Prozessautomation 23.11.2012, 19:56 Uhr

Prozesstechnik folgt industrieller Produktion in die „Miniaturwelt“

Sinkende Losgrößen, häufig wechselnde Serien: Fertigungsbetriebe treiben die Individualisierung ihrer Produktionen voran. Das freut die Kunden und fordert die Prozesstechniker. Die Branche arbeitet an flexiblen und modularen Lösungen.

Flexible Lösungen gefordert.

Flexible Lösungen gefordert.

Foto: BASF

„Immer mehr Firmen generieren ihren Hauptumsatz mit Produkten der Fein- und Spezialitätenchemie. Zu den hohen Anforderungen zählen: schnelle Marktbelieferung, hohe Qualität und kleinere, aber häufig wechselnde Produktmengen“, erklärte Norbert Kockmann von der TU Dortmund auf der diesjährigen Hauptsitzung der Namur (Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie). In Bad Neuenahr diskutierten die Anwender über die derzeitigen Anforderungen und zukünftigen Entwicklungen in der Branche.

Impulsgeber für den Branchentreff war eine – bereits drei Jahre alte – Idee aus der Verfahrenstechnik. Hinter der „50 %-Idee“ verbirgt sich, dass die Zeit bis zum Markteintritt für ein neues Produkt um die Hälfte reduziert werden soll. Die Lösung könnte in der Modularisierung von Anlagen liegen. „Dadurch könnten der Entwicklungsprozess für chemische Verfahren stark beschleunigt werden und die Kleinmengenproduktion vereinfacht werden“, so Kockmann.

Im europäischen Forschungsprojekt F3 (Fast Flexible Future) Factory wird aus Theorie Praxis. Die Forscherinnen und Forscher erproben derzeit das Containerformat, wozu die Invite, Leverkusen, ein Forschungs- und Demonstrationszentrum gegründet hat. Dabei handelt es sich um eine Art Joint Venture zwischen der TU Dortmund und der Bayer Technology Services BTS.

Auch bei Evonik ist der Evotrainer – entstanden aus dem Forschungsprojekt Copiride – längst im Einsatz. Dieser nur 3 m mal 12 m große Container enthält alles, was für die Produktion benötigt wird. Die Liste in voller Länge: Reaktoren, Prozessleittechnik, IT-Module, Lagerfläche für die Einsatzstoffe, Elemente für konstruktiven Brandschutz, Fluchttüren und Auffangwannen nach dem Wasserhaushaltsgesetz.

Genutzt wurde die Minifabrik unter anderem zur Entwicklung einer Elektronikchemikalie. Da in dieser Branche die Auftragsvergabe an ein Musterprodukt gekoppelt ist, wurde die Chemikalie in mehreren Containern parallel entwickelt. „Unser Unternehmen“, bilanziert Frank Stenger, „konnte mit dem Produkt zwei Jahre früher in den Markt, als es mit herkömmlichen Entwicklungsverfahren möglich gewesen wäre.“ Laut dem Gruppenleiter im Servicebereich Verfahrenstechnik bei Evonik wurde der Evotrainer – dank Standardaußenmaßen mit geringem Logistikaufwand – nach Rheinfelden transportiert, wo er vor Ort produzieren soll.

Die Verfahrenstechnik gibt hier also eine neue Marschrichtung vor; die Automatisierungstechnik muss mit den Anforderungen Schritt halten. „Die Automatisierungstechnik darf die Entwicklung nicht bremsen, sie soll sie unterstützen“, fordert Stephan Bleuel von Sanofi-Aventis. Die Herausforderung für die Komponenten aus der Mess- und Regelungstechnik liegen zuallererst in ihrem Platzbedarf. Der intensivierte Prozess und die Tatsache, dass Container- und Modulgröße vorgegeben sind, erfordern komprimierte Technik. Nach wie vor beanspruchen jedoch Leistungsverteilung und Frequenzumrichter sehr viel Raum. Hier muss nach platzsparenden Lösungen gesucht werden.

Beispiele, die bereits verwirklicht wurden: Die Messsignale eines Motors wurden direkt im Leistungskabel integriert. Auf Bedienung oder Anzeigen am Messgerät – in einer herkömmlichen Chemieanlage ist dies Standard – wurde verzichtet. Zudem wurden 2-Leiter-Geräte ohne zusätzliche Stromversorgung eingesetzt. Auch der Explosionsschutz in dem engen Bauraum bereitet Probleme. Bisher haben sich die Betreiber der Containeranlagen damit beholfen, die Schaltschränke mit Druckluft schutzzubelüften und mit Kühlplatten auszustatten. Für die Zukunft sind jedoch neue Konzepte nötig.

Generell müssen Hersteller das „Plug-and-play“ wirklich beherrschen, damit der Modularisierungsgedanke umgesetzt werden kann. „Gerade bei Leitsystemen ist Plug und Produce bisher nur eine Vision“, so Stefan Ochs von Bayer Technology Services. Gleichzeitig wird die Prozessanalysenmesstechnik an Bedeutung gewinnen wichtige Stichworte sind Real Time Release und Quality based Control. Erste ermutigende Beispiele sieht Ochs in der Entwicklung von Prozessanalysenmesstechnik, die in den vergangenen Jahren um ein Vielfaches kleiner geworden ist.

Die Herausforderungen liegen aber nicht nur auf der technischen Seite, sondern auch auf der organisatorischen. So wird man sich von der klassischen Vorgehensweise bei der Planung lösen müssen. Weitere offene Fragen betreffen den Know-how-Schutz durch die Einbindung externer Firmen, angemessene Maßnahmen bei der Integration von Modulen nicht auditierter Lieferanten sowie das Schutzbedürfnis der Modulhersteller.

Trotz aller Bedenken: Chemische Anlagen in Containerbauweise haben insbesondere in der Fein- und Spezialchemie großes Potenzial. Zwar erwartet niemand, dass diese Anlagenart große Batchanlagen für Commodities ersetzt, aber die jetzigen Prototypen eines modularen Produktionskonzeptes haben in jedem Fall bewiesen, dass sich mit diesen Konzepten das Time-to-Market erfolgreich beschleunigen kann. Die Namur hat darauf bereits mit der Gründung eines neuen Arbeitskreises reagiert. Dessen Mitwirkende sind überzeugt, dass sich diese Arbeit positiv auf die klassische Automatisierungstechnik auswirken wird. Gute Ideen seien schließlich überall gefragt. S. MÜHLENKAMP

Von S. Mühlenkamp

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