Potenziale in chemischen Produktionsprozessen aufdecken

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Chemie-Produktion: Ausbeute, Qualität und Sicherheit steigern mit Echtzeit-Prozessdatenanalyse

Warum die Analyse der Prozessdaten notwendig ist

Um den Nutzen der Prozessdatenanalyse in der Chemie zu verstehen, lohnt es sich einmal, die unterschiedlichen Bedingungen bei der Produktentwicklung im Labor und der industriellen Produktion anzusehen.

Wenn die Anordnung zur Produktentwicklung im Labor häufig schon aufwändig anmutet, ist sie in der Großproduktion wesentlich komplexer. Offensichtliche Unterschiede sind die großen zu verarbeitenden Rohstoffmengen und der hohe Automatisierungsgrad. Dabei sind eine Vielzahl von Regel- und Steuerungsmöglichkeiten zu beachten, um die Anlage hinsichtlich der Qualität und der Energie- und Rohstoffkosten optimal zu betreiben. Darüber hinaus gibt es sicherheitstechnische und ökologische Aspekte, die es so im Labor nicht gibt. Pumpen und Leitungssysteme, Tankläger für flüssige Chemikalien und Lösungsmittel oder Kläranlagen und Ablufteinrichtungen sowie der eigentliche chemische Prozess müssen kontinuierlich überwacht werden.

Wedge hat uns geholfen, unseren Ausschuss um 2% zu reduzieren. Das mag für sich genommen wie eine kleine Zahl erscheinen, aber für uns bedeutet das Einsparungen in Millionenhöhe.”

– Jukka Kivimäki, Werksleitung, CP KELCO

Der wesentliche Unterschied zwischen der Synthese im Labor und der Großproduktion ist die fehlende Kontrollmöglichkeit durch den Menschen. Während der Syntheseprozess im Labor unter Aufsicht abläuft und Mitarbeiter Fehler erstens schnell erkennen und zweitens sofort an der richtigen Stelle des Prozesses eingreifen können, stellt sich die Situation im industriellen Prozess anders dar. In einer chemischen Großproduktion werden Abweichungen in der Produktqualität oder Störungen im Prozess durch Mitarbeiter nur sehr eigeschränkt oder viel zu spät bemerkt. Diese Lücke schließt Trimble Wedge, indem es auf die große Menge verfügbarer Mess- und Sensordaten aus dem Prozess zugreift.

Alle Anlagenparameter auf einen Blick erfassbar

In einer mittelgroßen chemischen Produktion können heute aufgrund der hohen Digitalisierung über 250.000 unterschiedliche Daten abgefragt werden. Hinzu kommen Daten von Proben, die im Labor analysiert werden und mit der Qualität der industriellen Produktion verglichen werden müssen.

Die Prozessdatenanalyse greift auf die Daten der Produktion, der vor- und nachgelagerten Prozesse und aus dem Labor zu und aggregiert sie, um so zunächst die Komplexität zu reduzieren. Die Kunst besteht in der Datenaufbereitung mithilfe der Anlageningenieure und Betreiber, so dass der Anlagenfahrer am Ende die wichtigsten Parameter auf einen Blick erfassen kann. Mit Trimble Wedge werden die Prozessinformationen algorithmisch verdichtet und aufbereitet, so dass der Schichtleiter bei Dienstantritt mit einem Blick auf das Dashboard erkennt, ob die Anlage in den vorgegebenen Grenzwerten arbeitet.

Ausbeute steigern – Betriebskosten senken

Energie und die eingesetzten Rohstoffe sind die größten Kostentreiber im Betrieb chemischer Produktionsanlagen. Werden Grenzwerte von Druck, Temperatur oder Zu- und Abfluss von Material und anderer Parameter nicht eingehalten, so werden unnötig Energie oder Material verbraucht, es wird unnötig viel CO2 ausgestoßen oder es entstehen Qualitätseinbußen beim Endprodukt. Auch dann werden Rohstoffe und die eingesetzte Energie verschwendet. Im schlimmeren Fall werden Anlagenteile beschädigt, müssen kostenintensiv repariert werden und die Anlage steht nicht zu Verfügung.

Wichtig zu wissen ist, dass Trimble Wedge im Rahm der Fehlerfrüherkennung die Ausfallwahrscheinlichkeit von Komponenten erkennt, so dass eine planmäßige Instandsetzung oder der Austausch von Bauteilen erfolgen kann, bevor die Anlage plötzlich und ungewollt ausfällt. Trimble Wedge kann hier also nicht nur Kosten sparen und Verlässlichkeit herstellen, sondern auch den Stress der Bertreiber deutlich reduzieren.

Labordaten in Echtzeit analysieren

Für die Sicherstellung einer gleichbleibenden Produktqualität ist es besonders wichtig, dass entnommene Proben oder Synthesen, die im Labor durchgeführt werden, schnell analysiert und die Produktion anhand der Ergebnisse schnell adjustiert werden kann. Um die Messdaten von Gaschromatographen, Farbmessgeräten oder HPLC zu pH-Werten,

Farbzahlen und anderen wichtigen Messgrößen schnell für der Anlagensteuerung zu Verfügung zu stellen, ist es sinnvoll die Daten aus Excel-Tabellen oder einem isolierten LIMS-System (Laboratory information management system) direkt in Wedge einzulesen. Für eine effektive Prozesssteuerung muss die Prozessdatenanalyse direkt auf die Daten zugreifen können, so dass schnellstmöglich Handlungsempfehlungen abgeleitet werden können.

Datenanalyse eine der wichtigsten, aktuellen Trends in der Chemieproduktion

Der Future Skills Report Chemiehat für die strategische Personalplanung der Chemieindustrie 15 Trends identifiziert, die Personalplaner bei der Besetzung von Stellen berücksichtigen sollten. „Data Science & Analytics“ nimmt dabei global einen großen Stellenwert unter den untersuchten Trends ein. Gleichzeitig wird bemerkt, dass der Trend zur Datenanalyse für die Anlagensteuerung in Deutschland, dem Stammland der Chemie, vergleichsweise niedrig ausgeprägt ist. Mit Trimble Wedge wird dem Fachpersonal das erforderliche Instrument zur Prozessdatenanalyse an die Hand gegeben.

Trimble Wedge demokratisiert die Datenanalyse

Diese Erkenntnis wird von unserer eigenen Untersuchung gestützt, nach der im Durschnitt 50 Mitarbeiter je Produktionsstandort mit der Prozessdatenanalyse mit Wedge arbeiten, obwohl die meisten von Ihnen keine Datenanalysten oder Datenexperten sind. Häufig ist Mitarbeitern noch nicht einmal bewusst, dass sie mit Wedge Datenanalysen durchführen. Die Untersuchung an 25 Produktionsstandorten zeigt, wie anwenderfreundlich Trimble Wedge ist und welchen Beitrag es für tägliche Arbeit bei der Anlagensteuerung, Optimierung oder die Wartung liefert. Trimble Wedge ist bei den Mitarbeitern auch deshalb beliebt, weil mit der Prozessdatenanalyse schnell wirtschaftliche Erfolge erzielt werden.

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