Sarkantyú köz 5.
9021 Győr
Tel.: 06 96 800 147
Fax: +43 6225-20533-44
E-mail: info@denios.hu
Internet: www.denios.hu
A moduláris, hálózatba kapcsolt rendszerek megérkeztek a gyártásba!
„Gyorsabb, magasabb, erősebb - együtt” - ez az olimpiai triász 2021 júliusa óta. A »magasabb, erősebb« helyett a »modulárisabb, hálózatosabb« lehetne a mottója egy szintén 2021-ben indított kísérleti projektnek is, amely hasonlóan ambiciózus új szabványokat állít fel a gyártóiparban.
A kezdeményező és az ügyfél a tübingeni CHT Germany GmbH, egy világszerte működő, speciális vegyi anyagokkal foglalkozó vállalatcsoport német anyavállalata, amely közel 70 éve fejleszt, gyárt és szállít innovatív vegyi anyagokat segédanyagként és adalékanyagként termékekhez és eljárásokhoz. A CHT-csoport legnagyobb üzemében, a Tübingen melletti Dußlingenben évente mintegy 50 000 tonna speciális vegyi anyagot állítanak elő. A gyártás során a változó receptúrák és alapanyagok a mindennapok rendje.
A gyorsaság és a rugalmasság piaci előnyt jelent
Míg korábban a vegyiparban az üzemeket gyakran több évtizedes élettartamra tervezték, a rendkívül változékony piacok rugalmasabb megoldásokat követelnek a növekvő termékváltozatosság és az erős költségnyomás miatt. Napjainkban a versenyképesség megőrzése érdekében fontos, hogy a termelési kapacitások biztosítását azonnal az aktuális piaci igényekhez igazítsák. A hatékonyság és a gyorsaság kerül a középpontba. A folyamatokkal és rendszerekkel szemben támasztott magas biztonsági követelmények azonban gyorsan megnövelhetik a termelés kiigazításához szükséges költségeket és időt - különösen, ha a rendszer összetettsége a különböző gyártóktól származó alkatrészek sokfélesége miatt növekszik. Hogyan lehet ezeket a kihívásokat leküzdeni? Az üzemek tervezői és üzemeltetői a moduláris üzemekről (VDI 2776) és a moduláris automatizálásról (VDI/VDE/NAMUR 2658) szóló irányelvsorozatban találhatnak választ. A modularitás és az automatizálás kulcsfontosságú stratégiai tényezőként szerepel ezekben a szabványokban. E szabványok szerint a moduláris, előre automatizált üzemegységek könnyen integrálhatók a termelési környezetbe, és az aktuális termelési követelményekhez igazíthatók. Ez jelentősen lerövidíti a piacra kerülési időt és egyértelmű piaci előnyt jelent.
Szükséges új ipari szabványok kidolgozása
A következetes moduláris tervezés korábban azért nem sikerült, mert a különböző gyártóktól származó vezérlőrendszerek nem használhatók együtt egy rendszeren belül. Szükség volt egy gyártófüggetlen modulleírásra. Kidolgozták és a VDI/VDE/NAMUR 2658 irányelvsorozatban szabványosították a modultípus-csomagot (MTP). Ez lehetővé teszi több, különböző gyártóktól származó vezérlőrendszerrel rendelkező modul integrálását egy magasabb szintű vezérlő- és irányítási rendszeren belül, amelynek funkcionalitásai hasonlóak egy folyamatirányító rendszerhez. Az irányítási és szabályozási intelligencia nagy része így decentralizálódik a modulokba. A modulok szabványosított interfészen keresztül kommunikálnak az irányítórendszerrel. A bővítések vagy átalakítások így sokkal gyorsabban és költséghatékonyabban valósíthatók meg. A modulba integrált üzembiztonság egyszerűsíti az engedélyezési eljárásokat és növeli a folyamatok biztonságát, a vegyi üzemek üzemeltetőinek minden eddiginél nagyobb ökológiai felelősségét is szem előtt tartva. Különösen a viszonylag kis termelési volumenű, közepes méretű vegyipari vállalatok nyernek rugalmasságot és megbízhatóságot a jövőbeli folyamatok tervezésénél.
Ki a tesztelési fázisból, ki a laboratóriumból, be az értékteremtő termelési skálára - csak csináld!
Kihívások a gyakorlati megvalósítás során
Az MTP szabvány egy nyílt szabvány, amelynek továbbfejlesztését a „Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie” (NAMUR) az automatizálási szakértőkkel és a feldolgozóipari gyártó vállalatokkal együtt hajtja végre. A szabvány rendszeres folyamattechnikai tesztelése miatt az automatizálási gyártók között jelenleg még különböző tervezetek vannak, ami kompatibilitási problémákhoz vezethet. Az MTP koncepcióval kapcsolatos vállalatközi bemutatók, mint például a frankfurti ACHEMA 2022 rendezvényen több mint 30 résztvevő vállalat részvételével, az egységes megértést és a harmonizált verzióállás kialakítását szolgálják. Az MTP-k létrehozására szolgáló felhasználóbarát eszközök támogathatják a berendezésgyártókat a piacképes MTP-megoldások kifejlesztésében. Ezeket még ki kell alakítani. A moduláris rendszerek gyakorlati megvalósításához a folyamattechnikát, a berendezéstervezést és az automatizálást átfogó rendszerként kell értelmezni és egymással harmonizálni. A VDI „Moduláris üzemek: paradigmaváltás az üzemmérnöki tervezésben; a folyamattechnika és az automatizálási technológia kölcsönhatása” című intézkedési ajánlása módszertani segítséget nyújt, és a megvalósítás felé vezető lépést hivatott megkönnyíteni.
A CHT mer megvalósítani a termelési környezetben
Annak ellenére, hogy a szabványosítás még nem fejeződött be, a CHT-csoport több mint egy évvel ezelőtt belevágott a megvalósításba. A vegyipari termelésben már több moduláris folyamatüzemet működtetett. Most az MTP funkciót az értéknövelő termelés területén is be kellett vezetni. A cél az volt, hogy bebizonyítsák, hogy ez az új technológia gazdaságosan, rugalmasan és biztonságosan alkalmazható egy igényes termelési környezetben. Günther Schätzle, a CHT üzemmérnökségi termelési és logisztikai vezetője egy már bevezetett, polimerek gyártására szolgáló eljárást választott kiinduló projektnek - kezdetben csak a dusslingeni telephelyen. A folyamatot fokozatosan, további moduláris rendszerek alkalmazásával az összes telephelyen meg kell valósítani.
A polimerek előállítása során a reakciók szigorú szabályozása miatt a megbízhatóság és a pontosság elengedhetetlen a reaktánsok adagolásakor. A termékek sokfélesége olyan adagolási technológiát is igényel, amely az adott gyártási folyamathoz igazodik. A CHT évek óta használ különböző típusú mobil adagolórendszereket, amelyek a különböző reaktorokhoz csatlakoznak.
Mivel az adagolórendszerek már beváltak a gyártási környezetben, a Schätzle számára ésszerű volt, hogy az új folyamathoz is felhasználja őket. Az adagolási logikát azonban korábban hagyományos módon a reakcióedényrendszerek folyamatirányító rendszerébe integrálták. Ez azt jelenti, hogy minden egyes reaktor helyben tartotta a műszaki részletekben eltérő adagolómodulok működéséhez szükséges programkódokat, és a mobil modulok vezérlését átvette, amint azok csatlakoztatásra kerültek.
A feladat most az volt, hogy a helyhez kötött reaktorok vezérlőrendszereiből átvigyék az intelligenciát az adagolómodulba, és a kapcsolási pontok helyett folyamathoz kapcsolódó adagolási szolgáltatásokat kínáljanak. Ehhez egy szabványosított interfészt kellett létrehozni az MTP formátum segítségével, hogy a szolgáltatásokat a folyamatirányító rendszeren keresztül lehessen lehívni. Fontos szerepet játszott az adagolási szolgáltatások univerzális használhatósága a változó gyártási környezetben, mivel a gyártási módosítások különböző reaktorok és változó adagolóközegek használatát igénylik.
Ezenkívül felügyeleti és mérőberendezéseket kellett biztosítani a működés és a biztonság biztosítása érdekében, valamint azért, hogy az üzemeltető tájékoztatást kapjon az esetlegesen szükséges kézi beavatkozásokról.
A komplexitás több pillérre támaszkodik
A CHT mint rendszerüzemeltető mellett a POL (Process Orchestration Layer) rendszerért felelős rendszergyártó, valamint a moduláris adagolóegységek rendszer- és alkatrészgyártói (úgynevezett PEA - Process Equipment Assembly) is részt vettek a projekt megvalósításában. Megállapodtak az MTP és az OPC UA ipari szabványok közös specifikációiban az adatcsatlakozásokra vonatkozóan. Ennek eredményeként a POL és a PEA, valamint az összes komponens optimálisan és kis erőfeszítéssel működik együtt.
A folyamat szintjén a sera GmbH szivattyúkkal és adagolástechnikával ellátott mobil adagolómodulja tömlőkkel csatlakozik az adott termelési rendszerhez, és az adagolási folyamathoz IBC konténerekből táplálják. Az adagolási folyamatok vezérlésére szolgáló MTP szolgáltatásokat és más érzékelőket a B&R Industrial Automation GmbH automatizálási technológiájával integrálták. A töltési szint mérése a VEGA Grieshaber KG műszereivel történik, és biztosítja, hogy a rendszer a megengedett tartományon belül működjön. A DENIOS SE SpillGuard® connect szivárgásérzékelője érzékeli a szivárgó folyadékokat és riasztást vált ki. Az adagolómodulon mért érzékelőadatok a keskeny sávú IoT-n alapuló mobilkommunikáción keresztül kerülnek át a DENIOS és a Vega érzékelőgyártók megfelelő felhőalkalmazásába. A szoftverfejlesztő Semodia GmbH biztosítja az MTP Control Engine szoftvert, amely indításkor a DENIOS és a VEGA webes API-n keresztül letölti az aktuális eszközlistát, dinamikusan létrehoz egy MTP-t, és azt egy integrált webszerver segítségével letölthetővé teszi.
A vezérlési szinten a PEA modulok a B&R Industrial Automation GmbH APROL folyamatirányítási rendszerébe integrálódnak az OPC UA ipari/kommunikációs szabvány segítségével. Ez biztosítja az üzemeltető számára a meglévő rendszer működésébe való zökkenőmentes integrációt.
Drasztikus költségcsökkentés a közös szabványok révén
A projektköltségek levonása után Schätzle a befektetés megtérülését (ROI) évi 6 számjegyű euróra becsüli. Ez mind az adagolástechnika - szoftverfejlesztés, dokkolás (Plug) és rendszerszinkronizálás (Validate) -, mind pedig a szivárgáskezelés anyag- és költségcsökkentéséből adódik. Az adagolómodul gyors összekapcsolása a folyamatirányító rendszerrel az MTP formátum és egy OPC UA interfész segítségével az üzembe helyezési időt mindössze néhány percre csökkenti. A mobil, felhőalapú adatátvitelnek köszönhetően a rendszer kiterjedt kábelezés és elektromos berendezések nélkül felügyelhető.
A megtérülés az új technológiával szerzett közel egyéves üzemeltetési tapasztalat után bebizonyosodott. „Az új „gyártófüggetlen MTP-technológiát” nemcsak teszteltük, hanem már egy éve sikeresen használjuk” - mondja Schätzle.
Az adagoló PEA (Process Equipment Assembly) adagolóegységbe integrált adagolási szolgáltatás a nagyfokú szabványosításnak köszönhetően könnyen használható plug & play megoldásként a folyamattechnika egyéb adagolási feladataihoz is. „A projekt során lenyűgözött bennünket minden résztvevő elkötelezettsége. Aranylázas hangulat uralkodott, ami reméljük, hogy kezdeti hatása lesz. Minél több felhasználó alkalmazza ezt a megoldást, annál kedvezőbb lesz” - állítja Schätzle. „A termelési folyamatok modularizálására és hálózatba kapcsolására vonatkozó szabványoknak csak sokkal jobban meg kell honosodniuk a gyakorlatban. A CHT csoport már régóta követi ezeket a megközelítéseket, és aktívan részt vesz az irányelvek kialakításában. Projektünkkel be tudtuk bizonyítani, hogy a VDI 2776 szerinti, moduláris vegyipari üzemek építésére vonatkozó folyamattechnikai szabványosítás értéknövelő folyamatokban is alkalmazható. És bebizonyíthattuk, hogy a VDI/VDE/NAMUR 2658 szerinti MTP segítségével a jelek és információforrások széles körének digitális hálózatba kapcsolása a szükséges mérnöki fegyelemmel sikeresen megvalósítható”.
A CHT előnyei az MTP szabvány használatával:
Rugalmasság a rendszerben az egyszerű bővíthetőségnek köszönhetően
Energia- és általában erőforrás-megtakarítás a fel- és lekicsinyítés révén
Függetlenség a modulgyártók kiválasztásában a telepített vezérlőrendszertől
Egységes megjelenés a felhőből származó információk DCS-ben történő megjelenítésekor
Minden információ egy rendszerben összpontosul
Hasonló bejegyzések
- Rendelési előzmények megtekintése
- Jegyzettömb és kosár mentése
- Mentse el a kívánt fizetési módot a következő vásárláshoz
Hívjon minket, küldjön e-mailt: info@denios.hu, vagy töltse ki az űrlapot, és mi a lehető leghamarabb válaszolunk Önnek.