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Nachgefragt: Welche Technologien haben die größten Potenziale für die Digitalisierung? Die Prozessindustrie von morgen

ABB AG GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG Phoenix Contact Deutschland GmbH Turck – Hans Turck GmbH & Co. KG WAGO GmbH & Co. KG
Die P&A hat nachgefragt: Welche Technologien haben das größte Potenzial für die Prozessindustrie von morgen?

Die P&A hat nachgefragt: Welche Technologien haben das größte Potenzial für die Prozessindustrie von morgen?

Bild: iStock, MiraPen
25.10.2022

Die Digitalisierung der Prozessindustrie schreitet mit großen Schritten voran. Doch kleinere und mittelständische Anlagenbetreiber sind weiterhin zögerlich – daran hat auch der Digitalisierungsschub während der Corona-Pandemie nichts geändert. Auf welche Technologien und Anwendungsbereiche sollte die Prozessindustrie bei ihrer weiteren Digitalisierung setzen, wo sehen Sie die größten Potenziale?

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Das sagen die Experten:

Bildergalerie

  • Jörg Freitag, VP Sales & Verticals Process Automation, Siemens: „Wir sehen bei unseren Kunden immer stärker die Anforderung nach nachhaltigen, ressourcenschonenden und – sicherlich der aktuellen Situation geschuldet – energieeffizienten Lösungen. Ein wichtiger Ansatzpunkt dafür ist Transparenz, denn nur so weiß ich genau, wo beispielsweise meine „Energiefresser“ in der Anlage sind und wo ich Energieverbrauch konkret reduzieren kann. Und dies erhalte ich mit intelligenten Digitalisierungsansätzen. Ein erster Schritt wäre, energiekritische Anlagenkomponenten mit smarten Sensoren und intelligenter – vielleicht sogar KI-gestützter – Analyse-Software auszustatten. Damit können sie vom Anlagenbetreiber remote und in Echtzeit überwacht werden. Anstehender Verschleiß oder auch ineffizienter Betrieb wird frühzeitig erkannt, so dass Abhilfemaßnahmen, die dann auch der Energiebilanz der Anlage zugutekommen, rasch ergriffen werden können.“

    Jörg Freitag, VP Sales & Verticals Process Automation, Siemens: „Wir sehen bei unseren Kunden immer stärker die Anforderung nach nachhaltigen, ressourcenschonenden und – sicherlich der aktuellen Situation geschuldet – energieeffizienten Lösungen. Ein wichtiger Ansatzpunkt dafür ist Transparenz, denn nur so weiß ich genau, wo beispielsweise meine „Energiefresser“ in der Anlage sind und wo ich Energieverbrauch konkret reduzieren kann. Und dies erhalte ich mit intelligenten Digitalisierungsansätzen. Ein erster Schritt wäre, energiekritische Anlagenkomponenten mit smarten Sensoren und intelligenter – vielleicht sogar KI-gestützter – Analyse-Software auszustatten. Damit können sie vom Anlagenbetreiber remote und in Echtzeit überwacht werden. Anstehender Verschleiß oder auch ineffizienter Betrieb wird frühzeitig erkannt, so dass Abhilfemaßnahmen, die dann auch der Energiebilanz der Anlage zugutekommen, rasch ergriffen werden können.“

    Bild: Siemens

  • Gero Lustig, Digital Lead Hub Central/ Southern Europe, ABB Process Automation Energy Industrie: „Es muss nicht immer die große Data-Lake-Lösung sein, die alle Bereiche durchzieht. Nicht-invasive Sensorik kann kostengünstig installiert werden und ermöglicht zum Beispiel die kontinuierliche Überwachung von rotierenden Maschinen und optimiert so Wartungszyklen und Laufzeiten. Papiergebundene Arbeiten im Produktionsfeld können durch Tablets mit Bedienerführung und Live-Daten ersetzt werden, sodass Arbeiten an der Anlage digital unterstützt und Asset Integrity mit deutlich weniger Aufwand erreicht werden kann. Software-as-a-Service-Lösungen ermöglichen den Einstieg mit geringem Capex, sodass die Lösung ohne finanzielles Risiko evaluiert werden kann. Große Potenziale sehen wir im Bereich Modulare Automa­tion, die eine Vernetzung der bisher häufig maximal durch Profibus/Profinet oder Modbus verbundenen Automation darstellen kann. Da kann viel Datentransparenz und Optimierungspotenzial gehoben werden.“

    Gero Lustig, Digital Lead Hub Central/ Southern Europe, ABB Process Automation Energy Industrie: „Es muss nicht immer die große Data-Lake-Lösung sein, die alle Bereiche durchzieht. Nicht-invasive Sensorik kann kostengünstig installiert werden und ermöglicht zum Beispiel die kontinuierliche Überwachung von rotierenden Maschinen und optimiert so Wartungszyklen und Laufzeiten. Papiergebundene Arbeiten im Produktionsfeld können durch Tablets mit Bedienerführung und Live-Daten ersetzt werden, sodass Arbeiten an der Anlage digital unterstützt und Asset Integrity mit deutlich weniger Aufwand erreicht werden kann. Software-as-a-Service-Lösungen ermöglichen den Einstieg mit geringem Capex, sodass die Lösung ohne finanzielles Risiko evaluiert werden kann. Große Potenziale sehen wir im Bereich Modulare Automa­tion, die eine Vernetzung der bisher häufig maximal durch Profibus/Profinet oder Modbus verbundenen Automation darstellen kann. Da kann viel Datentransparenz und Optimierungspotenzial gehoben werden.“

    Bild: ABB

  • Jan Gubini, Key Account Manager Prozessautomation, Hans Turck: „Die Zögerlichkeit der KMUs ist in sehr vielen Fällen begründet, nicht weil man die Digitalisierung verweigert, sondern weil es bei Prozessanlagen in aller erster Linie um Verfügbarkeiten geht. Themen wie MTP, NOA und Digital Twin stoßen bei den KMUs auf offene Ohren, doch ohne den Endkunden geht es nicht. Um Innovationen voranzutreiben, muss dies zwingend in die Pflichtenhefte der Endnutzer. Uns ist es im letzten Jahr gelungen, bei unseren Endkunden neue Technologien einzubringen, die dann sehr schnell und erfolgreich von den KMUs umgesetzt wurden. Deshalb appelliere ich bei neuen Projekten an den Mut der Endkunden, denn die meisten KMUs sind für den Wandel bereit.“

    Jan Gubini, Key Account Manager Prozessautomation, Hans Turck: „Die Zögerlichkeit der KMUs ist in sehr vielen Fällen begründet, nicht weil man die Digitalisierung verweigert, sondern weil es bei Prozessanlagen in aller erster Linie um Verfügbarkeiten geht. Themen wie MTP, NOA und Digital Twin stoßen bei den KMUs auf offene Ohren, doch ohne den Endkunden geht es nicht. Um Innovationen voranzutreiben, muss dies zwingend in die Pflichtenhefte der Endnutzer. Uns ist es im letzten Jahr gelungen, bei unseren Endkunden neue Technologien einzubringen, die dann sehr schnell und erfolgreich von den KMUs umgesetzt wurden. Deshalb appelliere ich bei neuen Projekten an den Mut der Endkunden, denn die meisten KMUs sind für den Wandel bereit.“

    Bild: Turck

  • Wilfried Grote, Director Global Industry Management Chemicals and Pharmaceuticals, Phoenix Contact Electronics: „Effiziente, zuverlässige Prozesse und eine hohe Flexibilität der Produktion sind in der Prozessindustrie wichtiger denn je. Damit Anlagenbetreiber wettbewerbsfähig bleiben, gilt es die Möglichkeiten der Digitalisierung und des modularen Anlagenbaus auszuschöpfen. Hierbei unterstützen innovative Komponenten, Tools und Ready-to-use-Lösungen von Phoenix Contact. Insbesondere der Stellenwert von Überwachungslösungen steigt, zumal es mit Namur Open Architecture (NOA) ein anerkanntes Konzept gibt, um die Daten für das Monitoring und die Optimierung zu erhalten. Anlagenbauer können die fertigen Lösungen einfach und ohne großen Aufwand in bestehende Anlage integrieren. Dieser Mehrwert bietet nicht nur den Betreibern, sondern auch den Anlagenbauern vielfältige Möglichkeiten, die Digitalisierung voranzutreiben.“

    Wilfried Grote, Director Global Industry Management Chemicals and Pharmaceuticals, Phoenix Contact Electronics: „Effiziente, zuverlässige Prozesse und eine hohe Flexibilität der Produktion sind in der Prozessindustrie wichtiger denn je. Damit Anlagenbetreiber wettbewerbsfähig bleiben, gilt es die Möglichkeiten der Digitalisierung und des modularen Anlagenbaus auszuschöpfen. Hierbei unterstützen innovative Komponenten, Tools und Ready-to-use-Lösungen von Phoenix Contact. Insbesondere der Stellenwert von Überwachungslösungen steigt, zumal es mit Namur Open Architecture (NOA) ein anerkanntes Konzept gibt, um die Daten für das Monitoring und die Optimierung zu erhalten. Anlagenbauer können die fertigen Lösungen einfach und ohne großen Aufwand in bestehende Anlage integrieren. Dieser Mehrwert bietet nicht nur den Betreibern, sondern auch den Anlagenbauern vielfältige Möglichkeiten, die Digitalisierung voranzutreiben.“

    Bild: Phoenix Contact

  • Christian Elbert, Director Marketing, Process Instrumentation, Wika: „Digitalisierung schafft Mehrwert durch datenbasierte Entscheidungen. Ein solches wirtschaftliches Plus, zum Beispiel durch Condition Monitoring oder Effizienzoptimierung, kann in analog gesteuerten Anlagen kaum erzielt werden. Jede Brownfield-Umgebung lässt sich jedoch über ein individuelles Nachrüstungskonzept sukzessive umwandeln, unter Wahrung bisheriger Investitionen. Wika als Messtechnik-Hersteller und Digitalisierungspartner unterstützt eine solche Unternehmenstransformation von der Sensorebene her, von der Erhebung der Daten und deren Übertragung bis hin zur Darstellung in Dashboards. Mit dieser Strategie werden alle relevanten Prozesse schrittweise vernetzt und transparent. Sie formt die Basis, um ein vielschichtigen Mehrwert zu generieren.“

    Christian Elbert, Director Marketing, Process Instrumentation, Wika: „Digitalisierung schafft Mehrwert durch datenbasierte Entscheidungen. Ein solches wirtschaftliches Plus, zum Beispiel durch Condition Monitoring oder Effizienzoptimierung, kann in analog gesteuerten Anlagen kaum erzielt werden. Jede Brownfield-Umgebung lässt sich jedoch über ein individuelles Nachrüstungskonzept sukzessive umwandeln, unter Wahrung bisheriger Investitionen. Wika als Messtechnik-Hersteller und Digitalisierungspartner unterstützt eine solche Unternehmenstransformation von der Sensorebene her, von der Erhebung der Daten und deren Übertragung bis hin zur Darstellung in Dashboards. Mit dieser Strategie werden alle relevanten Prozesse schrittweise vernetzt und transparent. Sie formt die Basis, um ein vielschichtigen Mehrwert zu generieren.“

    Bild: Wika

  • André Fritsch, Senior Product Manager Remote I/O & Fieldbus, R. Stahl: „In den letzten Jahren wurden viele neue Konzepte und Technologien für die Digitalisierung der Prozesswelt vorgestellt. Da ist es nicht verwunderlich, dass man den Überblick verliert und die Entscheidung zur Umsetzung schwerfällt. Ein sinnvoller Einstieg in die Digitalisierung liegt in der Anlagenvernetzung unter Einsatz von Ethernet. Speziell für den Betrieb in der Prozessautomatisierung mit explosionsgefährdeten Bereichen sind Lösungen wie Ethernet-APL und 100BASE-TX-IS verfügbar, die Ethernet durchgängig bis in die Feldebene bringen. Damit wird der kleinste gemeinsame Nenner für eine digitale Anlage definiert auf dem nahezu alle neuen Konzepte aufsetzen. Ein Invest in Ethernet im Feld ist damit ein sicherer Invest in die Zukunft, egal welche Lösungen sich durchsetzen werden.“

    André Fritsch, Senior Product Manager Remote I/O & Fieldbus, R. Stahl: „In den letzten Jahren wurden viele neue Konzepte und Technologien für die Digitalisierung der Prozesswelt vorgestellt. Da ist es nicht verwunderlich, dass man den Überblick verliert und die Entscheidung zur Umsetzung schwerfällt. Ein sinnvoller Einstieg in die Digitalisierung liegt in der Anlagenvernetzung unter Einsatz von Ethernet. Speziell für den Betrieb in der Prozessautomatisierung mit explosionsgefährdeten Bereichen sind Lösungen wie Ethernet-APL und 100BASE-TX-IS verfügbar, die Ethernet durchgängig bis in die Feldebene bringen. Damit wird der kleinste gemeinsame Nenner für eine digitale Anlage definiert auf dem nahezu alle neuen Konzepte aufsetzen. Ein Invest in Ethernet im Feld ist damit ein sicherer Invest in die Zukunft, egal welche Lösungen sich durchsetzen werden.“

    Bild: R. Stahl

  • Gert Müller, Geschäftsführender Gesellschafter, Gemü: „Bei Gemü nutzen wir in vielen Bereichen bereits die Chancen der Digitalisierung. Wir wollen Teil der digitalen Supply Chain unserer Kunden werden und unterstützen so Industrie-4.0-Strategien. Wir stellen bereits heute Zustands- und Prozessdaten zur Verfügung, die den Anlagenbetreiber dabei unterstützen, seine Anlage am Betriebsoptimum zu betreiben. Damit werden Wartungszyklen optimiert und Stillstandzeiten reduziert. Weiterhin ist die Digitalisierung die Grundvoraussetzung unserer Operational Excellence Strategie. Wir verwenden RFID-Tags zur Kennzeichnung von Produkten, um eine hohe Prozesssicherheit zu erzielen und die Prozessteuerung beispielsweise bei der Chargenrückverfolgung zu unterstützen. Außerdem erweitern wir den digitalen Zwilling, um den Produktionsprozess stetig zu verbessern. Das größte Potential sehen wir im Einsatz von KI, um Prozesse zu simulieren und zu optimieren.“

    Gert Müller, Geschäftsführender Gesellschafter, Gemü: „Bei Gemü nutzen wir in vielen Bereichen bereits die Chancen der Digitalisierung. Wir wollen Teil der digitalen Supply Chain unserer Kunden werden und unterstützen so Industrie-4.0-Strategien. Wir stellen bereits heute Zustands- und Prozessdaten zur Verfügung, die den Anlagenbetreiber dabei unterstützen, seine Anlage am Betriebsoptimum zu betreiben. Damit werden Wartungszyklen optimiert und Stillstandzeiten reduziert. Weiterhin ist die Digitalisierung die Grundvoraussetzung unserer Operational Excellence Strategie. Wir verwenden RFID-Tags zur Kennzeichnung von Produkten, um eine hohe Prozesssicherheit zu erzielen und die Prozessteuerung beispielsweise bei der Chargenrückverfolgung zu unterstützen. Außerdem erweitern wir den digitalen Zwilling, um den Produktionsprozess stetig zu verbessern. Das größte Potential sehen wir im Einsatz von KI, um Prozesse zu simulieren und zu optimieren.“

    Bild: Gemü

  • Steffen Ullrich, Technology Fellow, Genua: „Eine wesentliche Grundlage ist die Vernetzung der OT mit Office-IT und externen Dienstleistern, für Datenanalyse, Fernwartung oder Flexibilisierung wie Just-in-time-Produktion und Lagerhaltung. Dies geht jedoch mit hohen Risiken einher, weil bestehende ältere Systeme (Brownfield) nicht adäquat für eine sichere Vernetzung konzipiert wurden. Da eine Beeinträchtigung der Produktion durch eingeschränkte Verfügbarkeit oder Angriffe geschäftskritisch und damit inakzeptabel ist, sollte ein Fokus auf der Minimierung von Zugriffsrechten und Angriffsflächen liegen. Sichere Fernwartungsarchitekturen, Datendioden sowie Segmentierung und Mikrosegmentierung mit Industrie-Firewalls ermöglichen dabei ein hohes Schutzniveau, das zusätzlich um reaktive Lösungen zur Angriffserkennung ergänzt werden sollte.“

    Steffen Ullrich, Technology Fellow, Genua: „Eine wesentliche Grundlage ist die Vernetzung der OT mit Office-IT und externen Dienstleistern, für Datenanalyse, Fernwartung oder Flexibilisierung wie Just-in-time-Produktion und Lagerhaltung. Dies geht jedoch mit hohen Risiken einher, weil bestehende ältere Systeme (Brownfield) nicht adäquat für eine sichere Vernetzung konzipiert wurden. Da eine Beeinträchtigung der Produktion durch eingeschränkte Verfügbarkeit oder Angriffe geschäftskritisch und damit inakzeptabel ist, sollte ein Fokus auf der Minimierung von Zugriffsrechten und Angriffsflächen liegen. Sichere Fernwartungsarchitekturen, Datendioden sowie Segmentierung und Mikrosegmentierung mit Industrie-Firewalls ermöglichen dabei ein hohes Schutzniveau, das zusätzlich um reaktive Lösungen zur Angriffserkennung ergänzt werden sollte.“

    Bild: Genua

  • Ekkehard Nann, Leiter Innovation Team, Bilfinger: „Es muss zwischen der Investition in digitale Infrastruktur sowie Hard- und Software und der eigentlichen Digitalisierung unterschieden werden. Um die Vorteile der Digitalisierung wirklich nutzen zu können, muss zunächst eine Digitalisierungsstrategie als Basis für die Verknüpfung der Daten, Technologien und Organisation entwickelt werden. Denn tendenziell konzentriert man sich dabei ausschließlich auf die produzierende Anlage und verliert das Ganze aus den Augen. Die Berücksichtigung des kompletten Asset Life Cycles bei der Digitalisierung, also Produktions-, Anlagenzustands-, Verbrauchsdaten und vieles mehr, führt dazu, dass eine laufende Anlagenoptimierung erreicht wird. Der Digital Twin, also die digitale Abbildung der Anlage in der virtuellen Welt, ermöglicht der Anlage einen umfassenden Datenaustausch und begleitet diese gesamtheitlich von der Entstehung bis zur Demontage.“

    Ekkehard Nann, Leiter Innovation Team, Bilfinger: „Es muss zwischen der Investition in digitale Infrastruktur sowie Hard- und Software und der eigentlichen Digitalisierung unterschieden werden. Um die Vorteile der Digitalisierung wirklich nutzen zu können, muss zunächst eine Digitalisierungsstrategie als Basis für die Verknüpfung der Daten, Technologien und Organisation entwickelt werden. Denn tendenziell konzentriert man sich dabei ausschließlich auf die produzierende Anlage und verliert das Ganze aus den Augen. Die Berücksichtigung des kompletten Asset Life Cycles bei der Digitalisierung, also Produktions-, Anlagenzustands-, Verbrauchsdaten und vieles mehr, führt dazu, dass eine laufende Anlagenoptimierung erreicht wird. Der Digital Twin, also die digitale Abbildung der Anlage in der virtuellen Welt, ermöglicht der Anlage einen umfassenden Datenaustausch und begleitet diese gesamtheitlich von der Entstehung bis zur Demontage.“

    Bild: Bilfinger

  • Lukas Dökel, Head of Digital Plant, Wago: „Der Nutzen der Digitalisierung ist bei kleinen und großen Anlagenbetreibern identisch. Wir sehen aber, dass kleine Unternehmen weniger Möglichkeiten haben, Anwendungen zu testen und zu integrieren. Das liegt zum Beispiel am Fachkräftemangel oder an geringeren Budgets. Hier setzen wir an: Wir bieten etablierte Lösungen, die einfach und kostengünstig installiert werden können. Damit haben auch kleine Betreiber die Möglichkeit, langfristig effizient, sicher und flexibel zu produzieren. Die Anwendungsbereiche sind vielfältig: Sie beginnen beim Energiemanagement, das sich je nach Bedarf skalieren lässt und Anwendern somit die Kennzahlen zur Verfügung stellt, die sie benötigen, und reichen bis zu vollumfänglichen Automationsstrukturen, die zum Beispiel über Device-Management-Tools zukunftsfähig verwaltet werden können. Die Zeiten von proprietären Lösungen sind aus unserer Sicht vorbei. Wichtig ist, dass der angestrebte Nutzen einer Lösung, wie zum Beispiel Flexibilität, auch in der Topologie angewendet werden kann.“

    Lukas Dökel, Head of Digital Plant, Wago: „Der Nutzen der Digitalisierung ist bei kleinen und großen Anlagenbetreibern identisch. Wir sehen aber, dass kleine Unternehmen weniger Möglichkeiten haben, Anwendungen zu testen und zu integrieren. Das liegt zum Beispiel am Fachkräftemangel oder an geringeren Budgets. Hier setzen wir an: Wir bieten etablierte Lösungen, die einfach und kostengünstig installiert werden können. Damit haben auch kleine Betreiber die Möglichkeit, langfristig effizient, sicher und flexibel zu produzieren. Die Anwendungsbereiche sind vielfältig: Sie beginnen beim Energiemanagement, das sich je nach Bedarf skalieren lässt und Anwendern somit die Kennzahlen zur Verfügung stellt, die sie benötigen, und reichen bis zu vollumfänglichen Automationsstrukturen, die zum Beispiel über Device-Management-Tools zukunftsfähig verwaltet werden können. Die Zeiten von proprietären Lösungen sind aus unserer Sicht vorbei. Wichtig ist, dass der angestrebte Nutzen einer Lösung, wie zum Beispiel Flexibilität, auch in der Topologie angewendet werden kann.“

    Bild: Wago

  • Joachim Czech, PA Marketing Working Group, PI (Profibus & Profinet International): „Die Digitalisierung hat technologisch bereits vor Jahrzehnten im Verborgenen begonnen. Jetzt ist es an der Zeit, die vorhandenen Datenquellen zu schöpfen sowie die daraus resultierenden Vorteile zu identifizieren und entschlossen zum eigenen Vorteil zu wandeln. Angefangen von HART-Unterstützung, über Profibus bis hin zu Profinet über Ethernet-APL, kombiniert mit der Kompetenz der Produkt- und Systemanbieter, eröffnet es Konnektivität zu digitalen Plattformen oder KI-Applikationen. PI bietet hierfür nicht nur Kommunikationsstandards, sondern ebnet den Weg mittels Kooperationen und weitreichenden Technologien wie den PA-Profilen, FDI-Support, MTP, Omlox oder den OPC-Spezifikationen, um nur einige für die Prozessautomatisierung relevante Game-Changer zu nennen.“

    Joachim Czech, PA Marketing Working Group, PI (Profibus & Profinet International): „Die Digitalisierung hat technologisch bereits vor Jahrzehnten im Verborgenen begonnen. Jetzt ist es an der Zeit, die vorhandenen Datenquellen zu schöpfen sowie die daraus resultierenden Vorteile zu identifizieren und entschlossen zum eigenen Vorteil zu wandeln. Angefangen von HART-Unterstützung, über Profibus bis hin zu Profinet über Ethernet-APL, kombiniert mit der Kompetenz der Produkt- und Systemanbieter, eröffnet es Konnektivität zu digitalen Plattformen oder KI-Applikationen. PI bietet hierfür nicht nur Kommunikationsstandards, sondern ebnet den Weg mittels Kooperationen und weitreichenden Technologien wie den PA-Profilen, FDI-Support, MTP, Omlox oder den OPC-Spezifikationen, um nur einige für die Prozessautomatisierung relevante Game-Changer zu nennen.“

    Bild: PROFIBUS & PROFINET International

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