Evolution eines Digital Twin am Beispiel einer Ethylen-Anlage

Konzept und Umsetzung

Autor/innen

  • Daniel Labisch Siemens AG
  • Chris Leingang Siemens AG
  • Otmar Lorenz Siemens AG
  • Mathias Oppelt Siemens AG
  • Bernd-Markus Pfeiffer Siemens AG
  • Felix Pohmer Siemens AG

DOI:

https://doi.org/10.17560/atp.v61i6-7.2427

Schlagworte:

Digital Twin, Simulation, Steam Cracker

Abstract

Der Artikel beschreibt ein Konzept für die Entwicklung und durchgängige Nutzung eines Digital Twins über den gesamten Lebenszyklus einer Prozessanlage. Dabei werden zuerst verschiedene Aspekte und Sichtweisen des Digital Twins definiert und erläutert. Die Möglichkeiten und der Nutzen für die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus werden ausführlich dargestellt. Als praktisches Anwendungsbeispiel dient ein Steam Cracker zur Ethylenherstellung, für den das Konzept in Form eines Demonstrators realisiert ist.

Literaturhinweise

Rosen, R., Boschert, S., und Sohr, A. (2018). Next Generation Digital Twin. atp magazin, 60(10), (pp. 86-96). doi:10.17560/atp.v60i10.2371

VDI-Richtlinie 3633, Blatt 1. (2010). Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen. VDI: www.vdi.de

Bungartz, H. J., Zimmer, S., Buchholz, M., und Pflüger, D. (2009). Modellbildung und Simulation: eine anwendungsorientierte Einführung. Springer-Verlag.

Bausa, J., und Dünnebier, G. (2006). Life Cycle Modelling in the chemical industries: Is there any reuse of models in automation and control?. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 21, pp. 3-8). Elsevier.

Nagl, M. (2008). Collaborative and Distributed Chemical Engineering. From Understanding to Substantial Design Process Support: Results of the IMPROVE Project (Vol. 4970). Springer Science & Business Media.

Barth, M., und Fay, A. (2013). Automated generation of simulation models for control code tests. Control Engineering Practice, 21(2), (pp. 218-230).

Barth, M., Fay, A., Wagner, F., und Frey, G. (2010). Effizienter Einsatz Simuations-basierter Tests in der Entwicklung automatisierungstechnischer Systeme. Tagungsband Automation, (pp. 47-50).

Drath, R., Weber, P., und Mauser, N. (2008). Virtuelle Inbetriebnahme – Ein evolutionäres Konzept für die praktische Einführung. VDIBERICHT, 2032, (pp. 73).

Oppelt, M., und Urbas, L. (2014). Integrated virtual commissioning an essential activity in the automation engineering process: From virtual commissioning to simulation supported engineering. In IECON 2014-40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (pp. 2564-2570). IEEE.

Wolf, G., und Pfeffer, A. (2015). Integrierte virtuelle Inbetriebnahme. atp magazin, 57(01-02), (pp. 68-79). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2033

VDI/VDE 2206. (2004). Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme. VDI: www.vdi.de

VDI/VDE 3693. (2018). Virtuelle Inbetriebnahme, Blatt 1, Blatt 2. VDI: www.vdi.de

Cox, R. K., Smith, J. F., und Dimitratos, Y. (2006). Can simulation technology enable a paradigm shift in process control?: Modeling for the rest of us. Computers & chemical engineering, 30(10-12), (pp. 1542-1552).

NAMUR. (2006). NA 60: Management von Trainingssimulatorprojekten. NAMUR: www.namur.net

Bohlmann, S., Becker, M., Balci, S., Szczerbicka, H., und Hund, E. (2013). Online simulation based decision support system for resource failure management in multi-site production environments. In 2013 IEEE 18th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA) (pp. 1-4). IEEE.

Kuehn, W. (2006). Digital Factory – Integration of Simulation enhancing the Product and Production Process towards operative Control and Optimization. Abgerufen von: https://pdfs.semanticscholar.org/b91e/a4a2ec707bb91cd3140402cbe30012e27fe0.pdf

Oppelt, M., Wolf, G., und Urbas, L. (2015). Towards an integrated use of simulation within the life-cycle of a process plant. In 2015 IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA) (pp. 1-8). IEEE.

Oppelt, M., Wolf, G., und Urbas, L. (2015). Simulation im Lebenszyklus einer Prozessanlage. atp magazin, 57(10), (pp. 38-50). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2282

Oppelt, M., Wolf, G., Barth, M., und Urbas, L. (2015). Simulation im Lebenszyklus einer Prozessanlage. atp magazin, 57(09), (pp. 46-59). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2279

Sinatra, A., Biscaro, M., Trevisan, G., Giacomazzi, U., Rossi, E., Miglioranzi, M. (2003). Polimeri Europa Olefin Plant Maximizes Benefits from Advanced Solutions. Abgerufen von: https://library.e.abb.com/public/e99b8721064863b485256f9d00746eec/PE_OlefinPlantMaximizeBenefit.pdf

Buffenoir, M.H. (2007). A Greener chemistry - 120 Million tons of Ethylene per year. Why, what for, & how “greener”?. Abgerufen von: https://slideplayer.com/slide/4449028/

Process Systems Enterprise Limited. (o.J.) gOlefins Cracking Monitor. Virtual multisensor for real-time measurement of key cracking furnace operational values. Abgerufen von: https://www.psenterprise.com/solutions/golefins/crackingmonitor

European Commission. (2003). Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC): Reference Document on Best Available Techniques in the Large Volume Organic Chemical Industry. Abgerufen von: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/lvo_bref_0203.pdf

Tauchnitz, T. (2010). Leittechnik und Engineering wachsen zusammen. Abgerufen von: https://www.chemanager-online.com/news-opinions/interviews/leittechnik-und-engineering-wachsen-zusammen

Siemens AG. (2018). Siemens und PSE kooperieren bei modellbasierten Lösungen. Abgerufen von: https://www.siemens.com/press/de/pressemitteilungen/?press=/de/pressemitteilungen/2018/processindustries-drives/pr2018060207pdde.htm&content[]=PD

Schopfer, G., Yang, A., von Wedel, L., und Marquardt, W. (2004). CHEOPS: A tool-integration platform for chemical process modelling and simulation. International Journal on Software Tools for Technology Transfer, 6(3), (pp. 186-202).

Oppelt, M., Urbas, L. (2017): Inbetriebnahme. In: Früh, K.F., Schaudel, D., Urbas, L., Tauchnitz, T. (2017). Handbuch der Prozessautomatisierung: Prozessleittechnik für verfahrenstechnische Anlagen; ISBN: 978-3835673519.

Seitz, M. (2013). Prozesssimulation im Automatisierungssystem. atp magazin, 55(11), (pp. 26-31). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2181

Kormann, B., und Vogel-Heuser, B. (2011). Automated test case generation approach for PLC control software exception handling using fault injection. In IECON 2011-37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (pp. 365-372). IEEE.

Lee, S., Jeong, I., und Il, M. (2000). Development of evaluation algorithms for operator training system. Computers & Chemical Engineering, 24(2-7), (pp. 1517-1522).

Schulze, K. (2014). Trainingssimulation in der Prozessindustrie. atp magazin, 56(01-02), (pp. 66-72). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2235

Lunze, J. (2016). Regelungstechnik 2. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg.

Föllinger, O., und Konigorski, U. (2013). Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung;[aktualisierter Lehrbuch-Klassiker]. VDE Verlag.

Siemens AG. (2018). PCS 7 Unit Template am Beispiel der Chemischen Industrie „Polymerisationsreaktor“. Abgerufen von: https://support.industry.siemens.com/cs/document/84061788

Dittmar, R., und Pfeiffer, B. M. (2009). Modellbasierte prädiktive Regelung: Eine Einführung für Ingenieure. Walter de Gruyter.

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Veröffentlicht

24.06.2019

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Hauptbeitrag / Peer-Review

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