18.01.2019

Experteninterview zum Thema Digitaler Zwilling

„ DIE ALTE INGENIEURSTECHNISCHE SEMANTIK IN DEN KÖPFEN DER MENSCHEN STEHT DEM COMPUTER NICHT ZUR VERFÜGUNG“


HALLO ANDREAS, DU BIST SEIT DEM FRÜHLING DES JAHRES LEITER DES ARBEITSKREISES 1.3 „INFORMATIONSMANAGEMENT UND WERKZEUGE" DER NAMUR. WAS MACHT IHR IN DIESEM ARBEITSKREIS?

Das kann ich gerne erläutern. Im Laufe des Lebenszyklus einer Prozessanlage fallen eine Vielzahl von Daten in unterschiedlichen Gewerken an. Und jedes Gewerk nutzt mindestens ein Werkzeug, das sich von den Werkzeugen anderer Gewerke unterscheidet. Das wäre kein Problem, wenn nicht Teile dieser Daten von verschiedenen Gewerken genutzt werden. Daher müssen die Daten auch ausgetauscht werden. Und genau da setzt die Arbeit des Arbeitskreis 1.3 an. Meine Kollegen und ich arbeiten daran, die Daten mit einem herstellerneutralen Informationsmodell zu beschreiben, auf dessen Basis Werkzeughersteller die Schnittstellen entwickeln können. Mit diesen Schnittstellen wird der Informationsaustausch sowohl während des Engineerings als auch in der Betriebsphase einer Anlage deutlich vereinfacht. Hierzu greifen wir auf Vorarbeiten anderer Gruppen zurück. Bevorzugt werden internationale Standards, die wir auf Eignung und Kompatibilität zueinander prüfen. Aber auch Evonik hat mit ihrem ALC-Datenmodell einen wichtigen Schritt in diese Richtung gemacht. Im ALC-Datenmodell ist beispielsweise die NAMUR Empfehlung (NE) 159, die die verfahrenstechnischen Daten einer PLT-Stelle beschreibt, enthalten. Diese NE wurde von unserem Arbeitskreis entwickelt, da es für diesen Bereich keine internationale Norm gibt.

UND WAS HAT DIESE INFORMATIONSMODELLIERUNG MIT DEM DIGITALEN ZWILLING ZU TUN?

Wenn ich eine beliebige Zeitschrift aus dem verfahrens-oder automatisierungstechnischen Umfeld durchblättere, sehe ich mindestens einen Artikel zu diesem Thema. Aber alle Artikel haben eins gemein: Es sind herstellerspezifische Lösungen, es besteht also die Gefahr, dass ich mich mit der Entscheidung für eine Lösung an den entsprechenden Hersteller binde. Eine spätere Migration ist nur mit großem Aufwand möglich. Wenn ich als Betreiber einer Anlage über einen Digitalen Zwilling nachdenke, weiß ich meist noch gar nicht, wo die Reise hingehen wird. Ich kann also nicht beurteilen, ob der Hersteller, für den ich mich entscheide, alle meine zukünftigen Wünsche abdeckt. Vor allem, da häufig nur möglichst aufmerksamkeitserregende Features wie z. B. Augmented Reality (beim Durchgang durch die Anlage werden Informationen auf einer elektronischen Brille dargestellt) beworben werden.

Dies kann aber nicht das Ziel der Digitalisierung in der Prozessindustrie sein. Bei mir im Kopf hat sich das folgende Ziel des Digitalen Zwillings auf der vergangenen NAMUR Hauptsitzung Anfang November in Bad Neuenahr eingeprägt: Alle Daten und Informationen stehen transparent und einfach zugänglich zur Verfügung. Das schaffe ich nur, wenn ich standardisierte Informationsmodelle besitze, die mir Strukturen in den Daten erzeugen. Erst auf diese Weise werden Daten zu Informationen, die ich in Simulationen oder zur vorausschauenden Instandhaltung auch nutzen kann.

DAS KLINGT SPANNEND. ABER WENN ICH MIR DEN CHEMIEPARK KNAPSACK ANSEHE, WERDEN HIER VIELE ANLAGEN BETRIEBEN, DIE SCHON JAHRZEHNTE DORT STEHEN UND FORTLAUFEND OPTIMIERT UND GEWARTET WERDEN. WIE KANN MAN DEN ANSATZ HIER ÜBERTRAGEN?

Klar, wenn ich auf der grünen Wiese eine Anlage bauen darf, kann ich die Daten auch direkt mittels vorhandener standardisierter Schnittstellen ablegen. Die Herausforderung für den Betreiber fängt dann an, wenn meine Pläne in Zeichenprogrammen wie Microstation, als PDF-Dateien oder als Papier mit Roteinträgen vorliegen. Daneben hat jeder Betreiber seine eigenen Werknormen, in welchen Formaten die Informationen vorliegen. Wenn ich mir beispielsweise Messstellenblätter hier am Standort ansehe, so sehen diese in den verschiedenen Firmen unterschiedlich aus. Ähnliches gilt für R&I-Fließbilder mit eigener Symbolik und eigenen Dokumentköpfen. Und je abweichender die Werksnormen von internationalen Standards sind, desto aufwändiger ist die Digitalisierung der Daten. Auch fallen bei der Digitalisierung viele Punkte auf, die erst einmal geklärt werden müssen. Ein Beispiel hierzu ist eine Rohrleitung auf einem R&I, welches direkt an eine Armatur angeschlossen ist. Jetzt stehen auf dem R&I aber unterschiedliche DN für Rohrleitung und Armatur. Liegt der Fehler in einer fehlenden Reduzierung oder einer falschen Angabe an einem der beiden Objekte? Solche Fragen entstehen häufig und es dauert Zeit, sie zu klären.

DIE DIGITALISIERUNG DAUERT ZEIT UND KANN NICHT VOLLSTÄNDIG AUTOMATISIERT DURCHGEFÜHRT WERDEN. MIT ANDEREN WORTEN: DIE ERSTELLUNG DIGITALER ZWILLINGE KOSTET GELD. WARUM SOLLTEN BETREIBER DIESEN WEG GEHEN?

Aus meiner Sicht haben Betreiber die Wahl zwischen zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, so weiterzuarbeiten wie bisher. Das führt dazu, dass meine Position im Wettbewerb um Mitarbeiter und um Kontraktoren in Zeiten von Fachkräftemangel fortlaufend schlechter wird. Je mehr die „Generation Smartphone" ins berufsfähige Alter kommt, desto weniger Verständnis wird es für die Suche von Informationen in Ordnern voller Papier geben. Auch werden beispielsweise Zeichner, die noch mit Systemen wie Microstation arbeiten, immer weniger und damit für die verbleibenden Nutzer attraktiver werden. Und dies gilt für alle Bereiche im Lebenszyklus, von der Planung bis hin zum Betrieb.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, den Weg der Digitalisierung zu gehen. Ich muss als Betreiber die Digitalisierung starten und einen Digitalen Zwilling erstellen. Und vor allem: Ich muss ihn auch kontinuierlich bei Anlagenänderungen und Instandhaltungen pflegen. Der Digitale Zwilling entsteht im Engineering, aber ebenso wichtig ist die kontinuierliche Pflege in der Betriebsphase. Nur dann kann ich den entsprechenden Nutzen ziehen, beispielsweise eine konsistente Anlagendokumentation über den Lebenszyklus, eine bessere Ausgangssituation für Optimierung, Erweiterung und Neuplanung, die automatisierte Aktualisierung von Simulationsmodellen, eine präventive Wartung und Instandhaltung wird oder das konzentrierte Vorliegen aller Informationen inklusive Anleitungen für Prüf-und Wartungspläne bei der Instandhaltung. Die Vorteile sind da, wir müssen nur den Weg gehen.

DIE FRAGE IST, OB SICH DIESES KONZEPT AUCH IN DER PRAXIS UMSETZEN LÄSST ODER OB ES EIN THEORETISCHES GEDANKENKONSTRUKT IST.

Das ist eine gute Frage, die wir uns im Engineering auch gestellt haben. Wir hoffen, unter anderem im Rahmen von zwei Masterarbeiten, Antworten hierauf zu finden. Dabei wird die Anlagendokumentation von zwei Belebungsbecken der ZABA Hürth mit Hilfe der standardisierten Informationsmodelle digitalisiert und die entsprechenden Daten in SAP PM importiert. Die ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend, so dass ich überzeugt bin, dass der eingeschlagene Weg richtig ist. Die Arbeiten werden im Februar fertig gestellt sein, so dass wir bei Interesse auf dem EMSR-VT-Treffen im Frühjahr die fertigen Ergebnisse präsentieren können und schon erste Erfahrungen vorliegen, wie die Informationen die Instandhaltung unterstützen.

ZWILLINGS NICHT, DASS SICH AUCH DIE PLANUNGS-UND INSTANDHALTUNGSPROZESSE IN ZUKUNFT ÄNDERN WERDEN?

Das steht für mich außer Frage. Allerdings sollte man das nicht nur am Digitalen Zwilling alleine betrachten, ganz einfach weil dies nicht der einzige Aspekt der Digitalisierung ist. Auf der NAMUR Hauptsitzung wurden verschiedene Punkte diskutiert, die das bisherige Arbeiten grundlegend ändern. So stellen modulare Anlagen ganz andere Anforderungen an die Planungsprozesse und die Programmierung im Leitsystem als konventionelle Anlagen. Weiter werden verstärkt kostengünstige Sensoren, die weniger zuverlässig sind als konventionelle Sensorik, in den Anlagen zur Zustandsdiagnostik verwendet. Das gilt ebenso für zusätzlich zum eigentlichen Messwert aufgenommene Messwerte eines Sensors, beispielsweise die Temperaturmessung einer Coriolis-Durchflussmessung. Diese Informationen müssen transportiert ausgewertet werden, wozu aufgrund fehlender Verkabelungsmöglichkeiten Funktechnologien zum Einsatz kommen. Hier stellt sich der ISK als Standortbetreiber die Herausforderung, die Installation eines 5G-Netzwerks im Chemiepark vorzunehmen. Aber auch die Instandhaltungsprozesse können ganz anders aufgesetzt werden, wenn aufgrund der zusätzlichen Sensorik vorausschauende Instandhaltung betrieben werden kann. Die sich aus der Digitalisierung ergebenden Änderungen im Planungsprozess wird die NAMUR in einem eigenen Arbeitskreis entsprechend begleiten. Mit diesem Arbeitskreis arbeiten die anderen Arbeitskreise, die die Modelle und Ideen entwickeln, eng zusammen, so dass sich hier ein vollständiges Bild ergibt.

KANNST DU IN EINEM SATZ ZUSAMMENFASSEN, WO DU DIE GRÖSSTE HERAUSFORDERUNG IN DER DIGITALISIERUNG SIEHST?

Ich kann es versuchen, indem ich einen Kollegen aus dem Arbeitskreis zitiere: „Die alte ingenieurstechnische Semantik in den Köpfen der Menschen steht dem Computer nicht zur Verfügung." Und genau diese Semantik müssen wir dem Digitalen Zwilling über Informationsmodelle beibringen.