Maritim 4.0: Zeit- und Kostenreduktion im Bereich Automation

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Mit der Schaffung einer maritimen Version des schon weiter fortgeschrittenen verfahrenstechnischen MTP -Standards werden derzeit im Rahmen eines VDMA-Arbeitskreises die Grundlagen für eine erhebliche Modernisierung der maritimen Automation geschaffen

Mit der Schaffung einer maritimen Version des schon weiter fortgeschrittenen verfahrenstechnischen MTP[1]-Standards werden derzeit im Rahmen eines VDMA-Arbeitskreises die Grundlagen für eine erhebliche Modernisierung der maritimen Automation geschaffen. Bereits die Liste der aktiv an der Entwicklung beteiligten namhaften Unter­nehmen lässt erkennen, dass es für die zeitintensive Normungsarbeit gute Gründe geben muss. Auch das Spektrum der beteiligten Treiber dieser Entwicklung vom Anlagenhersteller über Auto­matisierungsfirmen und Systemintegratoren bis zu Bauwerften ist bemerkenswert. Diese seltene Einhelligkeit über Wettbewerber und verschiedene Gewerke hinweg ist darin begründet, dass mit dem MTP-Standard in mehreren Bereichen gleichzeitig Verbesserungen erzielt werden.

Die Idee zur Zusammenarbeit entstand innerhalb des Arbeitskreises Automation der AG Marine Equipment and Systems des VDMA im März 2017. Der Arbeitskreis hat sich zum Ziel gesetzt, den modularen Automationsansatz aus der Verfahrenstechnik bei Beibehaltung der Strukturen eine Anwendung auf den Schiffbau zu finden.

Die Vorteile des MTPs zeigen sich bereits im frühen Projektstatus bei der Planung: Sie spannen sich über verbesserte Möglichkeiten einer Kombination aus Automation über Werksabnahmen bis hin zur Integration in das schiffsseitige Leitsystem SCADA[2]. Die Verein­heitli­chung im Bereich der Beschreibung von (Teil-)System- und Anlagenkomponenten, die Verwendung eines modernen Kommunikationsprotokolls mit zusätzlichen Informationen ermöglicht es, einen Großteil der manuellen Arbeiten, die heute noch bei der Einbindung verschiedener Automations-Einzel- und Teilsysteme in ein gemeinsames Leitsystem bestehen, einzusparen. Neben den direkt über die geringere Arbeitszeit einsparbaren Kosten ergeben sich auch erhebliche Reduktionen von Inbetriebnahme und Erprobungszeiten insbesondere auf den Bauwerften. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die standardisierte Form der Weiterleitung von Informationen aus den einzelnen Automations- und Teilsystemen die Möglichkeit fehlerhafter Verknüpfungen bei der Inbetriebnahme erheblich reduziert. Last but not least bewirkt das MTP auch für den Schiffsbetreiber nennenswerte Vorteile: Teilsystemen und Komponenten werden sich im Falle von Umbauten leichter austauschen lassen. Die Einführung einer zusätzlichen Informations- und Abstraktionsebene durch die Verwendung von Diensten wird es einen deutlichen Beitrag dazu leisten, dass der Schiffsbetrieb auch bei immer komplexer werdenden Anlagen weiterhin übersichtlich gehalten werden kann.

 

Abbildung 1: Struktur MTP im Vergleich mit einem Druckertreiber, Quelle WAGO Kontakttechnik

 

Abbildung 3: Statusmaschine nach IEC 61512 (Bildquelle NAMUR/ProcessNet/ZVEI)

Abbildung 4: Innenleben des neuen GEA Schaltschrank an der Hochschule Flensburg (Bildquelle: GEA Westfalia Separator Group)

Die Umsetzung ist ein gelungenes Beispiel von schneller, effektiver und unbürokratischer Zusammen­arbeit zwischen der Hochschule Flensburg und den Fachabteilungen bei GEA und Bachmann. Die Herausforderungen bestanden insbesondere in der Implementierung des noch nicht abschließend festgeschriebenen Standards, der aber bereits auf breiter Ebene von Vertretern der maritimen Industrie getragen wird. Eine Ergänzung der ersten Ausführung auf weitere Standardschnittstellen sollte einfach zu implementieren sein.

Das Ergebnis dieses ersten Show Cases kann sich sehen lassen. Heute lässt sich das MTP für den Separator unkompliziert mit allen erforderlichen Datenpunktverknüpfungen importieren und anordnen. Durch eine schrittweise Ergänzung weiterer Automatisierungsanlagen mit Hard- und Software verschiedener Hersteller auf weitere Komponenten und Teilsysteme der schiffstechnischen Forschungsanlage wie z.B. einen neuen Nass-Scrubber und eine Scrubber-Waschwasser-Aufbereitungsanlage soll zukünftig gerade die herstellerübergreifende Einheitlichkeit bei der Umsetzung des Standards erprobt und nachgewiesen werden. Hierfür kommt das neue Steuerungskonzept PLCnext der Firma Phoenix Contact zum Einsatz, wodurch eine MTP-konforme Anbindung an das Leitsystem gewährleistet ist.

Auch die Hochschule Flensburg ist begeistert, an der Entwicklung des maritimen MTP in der Arbeitsgruppe und als Test­standort u.a. für GEA teilhaben zu dürfen: Neben der Schaffung einer hochmodernen Automatisierungs­infrastruktur für die Lehre und den Forschungsbetrieb ermöglicht dieses Projekt der Hochschule gleichzeitig, die Studierenden mit der Bedeutung und den aktuellen Entwicklungen der maritimen Automatisierungstechnik vertraut zu machen. Zahlreiche Projekt- Studien- und Abschluss­arbeiten sowie HiWi-Tätigkeiten drehen sich derzeit um dieses wichtige Thema. Sowohl die zukünf­tigen Absolventen als auch deren Arbeitgeber werden von den hier gewonnenen Erfahrungen in hohem Maße profitieren.

 

[1] MTP: Modular Type Package

[2] SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition