Bd. 63 Nr. 05 (2021): atp magazin 05/2021

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Eine flexible Produktion ist das ausschlaggebende Argument, um schnell auf Veränderungen auf dem Markt zu reagieren und somit wettbewerbsfähig zu bleiben. Um diese Flexibilität gewährleisten zu können, zieht in der modularen Produktion zunehmend das Module Type Package (MTP) in die Fabriken ein. Diese Technologie beschreibt die Standardisierung der Kommunikation zwischen Systemen und Leitebene und bietet nun einen weiteren Meilenstein in Richtung zügiger Time-to-market-Produktion.

Der modulare Anlagenbau ist in der deutschen Industrie schon lange kein Fremdwort mehr. „Das Problem war bisher eher die Automatisierungstechnik, die nicht mitzog. MTP ist jetzt die Lösung für die Automatisierungstechnik, sodass die verfahrenstechnischen Einheiten schnell in ein übergeordnetes System integriert werden können“, so Dipl.-Ing. Anna Menschner von Semodia GmbH über die Bedeutung des MTP.

Wie wichtig der modulare Baukasten voller flexibler Möglichkeiten für die Industrie ist, zeigt das atp magazin 5/2021. Lesen Sie darüber hinaus außerdem, wie groß das Potenzial der Verbindung zwischen automatisierter Regelungstechnik und einer klimaneutralen Energieversorgung ist.

Die Interview-Highlights:

„MTP zum Durchbruch verhelfen ist unsere Mission“ (Anna Menschner, Stephan Hensel, Semodia GmbH)
Charakteristisch für eine flexible Produktion ist eine schnelle Reaktion auf wandelnde Kundenwünsche. So müssen sich Anlagenkomponenten zügig anpassen. Um diese Schnelligkeit gewährleisten zu können, gibt es in der modularen Produktion den Einsatz von MTP (Module Type Package). Im atp-Interview erklären Dipl.-Ing. Anna Menschner und Dr.-Ing. Stephan Hensel von der Semodia GmbH ihre MTP-Rollout-Strategie und worauf es jetzt ankommt, um dem neuen modularen Konzept zum
Durchbruch in der Prozessindustrie-Praxis zu verhelfen.

”Die modellprädiktive Regelungist für klimaneutrale Energie unverzichtbar“ (Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel, Dr.-Ing. Thomas Konrad, RWTH Aachen)
Nicht nur für die produzierende Industrie ist die Automatisierung inzwischen zwingend notwendig. Auch eine klimaneutrale Energieversorgung wird insbesondere ohne Regelungstechnik nicht Realität. Im atp-Interview erklären Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel, Leiter des Instituts für Regelungstechnik an der RWTH Aachen, und Dr.-Ing. Thomas Konrad, Abteilungsleiter Energiesysteme am selben Institut, warum gerade die modellprädiktive Regelung von Windkraftanlagen hier Pionierarbeit leistet.

Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

„Massenfertigung“ mit Losgröße Eins
Individuelle Fertigung, also Losgröße Eins, mit der Effizienz der Massenfertigung – das klingt nach der Quadratur des Kreises. Der Beitrag beschreibt, wie moderne Fertigungslinien dieses hohe Ziel erreichen. Um eine „Evergreen-Fabrik“ zu sein, müssen aber auch die Maschinen selbst wandlungsfähig sein. Dies gelingt durch strenge Modularität, Standardisierte Schnittstellen, vernetzte Selbstbeschreibung der Module mit einem Digitalen Zwilling sowie flexible Infrastruktur. Nur so erreicht man „plug and produce“.

Akzeptanzsteigerung bei MRK
Eine enge, schutzzaunlose Kooperation von Menschen mit Robotern (MRK) wird durch Leichtbauroboter mit guter Sensorik möglich. Aber erfolgreich ist die Einführung solcher Systeme nur, wenn neben der Technik auch die Organisation entsprechend angepasst wird und die Menschen motiviert und angstfrei mitziehen. Es geht beispielsweise um Ergonomie, Taktzeiten, Tätigkeitsprofile, Arbeitsschutz und die Qualifizierung der Mitarbeiter. Der Beitrag schlägt vor, die Beteiligten durch eine gezielte MRK-Qualifizierung auf diese Thematik hinzuführen, um eine hohe Akzeptanz zu erreichen.

Sicheres und flexibles Retrofit
Wenn man bestehende industrielle cyber-physikalische Systeme an die Cloud anbinden will, braucht man einen geeigneten Schutz vor Cyber-Angreifern. Dieser Schutz ist umso schwieriger nachzurüsten, je mehr Teilnehmer und verschiedene Protokolle involviert sind. Der Beitrag schlägt eine Sicherheitsarchitektur für ein Gateway vor. Grundlage ist ein „Trusted Platform Module 2.0“ (TPM 2.0), das die Verschlüsselung sicherstellt. Es wurde für die OPC UA-Implementierung „open62541“ realisiert.

Von der Feldgerätediagnose zum Prozess- und Anlagenmonitoring
Dass Feldgeräte neben dem Prozesswert (Zustandsgröße) auch eine Selbstdiagnosefunktion (Integritätsgröße) haben, ist allgemein bewusst. Der Beitrag stellt dar, dass die Selbstdiagnose darüber hinaus auch Daten über den Zustand und Verlauf des Prozesses (Prozessgröße) liefert. Beispiele sind die Schaumerkennung durch eine Radar-Füllstandsmessung sowie die Messung von Inhomogenitäten durch Coriolis-Durchflussmesser – beispielsweise durch Gasblasen. Auch Beläge in Rohrleitungen können erkannt werden.

Windenergieanlagen-Regelung: Ein Modell für die Zukunft
Keine Energiewende ohne Windenergieanlagen (WEA) – und keine WEA ohne gute Regelungen. Dabei widersprechen sich die Regelungsziele und es sind vorgegebene Betriebsgrenzen einzuhalten. Für diese nichtlineare und mehrdimensionale Optimierungsaufgabe schlägt der Beitrag eine modellprädiktive Regelung vor. Im Vergleich zu konventionellen Regelungskonzepten können so Lastspitzen vermieden und der Betrieb verstetigt werden.

Veröffentlicht: 2021-05-12

Hauptbeitrag / Peer-Review