emerson connected services · 2019-10-16 · zustandsüberwachung ermöglicht vorausschauende...
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Emerson Connected ServicesDIAM Bochum09. Oktober 2019Ralf Küper-Rampp
© Emerson 2018
„Persönliches“ Condition Monitoring- Beispiel Fitness Tracker • Zusammenfassung der Ist-
Werte• Vergleich mit historischen
Werten möglich• Wöchentliche Auswertung per
Mail• Informationen zum Status • Als App auf dem Mobilgerät• Per Internet aufrufbar
• … vergleichbar mit vielen weiteren alltäglichen Lösungen
Application Map
Furnace Coke MonitoringdP across Venturis to prolong uptime
Tank MonitoringLevel, temperature, & leak
Batch Reactor / AgitatorTemperature, pressure, flow, & leak
Cooling Water SystemPressure, temp, pH, conductivity, etc.
Calibration Tank MonitoringPressure Gauge
Approximate FlowAcoustic Estimation
Noise MonitoringAcoustic Big Ear Project
Turbine MonitoringVibration, Pressure, temperature, etc.
Boiler MonitoringPressure, temperature, etc.
Blower MonitoringVibration, speed, louver position
Deaerator MonitoringPressure, temperature, etc.
Compressor MonitoringVibration, pressure, temperature, etc.
Condenser MonitoringPressure, temperature, etc.
Generator MonitoringVibration, power, temperature, etc.
Heat Exchanger MonitoringdP, temperature, flow etc.
Steam Trap MonitoringAcoustic, temperature, etc.
Zustandsüberwachung ermöglicht vorausschauende Wartung
Die Überwachung kritischer Anlagen mit Hilfe von vorausschauenden Technologien gepaart mit einem vorbeugenden Wartungsansatz stellt eine umfassende Lösung für die
Gesamtzuverlässigkeit dar.
Gerätewarnmeldung/-alarm
Zeit
Zust
and
Störungsbeginn
Vorausschauender Wartungsansatz Proaktiver Wartungsansatz
• Zeitfolgenanalyse• Online- (Vor-Ort-) Diagnose• Analyse
• Schwingung• Akustik• Prozessvariablen
Störung• Vorbeugende Wartung• Offline-Diagnose
Vorbeugender Wartungsansatz
Frühzeitige Anzeige einer möglichen Störung
Externer ExpertenServiceCloud basierend
ZentralisierteExpertiseVor Ort oder in der Cloud
Lokale ExpertenAutomation Netzwerk
Kunden CenterIntegriertes Operation CenterMonitoring und Diagnose Center
Externe Monitoring und AnalysePlatform
Diagnose oder
Arbeits-anweisung
Kunde
KundenDaten
Kunden Daten
Das Problem zum Experten bringen… und nicht den Experten zum Problem
Wie wir betriebliche Abläufe in Anlagen heute steuern und verbessern
Steuer-algorithmen
MES
Ventil betätigenPumpestarten
etc.
Sensoren
Produktions-prozess-regelung
Auf Experten
beschränkteAnalyse
MaßnahmeGrößtenteils
manuelleDaten
ZuverlässigkeitSicherheit
Energie
Geschlossenes System
Häufig offenes System
ENT-SCHEIDEN
HANDELNSEHEN
Kontinuierliche Verbesserung von
Kompetenz und Effizienz
Connected Services bieten Expertenanalyse zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Leistung kritischer Anlagen
Emerson Überwachung
Expertenanalyse
Kundenstandort
Reparaturempfehlungen, Zusammenarbeit oder
Dienstleistungen
Kundenstandort
Vor-Ort-Messung und Datenerfassung
Dreistufiger Prozess für ein erfolgreiches Überwachungsprogramm
1) Mit kritischen Anlagen und Anwendungen beginnen
2) Überwachung von Anlagen während des Betriebs(zwischen geplanten Wartungsarbeiten)
Jahr 1 Jahr 2 Jahr 3 Jahr 4 Jahr 5
3) Geplante Wartungsarbeiten optimieren
Geringere Gesamtwartungs-kosten
Verbesserte Anlagenleistung
Größere Verfügbarkeit
Effiziente, geplante Wartung
Automatisierung verbindet Betrieb mit Geschäftsleistung
DatenNeue Sensoren schaffen eine neue, Sichtbarkeit des gesamten Betriebs in Echtzeit –und das kosteneffizient
KonnektivitätSicherer Fluss von Betriebs- und Anlagen-informationen im gesamten Betrieb
AnalyseIn Anwendungen eingebettete Modellierung und Fachkompetenz verbessert Entscheidungs-findung
KompetenzFlexibilität der Konzentration auf Kernkompetenzen; unternehmens-weite Nutzung interner und externer Expertise
MobilitätAnwender-spezifische Visualisierung und Werkzeuge zur Steigerung der Arbeitsleistung –überall
NAMUR Open Architecture Plantweb Digital Ecosystem
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Prevent Breakdown
Einschränkung
● Cybersecurity
● Altsysteme, OT & Infrastruktur
● Interoperabilität
● Datenschutz
● Neuinvestment
● Wahrgenommene Risiken
Connected Services
Sichere IT/OT Lösungen Connectivity-Architekturen, die die sichere Übertragung von Anlagendaten ermöglichen
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Wireless Plant Networks
Physically Independent Networks Secure First Mile
© 2017 Cisco and Emerson. All rights reserved.
50% der Automatisierungsmanager sagen: „die Digitalisierung
ermöglicht älteren Mitarbeitern, ihr Arbeitsleben zu verlängern
12% erwartete Umsatzsteigerung aus der
Digitalisierung von Anlagen in der industriellen
Automatisierung in den nächsten fünf Jahren
90% der Anlagen-manager glauben, dass die Digitalisierung ihren Firmen
mehr Möglichkeiten als Risikenbietet
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Prevent Breakdown
Herausforderung● Mangel an Experten und Zeit zur
Überwachung / Überprüfung der Anlagengesundheit
● Monitoren, Ziele & Energieverbrauchs- Report
● Fehler voraussehen
● Implementieren von Tochnologiefeatures
● Reduzierung manueller Aufgaben
Connected Services
Asset Monitoring Skalierbare Asset-Health-Monitoring-Ebenen und digitale Adoption
System Health Machinery Condition & PerformanceValve Health Steam Trap Corrosion &
Erosion Ultrasonic Meters
50% höhere Reparatur-kosten bei einem fehler-haften Asset gegenüberrechtzeitiger Erkennung
Technikspezialistenbenötigen 60% ihrer Zeit um Daten zu validieren
bevor sie sich auf das kritischste, den “Mehrwert”
fokussieren
Wartungskosten in Industrieanlagen verringern
sich zwischen 16 % - 10 % aufgrund Verbesserung von Preventiver und Prediktiver
Wartung
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CS Actionable insights
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Prevent Breakdown
Herausforderung
● Daten in Erkenntnisse wandeln
● Erkenntnisse in gezielteAktionen wandeln
● Instrumentierung (Blind Spots) & Datenfluss
● Fehler vorhersagen
● Nutzung von Technologie-features
Connected Services
Actionable Insights Verhindern, dass kleinere Probleme zu ungeplanten Störungen führen
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Reports Emergency Services
Advanced Repair / Replace
70% der Industrie-unternehmen sind nicht in der
Lage, Qualitätsoptimierung durch Big-Data-gesteuerte
Prozesse voranzutreiben
28% der Industrie-unternehmen sind in der Lage,
aus Daten prädiktive Wartungsentscheidungen zu
erstellen
81% ofder Anlangen-manager haben Schwierig-
keiten entsprechendqualifizierte Mitarbeiter zu
finden.
Plantweb Argumented Reality
LokalisierungIntegrierte Daten von
Plantweb Optics Live Remote Unterstützung
Plantweb Optics verbessert die Produktivität Ihrer Mitarbeiter durch verbinden der reale mit der digitalen Welt
Daten
ApplikationenEdge, vor-Ort und
Cloud
Konnektivität
Services Beratung und Implementierung
DIGITALE TRANSFORMATION
DIGITALES FUNDAMENT
As-a-Service-Modelle
Connected ServicesAsset-Expertise und verwertbare Einblicke
SoftwareCloud-gestützte Anwendungen
Asset-Performance-PlattformKonzernanalytik und Zusammenarbeit
Plattformen und Software
Produktions-optimierung
Anlagen Optimierung
Steuerungs- und Sicherheitssysteme
SCADA
Projekt-, Lifecycle-und Schulung
Services
Asset HealthVorkonfigurierte Analytik
Asset Health und EffizienzIntegrierte Multi-Asset-Analytik
Sichere Konnektivität
Datenintegration und CybersecurityEingebettete Sicherheit auf allen Ebenen
Branchenexpertise:Projekte und
Betriebsabläufe
Abschaltungen, Revisionen und
AusfallzeitenDigitale Strategie
und Cybersecurity
Sichere erste MeileSichere Datenpfade zu externen Anwendungen und Fachpersonen
Geräte- und MaschinendiagnostikZustandsbasierte Analytik
Digitale ZwillingeAnlagen- und Asset-Optimierung
Leistungsfähigkeit der MitarbeiterArbeitsprozesse auf digitaler Basis
PervasiveErfassung
Radar-füllstand
AufschnallTemperatur-
messung AkustikDruck-
messungGas
MessungSchwingungen Lokali-
sierungDurch-fluss
Ventil-stellung
Korrosions-überwachung
Intelligente Feldgeräte
PneumatikVentile
Messtechnologie
Das PLANTWEB Digital Ecosystem liefert das umfassendste Industrie 4.0-Portfolio
5151 –––––––––––––––––––––EMERSON WIRELESS PRODUCTS AVAILABLE TODAY
46,600+WIRELESS NETWORKS–––––––––––––––––––––––––––
––––––––––––––––––––––––––––OPERATING GLOBALLY
7–––––––––––––––––––––––
SOLUTIONS FOR PLANT OPERATIONS INCLUDING MOBILITY,
BRIDGING, TRACKING, SAFETY, DATA BACKHAUL AND VIDEO
11+ BILLIONOPERATING HOURS
––––––––––––––––––––
4100+–––––––––––––EMERSON WIRELESS EXPERTS
11PROVEN INTEGRATION WITH ALL
MAJOR AUTOMATION SUPPLIERS
146–––––––––––
OPERATING IN COUNTRIES
–––––––––––
––––––––––––––––––––––––––––––EMERSON HAS WON WIRELESS INFRASTRUCTURE CATEGORY 2009-2018 (10 CONSECUTIVE YEARS). CONTROL READERS’ CHOICE AWARDS10
Exemplarische Netzwerkstruktur• Pro Netzwerk gibt es nur ein* Gateway
* Bei redundanten Netzwerken gibt es zwei Gateways, wobei daszweite nur als Backup dient.
• Jedes Feldgerät stellt Sender und Empfänger dar. Bei Bedarf können Repeater gesetzt werden.
• Reichweite:- Bei freier Sicht: 230m- stark eigenschränkt: ca. 50-75m (u. Vorbehalt)
• Abstrahlwinkel: 45° um das Gerät herum
• Klassischer Stahlbau aus Chemieanlagen stellt kein Problem dar. Reflexionen sind dem Netzwerk dienlich.
• Grenzapplikationen: dicke Stahlbetonwände
Emerson Messtechnik mit Technologie
Sparen Sie Kosten bei der Planung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung gegenüber verkabelten Lösungen!
Feldgeräte mit Technologie nach IEC-62591 Netzwerk Infrastruktur (Gateways)
Mobile Apps
Cisco Catalyst 1420
Neu
WIOC
Druck Temperatur Durchfluss
Stellung/Wege Anlagen-überwachung
248X
648
848TX
Füllstand
1410
WLAN Lösungen
PersonenOrtung
Tragbare Video/Sprache Video Mobile An-
wendungenAnlagen-
überwachung
3308 2160
WPG
20513051
3051S
Analyse
928 GasH²S, O²,CO
702HC
Korrosion
CorrLOG intrusiv
WT-210/ET-210Nicht-intrusiv
3051SL
Geräteintegration
775THUM
Kontakte
648X-Well
Neu
Vibration
705
Fisher-4320
7020/1-Signal
Frequenz-zähler
Akustik
708
BatterienAMS-9420
701P
3051SMV
Geräte mit WHG-Zulassung
Neu
Neu
1410D & 781 FIELD LINK
Neu
Personen Ortung
Korrosion
Kühlturm Gebläse
Luftgekühlte Wärmetauscher
Pumpen
Wärmetauscher
Fouling
Kavitation
Effizienz
Leistung
Smart Wireless Gateway
VibrationDruckTemp.DurchflussFüllstand Analyse
DruckTemp.DurchflussAnalyse
VibrationDruckTemp.DurchflussFüllstand
VibrationDruckTemp.DurchflussFüllstand
VibrationDruckTemp.DurchflussFüllstand
Plantweb Insight – Das Frühwarnsystem für Ihre Anlagen
Plantweb Insight aus der Sicht des Anwenders
Eine wachsende Anzahl an Applikationen zur Überwachung von Assets
Identify Status and Abnormal Conditions
Visualize Meter and Process Health
Monitor Pipe Integrity and Health
Digitally Transform Personnel Safety
Power Management
Echtzeit-Stellungsüberwachung von Handarmaturen
• Überwachung von Handarmaturen sehr aufwendig:– Mitarbeiter in Schutzkleidung m. Funkgerät entsenden– zeitaufwendig, teuer, unsicher– Produktwege ggf. unbemerkt falsch geschaltet
• Stellungsrückmeldung:– relativ teuer über ein verkabeltes System– kostengünstiger über eine WirelessHART Rückmeldeeinheit (!)
• Lösung: WirelessHART Rückmeldeeinheit– unkompliziert nachrüstbar (kein Gestänge od. Adapter zur Armatur)– keine Verkabelung erforderlich– 10 Jahre Batterielaufzeit (optional externe Spannungsversorgung möglich)– Schwenkwinkel oder Hub berührungslos erfassen (magnetisch induziert)– gleichermaßen für automatisierte Armaturen ohne Stellungsrückmeldung
Emerson Confidential 21
Echtzeit-Stellungsüberwachung von Handarmaturen
• Wegemanagement in Tanklägern• Wegestellung im Schlauchbahnhof• Klassische Auf-/Zu-Meldung von Handarmaturen, Armaturen mit Antrieb
Emerson Confidential 22
Wireless THUM Adapter
4-20mA HART-Geräte mit Wireless erweiterbar Messwert Übertragung, Diagnose und Alarme 2- und 4 Leiter Geräte anschließbar, min. HART5 Loop Powered – Keine Batterie, keine Wartung nötig. Der THUM Adapter ermöglicht die Überwachung von Warnmeldungen
wie z.B. Hubabweichung, Versorgungsdruck und Zustand der Elektronik.Online-Tests von Ventilen im Betrieb sowie Trenddarstellungen tatsächlicherVentilstellungen lassen sich durch AMS ValveLink und AMS Device Managerdarstellen und ermitteln.
Echtzeit-Überwachung von Regelventilen
AMS SuiteIntelligent Device
Manager
Echtzeit-Überwachung von Kondensatableitern• Störfall: Kondensatstau
– Kondensat wird aus dem Dampfsystem nicht mehr abgelassen– Reduzierung der Dampfenergie– Kondensatschläge
• Störfall: Undichtigkeit des Kondensatableiters– neben dem Kondensat wird auch Dampf entlassen– hohe Energieverluste– Typische Fehlerrate nicht-überwachter Kondensatableiter 10-30% (!)– Konsequenz für ein 32 bar Dampfnetz mit DN50 Ableitern,
ca. Energieverlust 500.000 €/anno
• Lösung: WirelessHART Akustik-Messumformer– unkompliziert von außen auf die Rohrleitung aufgeschnallt– keine Verkabelung erforderlich– Detektierung von Störfällen durch Schall- und Temperaturmessung– sofortig Auswertung der Messwerte über spezielle App-Lösung– sofortige Fehlerbehebung vor Erreichung kritischer Zustände
Emerson Confidential 24
Leverkusen >400 Geräte 99,99947% Zuverlässigkeit
Online Überwachung von Kondensatabscheidern zur Erfüllung von ISO-50001
Frühzeitige Erkennung von Undichtigkeit im Durchgang und Kavitationan Absperr- und Regel-Armaturen im eingebauten Zustand
• Undichtigkeit im Durchgang (konventionelle Erkennung)– oftmals nur im Stillstand überprüfbar (Messung des Druckverlustes über die Zeit).– Bei Doppelsitz-Armaturen über DBB-Funktionalität nach API 6D.– im ausgebauten Zustand auf Teststand (Messung Druckverlust, optische Wahrnehmung)
• Kavitation (konventionelle Erkennung)– oftmals erst nach Ausbau der Armatur– zufälliges Erkennen durch akustische Wahrnehmung beim Vorbeigehen– In beiden Fällen kann die Armatur bereits nachhaltig beschädigt sein
• Lösung: WirelessHART Akustik-Messumformer– unkompliziert von außen auf die Armatur aufgeschnallt– keine Verkabelung erforderlich– sofortige Detektierung von aufkommender Sitzleckage und/oder Kavitation (Druckabfall)– bei Kavitation können sofort Gegenmaßnahmen eingeleitet werden– bei frühzeitig erkannter Sitzleckage Armatur für den nächsten Wartungsstillstand vorsehen
Emerson Confidential 26
WirelessHART®
Gateway
BerstscheibenÜberwachung
Überdruck Ventil und Berstscheiben Überwachung
Überdruck Ventil-Überwachung
undichtesVentilAuslöse
Zeit
Plantweb Insight App zur kontinuierlichen Überwachung von Sicherheitsventilen
Sicherheitsventil online Überwachung
Echtzeit-Überwachung von Berstscheiben und Sicherheitsventilen
• Beispiel aus einer Raffinerie:
– Nachrüsten von 69 Akustik-Messumformern an sensiblen SRV‘s– Detektierung von 216 Auslösungen innerhalb von 15 Monaten– Identifizierung von 20 signifikanten Störfällen
– ROI der 69 Messumformer = 5 Monate Emerson Confidential 28
Berstscheiben-Überwachung mittels Reißdraht mit Diskret-Transmitter
29Emerson Confidential
Prozessleitsystem
Trend
Gateway
Kopfbrause
Augendusche
Notduschen-Überwachung zur schnellen Reaktion bei Unfällen
Emerson Confidential 30
Einfach zu installieren, online, einzigartig
Up to 100 sensors per
gateway
AktionAnalyseKommunikationMessungen
Online Wanddicken Messung zur Erkennung von Korrosion/Erosion
Bewerten
HandelnSehen
Fallstudie Raffinerie – Kürzere Stillstandszeit
• Kompressor-Druckstoßventil imHydrocracker
• Leistungsdiagnose auf Knopfdruck (PD One Button Sweep) erkennt einen Luftverlust im Stellglieduntersystem
• Dieser Zustand wurde früh erkannt
• Prüfung aller Armaturen und Zubehörteile, um Leckagen zu finden (Snoop Test)
• Anziehen loser Armaturen und Reparatur von Zubehörteilen, die undicht sein könnten
• Festgestellt, dass die Volumenstromverstärker eine Leckage aufwiesen
• Bypass und Austausch der Volumenstromverstärker
• Vermeidung einer unerwarteten Abschaltung, die einen Verlust von ca. € 4,9 Mio. ($ 5,6 Mio.) zur Folge gehabt hätte
Ventil/Anvendung Zustand Empfehlung Ergebnis
Digital Transformation Starter Packs
33Emerson Confidential
Vielen Dank für Ihr Interesse!Für Rückfragen stehe ich gerne zur Verfügung:
Ralf Kueper-RamppBusiness Manager Plantweb
Emerson Automation Solutions
Emerson Process Management GmbH & Co. OHG Katzbergstrasse 1 40764 | Langenfeld Germany