Vernetzte Produktion

Das Internet of Things im Dienst der Nachhaltigkeit

Die Herausforderungen auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit sind groß. Digitale Plattformen und smarte Assets können hier einen wichtigen Beitrag leisten. Udo Ramin vom Microsoft-Partner Cosmo Consult schildert praxisbewährte Digitalstrategien.

Bild: ©mailsonpignata/stock.adobe.com

Die Anforderungen an die Nachhaltigkeit steigen: Green Deal und Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) der EU erfordern Veränderungen. Dies gilt vor allem auch in der Prozess- und Kunststoffindustrie. Dazu gehören CO2-Einsparungen, Kreislaufwirtschaft, Recycling und die Abkehr von fossilen Rohstoffen. Für die Branche ergeben sich durch den Umbau viele Herausforderungen aber auch Chancen. Das Ziel ist, nachhaltige Produkte zu entwickeln und mit regenerativer Energie herzustellen. Grüner Wasserstoff, Power to X, um den Kohlenstoff wiederum in chemische Produkte umzuwandeln wie grünes Methanol oder grüne X-Fuels, werden dabei eine wichtige Rolle spielen. Die Digitalisierung und Technologien wie IoT, KI und der Digital Twin (DT) stellen dafür Werkzeuge bereit.

Vernetzung und mobile Apps

Die technologischen Grundlagen sind da, müssen jedoch umgesetzt werden. Technologien wie Cellular, Wifi, Low Power WAN und 5G verbessern die Konnektivität in Industriestandorten, Smartphones und Tablets finden ihren Weg in die Produktionsumgebungen. Unternehmen können dadurch von neuen Services und mobilen Apps auf digitalen Plattformen profitieren, und mit Partnern oder Assets vor Ort digital interagieren. Insbesondere im Zusammenspiel mit Kontraktoren und externen Handwerkern verändern Plattformen in Verbindung mit mobilen Endgeräten die Zusammenarbeit.

Use Cases in der Industrie

Die rollenbasierte Bereitstellung von Information auf Site-Portalen in Verbindung mit mobilen Apps kann zur Prozesseffizienz beitragen. Eine Objekt-Tracker-App lokalisiert etwa Ausrüstungen mittels der an ihnen angebrachten QR-Codes, zeigt ihre Lifecycle-Daten und ihren Standort an.

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Assets für digitale Interaktion

Mit zunehmender Konnektivität setzen sich in Instandhaltung und Sicherheit häufig Smart Assets durch, die mit IoT-Sensorik, Edge Devices und einer Cloud-Plattform die Basis für Predictive Maintenance bilden. Das sind klassische Ausrüstungen, die mit Sensorik ausgestattet werden und ihre Zustandsdaten melden, etwa intelligente Flansche, Pumpen oder Rohrleitungen. So können auch Ausrüstungen wie Kondensatableiter via IoT vernetzt werden, die für den CO2-Austoß relevant sind und bei der Dampfbereitstellung eine wichtige Rolle spielen. Da Dampf teurer geworden ist, lohnt es sich mittlerweile auch hier, dauerhaft die Funktionstüchtigkeit zu überprüfen und CO2 zu sparen. Beispielsweise kann eine App zur zustandsbasierten Visualisierung von IoT-Sensordaten an klassischen Ausrüstungen Vorteile bieten. Gerade in der mobilen Instandhaltung gibt hier es noch Handlungsbedarf. Um etwa sicherzugehen, dass Flansche dicht sind, lassen sich deren Verbindungen mit Funksensoren nachrüsten. Die Sensoren melden im Condition Monitoring-System, wenn es zu einer Leckage kommt und tragen somit bei, den Austritt umweltschädlicher Stoffe zu vermeiden. Zudem können Unternehmen mit smarten Assets den Energieverbrauch reduzieren.

IoT-Schnittstellenhürden nehmen

Das Internet der Dinge bringt jedoch oft Komplexität ins Spiel. Es gibt zahlreiche Sensorikhersteller mit eigenen Sensoren, Plattformen und Apps. Wollen Unternehmen eine neue Messmethode einsetzen, erhöhrt sich die Zahl an Vertragspartnern und Schnittstellen. Ein anderer Weg führt über die Bündelung aller Sensoren auf einer IIoT-Plattform. Plattform-Architekturen bietet hier oft bereits die Möglichkeit, den vorhandenen Technologie­-Stack für Konnektivität, Schnittstellen-Management, Datenspeicherung und -verarbeitung zu nutzen. Themen wie Umweltschutz, Sicherheit und der CO2-Einsparung von Anlagen und Ausrüstungen bieten auch gute Gründe, um mit einer digitalen Plattform die bisher getrennten Welten aus Entwicklung und Design, Prozessautomatisierung, Prozesssimulation, ERP und Life-Cycle-Daten der physischen Anlagen zusammenzuführen.

Abgestimmte IoT-Hard- und Software

In der Prozessindustrie hat sich in den letzten Jahren die Cloud beispielsweise auf Basis von Microsoft Azure als digitaler Plattform für Produktionsstätten etabliert. Die Möglichkeit, vorhandene Services zu nutzen, ist für die Integration von IIoT-Anwendungen entscheidend. Für den Erfolg des Ansatzes sprechen die Praxisprojekte etwa in der Prozessindustrie, in Raffinerien, in Turnarounds oder der Prozessfertigung. Viele der dort eingeführten Digitalplattformen werden jetzt jetzt schrittweise um weitere IoT-Applikationen ergänzt. IT-Dienstleister helfen beim Mapping der Daten und der Bereitstellung von Apps und Services auf der Plattform.

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Vorbereitung für den Digitalen Zwilling

Das Thema Nachhaltigkeit und die damit verbundenen Nachweispflichten, die von der EU in Zukunft verlangt werden, erfordern perspektivisch die Bereitstellung von Daten aus digitalen Zwillingen – denn die CO2-Energiebilanzierung ist schnell komplex. Um Transparenz in den Energieverbrauch der Prozessschritte zu bringen, müssen Energieverbräuche aus vielen unterschiedlichen Anlagen und Komponenten zusammenkommen. Ziel ist im Grunde ein eingebautes Energiemanagement, in dem jedes Element der Fabrik repräsentiert ist. Eine digitale Plattform bildet zugleich die Grundlage für die Umsetzung des Digital Twin. Dafür sind oft viele Vorarbeiten nötig. Auf Baustellen und bei Revisionen nehmen Unternehmen viel Geld in die Hand. Hier lohnt es sich deshalb besonders, die Digitalisierung gleich mit anzugehen, zumal deren Effekte in vielen Bereichen schnell greifbar sind. n

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