Unternehmen der Prozess­industrie stehen vor der Herausforderung, die rasante Entwicklung ihrer Geschäftsmodelle sowie die Notwendigkeit höherer Effizienz und geringerer Kosten auf neue Erfordernisse abzustimmen, um ihre Wettbewerbsposition zu stärken und Wachstumschancen zu nutzen.

Praxisorientierte digitale Lösungen unterstützen Betriebe dabei, Digitalisierungshürden zu überwinden und die eingesetzten modernen Softwaresysteme auf die konkreten Anforderungen des operativen Betriebs einer Prozessanlage abzustimmen. Dabei gibt es etliche Herausforderungen. In der Regel fehlt IT-Spezia­listen eine genaue Kenntnis davon, was Anlagenbetreiber konkret an praxistauglichen Lösungen benötigen. Vielfach mangelt es an Zugang zu typischen Anforderungen der Produktion in der Prozessindus­trie und der dortigen Instandhaltungsprozesse. Umgekehrt sind die meisten Entscheidungsträger in der Industrie keine Digital-Experten. Zu den klassischen Digitalisierungshürden zählen daher mangelnde Markt- und Fachkenntnisse sowie Unsicherheit bei der Bewertung der Komplexität des Themas – einschließlich der enormen Bandbreite der am Markt verfügbaren Lösungen und der Risiken damit verbundener Transformationsprozesse.
Als langjähriger und erfahrener Dienstleistungspartner der Prozess­industrie im Engineering und der Instandhaltung bündelt Bilfinger die erforderlichen Kompetenzen zur Entwicklung digitaler Innovationen für ihre Kundenindustrien in der neuen Tochter Bilfinger Digital Next. Neben detailliertem Know-how zu konkreten Prozessen und Anforderungen beim Kunden steuert der Industriedienstleister die Expertise eines „digitalen Brückenbauers“ bei. Er hilft, die Lücke zwischen digitalen Lösungen der Softwareanbieter und der Einführung geeigneter digitaler Lösungen auf der Betreiberseite zu schließen und die Risiken bei deren Anwendung zu minimieren. Ein besonderer Fokus gilt der Steigerung der Anlageneffizienz, der Erhöhung der Vorhersagefähigkeit und Planbarkeit sowie der Integrität von Prozessanlagen mit geltenden Gesetzen und Richtlinien. Mit der Erstellung eines digitalen Zwillings der bestehenden Prozessanlage und der Entwicklung industrieller IoT-Anwendungen können erfahrene Datenanalysten sowie Experten für IoT, Big Data und Analyseappli­kationen die Datentransparenz steigern, bisher verborgene Verbesserungspotenziale aufdecken und zur Realisierung neuer Geschäftsmodelle beitragen.

Digitales Lösungspotenzial
Darstellen lässt sich der vermittelnde Ansatz zwischen Software/IIoT-Anbietern und Anlagenbetreibern anhand von anschaulichen Beispielen. So werden von Bilfinger alle wichtigen digitalen Datenquellen der Produktion in der Plattform BCAP (Bilfinger Connected Asset Performance) strukturiert zusammengeführt. In dieser cloudbasierten Lösung können z. B. die Informationen aus Engineering, Betrieb und Instandhaltung sowie weiteren relevanten Datensystemen gezielt ausgewertet werden. Diese Daten-­Korrelation steigert die Transparenz und führt zu neuen, bislang unerkannten Erkenntnissen und Vorhersagen. Datenquellen können etwa das Prozessleitsystem, ein Energiemanagementsystem oder zusätzliche Sensoren zur Anlagenüberwachung sein, aber auch der Bilfinger-Mitarbeiter, der eigene Beobachtungen zum Anlagenzustand mit seinem mobilen Device ins System einspeist. Mithilfe von BCAP werden diese bislang getrennten Datensilos miteinander verknüpft und von den Datenanalysten einer intelligenten Analyse unterzogen.
Je länger diese Datenanalysen durchgeführt werden, desto präziser die Schlüsse, die sich hinsichtlich Ursache und Wirkung und daraus resultierender Vorhersagen ziehen lassen. Das führt dazu, dass potenzielle Störungen besser antizipiert und ungeplante Stillstände weiter reduziert werden. Instandhaltung wird somit immer vorausschauender, die stark verbreiterte digitale Datenbasis und die Anwendung neuer Datenanalysemethoden dienen dafür als zentrale Grundlage. Dadurch lässt sich die Gesamtanlagen-Produktivität effek­tiv steigern: In Kundenprojekten konnten mittels BCAP bspw. Potenziale zur Steigerung der Anlageneffektivität (OEE) um 7 - 15 % und der Reduzierung von Energie- oder Instandhaltungskosten um bis zu 30 % aufgezeigt werden. Unvorhergesehene Anlagenstörungen kommen deutlich seltener vor und die Planbarkeit sowohl des Anlagenbetriebs als auch der Instandhaltungsmaßnahmen wird gesteigert. Unterschiedliche Service­pakete erlauben es, BCAP auf die spezifischen Anforderungen der Betreiber zuzuschneiden und bei Bedarf schrittweise zu erweitern.

„Wir können verborgene Verbesserungspotenziale aufdecken
und zur Realisierung neuer Geschäftsmodelle beitragen.“

Digitale Visualisierung
Ein Modul der integrierten Service-­Lösung von Bilfinger bildet der digitale Zwilling, bei dem ein virtuelles Modell der bestehenden Anlage erstellt wird. Er unterstützt den Anlagenbetreiber bei seinen täglichen Entscheidungen, Optimierungen und Anpassungen. Dem Instandhalter stehen alle wichtigen technischen Informationen für eine effiziente Arbeitsplanung und Optimierung zur Verfügung. Die Lösung eignet sich für Neuanlagen ebenso wie für Bestandsanlagen: Bei ersteren können Engineering-Datenbanken und 3D-Modelle aus der Planungsphase übernommen und für den Betrieb erweitert werden. Für Bestandsanlagen ohne derartige digitale Dokumentation kommen Laserscans oder Fotogrammetrie zum Einsatz, um den realen Zustand in ein 3D-Modell zu überführen.
Weiteres Verbesserungspotenzial steckt in der Lösung 3D Plant View von Bilfinger. Ein fotorealistisches Abbild liefert die Grundlage für ein 3D-Anlagenmodell, das dem Nutzer virtuell zugänglich ist. Vergleichbar mit Google Street View kann er die Anlage betrachten, aber auch bspw. Messungen für die Planung vornehmen. 3D Plant View leistet auf diese Weise wertvolle Unterstützung bei Planung und Koordination von Arbeitseinsätzen und Instandhaltungsmaßnahmen, aber auch bei Unterweisungen an den Anlagen. Durch den Fotorealismus der Darstellung lassen sich typische Ursachen für Verwechslungen, Missverständnisse und Fehler bereits im Ansatz vermeiden.
Die Erstellung des benötigten 3D-Modells gliedert sich in zwei Phasen: Als erstes wird der Scanvorgang mit speziellen 360°-Kameras inklusive Infrarotsensoren zum Erstellen von Fotos und Punktwolken durchgeführt. Aus den Aufnahmen wird automatisch ein fotorealistisches 3D-Modell errechnet. Vervollständigt wird dieses Anlagenmodell anschließend in der zweiten Phase. Eigens erstellte Links dienen dazu, z. B. das Engineering Tool oder das Asset-Management-System mit dem Modell zu verbinden. Durch weitere sogenannte Tags können wichtige Anmerkungen und Links zu Dokumenten, Anleitungen oder Videos ergänzt werden.

„Der Weg zu Prozesseffizienz und Geschäftserfolg
führt zukünftig über digitale Technologien.“

Digitalisierung der Anlagendokumentation
Für die günstige Übertragung von nur in Papierform vorliegenden Anlagendokumenten wie dem Rohrleitungs- & Instrumentenfließschema (P&ID) entwickelt Bilfinger PIDGraph, das P&IDs automatisch in eine intelligente digitale Variante überführt. Die bisherige aufwändige und oft fehlerhafte manuelle Übertragung entfällt. Das Resultat sind dabei keine „unintelligenten“ PDF, sondern „intelligente“ P&ID im XML Dateiformat, die mit weiteren Daten und Dokumenten angereichert werden können. So wird eine hohe Integrität der Anlagendokumentation sichergestellt sowie eine schnelle und richtige Entscheidungsfindung im betrieblichen Alltag unterstützt. Perspektivisch soll die kontinuierlich fortentwickelte PIDGraph-Lösung in der Zukunft auch die digitale Verarbeitung weiterer Anlagendokumente ermöglichen und damit die Effizienz in der Digitalisierung der Anlagendokumentation von Bestandsanlagen signifikant günstiger, schneller und besser machen.
Künftig kann der beschriebene „digitale Zwilling“ durch die direkte Anbindung von Engineering-Tools wie der objektorientierten Datenbank Comos das 3D-Modell sowie die IoT-Infrastruktur über die BCAP-Plattform mit den entsprechenden Komponenten verknüpfen und für Analysen heranziehen. Moderne Mobile Devices oder Smart Glasses können diese Informationen und Ergebnisse an den Stellen bereitstellen, wo sie für schnelle Entscheidungen benötigt werden. Das so erzeugte Gesamtbild ist mehr als die Summe seiner Teile, ermöglicht es doch durch die Verknüpfung bislang getrennter Datenbestände Effizienzgewinne in allen Bereichen, von der Produktion über die Instandhaltung bis zum Management.

Fazit
Egal ob mittelständischer Betrieb oder Global Player – Unternehmen der Prozessindustrie können den digitalen Wandel für sich nutzen. Die Transformation in der Prozess­industrie ist keineswegs ein disruptiver, sondern ein evolutionärer Vorgang. Dennoch steht fest, dass der Weg zum Geschäftserfolg zukünftig über digitale Technologien führt, die eine Vielzahl von Abläufen vom Anlagenbetrieb über Wartung und Instandhaltung bis hin zum Wissensmanagement einbeziehen und die Prozesseffizienz nachweislich optimieren. Neue Lösungen stehen für den Einsatz in der operativen Praxis bereit. Dass auf dem Weg dahin oft genug Vermittlungsbedarf zwischen IT und Anlagenbetreibern aufkommt, ist für Brancheninsider keine Überraschung. Hier setzt Bil­finger Digital Next als kompetenter Digitalisierungspartner an und baut auf Grundlage der passenden Lösungsoptionen Brücken, die die Anforderungen aller Beteiligten effizient auf einen Nenner bringen.