Verbesserte Effizienz und zuverlässigere Abläufe durch den Einsatz von Machine-Learning-Technologie zur Durchführung von Alarmverhaltens-und Alarmaktionsanalysen

 

Zusammenfassung

BASF SE ist ein multinationales Unternehmen und einer der größten Produzenten chemischer Produkte. Vom Hauptsitz in Ludwigshafen aus steuert BASF SE die Aktivitäten von Tochtergesellschaften und Joint Ventures in mehr als 80 Ländern und betreibt sechs Verbundstandorte sowie 390 weitere Produktionsstandorte in Europa, Asien, Australien, Amerika und Afrika. Das Unternehmen liefert Produkte an Kunden in einer Vielzahl von Branchen in mehr als 190 Ländern. Das Produktportfolio gliedert sich in sechs Segmente: Chemicals, Materials, Industrial Solutions, Surface Technologies, Nutrition & Care und Agricultural Solutions.

Als Pilotbetrieb wurde für dieses Projekt eine Wasseraufbereitungsanlage am BASF-Verbundstandort Ludwigshafen ausgewählt. Die von Yokogawa bereitgestellte Lösung kombiniert die Technologien Alarmverhalten Analyse (ABA) und die Bedienprozedur Analyse (e-SOP), die Erkenntnisse über die Alarme und Bedieneraktionen liefern. Sie übertreffen die Möglichkeiten klassischer Methoden wie z.B. Software zur Alarmüberwachung und unterstützen Verbesserungen, die der erste Schritt zur Erreichung einer autonomen Anlage sind.

 

Die Herausforderungen

Die BASF SE ist bestrebt, nicht nur die Effizienz zu steigern, indem sichergestellt wird, dass die Anlagen im besten Arbeitsbereich betrieben werden, sondern auch Methoden für einen Know-how-Transfer zu haben, um den Ruhestand von qualifiziertem Anlagenpersonal zu kompensieren.

Eine der Haupterwartungen des Kunden für dieses Projekt war eine Korrelation zwischen dem Auftreten eines Alarms und den darauf folgenden Alarmen (daraus resultierende Alarme). Insbesondere für neue, weniger erfahrene Bediener ermöglicht die Analyse von Folgealarmen ein schnelles und tiefes Verständnis der Alarme und des Prozesses und hilft dem Bediener, die richtige Bedienaktion auszuführen.

BASF SE interessierte sich für diese Lösung, nachdem sie von einer Fallstudie hörte, in der diese Technologie zur Verbesserung der Anlageneffizienz eingesetzt wurde. Um den Herausforderungen der BASF SE im Werk Ludwigshafen zu begegnen, verfolgte Yokogawa einen etwas anderen Ansatz, bei dem zwei Lösungen, ABA und e-SOP, kombiniert wurden, um die Analyse der Bedieneraktionen in der Alarmverhaltensanalyse zu verbessern. In Zukunft könnten diese beiden Lösungen, die maschinelle Lerntechnologie zur Analyse von PLS-Ereignisprotokollen verwenden, BASF SE helfen, einen höheren Automatisierungsgrad und den nächsten Schritt in Richtung autonomer Anlagen zu realisieren.

 

Die Lösungen

Im Laufe dieses Projekts nutzte Yokogawa Alarm- und Ereignisprotokolldaten vom PLS (Delta V).

In einem ersten Schritt setzte Yokogawa nach dem Erhalt der PLS-Alarmdaten vom Pilotbetrieb ABA ein, um die Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen Alarmen und Vorgängen (aufeinanderfolgende Alarme, ignorierte Alarme, Bedieneraktionen auf Alarme) zu analysieren.

Eines der Merkmale von ABA ist, dass es nicht nur quantitative, sondern auch qualitative Ergebnisse liefert, die helfen, das Alarmverhalten zu verstehen. Es wird z.B. nicht nur untersucht, wie oft zwei spezifische Alarme auftreten, sondern auch, ob sie miteinander zusammenhängen.

ABA (Alarmverhalten Analyse) Übersicht

 

Nach der ABA-Analyse nutzte Yokogawa die e-SOP-Technologie, um alle Bedieneraktionen (Bedieneraktionen auf Alarme), die nach der Alarmierung ergriffen wurden, detailliert zu analysieren. Die e-SOP-Lösung konnte dazu beitragen, manuelle PLS-Vorgänge zu visualisieren und den Unterschied zwischen der Arbeitsanweisung und tatsächlichen Bedieneraktionen sowie den Unterschied im Betrieb zwischen verschiedenen Bedienern zu identifizieren.

e-SOP (Bedienprozedur Analyse) Übersicht

 

Projektübersicht

 

Kundenzufriedenheit

BASF SE war mit den Ergebnissen der Analyse sehr zufrieden.
Die wichtigsten Ergebnisse waren wie folgt:

• Alarmverhalten und die Reaktion auf Alarme wurden übersichtlich visualisiert.
• Der kausale Zusammenhang zwischen Alarmen und Bedieneraktionen wurde identifiziert und verstanden (etwas, das mit den vorhandenen Softwarelösungen zur Alarmüberwachung nicht möglich war).

Diese Anlage ist seit vielen Jahren mit erfahrenen Bedienern in Betrieb und wurde kontinuierlich verbessert. Dennoch führte die Analyse zu weiteren Erkenntnissen bezüglich der Optimierung von Betriebsprozeduren. Um herauszufinden, welche Betriebsprozeduren die besten sind, müssen wir einen weiteren Workshop mit dem Kunden durchführen. Zur Standardisierung einer Betriebsprozedur ist das ein notwendiger Schritt. Mit herkömmlichen Methoden wäre das Ermitteln dieser Erkenntnisse für BASF komplizierter und zeitaufwendiger gewesen.

Basierend auf den Ergebnissen konnte die Alarmanalyse verbessert und beschleunigt werden.

Mit dieser positiven Erfahrung im Hinterkopf hat sich ABA / e-SOP als effektives Werkzeug erwiesen.

 

Aussagen der Mitarbeiter der BASF-Wasseraufbereitungsanlage:

"Eine Softwarelösung zur Alarmüberwachung ist bei BASF bereits verfügbar; Eine Veranschaulichung in Form eines Ursache-Wirkungs-Diagramms war jedoch besonders effektiv bei der Verbesserung dieser Anwendung, so dass wir die Beziehungen zwischen Alarmen und Bedieneraktionen sehen können, die normalerweise nur von einem erfahrenen Kollegen identifiziert werden können."

"Es hat mir geholfen zu sehen, wie Alarme miteinander verbunden sind. Da ich erst im vergangenen Jahr bei BASF angefangen habe, waren diese Informationen ein Gewinn in meinen Gesprächen mit meinen älteren Kollegen.„

"Es war sehr interessant, die Unterschiede in den Maßnahmen zu sehen, die einzelne Bediener ergreifen. Dies hat uns geholfen, die Konfiguration der Alarme und somit das Verhalten zu verbessern, was zu einem weniger gestressten Bediener führt.„

"Ich arbeite seit 30 Jahren in dieser Anlage, aber ich habe neue Dinge gelernt und einige hilfreiche Erkenntnisse aus dieser Analyse gewonnen.„

"Man muss bedenken, dass die Ursache-Wirkungs-Beziehung der Alarme durch den Zeitstempel des auftretenden Alarms berechnet wird. Dieser Zeitstempel hängt von der prioritätsgesteuerten Verarbeitung der Reglereinheit im PLS ab."

Für weitere Informationen und Kontakt:
Alarm Behavior Analysis (ABA) (EN)
Alarm Behavior Analysis (ABA – Alarmverhaltensanalyse) (DE)
Procedure Analysis for SOP Optimization (e-SOP) (EN)
Bedienprozedur-Analyse zur Optimierung der Arbeitsanweisung (DE)