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wlb - UMWELTTECHNIK 4/2017

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wlb - UMWELTTECHNIK 4/2017

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t UMWELTTECHNIK 4.0 ANLAGENBAU WASSER 4.0 – MEGATREND IN DER WASSERWIRTSCHAFT Sowohl für die Prozess- als auch für die Fertigungsindustrie ist das Thema Industrie 4.0 mittlerweile recht greifbar: fortschreitende Digitalisierung, selbststeuernde Produktionseinheiten, Internet der Dinge und Dienste sowie die Verschmelzung von realer und virtueller Welt durch sogenannte Cyber Physical Systems (CPS) sind nicht mehr nur Visionen. Doch was bedeutet Industrie 4.0 heute konkret in der Wasserwirtschaft? Die von der Bundesregierung im Jahr 2013 initiierte Digitalisierungsinitiative ist zunächst der erste Schritt einer langen Reise. Diese kann vor der der Erfassung von Daten, dem Einsatz von Assistenzsystemen über die Vernetzung und die Integration von Teilsystemen zu einer Dezentralisierung von und Diensten bis schließlich zur Autonomie ganzer Infrastruktur- Systeme führen. Siemens begleitet seine Kunden auf dieser Reise. Die Wasserwirtschaft profitiert dabei von der Erfahrung, die in anderen Branchen bereits gesammelt wurde. Für den ersten Wegabschnitt ist wichtig, Grundlagen für die Digitalisierung zu schaffen. Dazu gehört die Identifizierung relevanter Informationsgeber in Prozessen genauso wie die intelligente Verknüpfung von Daten. Autor: Christian Ziemer, Leiter GWP-Arbeitskreis Wasser 4.0, Berlin In den letzten Jahren ist die Intelligenz von wasserwirtschaft lichen Anlagen stark angestiegen: Das Streben nach Energieoptimierung hat z. B. dazu geführt, dass Strommessgeräte an neuralgischen Punkten installiert wurden. Das Zusammenführen der Verbrauchsdaten und die Kenntnis von Abhängigkeiten hat dazu beigetragen, dass sich z. B. Kläranlagen mancherorts von den größten kommunalen Energieverbrauchern hin zu Ökokraftwerken mit positiver Energiebilanz entwickelt haben. Der nächste Schritt ist eine zentrale Verarbeitung dieser und vieler weiterer Daten, die von intelligenten Sensoren aus dem Prozess übermittelt werden. Nur so kann die gesamte technische sowie organisatorische Prozess-/Wertschöpfungskette eines Wasser-Infrastruktursystems abgebildet werden. Im Maschinen- und Anlagenbau wird dies als „digitaler Zwilling“ bezeichnet, ein Datenmodell, das eine Maschine oder eine Anlage mit all ihren Informationen und Abhängigkeiten abbildet. Bereits heute kann man in zukunftsfähige Lösungen für die schrittweise Realisierung von Industrie 4.0 investieren und erhält dafür ein deutliches Plus in Sachen Flexibilität, Produktqualität und Effizienz. Begleitet wird das durch eine vollständigere und aktuellere Dokumentation von Prozessen und Maschinen. Diese Durchgängigkeit bezieht sich nicht nur auf den Betrieb von Anlagen, sondern zieht sich über den gesamten Lebenszyklus: In jeder Phase, vom Engineering bis zur Modernisierung von Anlagen werden Daten generiert und heute oft noch nicht sinnvoll miteinander verknüpft. Das beginnt mit dem Planungsbeitrag diverser Gewerke, die bisher oftmals gleichartige Daten stets aufs Neues in ihre Planungssysteme eintragen und reicht bis zu Wartungsberichten, die in Papierform keinen Nutzen für eine effiziente Wartungsstrategie haben. Hier setzen Unternehmen vermehrt mit Asset Lifecycle Informationsmanagementsystemen an: Die einheitliche Datenplattform der integrierten Software- Lösung ermöglicht einen lückenlosen Informationsfluss von projektrelevanten Daten über alle Unternehmensebenen und Lebensphasen hinweg. Durch die Speicherung der Informationen in einer zentralen Datenbank wird ermöglicht, von allen am Projekt 20 wlb UMWELTTECHNIK 4/2017

t UMWELTTECHNIK 4.0 01 beteiligten Gewerken stets auf dieselben Objektdaten zuzugreifen. Sämtliche Daten werden objektorientiert und einmalig angelegt und können weiterverwendet und sinnvoll angereichert werden. Damit sind zwei Dinge gewährleistet: der digitale Zwilling ist das stets aktuelle Abbild der Anlage und aus „big data“ wird „smart data“. Die Möglichkeiten sind enorm. Mit dem digitalen Zwilling auf Anlagenebene sind beste Voraussetzungen für die Modellierung und Simulation von Prozessen gegeben. Das kann beispielsweise die intelligente Verknüpfung von Daten aus dem Kanalnetz und von Wettermess-Stationen sein, um verbesserte Entscheidungsgrundlagen bei Starkregenereignissen zu gewährleisten. Durch realitätsnahe Simulation können entsprechende Fahrweisen vollkommen gefahrlos im Modell erprobt oder optimiert werden, im Ernstfall sind diese Fahrweisen dann direkt abrufbar und tragen so nicht nur zur effi zienten Abwasserbehandlung, sondern auch zur kommunalen Sicherheit bei. Beispiele zeigen, dass die Verknüpfung von Daten, die Aggregation von Informationen und die zielgruppengerechte Bereitstellung enorme Vorteile nicht nur auf Anlagenebene, sondern für den gesamten urbanen Wasserkreislauf haben. Um nicht den zweiten vor dem ersten Schritt zu machen, kann Digitalisierung aber auch unterhalb der Anlagenebene beginnen: beispielsweise können intelligente Online-Sensoren dazu eingesetzt werden, mikrobiologische Verunreinigungen direkt im Prozess zu erkennen, ohne dass wie bisher ein zeit- und arbeitsintensiver Umweg über das Labor gemacht werden muss. Mit vernetzter und intelligenter Sensorik werden also wasserwirtschaftliche Prozesse in ihrer Komplexität besser versteh- und beherrschbarer. Die dazu notwendige Durchdringung von IT- und Softwaresystemen wird in Zukunft die Planung, den Bau, den Betrieb und die Modernisierung von Anlagen der Wasserwirtschaft sehr stark prägen. Auch neue Arbeits- und damit Ausbildungsfelder werden entstehen. Durch die fortschreitende Technisierung bzw. Digitalisierung haben klassische Berufsfelder die Möglichkeit, sich attrak tiver zu präsentieren. Wichtig für die Betriebe sind hier aber auch die Einbeziehung und der Rückgriff auf die Erfahrung langjähriger Mitarbeiter. Die Verbindung von Erfahrung mit den Möglichkeiten der Welt von morgen ist ein wichtiges Thema. Hier sind Ideen und das Engagement von Seiten der Betreiber und der Bedienmannschaften gefragt. Bei der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Wasserbranche geht es zunächst um neue übergreifende Ansätze der Informationsvernetzung und -bereitstellung über bestehende System- und Organisationsgrenzen hinweg. Die dafür notwendige IT-Infrastruktur und das Wissen, die Daten intelligent zu verknüpfen um sie in nutzbare Informationen zu verwandeln, ist eine der wichtigsten Grundlagen für die erfolgreiche Einführung von 4.0-Prozessen in der Wasserwirtschaft. Bilder: Siemens (www.siemens.com/presse) www.germanwaterpartnership.de 01 Mit vernetzter und intelligenter Sensorik werden wasserwirtschaftliche Prozesse in ihrer Komplexität besser versteh- und beherrschbar 02 Integrierte Software-Lösung ermöglicht einen lückenlosen Informationsfluss von projektrelevanten Daten über alle Unternehmensebenen und Lebensphasen hinweg 02 wlbUmwelttechnik 4/2017 21