Symbiotische Autonomie in der Prozessindustrie

Symbiotische Autonomie in der Prozessindustrie

27. April 2021

Haben Sie die Fragestellungen aus dem vergangenen Artikel mit Kolleginnen und Kollegen schon diskutiert? Sehen wir die selbstständige Prozessanlage schon in naher Zukunft oder werden  KI-Lösungen außerhalb der Automatisierung sukzessive die Basisautomatisierung ergänzen?

Eines steht jedenfalls bereits fest: Ein direkter Einstieg in den autonomen Betrieb ist sehr schwierig zu realisieren. Deshalb definiert Yokogawa eine schrittweise Annäherung an den autonomen Betrieb.

 

Stufe 0-1: Manuell/Halbautomatisch

Eine Anlage ist minimal instrumentiert und automatisiert. Viele Arbeitsschritte werden werden manuell mit papierbasierten Anweisungen und Aufzeichnungen durchgeführt. Das Automatisierungssystem führt einige der Produktionsprozesse aus, um fehleranfällige Vorgänge zu eliminieren und die Produktivität zu verbessern.

Stufe 2: Automatisiert

Der Mensch ist für den sicheren Betrieb verantwortlich. Dabei wird er von traditionellen Automatisierungssystemen unterstützt. Das Automatisierungssystem führt den Großteil der Produktionsprozesse durch und unterstützt bei Arbeitsabläufen und Wartungsaufgaben. Dabei sind allerdings menschliche Aufsicht und Intervention erforderlich, um mit allem, was außerhalb des normalen Betriebs liegt, korrekt umzugehen.

Stufe 3: Teilautonom

Sie ist durch eine Mischung aus autonomen Komponenten und automatisierten Anlagen mit menschlicher Orchestrierung gekennzeichnet. Eine autonome Komponente unterscheidet sich von der Automatisierung durch ihre Lern-, Anpassungs- und Selbstoptimierungsfähigkeiten für Situationen, die nicht vorprogrammiert sind. Unternehmen auf dieser Ebene setzen eine Reihe von selektiven autonomen Komponenten oder Anwendungen ein, die Menschen übernehmen die entsprechende Orchestrierung.

Ebene 4: Autonome Orchestrierung

Die meisten Teilanlagen arbeiten autonom und werden synchronisiert, um die Produktion, die Sicherheit und die Wartung unter bestimmten Umständen oder Bedingungen zu optimieren. Sie bringt autonome Komponenten mit entsprechender Funktionalität zusammen, um als System zu funktionieren.

Für viele Aufgaben ist jedoch immer noch ein Mensch erforderlich, da nicht alle Disziplinen auf dieser Ebene integriert sind. Wenn die spezifischen Umstände nicht erfüllt sind, müssen die Bediener die Kontrolle über den Betrieb übernehmen.

Stufe 5: Autonomer Betrieb

Ein stark idealisierter Zustand, in dem die Anlage inklusive aller orchestrierten Teilanlagen autonom arbeitet und dabei keinerlei menschliche Interaktion erfordert.

Wesentliche Hürden überwinden

Yokogawa sieht eine zusätzliche Stufe der „Symbiotischen Autonomie“ über dem Betrieb einer Prozessanlage vor. Dieser Umstand bedingt eine stärkere Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Branchen und Ökosystemen.

Bei der „Symbiotischen Autonomie“ werden die autonomen Betriebsabläufe mehrerer kooperierender Anlagen zusammengeführt, um über die gesamte Wertschöpfungskette zu schauen, aber auch, um über den Tellerrand hinaus zu sehen. Damit wird eine autonome Interaktion von Daten und Ressourcen zwischen einzelnen Anlagen und im besten Fall auch Wertschöpfungsketten erreicht.

Die Fortschritte auf dem Weg zur industriellen Autonomie sind nicht zu stoppen. Und sie werden der Wertschöpfungskette auch in vielen Bereichen Vorteile bringen. Dazu gehören die Verbesserung der Prozessproduktivität, der Verfügbarkeit und der Sicherheit. Zudem beinhaltet dieser Umstand auch eine verbesserte Cybersicherheit, die durch die Bereitstellung von Lösungen mit integrierten Funktionen erreicht wird. Daneben werden durch bessere Sichtbarkeit vor und nach der Produktion auch Probleme innerhalb der Lieferkette gelöst.

Geschlossene Rohstoffkreisläufe

In einer Welt, die von Unternehmen erwartet, dass sie ihre Geschäftstätigkeit unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und der Schonung der Ressourcen unserer Erde betrachten, wird die symbiotische Autonomie wesentliche Hürden überwinden. Für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft muss ein gigantischer Fluss heterogener Daten sowohl im Lebenszyklus als auch bei Nutzungsstatistiken verarbeitet werden. Eine hohe Informationstransparenz entlang der Wertschöpfungskette bzw. der Wertschöpfungsnetzwerke wird benötigt, um die Algorithmen mit Lebenszyklusdaten zu versorgen. Eine symbiotische Autonomie birgt die Chance in sich, die Prozesse in allen Lebenszyklussituationen immer wieder den Ansprüchen einer Kreislaufwirtschaft anzupassen. Zugegeben, es hört sich nach einen fernen Ziel an, vielleicht auch einer Fiktion. Doch nur wenn wir den Weg von industrial Automation to industrial Autonomy starten und beschreiten, haben wir die Chance, diesem Ziel auch tatsächlich näher zu kommen.

„Man kann nicht in die Zukunft schauen, aber man kann den Grund für etwas Zukünftiges legen – denn Zukunft kann man bauen.“
Antoine de Saint-Exupéry

Begleiten Sie uns hier auf diesen Blog mit weiteren Themen zur digitalen Transformation in der Prozessindustrie.

Lesen Sie als nächstes über die Cyber Security, die einen Enabler für digitale Transformation darstellt, und dem Weg von industrial Automation to industrial Autonomy.


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