Mehr Automatisierung – weniger Komplexität! Dr. Jens Bausa, BASF SE Dr. Joachim Birk, BASF SE

Wo finden wir Komplexität vor? Produktionsanlage bedienen Messwarte Produktionsanlage führen Betriebsmanagement Produktionsanlage erhalten und verbessern Engineering & Maintenance

Komplexe Arbeitsabläufe in einer Messwarte Ergebnis Multimomentaufnahme PLS beobachten 33% 56% PLS bedienen 23% Multimomentaufnahme erfasst über eine Schicht im 3 Minuten Takt alle Tätigkeiten liefert quantitativen Anteil unterschiedlicher Tätigkeiten Tätigkeiten in der Messwarte sind vielfältig und von häufigen Wechseln unterbrochen Nur gut die Hälfte der Zeit wird aktiv mit dem PLS gearbeitet Bedienung des Leitsystems muss so einfach wie möglich sein

Komplexe Arbeitsabläufe im Betriebsmanagement LIMS Alarme SAP ... Aufgabenstellung bei der Optimierung von Arbeits- und Produktionsprozessen Daten aus einer Vielzahl unterschiedlicher Systeme extrahieren Daten in vielen Fällen händisch zusammenführen Arbeitsweise ist ineffizient und kostet unnötig Zeit Ineffiziente Arbeitsweise führt dazu, dass bestimmte Analysen gar nicht erst durchgeführt werden Datentransparenz und komfortabler Zugang sind Grundvoraussetzung für fest etablierten kontinuierlichen Verbesserungsprozess

Komplexität bei Instandhaltung und Planung Leitsystemstruktur einer Neuanlage „Gewachsene“ Anlage Automatisierungsstruktur ist nur bei Neuanlage homogen Heterogenität ergibt sich entlang des Lebenszyklus durch Ausweitung des Automatisierungsgrades bzw. Anlagenerweiterung Zusammenlegung von Anlagen mit unterschiedlichen Automatisierungskonzepten Veränderte Lieferantenauswahl des Unternehmens Homogene Automatisierungsstruktur ist notwendig für effiziente Instandhaltungs- und Planungsprozesse

Wie können wir mit Komplexität umgehen? Komplexität wenn möglich vollständig eliminieren Schwingende Regelkreise Unnötige Alarme Unübersichtliche Bedienbilder Für den Anwender sichtbare Komplexität durch Kapselung reduzieren  Einführung einer komplexen Komponente kann Gesamtkomplexität reduzieren LIMS ... Alarme SAP Komplexitätsreduktion für den Betreiber muss das Ziel sein, „Managen“ vorhandener Komplexität ist zu wenig!

Opal 21 – Exzellenzprojekt der BASF „Opal“ steht für Optimierung Produktion Antwerpen Ludwigshafen „21“ steht für das 21. Jahrhundert und ist Ausdruck der Nachhaltigkeit Ganzheitlicher Ansatz zur Verbesserung organisatorischer und technischer Prozesse mit 6 Kernelementen Fest etablierter kontinuierlicher Verbesserungsprozess ist das Ziel, nicht kurzfristiger Effizienzgewinn

Opal 21 – Einführung des Produktionssystems Einführung in drei Phasen Projektteam umfasst z. Zt. etwa 80 Mitarbeiter In jedem Cluster aus ein bis drei Betrieben arbeitet in der Initialisierungsphase ein interdisziplinär aufgestelltes Team Die Dauer des Projektes beträgt 4 bis 5 Jahre Zeitstrahl und Personaleinsatz unterstreichen Bedeutung des Projektes

Opal 21 – Aufgabenbereiche und Verantwortlichkeiten Ausrichtung des Betriebs auf Produzieren und Optimieren der Prozesse und Anlagen Auflösen des Konfliktes zwischen „dringlich“ und „wichtig“ Aufteilung der Optimierungsfunktionen in Prozessmanagement und Assetmanagement Prozessmanager und Assetmanager haben den kontinuierlichen Verbesserungsprozess im Fokus

Opal 21 – Automatisierungstechnik Automatisierungstechnik hat ausgeprägten Querschnittscharakter und unterstützt alle anderen Kernelemente Datentransparenz für Asset- und Prozess- manager Automatisierung nicht effizienter manueller Arbeitsabläufe Stabilisierung optimierter Betriebspunkte Vereinheitlichung der Automatisierungs- struktur Einfache Bedienung ermöglicht schnellere Einarbeitung

Opal 21 – Automatisierungstechnik Automatisierungstechnik zielt ab auf Verbesserung von Arbeits- und Bedienprozessen Produktionsprozess Bottom-Up Ansatz zur Identifikation wirtschaftlicher Maßnahmen

Opal 21 – Automatisierungstechnik Kriterien zur Identifikation von Verbesserungspotentialen Nicht: Welche (High-End) Maßnahmen sind nicht vorhanden? Sondern: Welche Maßnahmen können sinnvoll eingesetzt werden? HMI PLS MES APC  erreichbares Zielbild   Betrieb A  Betrieb B Qualitative Statuserfassung mit erreichbarem Zielbild führt zu hoher Akzeptanz

Beispiel Messwarte: Alarmmanagement Standortweites Ausrollen von Alarmmanagement Transparenz unterstützt betriebsinternen KVP  Alarmgrenzen anpassen Facheinheiten liefern weiterführende Methodik  zustandsabhängige Alarmierung Reduktion der Bedienkomplexität

Beispiel Messwarte: Controller Performance Reduktion der Bedienkomplexität Beispiel Messwarte: Controller Performance Standortweites Ausrollen von Controller Performance Monitoring 1. 2. 3. Visualisierung Regelgüte Betriebsinterner KVP: Überprüfung der Reglerparameter Beauftragung Facheinheit: Überarbeitung Regelungskonzept

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Wer kann uns hier weiterhelfen? Raumschiff Enterprise – Synonym für moderne Leitwarten

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Vision und Realität vor 40 Jahren Neubau Ammoniak-Anlage BASF, 1969 Moderne Messwarte

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Mobile Geräte vor 40 Jahren und heute Mobile Feldgeräte vor 40 Jahren und heute

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Krankenstation: Man wusste immer, wie es um den Patienten steht gut schlecht

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Aufgabenstellung für das Filmteam: Status muss auf einen Blick erkennbar sein! Was hat das mit Chemie-Anlagen zu tun? Aufgabenstellung ist die gleiche: Schnellstmöglich „Situational Awareness“ herstellen Filmteam hat bewusst einen Bruch eingebracht (Science Fiction muss per definitionem anders sein) Kreative Lösung nutzt visuelle Fähigkeiten des Menschen aus Bisherige Leitsystem-HMIs nutzen weder die Möglichkeiten von „Human“ noch von „Machine“ aus

Beispiel Messwarte: Human Machine Interface Von HMI zu High-Performance-HMI 1. Schritte: Aggregation von Detailinformationen Gesamtprozess 1 2 Prozessgruppen-(PFD)-Ebene Apparate-(R&I)-Ebene 3 2. Schritt: Nutzung grafischer Möglichkeiten moderne ABKs Inline-Trends Intelligente-Zeiger Spinnennetzdiagramme Quelle: Hollifield et al., The High Performance HMI Handbook HP-HMI: Schnelles Erfassen der Situation + zielgerichtetes Reagieren

Beispiel Betriebsmanagement: Datentransparenz Vielfalt heterogener Datenquellen führt zu Komplexität Lösungsansatz: Standortweite Einführung einer MES-Infrastruktur Datenzugriff und Verdichtung von Daten zu Informationen über einheitliche Schnittstelle KPI-Cockpit LIMS Alarme SAP ... Datentransparenz und komfortabler Zugang sind Grundvoraussetzung für fest etablierten kontinuierlichen Verbesserungsprozess

Beispiel: Instandhaltung und Planung Wie können gewachsene Strukturen verbessert werden? Ganzheitliche Betrachtung über den Lebenszyklus zeigt wirtschaftliche Potentiale der Konsolidierung auf (gesamte Anlage für Betreiber, Instandhaltung und Engineering) Worauf muss noch geachtet werden? bei Veränderungen keine unnötige Komplexität schaffen Vorsicht beim Plural von Standard!  Feldbusstandard(s)  Feldgeräteintegrationsstandard(s)  Wirelessstandard(s)  Batterieversorgung Wireless-Sensoren  … „Gewachsene“ Anlage Einmal geschaffene komplexe Strukturen belasten Instandhaltung & Planung über den gesamten Lifecycle

Erste Erkenntnisse Opal 21 Wie können wir gemeinsam Komplexität reduzieren? Betreiber Das richtige Einsetzen der richtigen Automatisierungstechnik reduziert Komplexität Ganzheitliche Betrachtung kann Wirtschaftlichkeit der Ablösung eigentlich noch lauffähiger Systeme aufzeigen Lieferanten Ausrichtung der Produkte auf Komplexitätsreduktion Automatisierungstechnik wird damit auf die Stärken fokussiert Effizientere Arbeits- und Bedienprozesse Effizientere Produktionsprozesse Komplexitätsreduktion vor Komplexitätsmanagement!