IIoT: Alternde Industrieanlagen

Die Anlagen in deinem Unternehmen sind nicht (mehr) so effizient und nachhaltig wie ihre modernen Gegenstücke? Hier erfährst du, wie du das Industrial Internet of Things (IIoT) nutzen kannst, um das zu ändern: Schritt für Schritt von der Bedarfsanalyse, über Nachrüstungsmöglichkeiten bis zur Zukunftssicherheit. Werde jetzt ein IIoT-Experte und erreiche mehr mit weniger.

IIoT-Technologie in alternden Anlagen einbinden: Chancen und Herausforderungen

In einer Welt, in der die Digitalisierung unaufhaltsam voranschreitet, nutzen viele Unternehmen mit veralteten Produktionsumgebungen die Modernisierungschancen welche sich durch eine Integration von Technologien des Industrial Internet of Things (IIoT) in Produktionsanlagen & -prozessen bieten.

Viele Unternehmen können ihre in die Jahre gekommenen Produktionsanlagen durch IIoT-Integration neu beleben. In der pharmazeutischen und chemischen Industrie stehen IT-Verantwortliche unter dem Druck, bestehende IT-Infrastrukturen zu modernisieren. Auch die Produktionsumgebungen sollen an neue Anforderungen und Standards angepasst werden. Dabei steht nicht immer nur die Innovation im Vordergrund: strenge Regularien müssen eingehalten und sensible Daten geschützt werden. IIoT als zentraler Bestandteil von Industrie 4.0 macht es möglich, Maschinen, Produktionsanlagen und Standorte zu vernetzen. Daten sind der Schlüssel, um Prozesse zu optimieren und Effizienz und Produktivität zu steigern oder für eine erhöhte Betriebssicherheit zu sorgen.

Mit unserem Blick auf verschiedene Aspekte der Konnektivität und Prozesssteuerung möchten wir vor allem Wissen vermitteln. Aber wir wollen auch Einblicke in die Erfolgsgeschichten am Standort Chempark geben. Daher gehen wir in gemeinsamen Projekten in der Regel folgende Schritte:  

• gemeinsam bewerten wir die aktuell vorhandene Infrastruktur und legen Ziele fest
• wir wählen die richtigen IIoT-Komponenten - passend zum gewünschten Einsatzzweck - aus
• wir installieren ein Test-Szenario, messen erste Ergebnisse und visualisieren diese
• gemeinsam optimieren wir die Lösung auf Basis von Daten und Erkenntnissen
• kontinuierlich passen wir die implementierten Lösungen an und entwickeln sie weiter

Schritt 1: Ausgangslage und Zielsetzung bewerten

Das Modernisierungs- & Optimierungspotenzial alternder Industrie- & Produktionsszenarien schlummert einerseits in den technischen Rahmenbedingungen. Andererseits spielt die Prozessoptimierung eine große Rolle. Herausforderungen treffen wir in folgenden Bereichen an:

• Mangelnde Datenverfügbarkeit (Zeitpunkt der Erfassung, isolierte Datenspeicherung) sowie unzureichende Datenqualität durch fehleranfällige manuelle Datenerfassung.
• Ungeplanten Stillstände und ineffiziente Abläufe durch fehlende Transparenz in Produktionsprozessen.
• Produktionsausfälle durch rein reaktive Wartung (Störungen werden erst behoben, nachdem sie auftreten).
• Einhalten strenger regulatorischer Anforderungen (lückenlose Dokumentation, Compliance) gestaltet sich generell schwierig.
• Anpassungen an veränderte Marktbedingungen wird durch starre oder wenig flexible Produktion erschwert.
• Hohe Energiekosten entstehen durch eine nicht verbrauchsorientierte Bereitstellung.
  

Schritt 2: Testszenario schaffen & Daten sammeln

Bevor neue Technologien eingeführt werden, steht eine gründliche Bewertung der bestehenden Infrastruktur an: Gemeinsam mit dir identifizieren wir daher die kritischen Bereiche, Komponenten, Anlagen oder Prozesse, die von einem IIoT-Szenario profitieren.

Hierbei kann es sich zum Beispiel um ein grundlegendes Technologie-Upgrade handeln: etwa die Ablösung veralteter DECT-Kommunikation durch 5G-basierte Technik. In industriellen Umgebungen sind stabile und sichere Verbindungen unerlässlich. Private 5G für die Voice Infrastruktur einzusetzen, bietet da erhebliche Vorteile in Bezug auf Bandbreite, Zuverlässigkeit oder den erweiterten Funktionsumfang. Auch unterstützt die Technologie digitale Dienste wie Remote Assistance.

Im CHEMPARK bereits verprobte Szenarien sind die drei Erfolgsgeschichten Smart Dampf, Brunnen & Metering Wasser, zu denen wir gleich noch kommen. Gemeinsam ist allen Anwendungsfällen, mit einem geeigneten Testszenario zu starten, das erste Daten und Ergebnisse liefert, aus denen Sie skalierbare Einsatz- und Sparpotenziale ableiten können.

Schritt 3: Erfolgsmessung & Anpassungen

Nachdem wir gemeinsam das erste Testszenario ausgewählt und in Betrieb genommen haben, beginnt die Phase der Datenerfassung & -analyse. Moderne Analysetools spielen eine Schlüsselrolle in der Auswertung und Visualisierung der Daten. Sie ermöglichen es dir aus großen Datenmengen wertvolle Informationen zu gewinnen. Daten, die zu Information und gleichzeitig Handlungsempfehlungen werden, kommen aus Anwendungsfällen wie:

• Sensoren, die den Zustand von Maschinen und Anlagen überwachen, messen Temperaturen, Vibrationen, Druck oder Füllstände.
• Positionsermittlung und Live-Tracking von Fahrzeugen oder Objekten.
• Umweltüberwachung (Luft- & Wasserqualität, Luftfeuchtigkeit, Lärmpegel)
• Energieverbrauchsmessung & -steuerung: Heiz- oder Kühlsysteme und Beleuchtungsszenarien können so an aktuelle Bedarfe angepasst werden.

Mit den gewonnenen Daten und Erkenntnissen lassen sich beispielsweise wartungsbedingte Ausfallzeiten vorhersagen und damit planbar machen. Oder du kannst die Energieeffizienz - sowohl einzelner Anwendungen als auch ganzer Anlagen - steigern und Einsparpotenziale realisieren.

Daten und strategische Empfehlungen solltest du übrigens regelmäßig überprüfen. Veränderte Rahmenbedingungen und neue Erkenntnisse auf einer erweiterten Datenbasis liefern dir neue Anpassungspotenziale. So kannst du fortlaufend den maximalen Nutzen aus der Technologie ziehen.

Erfolgreich umgesetzte IIoT-Projekte kannst du an unterschiedlichen Faktoren festmachen: verbesserte Produktionsleistung und Energieeffizienz oder reduzierte Ausfallzeiten zum Beispiel. Wichtig ist auch eine erhöhte Mitarbeiterzufriedenheit, die mit den verbesserten Arbeitsbedingungen und Arbeitserleichterungen einhergeht.

Hier geht es zu unserem IIoT Themen-Hub. Entdecke dort weitere Anwendungsfälle des Industrial Internet of Things. 

Kundenerfolgsgeschichten und Anwendungsbeispiele

Anwendungsfall „Smart Dampftemperatur“

• Hintergrund: Die chemische Prozessindustrie benötigt Wasserdampf zur Produktion. Dieser wird über Rohrleitungen an die Verbraucher der Industrieanlage geliefert.
• Anwendungsfall: Dampf wird im Kraftwerk mit Überkapazität erzeugt und in das Rohrleitungsnetz eingespeist. Die Energiekostenentwicklung hat dazu geführt, dass sich die Dampfbereitstellung enorm verteuert hat, was sich auf die Herstellkosten der Produkte der chemischen Industrie auswirkt. Problem: Ineffiziente Dampfproduktion, ineffizientes Verteilernetz.
• Herausforderung: Es liegen nur wenige Informationen über den Dampfzustand und die Dampfverteilung im Rohrleitungsnetz vor.
• Lösungsansatz: Dampfdruck- und Dampftemperaturerfassung mittels Sensoren (Errichtung eines LoRaWan Netzwerkes, Temperatursensoren, LoRaWan-Modem zur drahtlosen Datenübertragung), die an Dampf-Rohrleitungen installiert werden. 
• Ergebnis und Kundennutzen: Dampftemperaturdaten im Rohrleitungsnetz können erfasst werden. Dampf kann dadurch bedarfsgerechter erzeugt und geregelt werden. Energiekosten können durch automatisierte Regelung des Dampfzustandes bei der Erzeugung und Senkung von Dampfüberkapazitäten gesenkt werden. Ein digitaler Zwilling des Rohrleitungsnetzes kann Vorhersagen generieren.

Hier können Interessierte den vollständigen Use Case (Vorstellungstermin) zum Anwendungsfall Smarte Dampftemperatur anfordern.

Anwendungsfall „Smart Brunnen“

• Hintergrund: Currenta betreibt an den CHEMPARK Standorten Krefeld-Uerdingen, Dormagen und Leverkusen Grundwasserbrunnen zur Entnahme von Grundwasser und zur Regulierung des Grundwasserspiegels.
• Anwendungsfall: Über 100 Grundwasserbrunnen an 3 Standorten sollen mit Grundwasserstands-Sensoren ausgestattet werden.
• Herausforderung: Die personalintensive Brunnenüberwachung (erforderliche manuelle Tätigkeiten vor Ort, Pegelstandmessung, Brunnenpumpenbetrieb) soll automatisiert geregelt werden. 
• Lösungsansatz: Errichtung eines LoRaWan Netzwerkes. Brunnen-Anbindung und -Steuerung per LoRaWan, SPS-Controller. 
• Ergebnis und Kundennutzen: Senkung des Personalaufwandes für den Brunnenbetrieb durch Automation. Betriebssichere kostengünstige Anbindung der Brunnen. Der Grundwasserspiegel lässt sich durch einen digitalen Zwilling visualisieren. Daten können für vorausschauendes Grundwasserpegelverhalten und Vorhersage der Wasserversorgung genutzt werden.

Hier erhalten Interessierte den vollständigen Use Case. Jetzt einen Vorstellungstermin zum Anwendungsfall Smarte Brunnen anfordern. 

Anwendungsfall „Smart Metering Wasser“

• Hintergrund: Currenta versorgt die Unternehmen an den CHEMPARK Standorten Krefeld-Uerdingen, Dormagen und Leverkusen mit Wasser.
• Anwendungsfall: Zur Erfassung des Wasserverbrauchs werden Wasserzähler eingesetzt, die manuell abgelesen werden müssen.
• Herausforderung: Das Ablesen der Wasserzähler ist eine personalintensive Tätigkeit. Daher soll die Datenerfassung des Wasserverbrauches automatisiert werden. Die Abrechnung der Wassermenge soll zukünftig monatlich nach einem nutzungsabhängigen Pay-per-Use Modell erfolgen.
• Lösungsansatz: Errichtung eines LoRaWan Netzwerkes und Einsatz von LoRaWan fähigen Wasserzählern zur automatisierten Datenerfassung und Datenübertragung der Wasserverbrauchsmenge.
• Ergebnis und Kundennutzen: Senkung des Personalaufwandes für den Zählerbetrieb durch Automation, Ausschluss von Dokumentationsfehlern, betriebssichere, kostengünstige und automatisierte Auslesung der Zähler, monatliche Vorauszahlungen können durch Pay-per-Use ersetzt werden. Wasserverbrauchsdaten und Wasserbedarfsvorhersagen können für den digitalen Zwilling des Grundwasserspiegels beim Brunnenbetreiber (siehe auch Anwendungsfall Smart Brunnen) genutzt werden.

Hier können Interessierte den vollständigen Use Case und einen persönlichen Vorstellungstermin zum Anwendungsfall Smart Metering Wasser anfordern.

Fazit & Handlungsempfehlungen

Die Integration des Industrial Internet of Things (IIoT) in alternden Industrieumgebungen und Produktionsanlagen ist mehr als eine technologische Aufrüstung. Sie stellt einen Wendepunkt dar, der es dir und deinem Unternehmen ermöglicht, sich in einer dynamisch verändernden Industrielandschaft zu behaupten. Die Digitalisierung von Produktionsprozessen führt zu besseren datenbasierten Entscheidungen. Die gesteigerte Effizienz bietet einen entscheidenden schnell wirksamen Vorteil: Kosteneinsparungen. Zudem legen verschiedene IIoT-Anwendungsszenarien den Grundstein für mehr Nachhaltigkeit.

Aber die Implementierung neuer Technologien steht immer auch vor der Herausforderung der Integrationsfähigkeit in bestehende Systeme. Am Projekt beteiligte Mitarbeiter*innen sollten daher fortwährend informiert, geschult und unterstützt werden. Transparenz und Wissenstransfer sind ein wichtiger Schritt, um die Akzeptanz neuer Arbeitsweisen zu fördern. Auch müssen die Integrität sensibler Produktionsdaten, Datenschutzaspekte und die Netzwerksicherheit zu jeder Zeit gewährleistet sein, denn diese spielen eine zentrale Rolle in allen IIoT-Projekten.

Die Einführung des IIoT in alternden Anlagen ist definitiv eine Investition in dieZukunft. Der Schlüssel zum Erfolg liegt dabei in der sorgfältigen Planung sowie der Auswahl eines erfahrenen Partners.

Lass dich gerne von unseren Experten zu einem für Sie passenden Anwendungsszenario beraten.