{"id":8326,"date":"2020-04-09T05:49:56","date_gmt":"2020-04-09T03:49:56","guid":{"rendered":"https:\/\/staging.blogs.yokogawa.de\/chemical-pharma\/unkategorisiert\/optimieren-klar-teil-2-von-3\/"},"modified":"2022-06-17T07:54:47","modified_gmt":"2022-06-17T05:54:47","slug":"optimieren-klar-teil-2-von-3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/chemical-pharma\/de\/optimieren-klar-teil-2-von-3\/","title":{"rendered":"Optimieren? Klar! &#8211; Teil 2 von 3"},"content":{"rendered":"<h1><span style=\"color: #000000\">\u00dcbrigens, was wollen Sie machen?<\/span><\/h1>\n<p><span style=\"color: #000000\">Im <strong><a href=\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/chemical-pharma\/de\/optimieren-klar-teil-1-von-3\/\">ersten Teil dieser Serie<\/a><\/strong> haben wir uns damit besch\u00e4ftigt zu kl\u00e4ren, was denn in diesem Zusammenhang mit &#8220;Optimieren&#8221; gemeint ist und ob es sich lohnt zu &#8220;Optimieren&#8221;. Ist man da auch f\u00fcr sich selbst zu einem positivem Ergebnis gekommen, stellt sich nun die Frage, welche M\u00f6glichkeiten es gibt. Die nachfolgende Darstellung von M\u00f6glichkeiten erhebt sicher nicht den Anspruch auf Vollst\u00e4ndigkeit, ist aber als Anreiz und Ideengeber gedacht. Auch hier soll wieder der Schwerpunkt auf der Produktion liegen, wobei das ganzheitliche Konzept \u00fcber alle Bereiche zu optimieren nicht au\u00dfer Acht gelassen werden darf.<\/span><\/p>\n<h1><span style=\"color: #000000\">Optimieren, was sind die M\u00f6glichkeiten?<\/span><\/h1>\n<h2><span style=\"color: #000000\">Bevor die Anlage l\u00e4uft<\/span><\/h2>\n<p><span style=\"color: #000000\"><span style=\"text-align: left;text-transform: none;text-indent: 0px;letter-spacing: normal;font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif;font-size: 16px;font-style: normal;font-variant: normal;font-weight: 400;text-decoration: none;cursor: text;float: none;background-color: transparent\">Klar ist, dass schon bei der Planung einer neuen Anlage darauf zu achten ist, diese optimal f\u00fcr ihren Zweck zu entwerfen. So sind der Prozess und das Design der Apparate entsprechend der Anforderungen bestm\u00f6glich zu w\u00e4hlen. Ebenso ist hier schon der richtige Moment, sich nicht nur Gedanken \u00fcber die klassische Regelung (Prozessleitsystem) zu machen. Vielmehr auch, um\u00a0 M\u00f6glichkeiten zu ber\u00fccksichtigen, welche sich durch durch Softwarel\u00f6sungen und IIoT ergeben. Wenn m\u00f6glich, sind diese schon in der Entwurfsphase einzubeziehen.\u00a0 Zum Beispiel Prozesssimulationen f\u00fcr Fallstudien (z.B. welcher Boden einer Kolonne ist optimal f\u00fcr den Zulauf) oder auch zum Testen von Regelstrategien. Bez\u00fcglich Neuanlagen wollen wir es hierbei belassen. Denn einerseits s<\/span>ind Neuanlagen in Deutschland eher selten und weiterhin wird oft erst nach der Inbetriebnahme einer Anlage &#8220;optimiert&#8221;. Daher setzt dieser Artikel den Schwerpunkt auf &#8230;<\/span><\/p>\n<h2><span style=\"color: #000000\">Anlagen im Betrieb<\/span><\/h2>\n<p><span style=\"color: #000000\"><span style=\"text-align: left;text-transform: none;text-indent: 0px;letter-spacing: normal;font-family: Georgia,'Times New Roman','Bitstream Charter',Times,serif;font-size: 16px;font-style: normal;font-variant: normal;font-weight: 400;text-decoration: none;cursor: text;float: none;background-color: transparent\">Bei einer einer bestehenden Anlage wollen wir uns von der Feldebene aus hoch arbeiten. Manche Punkte sind mehrfach genannt, da sie in verschiedenen Bereichen zum Tragen kommen. Die Einteilung der einzelnen Punkte auf die Ebenen und ISA95-Level sind als Anhalt gedacht. Manches mag wie selbstverst\u00e4ndlich klingen, aber alles tr\u00e4gt zur &#8220;Optimierung&#8221; bei. Einiges bedingt auch den Erfolg von anderem. Zum Beispiel wird ein APC nie sein volles Potenzial entfalten k\u00f6nnen, wenn die Regelkreise im Prozessleitsystem schlecht eingestellt sind. Und eine rigorose Online-Optimierung kann nur so gut sein wie die Daten, die sie unter anderem aus der Feldebene bekommt.<\/span><\/span><\/p>\n<h3><span style=\"color: #000000\">Feldebene (L1 ISA95)<\/span><\/h3>\n<ul>\n<li><span style=\"color: #000000\">ausreichende und so genau wie n\u00f6tige <strong>Instrumentierung<\/strong><\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\"><strong>Online-Analyse<\/strong>-Ger\u00e4te statt Labor-Analysen, wo dies zeitlich Sinn macht (<strong>Softsensoren<\/strong> sind m\u00f6glicherweise eine Alternative)<br \/>\n<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">die Verwendung <strong>&#8220;intelligenter&#8221;<\/strong> Instrumentierung im Rahmen von <strong>IIoT<\/strong><\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">Aufwand f\u00fcr Wartung und Instandhaltung durch <strong>neue Methoden \/ Sensoren<\/strong> minimieren<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">Analyse, <strong>Digitalisierung<\/strong> und <strong>Automatisierung<\/strong> der Betriebsanweisung (-en) und <strong>Arbeitsabl\u00e4ufe<\/strong>, Training<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span style=\"color: #000000\">Prozessleitsystem \/ sicherheitsgerichtete Steuerung (L2 ISA95)<\/span><\/h3>\n<ul>\n<li><span style=\"color: #000000\">Analyse, <strong>Digitalisierung<\/strong> und <strong>Automatisierung<\/strong> der Betriebsanweisung (-en) und <strong>Arbeitsabl\u00e4ufe<\/strong>, Training<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\"><strong>Loop Monitoring und Tuning<\/strong><\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">Alarm Management \/ <strong>Safety Function Management<\/strong><\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\"><strong>&#8220;APC&#8221;<\/strong>, hier soll damit der Multi-variable Modell pr\u00e4diktive Regler (<strong>MPC<\/strong>) gemeint sein.<\/span><br \/>\n<span style=\"color: #000000\">Seine Aufgabe ist es, die Stabilit\u00e4t (bezogen auf die Regelung) der Anlage zu verbessern.<\/span><br \/>\n<span style=\"color: #000000\">Dazu geh\u00f6rt auch, die Anlage bestm\u00f6glich von einem Arbeitspunkt in einen anderen zu fahren.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span style=\"color: #000000\">Operations Management \/ MES (L3 ISA95) bis zur ERP Ebene (L4 ISA95)<br \/>\n<\/span><\/h3>\n<p><span style=\"color: #000000\">Hier hat sich \u00fcber Jahre der Dreh- und Angelpunkt zwischen Produktion und Planung, Operations und Management etc. entwickelt. Man kann hier von einem ersten Anhaltspunkt sprechen. Denn hier laufen alle Daten \/ Informationen zusammen und werden dann wieder verteilt. Inwieweit das mit NOA \/ OPA und der Cloud-Nutzung so bleibt, wird die Zukunft zeigen. Generell ist aber zu erwarten, dass die Aufgaben bleiben.<br \/>\n<\/span><\/p>\n<h3 style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\">Der Historian<\/span><\/h3>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\">Der klassische Historian am Prozessleitsystem hat sich zum PIMS (<strong>Prozess Information Management System<\/strong>) weiterentwickelt und findet h\u00e4ufig hier seinen Platz. Basis ist die offensichtliche Aufgabe, alle Daten zu sammeln. Denkt man an Optimierung ist es aber mehr. Daten werden nicht nur gesammelt, sondern an andere Systeme \/ Abteilungen zur weiteren Verwendung weitergeleitet und u.U. auch schon verkn\u00fcpft und aufbereitet. Die Aufgabe des PIMS (oder eines \u00e4hnlichen Systems) ist es auch, dass Prinzip <strong>&#8220;eine Wahrheit&#8221;<\/strong> sicherzustellen. Ohne dieses Prinzip wird Optimieren schwierig bis unm\u00f6glich.<\/span><\/p>\n<h3 style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\">Einige &#8220;Optimierungs-&#8221; L\u00f6sungen<\/span><\/h3>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\"><strong>Rigorose Online-Optimierung<\/strong> (oft auch Real Time Optimierer -RTO &#8211; genannt) basieren auf rigorosen Prozesssimulationen. Mit ihnen wird eine optimale Fahrweise, \u00fcblicherweise in Form von Sollwerten, berechnet. Dies passiert online (Live-Daten von der Anlage) und wird dann entweder closed loop (die Sollwerte werden direkt in das PLS geschrieben) oder open loop (der Bediener kriegt die Werte nur angezeigt) an die Anlage zur\u00fcck \u00fcbertragen. Gerade hier ist oft nicht sehr eindeutig, was mit RTO gemeint ist. Manchmal geht es auch &#8220;nur&#8221; darum, mit einem \u00fcbergeordnetem System sicherzustellen, dass sich mehrere APC nicht gegenseitig &#8220;bekriegen&#8221;.<\/span><\/p>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\">Tools zur <strong>Prozessdaten-Analyse<\/strong> k\u00f6nnen im einfachsten Fall Tools sein, die Daten auswerten und grafisch in Trends oder als KPIs darstellen. Schon durch ein sinnvolles Verkn\u00fcpfen von Daten aus verschiedenen Quellen lassen sich hier zus\u00e4tzliche Informationen generieren. Diese k\u00f6nnen f\u00fcr die Optimierung verwendet werden oder direkt einen Bediener beim Fahren der Anlage unterst\u00fctzen. Mit Hilfe von KI (<strong>K\u00fcnstlicher Intelligenz<\/strong>)\u00a0 lassen sich die M\u00f6glichkeiten erweitern. Wo der Mensch mit der Auswertung gro\u00dfer Mengen von Daten \u00fcberfordert ist, ja allein schon mit der Frage &#8220;Wie soll ich auswerten?&#8221;, kann KI beispielsweise durch Mustererkennung helfen, <strong>Zusammenh\u00e4nge<\/strong> zu <strong>finden<\/strong> und <strong>Informationen<\/strong> zu <strong>generieren<\/strong>.<\/span><\/p>\n<h3>Planung und Organisation<\/h3>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\"><strong>Planungs- und Organisationstools<\/strong> wie beispielsweise LP Planner unterst\u00fctzen die Produktionsplanung und k\u00f6nnen mit Ergebnissen aus der Online-Optimierung &#8220;gef\u00fcttert&#8221; werden. Elektronische Schichtverwaltung sowie die\u00a0 Auswertung elektronischer Schichtb\u00fccher und anderer Informationsquellen finden hier statt. Generell k\u00f6nnen auf dieser Ebene <em>viele Arbeitsabl\u00e4ufe und Informationen in digitaler Form erfasst und koordiniert<\/em> werden. Das gilt auch f\u00fcr den gesamten Bereich Wartung und Instandhaltung oder dem Labor etc.<\/span><\/p>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\"> Da auf dieser Ebene viele Abteilungen und Bereiche beteiligt sind, ist es sehr sinnvoll, sich dar\u00fcber Gedanken zu machen, wer muss was wie wissen. Die Aufstellung einer <strong>Integrationsmatrix<\/strong> ist daf\u00fcr sehr hilfreich zumal sie auch f\u00fcr den Bereich <strong>Security<\/strong> wertvolle Informationen bereitstellt. <\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_13153\" aria-describedby=\"caption-attachment-13153\" style=\"width: 913px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-13153\" src=\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/8\/2022\/06\/Integrationsmatrix-300x240.jpg\" alt=\"\" width=\"913\" height=\"730\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-13153\" class=\"wp-caption-text\">Integrationsmatrix<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"padding-left: 40px\"><span style=\"color: #000000\">Alle Ebenen (L1 bis L4 ISA95)<\/span><\/p>\n<p><span style=\"color: #000000\">Wie oben bereits angesprochen, spielen abteilungs\u00fcbergreifendes Denken und Handeln eine gro\u00dfe Rolle. Es ist daher eine wichtige Aufgabe zu kl\u00e4ren, wer was in welcher Form wissen muss. Auch wenn verschiedene Aufgaben nach verschiedenen Informationen verlangen, darf das Prinzip <strong>&#8220;eine Wahrheit&#8221;<\/strong> dadurch nicht in Frage gestellt werden. Wenn beispielsweise die Planung der Instandhaltung und die Produktionsplanung von verschiedenen Informationsst\u00e4nden ausgehen, ist das sicher nicht optimal.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"color: #000000\">Da Datenstr\u00f6me sich durch alle Ebenen auf und ab bewegen, gilt es, ein <strong>Security<\/strong>-Konzept auch \u00fcber alle Ebenen zu haben und umzusetzen. Dazu geh\u00f6ren neben der Erstellung von Dokumentation zu Methoden und Prozeduren auch das Design (z.B. Demilitarisierte Zonen), die technische Umsetzung sowie Training und Assessments. Es gilt: So viel Sicherheit wie n\u00f6tig mit so wenig Aufwand wie m\u00f6glich. Das h\u00f6rt sich wesentlich leichter an als es ist. Aber <strong>Security<\/strong> ist bei der Nutzung von Daten <strong>unumg\u00e4nglich<\/strong>.<\/span><\/p>\n<h1><span style=\"color: #000000\">Zusammenfassung<\/span><\/h1>\n<p><span style=\"color: #000000\">Schon diese (unvollst\u00e4ndige) \u00dcbersicht mit Schwerpunkt Produktion l\u00e4sst ahnen, wie viele M\u00f6glichkeiten, gerade auch in Interaktion mit anderen Abteilungen und Bereichen zur Verf\u00fcgung stehen. Daher ist eine methodische und strukturierte Herangehensweise unerl\u00e4sslich. Es gilt auch das Credo <em>&#8220;Gleich an alles denken, aber nicht gleich alles auf einmal machen.&#8221;<\/em> Gerade Letzteres f\u00fchrt schnell zu einer \u00dcberforderung.<br \/>\n<\/span><\/p>\n<p><span style=\"color: #000000\">Wie im vorherigen Artikel angemerkt, schaut das alles hier sehr viel nach <strong>Digitalisierung<\/strong> und irgendwie, zumindest in Teilen, <strong>Industrie 4.0<\/strong> aus. Mit diesem Aspekt wollen wir uns ein wenig im n\u00e4chsten Artikel besch\u00e4ftigen. Keine Angst, wir machen das kurz und knackig und schauen einmal von &#8220;oben&#8221; und einmal von &#8220;unten&#8221; darauf.<br \/>\n<\/span><\/p>\n<hr \/>\n<blockquote class=\"wp-embedded-content\" data-secret=\"z4V55v1L87\"><p><a href=\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/chemical-pharma\/de\/automation-de\/optimieren-klar-teil-1-von-3\/\">Optimieren? Klar! &#8211; Teil 1 von 3<\/a><\/p><\/blockquote>\n<p><iframe class=\"wp-embedded-content\" sandbox=\"allow-scripts\" security=\"restricted\" style=\"position: absolute; clip: rect(1px, 1px, 1px, 1px);\" title=\"&#8222;Optimieren? 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