Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hannover Messe: Auf dem Weg zur Prozessindustrie 4.0

10.04.2017

Was die Prozessindustrie angeht, so ist der Weg bis zur Industrie 4.0 noch lang. Fraunhofer-Forscher arbeiten an der Vernetzung verfahrenstechnischer Anlagen, damit sich diese vorausschauend warten und instand halten lassen. Dabei kombinieren sie Betriebsdaten mit Mitarbeiterwissen. Auf der Hannover-Messe vom 24. bis 28. April stellen die Wissenschaftler ihre Entwicklung vor (Halle 2, Stand C16/C22).

Bei der Störungsbehebung verfahrenstechnischer Anlagen geht derzeit viel wertvolle Zeit verloren, zum Beispiel, um die relevanten Informationen und Dokumente zusammenzutragen oder um Wissen erfahrener Mitarbeiter einzuholen.


Digitale Anlagenüberwachung für die vorausschauende Instandhaltung. Die dafür notwendige Vernetzung der Anlagen basiert auf ihrem digitalen Zwilling.

Fraunhofer IFF


Dr.-Ing. Nico Zobel

Fraunhofer IFF

Dieses wichtige Erfahrungswissen der Mitarbeiter aus Instandhaltung und Produktion ist darüber hinaus enorm gefährdet, denn es ist bei Krankheit nicht verfügbar oder geht beim Ausscheiden aus dem Betrieb ganz verloren. Stattdessen wäre es wünschenswert, es für die automatische Anlagensteuerung permanent zur Verfügung zu haben. Hier können Industrie-4.0-Lösungen helfen.

In der Prozessindustrie steckt die Industrie 4.0 jedoch noch in den Kinderschuhen – Forschungsprojekte gibt es nur vereinzelt. Viele Firmen aus der Chemie- und der Pharmaziebranche, der Stahl- und Zementherstellung und deren Zulieferer müssen deshalb befürchten, von der technologischen Entwicklung ein Stück weit abgekoppelt zu werden.

In einem Projekt des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF entwickeln Forscher nun ein neues digitales Monitoring-Verfahren, das Industrie-4.0-Techniken auch für die Prozessindustrie nutzbar macht. Es soll die Instandhaltung und Wartung verfahrenstechnischer Anlagen künftig deutlich vereinfachen. Dafür setzen sie auf die Digitalisierung der Anlagenüberwachung und das mehrfache Vernetzen aller relevanten Betriebsebenen.

Als Technologiedemonstrator nutzen die Wissenschaftler eine Wirbelschicht-Granulieranlage. Solche Anlagen werden zum Beispiel für die Produktion von Pflanzenschutz-Granulaten eingesetzt. »Die geplante Vernetzung der Anlagen basiert auf ihrem digitalen Abbild – also ihrem digitalen Zwilling«, erklärt Dr. Nico Zobel, Wissenschaftler am Fraunhofer IFF.

Der Prozess, den die Forscher am Fraunhofer IFF entwickeln, soll die Anlagen für die Instandhaltung künftig in drei Dimensionen vernetzen. Die erste Dimension betrifft den Life-Cycle. Das heißt: Die Experten nutzen Dokumente aus der Anlagenplanung (zum Beispiel das dreidimensionale CAD-Modell, das bei der Planung der Produktionsanlage erstellt wird) für den Betrieb der Maschine. Braucht ein Werker beispielsweise Informationen zu einer bestimmten Komponente, etwa zur Pumpe, so liest er über einen Tablet-PC den QR-Code der Pumpe ein – und bekommt alle vorhandenen Planungsdokumente zu dieser Komponente angezeigt.

Zusätzlich kann er die Betriebsdaten einsehen, die zu dieser Pumpe gespeichert sind, etwa Temperatur- und Druckverläufe. Bei der Fehlerbehebung hilft der digitale Zwilling ebenfalls: Für jeden Fehler, den das Leitsystem meldet, wollen die Forscher eine interaktive Handlungsempfehlung erstellen. Die Mitarbeiter werden also bei der Fehlersuche angeleitet und mit Hilfe der digitalen Anleitungen Schritt für Schritt durch die Fehlerbehebung geführt.

Vertikale Vernetzung: Betriebsdaten treffen auf Mitarbeiter-Know-How

Die zweite Vernetzungsebene, die die Forscher realisieren wollen, ist die vertikale Vernetzung. »Hierbei schicken die an der Anlage befindlichen Sensoren die von ihnen erhobenen Zustandsdaten in die Cloud. Damit können jene Daten schon zu diesem frühen Zeitpunkt in die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen einfließen«, beschreibt Nico Zobel.

So lässt sich auch für solche prozesstechnischen Anlagen eine vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) umsetzen. Ein Beispiel sind Einspritzdüsen, wie sie in Granulieranlagen zu finden sind. Diese Düsen verstopfen von Zeit zu Zeit und legen damit die Anlage lahm. Je mehr Sensoren ihre Daten in die Cloud schicken, desto genauer wird die Datengrundlage, anhand derer das System ermittelt, wann die nächste Wartung für die Düse ansteht. Die Qualität der Voraussagen wird präziser.

Die Forscher legen für diese zweite Vernetzungsebene aber nicht nur die Betriebsdaten zugrunde, sondern kombinieren sie zusätzlich mit dem Erfahrungswissen der Mitarbeiter. Um das Know-how einzufangen, stellen die Forscher den Mitarbeitern gezielte Fragen. Aus den Ergebnissen dieser Erhebungen entwickeln sie ein mathematisches Modell zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten, mit denen es zu einem Verschleiß oder zu Ausfällen kommt. Zusätzlich verknüpfen sie dieses Modell mit künstlichen neuronalen Netzen. Diese werden eingesetzt, um auf Basis von Daten aus der Anlagenhistorie Korrelationen zwischen Sensordaten und dem Abnutzungsvorrat einer Komponente zu entwickeln. Auf dieser Grundlage lässt sich das zukünftige Verhalten einzelner Anlagenkomponenten gut prognostizieren.

Horizontale Vernetzung: Verbindung mit der Supply Chain

Die dritte Vernetzungsebene soll die laufende Produktion mit der Supply Chain verbinden. Muss bei einer Anlage beispielsweise eine Dichtung ausgetauscht werden, bekommt der Mitarbeiter gleich die Info, ob sie im Lager vorrätig ist. Falls nicht, wird automatisch der Einkaufsvorgang gestartet.

Auf der Hannover-Messe vom 24. bis 28. April stellen die Wissenschaftler ihre Entwicklung vor. Im Schwerpunkt demonstrieren sie den von Ihnen entwickelten »Digitalen Zwilling« einer Anlage (Halle 2, C16/C22). Die Besucher können etwa mit einem Tablet den QR-Code einer Komponente scannen und sich die dazugehörigen Dokumente anzeigen lassen, oder die Anlage physisch ändern – etwa die Druckluft abklemmen – und sich diesen Fehler digital anzeigen lassen.

Weitere Informationen:

http://www.iff.fraunhofer.de/de/presse/2017/hannover-messe-prozessindustrie40.ht...

René Maresch | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie