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Innenansicht der Produktion chemischer Additive im Münzing-Werk Heilbronn.

Innenansicht der Produktion chemischer Additive im Münzing-Werk Heilbronn.

Bild: Claudia Fy

Pilotprojekt zur Digitalisierung Digitaler Zwilling vs. Datensilo

18.05.2017

Die Digitalisierung spielt im Rahmen der Neustrukturierung von Bilfinger eine Schlüsselrolle. Nun startet Bilfinger gemeinsam mit Münzing ein Pilotprojekt zur Digitalisierung.

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Mit seiner strategischen Neuausrichtung setzt Bilfinger auf gebündelte Leistungen in den Geschäftsfeldern Maintenance, Modifications & Operations (MMO) und Engineering & Technologies (E&T). Kunden erhalten Instandhaltungs-Expertise und technologisches Know-how aus einer Hand.

Kooperation zwischen Bilfinger und Münzing

Ein erstes Digitalisierungs-Pilotprojekt ist im Februar bei der Münzing Chemie gestartet. Den mittelständischen Erzeuger chemischer Additive und Bilfinger verbindet eine mehrjährige Partnerschaft: Seit 2009 verantwortet Bilfinger die kompletten Instandhaltungsservices am Münzing-Standort Heilbronn. Zusätzlich übernimmt Bilfinger im Rahmen des Projektes die digitale Erfassung einer bestehenden Pulveranlage sowie zweier neu zu errichtender chemischer Reaktoren.

Münzing profitiert von starkem überregionalem Wachstum. Beständig steigende Produktionsmengen und die damit zunehmende Komplexität erfordern eine kontinuierliche Steigerung der Effizienz unter Sicherstellung des hohen Qualitätsniveaus.

Mit digitalen Zwillingen für effektive Instandhaltung

Im Mittelpunkt des Digitalisierungs-Projekts steht die Entwicklung eines 3D-Modells, sogenannter digitaler Anlagenzwillinge. Damit erfüllt Münzing die notwendigen gesetzlichen und betrieblichen Dokumentationspflichten: Details zur Anlage sind ab sofort mit nur wenigen Klicks über die neu integrierte MMO-Plattform von Bilfinger abrufbar.

Zusätzlich werden alle während des Anlagen-Lifecycles anfallenden Engineering-, Maintenance-, Produktions-, Umwelt- und Energiedaten in der Plattform systematisch zusammengeführt und ausgewertet. Ziel ist es, aus dem so entstehenden Datenportfolio Potenziale für die Steigerung der Anlageneffizienz und -verfügbarkeit abzuleiten. Die Fertigstellung des Projekts ist bis Ende des dritten Quartals 2017 geplant.

MMO-Plattform als zentrale Schnittstelle

Die MMO-Plattform von Bilfinger fungiert als zentrale Komponente im neuen Digitalisierungskonzept von Münzing. Alle Datenströme laufen künftig in der Plattform zusammen. Die erfassten Informationen lassen sich im Wesentlichen den drei Sektoren Engineering, Business Intelligence und Internet of Things zuordnen.

Die Engineering-Komponente umfasst detaillierte digitale Zwillinge der beiden derzeit im Bau befindlichen chemischen Reaktoren. Dazu werden die bei der Anlagenplanung anfallenden Datensätze nahtlos von der Planungs- in die Betriebsphase übernommen.

3D-Modell ermöglicht vorausschauende Planung

Die intelligente Verknüpfung von Informationen mit Anlagenobjekten in einer dreidimensionalen Visualisierung erleichtert nicht nur die Einhaltung der Betreiberpflichten zur Dokumentation des Anlagenzustands, sondern auch die Planung späterer Umbauten. In die Plattform integriert werden zudem sämtliche Anlageninformationen zu der bestehenden Pulveranlage. Alle technischen Änderungen werden in die digitalen Zwillinge eingepflegt, um diese stets auf dem aktuellen Stand zu halten. Zusätzlich ist auch eine Nutzung für virtuelle Trainings von Arbeitskräften angedacht.

Business Intelligence: Erfahrung als wertvolles Asset

Der Bereich Business Intelligence der MMO-Plattform wird mit aktuellen Daten aus dem Betrieb und der Instandhaltung gespeist. Bei den Instandhaltungsdaten greift Bilfinger auf sein größtes Asset zurück: Das Wissen der Mitarbeiter vor Ort. Maintenance-Techniker dokumentieren via Smartphones kontinuierlich ihre Beobachtungen zum Anlagenzustand. Über vordefinierte Eingabemasken können sie etwa auffällige Geräusche oder die vermehrte Verschmutzung von Bauteilen an die MMO-Plattform melden und schaffen somit einen Datenpool, mit dem Bilfinger kontinuierlich seine Instandhaltungsservices weiterentwickelt.

Ein weiteres Standbein der Business-Intelligence-Komponente sind vergangenheitsbezogene Produktionsdaten – etwa, welche Chemikalie erzeugt wurde, welche Produktionsqualität erreicht wurde und wie hoch dabei der Energieeinsatz war.

Industrie 4.0 fußt auf drei Säulen

Ein dritter Pfeiler des Konzeptes betrifft die Sammlung von Echtzeitdaten über die Internet-of-Things-Infrastruktur. Darunter fallen etwa die in den Anlagen verbauten Vibrations-, Druck- und Temperatursensoren, die den Produktionsprozess und den Zustand einzelner Maschinenkomponenten überwachen.

Ihre Stärke spielt die MMO-Plattform in der Verschaltung der drei Grundkomponenten Engineering, Business Intelligence und Internet-of-Things (IoT) aus: Statt getrennte Datensilos zu bilden, werden die Daten zueinander in Beziehung gesetzt. Dadurch sind erstmals Ursache- und Wirkungsketten sichtbar, die bisher verborgen blieben oder, wie im Falle einer Ursachenforschung nach Ausfall einer Maschine, erst im Nachhinein erkennbar sind.

Als Ergebnis der Datenerhebung lassen sich zudem Fehler frühzeitig identifizieren. Münzing kann auf diese Weise beispielsweise erkennen, falls Betriebszustände einer Anlage zu besonders starker Verschmutzung und in Folge zu einem Schaden führen. Durch die Aufdeckung solcher potenziellen Gefahrenquellen können neue Strategien zur Schadensverhinderung und zur Verbesserung der Maintenance-Maßnahmen erarbeitet werden. Die Vielzahl eingesetzter Sensoren und IoT-fähiger Bauteile ebnet darüber hinaus den Weg zu Predictive Maintenance Sie melden den bevorstehenden Ausfall einer Komponente und erlauben so einen rechtzeitigen Austausch, mit dem kostenintensive Ausfallzeiten vermieden werden.

Sensible Daten schützen

Wo zahlreiche sensible Betriebsdaten erhoben werden, müssen diese auch zuverlässig vor Hackerangriffen und anderen Formen der Betriebsspionage gesichert werden. Hinzu kommt die Verpflichtung, die Datenschutzbestimmungen einzuhalten und damit das Recht der Beschäftigten auf informationelle Selbstbestimmung zu wahren.

Die Absicherung vor einem unberechtigten Zugriff beginnt bei der verwendeten Kommunikationstechnologie. Sensoren und Maschinen kommunizieren über den in der Verfahrenstechnik bewährten OPC-UA-Standard, der von Haus aus ein umfassendes Sicherheitskonzept mitbringt. Gespeichert werden die erhobenen Daten in einer Cloudlösung eines etablierten Anbieters mit einem Serverzentrum in Deutschland Dies gewährleistet neben der nötigen Skalierbarkeit für große Datenmengen auch die Sicherheit der IT-Infrastruktur.

Nur die erlaubten Daten werden erhoben

Münzing kann zudem flexibel entscheiden, welche Daten zur eigenen Produktions-Infrastruktur das Unternehmen mit der MMO-Plattform teilt: Sensible Betriebsdaten werden nicht von Bilfinger direkt erhoben, sondern müssen von Münzing explizit übertragen werden. In der MMO-Plattform werden somit nur freigegebene und autorisierte Daten hinterlegt. Der missbräuchliche Umgang mit sensiblen oder personenbezogenen Daten ist somit ausgeschlossen.

Bildergalerie

  • Das Münzing Technologie- und Verwaltungszentrum in Abstatt.

    Bild: Claudia Fy

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