Digitalisierung in der Process Analytical Technology (PAT) – PAT@NOA Initiative für eine nachhaltige Entwicklung

Digitalisierung in der Process Analytical Technology (PAT) – PAT@NOA Initiative für eine nachhaltige Entwicklung

Ein Beitrag von Martin Gerlach.

Die Digitalisierung hat unser Alltagsleben verändert und den Fortschritt in Wissenschaft und Technologie beschleunigt, stellt uns aber auch vor neue Herausforderungen. Die Digitalisierung in der PAT-Technologie durch die PAT@NOA Initiative unterstützt die Einführung von fortschrittlichen Technologien, Werkzeugen und Methoden in die Arbeitsroutinen für den Betrieb der PAT-Messtechnik. Dadurch wird die Prozessführung verbessert und für die Produkte der Produktionsbetriebe wird eine bessere Qualität erreicht. PAT-Werkzeuge tragen deshalb zu einer nachhaltigen, energie- und ressourceneffizienteren Produktion bei.

Ansätze zur Umsetzung der Digitalisierung im Feld der PAT sind beispielhaft im Folgenden gezeigt, d.h. wie können Daten aus PAT-Geräten gewonnen, verarbeitet und zum Nutzen der Produktionsbereiche nutzbar gemacht werden.

PAT@NOA

  • automatische Bereitstellung von Vitalitätsdaten für PAT-Messungen im M+O-Layer
  • zur Verfügung gestellte Daten sollten Anbieter übergreifend und Methoden übergreifend standardisiert sein. Diese dienen als Basis für eine Realisierung der prädiktiven Wartung und automatisierten Inspektion.

 

Know-how und Trainingsplattform

  • Entwicklung und Bereitstellung von in Unternehmen breit für Interessenten zugänglichen Plattformen, die komplexe Technologien durch Videos erklärt

 

„Smart Glasses“ zur Unterstützung der Instandhaltung

  • smarte Brillen ermöglichen ein effizienteres Troubleshooting und die Unterstützung im Feld

 

NAMUR Open Architecture

Die NAMUR Open Architecture (NOA) ist ein Konzept, welches die Digitalisierung sowohl im Brownfield als auch im Greenfield der Prozessindustrie beschleunigt.

Ziel des PAT@NOA Konzeptes ist die automatisierte Bereitstellung von standardisierten Vitalitätsdaten für PAT-Messeinrichtungen passend zu der bestehenden Monitoring- und Optimierungs-Landschaft im Brownfield. NOA ermöglicht PAT-Feldgeräten die direkte Anbindung an Cloud-Anwendungen. Vitalitätsdaten der PAT-Messeinrichtungen werden dem PADIM Daten-Modell (Prozess Automation Device Information Model) hinzugefügt. Diese Vitalitätsdaten, wie z.B. Informationen zur Kalibrierung oder Leistungskenndaten für die Wartung, können automatisierte Inspektionen und eine prädiktive Instandhaltung ermöglichen. Dieses wird zu erheblichen Einsparungen bei Betriebs- und Instandhaltungskosten für PAT-Messeinrichtungen führen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit aus den gewonnenen Vitalitätsdaten zusätzlich Rückschlüsse auf den Prozess ziehen zu können.

Im Einklang mit den Empfehlungen des ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.) sucht die Industrie flexible und frei einsetzbare Kommunikationswege, um die Implementierung von technischen Systemen zu vereinfachen und vom Hersteller unabhängig zu ermöglichen. Das führt zu einem standardisierten Informationsmodell für PAT-Messeinrichtungen. Dafür hat man OPC-UA als Standard-Protokoll für die Kommunikation gewählt. Dadurch werden ein effizienterer Betrieb und Instandhaltung von PAT-Instrumenten möglich gemacht.

Zurzeit wird ein Demonstrationsprojekt bei INVITE für die Entwicklung und Umsetzung des Vitalitätsdatenmodells für PAT-Messeinrichtungen durchgeführt, um die Integration dieses Modells in die existierenden Systeme von Produktionsanlagen vorzubereiten und zu testen. In diesem Projekt werden als erstes pH-Sensoren betrachtet, da diese in Produktionsbetrieben, die am häufigsten eingesetzten PAT-Messeinrichtungen sind.

pH vitality data as an example

The concept tested at INVITE: demonstrating a brownfield application

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Abbildungen zeigen ausgewählte Vitalitätsdaten eines pH-Sensors und das Konzept zur technischen Umsetzung. Die Vitalitätsdaten sollen in Zukunft in dem Data-Layer der M+O-Ebene (z.B. OSI-PI-Plattform) gespeichert und anschließend z.B. durch die Software TrendMiner oder anderen Software-Lösungen mit Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz ausgewertet werden. Für pH-Sensoren wurde dieses Konzept erfolgreich in dem Demonstrationsprojekt umgesetzt. Nächste Schritte des Projektes sind die Überführung und Anwendung dieses Konzeptes in produzierenden Betrieben sowie dessen Realisierung auf andere PAT-Technologien.

 

Juli 5, 2021 Blog
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