IA2IA

In einem Geschäftsumfeld, das von hoher Volatilität, Ungewissheit, Komplexität und Unklarheit geprägt ist, greifen Hersteller in den Prozessindustrien in zunehmendem Maße auf neue digitale Technologien zurück, um ihre Betriebe umzugestalten, Kosten zu kontrollieren, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Rentabilität zu verbessern. 

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben sich Unternehmen in den Prozessindustrien durch die Anwendung der Technologie der digitalen Transformation im Fertigungsbetrieb Ziele im Bereich Smart Manufacturing gesetzt. Yokogawa ist der Ansicht, dass für viele Endanwender der autonome Betrieb der richtige Weg ist, um ihre Ziele in Sachen Smart Manufacturing zu erreichen. 

 

IA2IA – Von der industriellen Automatisierung zur industriellen Autonomie 

IA2IA logo

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt befinden sich alle Unternehmen als Ausgangspunkt in einem gewissen Stadium des automatisierten Betriebs.

IA2IA ist das, was Yokogawa als den Übergang von der industriellen Automatisierung zur industriellen Autonomie ansieht.

 

Was ist die „industrielle Autonomie“?

Autonomie bedeutet Unabhängigkeit oder auch ein selbstbestimmtes Handeln bzw. eine selbstbestimmte Kontrolle. Sie unterscheidet sich bereits im Grundsatz von der Automatisierung, bei der eine Abfolge hochgradig strukturierter, vorprogrammierter Aufgaben ausgeführt wird, welche eine Beaufsichtigung und oftmals eine Intervention durch den Menschen erfordern. Bei der industriellen Autonomie verfügen Anlagen-Assets und Betriebe über Lern- und Anpassungsfähigkeiten, die eine Reaktion bei minimaler menschlicher Interaktion ermöglichen und die Bediener in die Lage versetzen, Optimierungsaufgaben auf höherer Ebene durchzuführen. 

Automation vs Autonomy

 

Was ist ein „autonomer Betrieb“?

Beim autonomen Betrieb profitieren Assets und Betriebsabläufe von menschenähnlichen Lern- und Anpassungsfähigkeiten, die ohne Interaktion des Bedieners eine Reaktion auf Situationen innerhalb einer sicheren und abgegrenzten Domäne ermöglichen, wobei diese Situation nicht vorprogrammiert oder bereits planmäßig vorgesehen sind, und die Verantwortung für alle sicherheitskritischen Funktionen übernommen wird. In einem vollständig autonomen Betrieb (kein menschliches Eingreifen erforderlich) ist das kognitive System für alle Aspekte des Betriebs, einschließlich der Sicherheit, verantwortlich.

 

Autonomieebenen – ein schrittweiser Übergang

In der Zukunft wird sich die Autonomie auf verschiedene Funktionsbereiche ausdehnen, darunter auf die Prozessregelung und den Betrieb, die Planung und Terminierung, auf das Supply Chain Management, Feldeinsätze sowie auf die Wartung und das Engineering. Ein direkter Sprung zum autonomen Betrieb ist nur sehr schwer zu erreichen. Aus diesem Grund hat Yokogawa ein Reifegradmodell entwickelt, um festzustellen, an welchem Punkt der Entwicklung Unternehmen heute stehen und wo sie in Zukunft stehen müssen.

autonomy level

Ebene (Level) 0-1 MANUELL/HALBAUTOMATISIERT
Eine Einrichtung ist nur minimal instrumentiert und automatisiert. Viele Betriebsabläufe werden manuell mit papierbasierten Anweisungen und Aufzeichnungen umgesetzt. Das Automatisierungssystem führt bestimmte Produktionsabläufe durch, um fehleranfällige Vorgänge zu eliminieren und die Produktivität zu steigern.

Ebene (Level) 2 AUTOMATISIERT 
Der Mensch ist für den sicheren Betrieb verantwortlich und wird dabei durch traditionelle Automatisierungssysteme unterstützt. Das Automatisierungssystem führt den Großteil der Produktionsabläufe durch und unterstützt Arbeitsabläufe sowie Wartungsaktivitäten, erfordert jedoch menschliche Beaufsichtigung und Eingriffe, um mit allem, was außerhalb des normalen Betriebs liegt, korrekt umzugehen.

Ebenen (Level) 3 HALBAUTONOM 
Diese Ebene zeichnet sich durch eine Mischung aus autonomen Komponenten und automatisierten Assets mit menschlicher Ausrichtung aus. Eine autonome Komponente unterscheidet sich von automatisierten Komponenten durch ihre Lern-, Anpassungs- und Selbstoptimierungsfähigkeiten in Bezug auf Situationen, die nicht vorprogrammiert sind. Unternehmen auf dieser Ebene setzen eine Reihe von selektiven autonomen Komponenten oder Anwendungen ein, die vom Menschen angeleitet werden.

Ebene (Level) 4 AUTONOME AUSRICHTUNG 
Die meisten Assets arbeiten autonom und sind synchronisiert, um Produktion, Sicherheit und Wartung unter bestimmten Umständen oder Bedingungen zu optimieren. Diese Ebene führt autonome Komponenten mit entsprechenden Funktionalitäten zusammen, um als System zu agieren. Es müssen jedoch weiterhin viele Aufgaben vom Menschen übernommen werden, da nicht alle Disziplinen auf dieser Ebene integriert sind. Zusätzlich müssen, wenn die jeweils nötigen Umstände und Bedingungen nicht gegeben sind, die Bediener die Kontrolle über den Betrieb übernehmen.  

Ebene (Level) 5 AUTONOMER BETRIEB 
Diese Ebene steht für einen hochgradig idealisierten Zustand, in dem die Einrichtungen autonom agieren und mit mehreren Disziplinen integriert sind, die ebenfalls autonom agieren und sich auch auf die Partner in der Supply-Chain erstrecken. Der Betrieb läuft vollständig autonom ab und erfordert keinerlei menschliche Interaktion.

 

Wichtigste Geschäftsziele

Unternehmen verfolgen eine Vielzahl von Geschäftszielen, wenn sie durch Initiativen im Bereich Smart Manufacturing eine höhere Ebene der Autonomie anstreben. Für einige Unternehmen steht die Verbesserung der Produktivität im Mittelpunkt, während andere eher auf eine Erhöhung der Operational Efficiency abzielen. In jedem Fall gibt es aber auch einige Ziele wie eine verbesserte Sicherheit der Arbeiter, die in jeder Branche wünschenswert sind.

Für weitere Informationen, siehe „Wichtigste Geschäftsziele“ im Abschnitt „Einzelheiten“.

 

Wegbereiter der industriellen Autonomie

Neue Technologien revolutionieren die Art und Weise, wie Anlagen betrieben werden und fördern einen Wandel durch autonomere Gestaltung physischer Arbeitsaufgaben und Entscheidungsprozesse. Diese Technologien erstrecken sich über die Bereiche Information Technology (IT) und Operational Technology (OT). Die Stärke von Yokogawa liegt in der Kombination der Expertise sowohl im Bereich IT als auch OT. 

Für weitere Informationen, siehe „Wegbereiter der industriellen Autonomie“ im Abschnitt „Einzelheiten“.

 

Über den autonomen Betrieb hinaus

Yokogawa sieht noch einen zusätzlichen, transzendenten Schritt der sogenannten „Symbiotischen Autonomie“ zusätzlich zum Betrieb voraus, der sich auf eine stärkere Zusammenarbeit über Branchen und Ökosysteme hinweg, wie beispielsweise im Energiesektor, konzentriert.

Bei der „Symbiotischen Autonomie“ werden die autonomen Betriebsabläufe mehrerer kooperierender Ökosysteme zusammengeführt, um über eine einzelne Anlage hinauszuschauen und eine autonome Interaktion von Daten und Ressourcen zwischen einzelnen Anlagen zu erreichen. In einer Welt, die von Unternehmen erwartet, dass sie ihre Geschäftstätigkeit unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und der Schonung der Ressourcen unserer Erde betrachten, kann dieser Ansatz für ein viel breiteres Spektrum von Interessengruppen eine Fülle an Vorteilen bringen.

customer journey

Yokogawa nimmt eine führende Rolle ein, um die „Symbiotische Autonomie“ auf der ganzen Welt Wirklichkeit werden zu lassen.

 

Mehr erfahren

Yokogawa hat in Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Industrieexperten und Endnutzern Untersuchungen angestellt, um herauszufinden, wie 500 Entscheidungsträger sich auf die Zukunft der industriellen Autonomie vorbereiten, die eine verbesserte Effizienz, höhere Zuverlässigkeit, größere Flexibilität in der Produktion und mehr Sicherheit am Arbeitsplatz erreichen kann und gleichzeitig dem Endergebnis zugute kommt. Für weitere Informationen über unsere Umfrage zur Entwicklung der industriellen Autonomie, klicken Sie bitte hier.

Details

Wichtigste Geschäftsziele

Die Prozessindustrie konzentriert sich traditionell auf vier Verbesserungsbereiche: HSSE (Gesundheit, Sicherheit, Schutz und Umwelt), Effizienz, Verfügbarkeit von Assets und die menschliche Zuverlässigkeit. Einige dieser Bereiche sind voneinander abhängig. So hat beispielsweise die menschliche Zuverlässigkeit einen tiefgreifenden Einfluss auf alle anderen Bereiche. Die Effizienz kann sich auf die funktionale und IT-Sicherheit auswirken. Obgleich sich diese Schwerpunkte im Laufe der Jahre nicht wesentlich verändert haben, haben Unternehmen noch immer Herausforderungen und Mühe, angemessen mit ihnen umzugehen. Dabei sind sie ständig auf der Suche nach besseren Wegen und Möglichkeiten, um die negativen Auswirkungen dieser Herausforderungen auf ihren Betrieb zu reduzieren, was sich letztlich positiv auf den Unternehmenserfolg auswirkt.

emerging challenges

Darüber hinaus sieht sich die Industrie mit neuen Herausforderungen konfrontiert, wie beispielsweise dem sich verändernden Geschäftsumfeld, der Transparenz der Wertschöpfungskette und der Optimierung eines nachhaltig ausgelegten Betriebs.

Die jüngste und größte Herausforderung ist dabei der Umgang mit der COVID-19-Pandemie. COVID-19 hat die Industrie vor noch größere Hausforderungen in Bezug auf  die Sicherheit der Arbeitnehmer, die Fortführung des Betriebs und die Verbesserung der Flexibilität in der Produktion gestellt.

Von der Reduzierung von Ausfallzeiten bis hin zu einem verbesserten Qualitätsmanagement und der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften verfolgen Unternehmen eine Vielzahl von Geschäftszielen, wenn sie durch Initiativen zur Förderung der digitalen Transformation eine höhere Ebene der Autonomie anstreben. Dabei teilen zwar alle Betriebe bestimmte Herausforderungen, andere Hürden und Probleme variieren jedoch je nach Region, Branche, Unternehmen und sogar je nach Abteilung oder Standort. Für einige Unternehmen steht die Verbesserung der Sicherheit im Mittelpunkt, während andere eher auf die Reduzierung von Produktfehlern oder die Verbesserung der Zuverlässigkeit, Flexibilität und Nachhaltigkeit abzielen. In jedem Fall gibt es aber auch einige Ziele wie eine verbesserte Produktivität und Effizienz, die in jeder Branche wünschenswert sind und die jeder CEO stets im Hinterkopf hat. 

 

Produktivität verbessern 

improve productivity

Geringere Risiken im Zusammenhang mit der menschlichen Beteiligung am Arbeitsplatz in der Produktion. 48 % der Befragten gaben an, dass ihre Unternehmen die Produktivität als Hauptziel sehen. 

 

Operational Efficiency optimieren

optimize operation efficiency

Erhöhte Flexibilität und Effizienz durch Automatisierung der physischen Arbeitsaufgaben und der Entscheidungsfindung. 40 % der Befragten gaben die Operational Efficiency als eines ihrer Hauptziele an. 

 

Sicherheit der Arbeiter erhöhen

improve worker safety

Die Sicherheit der Arbeitnehmer war schon immer ein Punkt, dem eine hohe Priorität zugesprochen wurde und wird. Auch in Anbetracht der COVID-19-Pandemie haben die Verbesserung der Sicherheit und der Remote-Betrieb für die nächsten 3 Jahre die höchste Investitionspriorität.

 

Die industrielle Autonomie kann zur Verbesserung des Gesamtertrags beitragen, indem Prozesse optimiert und Ausfallzeiten reduziert werden. Sie kann aber auch auf individueller Ebene nützlich sein, indem den Arbeitern zusätzliche Instrumente und Entscheidungsfindungsprozesse zur Verbesserung ihrer Produktivität zur Verfügung gestellt werden. Yokogawa kennt die Herausforderungen, vor denen die Kunden des Unternehmens stehen, und kann sie auf den richtigen Weg führen, damit ihr Wandel von der industriellen Automation zur industriellen Autonomie Wirklichkeit werden kann.

 

Ausweitung der Vorteile der industriellen Autonomie

extending the benefits of Industrial Autonomy

Über reine KPI hinaus können mit der industriellen Autonomie unzählige weitere Vorteile realisiert werden. Diese Vorteile umfassen beispielsweise die Unterstützung der nachhaltigen Entwicklungsziele (SDGs) in Unternehmen durch Initiativen wie die KI-gestützte Echtzeit-Energieoptimierung. Ebenfalls relevant ist, dass die Verbesserung der Arbeitssicherheit zu einer Reduzierung der Versicherungsprämien sowie der Kosten für die Entschädigung bei Verletzungen und in Bezug auf verlorene Arbeitstage führen kann. Außerdem bietet sich die Chance der Qualitätsverbesserung, indem fehlerhafte Waren in der Produktionslinie identifiziert werden. Das erlaubt eine Anpassung des Produktionsablaufs, um die Einhaltung von Toleranzen in Sachen Qualitätssicherung zu garantieren.

 

Wegbereiter der industriellen Autonomie

Von der KI und digitalen Zwillingen bis hin zu Robotern: neue Technologien revolutionieren die Art und Weise, wie Anlagen funktionieren. Sie fördern den technologischen Wandel durch autonomere Gestaltung physischer Arbeitsaufgaben und Entscheidungsprozesse, mit dem Ziel, die Produktivität und die Sicherheit der Belegschaft zu verbessern. In der heutigen Geschäftswelt hat die betriebliche Systemstabilität einen höheren Stellenwert als je zuvor.

Der Übergang zur industriellen Autonomie setzt das Zusammenspiel einer Vielzahl von Technologien aus den Bereichen Information Technology (IT) und Operational Technology (OT) voraus. Die Stärke von Yokogawa liegt in der Kombination der Expertise sowohl im Bereich IT als auch OT.

enablers

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Alle dazu notwendigen fortschrittlichen digitalen Technologien, die auf zuverlässigen und nachhaltigen Architekturen aufbauen, sind bereits heute verfügbar. Wie diese Technologien aber integriert und angewandt werden, ist der Schlüssel auf dem Weg zur industriellen Autonomie.

Yokogawa & KBC verfügen über jahrelange Erfahrung und Expertise bei der Umsetzung von Transformationsprogrammen, die bereits in der sehr frühen Beratungsphase ansetzen. Yokogawa & KBC verstehen, welche Schlüsselfragen gelöst werden müssen und welche Arten von Technologie zur Verfügung stehen, um die bestehenden Probleme zu lösen.

 

KI und Robotik sind treibende Kräfte auf dem Weg zur industriellen Autonomie

Die KI ist ein wichtiger Wegbereiter in Sachen Datenanalyse, Entscheidungsfindung und die Realisierung autonomer Funktionen. So kommt die KI beim Umgang mit großen Datenmengen und bei der Unterstützung von prädiktiven Analysen ins Spiel, die sich auf Bereiche wie die Überwachung des Zustands von Assets (Asset Health Monitoring), die Prozessoptimierung und das Qualitätsmanagement anwenden lassen. Die Vorteile einer Datenanalyse ohne Domänenwissen sind jedoch begrenzt. Der echte Mehrwert entsteht, wenn diese Technologien mit der nötigen Expertise kombiniert werden, die sowohl eine Identifizierung der geschäftlichen Problembereiche ermöglicht als auch das nötige Verständnis des Datenkontexts zur Speisung dieser Algorithmen liefert. Dadurch wird es möglich, KI für selbstlernende, selbstheilende und selbstoptimierende autonome Betriebsabläufe zu nutzen.  

Roboter und Drohnen sind ein weiterer wichtiger Wegbereiter für die industrielle Autonomie. Roboter und Drohnen werden zur Überwachung, Kontrolle und Unterstützung von Menschen bei der Ausführung von Aufgaben in gefährlichen Arbeitsumgebungen eingesetzt. Sie erledigen Aufgaben wie zum Beispiel die Leckagedetektion, Korrosionsüberwachung und die Inspektion von Schornsteinen. Je intelligenter diese ausgelegt sind, desto vielseitiger werden sie und desto mehr Betriebs- und Wartungsaufgaben können sie autonom ausführen.  

robotics

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Vorbereitung auf eine autonome Zukunft

Die digitale Transformation erstreckt sich über das gesamte Unternehmen. Bei Anwendung der digitalen Transformation auf die Fertigung spricht man vom Smart Manufacturing. Yokogawa ist der Ansicht, dass für viele Endanwender der autonome Betrieb der richtige Weg ist, um ihre Ziele in Sachen Smart Manufacturing zu erreichen. 

Der Übergang von der industriellen Automatisierung zur industriellen Autonomie erfordert Sensorik und eine digitale Infrastruktur, die sich über den gesamten Betrieb erstreckt sowie Daten, intelligente Geräte, verlässliche Hardware und Software integriert, um das erforderliche Maß an Flexibilität, Anpassungsfähigkeit, Widerstandsfähigkeit und schließlich Autonomie zu gewährleisten. 

Yokogawa bereitet den Weg für eine Zukunft, in der die Industrie den Übergang von der industriellen Automatisierung zur industriellen Autonomie (Industrial Automation to Industrial Autonomy – IA2IA) vollziehen wird. Wir bieten eine breite Palette an Lösungen im Bereich Smart Manufacturing sowie digitale Beratungsservices an, die Kunden auf ihrem Weg der digitalen Transformation hin zu einem autonomen Betrieb unterstützen können. Für weitere Informationen zu den Smart-Manufacturing-Lösungen von Yokogawa, klicken Sie bitte hier.

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