Kundenerfolgsgeschichten

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1 WORLD Warum Kalibrieren? Worin besteht das Risiko bei Nichtkalibrieren? Kundenerfolgsgeschichten Siemens Energy Fossil Field Service, Großbritannien Total Petrochemicals USA Inc., USA Croda Chemicals Europe Ltd., Großbritannien Nokian Tyres, Finnland Endress+Hauser, Deutschland B e a m e x U n t e r n e h m e n s m a g a z i n w w w. b e a m e x. c o m

2 Editorial Die Ökonomie der Kalibrierung Schätzungen zufolge machen Messungen und auf Messungen bezogene Tätigkeiten 3 6% des Bruttoinlandsprodukts von Industriestaaten aus. Bei einem Großteil der Fertigungsindustrie hängt der wirtschaftliche Erfolg in entscheidendem Maße davon ab, wie gut die Produkte hergestellt werden, und dabei spielen Messungen eine wichtige Rolle. Mit dem finanziellen Zusammenbruch der Weltmärkte und der anhaltenden Konjunktur schwäche sehen sich viele Unternehmen gezwungen Kosten einzusparen, um überleben zu können. Kalibrierung ist ein Kostenpunkt, aber trotzdem muss jedes sinnvoll eingesetzte Messgerät regelmäßig kalibriert werden, um zu gewährleisten, dass es innerhalb seiner vorgegebenen Grenzen arbeitet. Die Risiken und Kosten fehlerhafter Messungen sind in den meisten Fällen viel höher als die Kosten für die Kalibrierung. Außerdem gelten für viele Industriezweige strenge Vorschriften, so dass die Kalibrierung noch an Bedeutung gewinnt. Im Frühjahr 2009 führte Beamex unter Prozessunternehmen eine globale Umfrage durch, um herauszufinden, worin in den verschiedenen Industriezweigen die wichtigsten Herausforderungen für die Kalibrierung bestanden. Die meisten Antworten gingen aus den Bereichen Öl, Gas und Petrochemie, Pharmazeutika, Strom und Energie, Nahrungsmittel und Getränke sowie von Serviceanbietern ein. Die Umfrage deckte offensichtliche Bereiche für Verbesserungen auf, wie in einem Informationsbericht in diesem Magazin näher erläutert wird. Trotz des allgemeinen Klimas auf den Märkten war Beamex glücklicherweise in der Lage, seine eigene Geschäftstätigkeit, wie ursprünglich geplant, weiterzuentwickeln. Die Investitionen im Bereich F&E sind auf einem sehr hohen Niveau geblieben. Die jüngste Erweiterung der Räumlichkeiten im Beamex- Hauptsitz wurde kürzlich in Gebrauch genommen, die Renovierung des älteren Firmenkomplexes wird bald fertig gestellt sein und verschiedene Verbesserungen an unseren internen Prozessen und verwendeten Werkzeugen sind entweder abgeschlossen oder in Arbeit. Wir waren in letzter Zeit auch in der Lage, eine Reihe neuer Produkte zu lancieren, und es ist noch mehr zu erwarten. Raimo Ahola CEO, Beamex Group 2 CALIBRATION WORLD

3 Calibration World Editorial 2 Weltweite Umfrage ermittelt wichtigste Herausforderungen für die Instrumentenkalibrierung 4 Warum kalibrieren? Worin besteht das Risiko bei Nichtkalibrieren? 10 Die sicherste Art Feldbustransmitter zu kalibrieren 16 Kundenerfolgsgeschichte: Siemens Energy Fossil Fiel d Service, Großbritannien 22 Kundenerfolgsgeschichte: Total Petrochemicals USA Inc., USA 24 Kundenerfolgsgeschichte: Croda Chemicals Europe Ltd., Großbritannien 26 Kundenerfolgsgeschichte: Nokian Tyres, Finnland 28 Kundenerfolgsgeschichte: Endress+Hauser, Deutschland 30 Beamex News 32 Bauen Sie Ihren eigenen Kalibrator oder Ihre eigene Kalibriersoftware Beamex bringt eigensicheren Feldbuskalibrator auf den Markt Artvik erhielt Auszeichnungen für Beamex-Kalibratoren in Russland Der neue automatische Druck-Controller Beamex POC6 Beamex CMX Version 2.5 veröffentlicht Das Ultimative Kalibrierhandbuch von Beamex Beamex expandiert nach Indien Beamex Partnerinterview: GERMEX GmbH 36 Über Beamex 39 Beamex-Produkte und -Services 39 CALIBRATION WORLD Unternehmensmagazin Herausgegeben von Beamex Oy Ab, Ristisuonraitti 10, FI Pietarsaari, Finnland Telefon , Fax , Adressangabe und Abonnement Layout Studio PAP Druck Fram CALIBRATION WORLD 3

4 Globale Umfrage ermittelt wichtigste Herausforder ungen für die Instrumentenkalibrierung 4 CALIBRATION WORLD

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6 Globale Umfrage ermittelt wichtigste Herausforderungen Aktuelle Markttrends für die Kalibri Mit dem finanziellen Zu sammen bruch der Welt märkte und der anhaltenden Konjunkturschwäche sahen sich die meisten Unternehmen zu Kosten einsparungen gezwungen, um überleben zu können. Einleitung Mit dem finanziellen Zusammenbruch der Weltmärkte und der anhaltenden Konjunkturschwäche sahen sich die meisten Unternehmen zu Kosteneinsparungen gezwungen, um überleben zu können. Fast alle Geschäftszweige sind entweder von der sinkenden Nachfrage nach ihren Produkten oder von der allgemeinen finanziellen Unsicherheit in der Weltwirtschaft betroffen. Es ist schwierig, Kredite für Kapitalanlagenprogramme zu erhalten und viele Unternehmen können sich nur auf das kurzfristige Überleben konzentrieren und kaum weiter schauen. Prozessunternehmen darunter Unternehmen aus den Bereichen Nahrungsmittel und Getränke, Pharmazeutika, Öl und Gas, Petrochemie, Chemie, Strom und Energie sind alle betroffen, einige Sektoren mehr, andere weniger. Um der sinkenden Nachfrage nach ihren Produkten entgegenzuwirken, müssen die Produktionsstätten effizienter werden, was organisationsweit durch Personalabbau, Steigerung der Produktivität und die Einführung kosteneffektiverer Wartungs- und Instandhaltungsmanagementprogramme angestrebt wird. Wenn es Unternehmen schwer fällt, Mittel für Investitionen in neue Anlagen sicherzustellen, dann müssen sie ihren existierenden Betrieb und die Maschinen schlauer verwalten und instand halten. Verarbeitende Betriebe besitzen meistens eine Reihe verschiedener Geräteausstattungen, die in ihren Produktionsprozessen zum Einsatz kommen. Dazu zählen Drucktransmitter, Temperatursensoren, Widerstandsthermometer, Waagen, Frequenzzähler, Durchflussmesser, etc. Diese Instrumente müssen regelmäßig kalibriert werden, um zu gewährleisten, dass sie innerhalb ihrer vorgegebenen Grenzen arbeiten. In der Tat gelten für Industriezweige, wie beispielsweise im Nuklear-, Nahrungsmittel- und Getränke- und Pharmazeutika-Bereich, strenge Vorschriften, so dass die Kalibrierung in Bezug auf die Einhaltung von Produktqualität, die Rückführbarkeit und Qualitätszertifikate noch an Bedeutung gewinnt. Globale Umfrage Im Frühjahr 2009 führte Beamex unter Prozessunternehmen eine globale Umfrage durch, um herauszufinden, worin in den verschiedenen Industriezweigen die wichtigsten Herausforderungen für die Kalibrierung bestanden. Die Umfrage gab auch Auskunft über die Anzahl und Art der zu kalibrierenden Instrumente in den jeweiligen Betrieben sowie darüber, wie der Kalibrierprozess in den Unternehmen verwaltet wurde. Insgesamt gingen auf die Umfrage 1975 Antworten aus einer Vielzahl verschiedener Industriezweige ein. Die meisten Antworten gingen aus den Bereichen Öl, Gas und Petrochemie, Pharmazeutika, Strom und Energie, Nahrungsmittel und Getränke sowie von Serviceanbietern ein. Was die Kalibrierung von Instrumenten betrifft, zeigten die Ergebnisse der Umfrage, dass die größte Herausforderung für die Unternehmen darin bestand, bei der Instrumentenkalibrierung weniger Ausrüstung mitzuführen. Fast die Hälfte der Umfrageteilnehmer (46,1%) stimmte überein, dass dies ihre größte Herausforderung war. Die meisten Unternehmen wünschen sich ein All-in-One-Gerät, das mehrere Ausrüstungsteile ersetzt, die derzeit bei der Messung und Kalibrierung zum Einsatz kommen. Dieses Problem erweist sich im Service- und im Öl- und Gassektor als noch dringender. Hier sagten eine hohe Anzahl der Befragten (60,9% bzw. 56,3%) aus, dass sie weniger Kalibrierausrüstung mitführen möchten, weil hier die meisten Instrumente im Außendienst kalibriert werden, an Standorten, die meistens über einen großen geographischen Raum verteilt sind. Feldbus ignoriert? Eine weitere wichtige Herausforderung sind die Feldbusinstrumente, die trotz ihrer wachsenden Popularität von einigen Unternehmen erst gar nicht kalibriert werden. Fast ein Zehntel (9,9%) aller Befragten gab an, dass ihre Feldbusinstrumente überhaupt nicht kalibriert werden. In den Bereichen Öl, Gas & Petrochemie (13,5%) und Nahrungsmittel und Getränke (12,4%) lag die Anzahl sogar noch höher. Ein hoher Anteil der Befragten war ebenfalls der Ansicht, dass die mit der Instrumentenkalibrierung verbundene Dokumentation viel Zeit und Mühe in Anspruch nahm. Von allen Befragten teilten 38,2% diese Meinung. Es wird deutlich, dass die Dokumentation vielen Organisationen immer mehr Sorgen bereitet, insbesondere solchen, die über eine relativ hohe Anzahl an Instrumenten verfügen und daher in regelmäßigen Abständen viele Kalibrierungen auszuführen haben. Zwei Industriezweige, die strengen Vorschriften unterliegen, empfanden dies als eine Hauptherausforderung für sich, nämlich die Bereiche Pharmazeutika (44,0%) und Öl, Gas & Petrochemie (42,3%). Dieses Problem tritt besonders deutlich in solchen Industrien hervor, in denen die Instrumentenkalibrierung manuell (papierbasierend) oder halbma- 6 CALIBRATION WORLD

7 für die Instrumentenkalibrierung erung CALIBRATION WORLD 7

8 Globale Umfrage ermittelt wichtigste Herausforderungen nuell (mit Microsoft Access, Excel usw.) gehandhabt wird. Beispielsweise sagten 43,1% der Befragten im Bereich Öl, Gas & Petrochemie, dass ihr Kalibriermanagementsystem halbmanuell sei; während weitere 15,3% angaben, dass ihr System papierbasierend sei. Lediglich 22,8% aus diesen Industrien sagten, dass ihr System durch spezielle Kalibriermanagementsoftware verwaltet wird. Dokumentationsfehler Ebenso kann das Exportieren von Daten aus mehreren verschiedenen Tabellen und Datenbanken aus halbmanuellen Systemen kompliziert und zeitaufwendig sein und spezielle Kompetenz erfordern. Für viele Firmen sind diese Kosten untragbar. Eine weitere wichtige Herausforderung, die von den Befragten aufgedeckt wurde, stellten,dokumentationsfehler dar, welche mehr als ein Drittel der Befragten (33,7%) für ihre Organisation als problematisch ansahen. Menschliche Fehler haften sowohl papierbasierenden als auch halbmanuellen Managementsystemen an. Die gewöhnlichen Tücken liegen in Tippfehlern, verloren gegangenen oder unleserlichen Aufzeichnungen und der falschen Eingabe von Kalibrierdaten. In engem Zusammenhang mit Dokumentationsfehlern steht die allgemeine,qualität und Genauigkeit der Kalibrierprotokolle, ein weiterer Schwerpunkt, der sich bei den Befragten (31%) als wichtige Herausforderung ergab. Sowohl Nahrungsmittel- und Getränkeunternehmen (39,2%) als auch Öl-, Gasund Petrochemische Betriebe (39,2%) sagten, dass dieser Bereich für ihren Industriezweig von Belang sei. Für viele der befragten Unternehmen stellte es sich auch als schwierig heraus, die leichte Zugänglichkeit der Kalibrierdaten für Auditzwecke zu gewährleisten. Insgesamt 27,6% der Befragten gaben an, dass Kalibrierdaten in ihrem Unternehmen nicht leicht für Audits abrufbereit waren. Das Problem ist von noch größerem Ausmaß, wenn sich das Unternehmen bei seinem Kalibriermanagement auf papierbasierende oder halbmanuelle Systeme stützt. Die Kalibrierdaten werden unter Umständen in mehreren verschiedenen Datenbanken gespeichert, die schwer zugänglich sind. Mit der Einführung eines softwarebasierenden Kalibriermanagementsystems erfolgt der Zugang zu den richtigen Dateien während eines Audits jedoch relativ einfach und schnell. Viele Umfrageteilnehmer sagten, dass die,rationalisierung ihrer Prozesse momentan ebenfalls eine wichtige Priorität bildete. Sogar Pharmaunternehmen und Nahrungsmittel- & Getränkeunternehmen gaben an, dass auch sie wachsendem Druck ausgesetzt seien Kosten zu senken und ihre Geschäftsprozesse und rationalisieren. Bei diesen beiden Industrien handelt es sich traditionell um rentable, defensive Sektoren, die nicht so schnell auf Schwankungen in der Ökonomie reagieren. Es sieht jedoch so aus, als ob die globale Konjunkturschwäche auch vor diesen Sektoren nicht Halt macht. Probleme mit der Systemintegration Mehr als ein Viertel (27,5%) der Befragten gaben an, dass es in ihrem Unternehmen bei der Instrumentenkalibrierung Probleme mit der,systemintegration gibt. Diese Herausforderung stellte sich insbesondere für den Industriezweig Öl, Gas & Petrochemie (37,5%) und Unternehmen aus dem Bereich Nahrungsmittel & Getränke (35,1%). Den Umfrageergebnissen zufolge nutzen 18,9% der Öl-, Gas- & Petrochemieunternehmen ein softwarebasierendes Instandhaltungsmanagementsystem (CMMS), wie z. B. SAP R/3, Maximo oder Datastream. Nur 9,3% der Nahrungsmittel- & Getränkeunternehmen gaben an, ein CMMS zu nutzen. Ihre Sorge um Probleme mit der Systemintegration könnte jedoch von der Tatsache herrühren, dass sie sich größtenteils noch auf manuelle Kalibriermanagementsysteme stützen. Die Umfrage zeigte, dass 18,6% der Nahrungsmittel- & Getränkeunternehmen ihre Kalibrierungen noch mit Hilfe eines papierbasierenden Systems verwalten. Ein papierbasierendes System in ein CMMS zu integrieren kann ein kostenund zeitaufwendiger Prozess sein. Die Daten müssen aus dem Papiersystem auf eine zentrale Datenbank übertragen werden, was viel Neueingeben von Daten erfordert. Ebenso kann das Exportieren von Daten aus mehreren verschiedenen Tabellen und Datenbanken aus halbmanuellen Systemen kompliziert und zeitaufwendig sein und spezielle Kompetenz erfordern. Für viele Firmen sind diese Kosten untragbar. 14,4% aller Befragten sagten, dass in ihrem Unternehmen zu viele Datenbanken existierten. Dies steht in engem Zusammenhang mit der Herausforderung durch die Systemintegration und kann somit auch eine Hürde für Unternehmen darstellen, die ein Kalibriermanagementsystem implementieren. Gleichzeitig gaben 22,1% aller Befragten an, dass der Übergang zu einem papierlosen Kalibriermanagementsystem für ihr Unternehmen eine wichtige Herausforderung darstellte. In den Sektoren Öl, Gas & Petrochemie stieg dieser prozentuale Anteil auf 29,8%. Der Bedarf zur Papierlosigkeit hängt natürlich davon ab, ob das Unternehmen seine papierbasierenden Archive und/ oder zahlreichen verschiedenen Datenbanken in der gesamten Organisation erfolgreich integrieren kann. 8 CALIBRATION WORLD

9 für die Instrumentenkalibrierung CALIBRATION WORLD 9

10 Warum kalibrieren? Worin besteht das Risiko bei Nichtkalibr 10 CALIBRATION WORLD

11 ieren? CALIBRATION WORLD 11

12 Warum kalibrieren? Worin besteht das Risiko bei Nicht Welchen Vorteil ziehen Unternehm Kalibrierung kann kurz als eine Maßnahme beschrieben werden, bei der das zu prüfende Instrument mit einem bekannten Referenzwert ver glichen wird. Vereinfacht gesprochen ist die Kalibrierung der Vergleich zwischen zwei Messungen: einer Messung von bekannter Größe bzw. Genauig keit, ausge führt oder vorgegeben mit einem Gerät, und einer weiteren Messung, die auf ähnliche Art und Weise mit einem zweiten Gerät ausgeführt wird. Das Gerät mit der bekannten oder zu geordneten Genauigkeit wird als Standard, bzw. Referenz, bezeichnet. Das zweite Gerät ist der Prüfling oder das zu prüfende Instrument. Eine Kalibrierung ist oft bei neuen Instrumenten erforderlich oder wenn eine definierte Zeitspanne bzw. eine bestimmte Anzahl von Betriebsstunden abgelaufen ist. Außerdem ist eine Kalibrierung angezeigt, wenn ein Instrument einem unerwarteten Schock oder Vibrationen ausgesetzt war, die es aus seinen festgelegten Grenzen gebracht haben könnten. Kalibrierung in Industrieanwendungen Wenn ein Sensor oder Instrument im Laufe der Zeit Temperaturschwankungen oder physischer Beanspruchung ausgesetzt ist, beginnt dessen Leistungsfähigkeit unweigerlich abzunehmen, was als,drift bezeichnet wird. Das bedeutet, dass die Messdaten des Sensors unzuverlässig werden und sich sogar auf die Qualität der Produktion eines Unternehmens auswirken könnten. Obwohl die Drift nicht komplett eliminiert werden kann, kann sie durch die Kalibrierung erkannt und korrigiert werden. Der Zweck der Kalibrierung besteht darin herauszufinden, wie genau ein Instrument oder Sensor ist. Obwohl die meisten Instrumente heutzutage eine hohe Genauigkeit aufweisen, müssen Regulierungsbehörden oft Kenntnis davon haben, wie ungenau gerade ein bestimmtes Instrument ist und ob es mit der Zeit zu einer Drift gegenüber der vorgegebenen Toleranz kommt. Kosten und Risiken bei Nichtkalibrieren Leider ist die Kalibrierung mit Kosten verbunden und in unsicheren wirtschaftlichen Zeiten kommt es oft vor, dass diese Maßnahme vernachlässigt wird oder das Intervall zwischen den Kalibrierchecks der Instrumente verlängert wird, um Kosten einzusparen oder einfach weil Ressourcen oder Personal fehlen. Das Vernachlässigen der Kalibrierung kann jedoch zu unplanmäßigen Produktionsoder Maschinenstillständen, zu Problemen mit der Produkt- und Prozessqualität oder sogar zu Rückrufen und Nachbesserungen von Produkten führen. Wenn das Instrument außerdem für einen Prozess kritisch ist oder sich in einem explosionsgefährdeten Bereich befindet, könnte das Driften dieses Sensors im Laufe der Zeit unter Umständen zu einem Risiko für die Sicherheit der Mitarbeiter führen. In gewissen Situationen kann ein Unternehmen dann sogar seine Betriebserlaubnis verlieren, wenn es die Ordnungsbestimmungen nicht erfüllt. Dies gilt insbesondere für den Bereich Nahrungsmittel und Getränke sowie für Pharmahersteller. Auch Waagen müssen regelmäßig kalibriert werden. Das Bestimmen der korrekten Masse eines Produkts oder Materials ist besonders wichtig für Unternehmen, die Stahl-, Papier- und Zellstoff- und Energieunternehmen beliefern, für Luftfahrtunternehmen, Häfen und 12 CALIBRATION WORLD

13 kalibrieren? en aus dem Kalibrieren? Einzelhandelsgeschäfte, die den Kunden Rechnungen auf Grundlage der Masse ihrer Lieferungen ausstellen (kaufmännische Abrechnung). Diese Unternehmen müssen nicht nur beweisen, dass die Masse genau ist, sondern auch, dass die Messgeräte, von denen die Werte stammen, richtig kalibriert wurden. Die Rechnungslegung basiert in diesen Industrien oft auf Prozessmessungen. Daher besteht der wachsende Bedarf, die messtechnische Qualität solcher Waagen durch Kalibrierung bestätigen zu lassen. Ebenso ist die Herstellung von Produkten von genauen Massen abhängig, deshalb müssen auch die Labors und Produktionsabteilungen in der Nahrungsmittel- und Getränke-, Öl- und Gas-, Energie-, chemischen und Pharmaindustrie ihre Waagen kalibrieren. Warum ist Kalibrierung wichtig? Durch die Kalibrierung wird sichergestellt, dass die Drift des Instruments minimal ist. Auch die hochwertigsten Instrumente driften mit der Zeit und verlieren ihre Fähigkeit, genaue Messungen auszuführen. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, dass alle Instrumente in geeigneten Intervallen kalibriert werden. Die Stabilität eines Instruments hängt stark von seiner Anwendung und der Umgebung ab, in der es betrieben wird. Schwankende Temperaturen, raue Betriebsbedingungen (Staub und Schmutz) und Einsatzdauer sind Faktoren, die einen Einfluss haben. Sogar Instrumente desselben Herstellers können mit der Zeit in ihrer Leistungsfähigkeit voneinander abweichen. Die Kalibrierung stellt ebenfalls sicher, dass die Qualität eines Produkts oder einer Charge im Laufe der Zeit hoch und konstant bleibt. Qualitätssysteme wie ISO 9001, ISO 9002 und ISO erfordern systematische, gut dokumentierte Kalibrierungen in Bezug auf Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Messunsicherheit und Konfidenzniveau. Dies gilt für alle Prozessanlagen. Armando Rivero Rubalcaba ist Leiter der Instandhaltung beim Bier hersteller Heineken (Spanien). Er kommentiert: CALIBRATION WORLD 13

14 Warum kalibrieren? Worin besteht das Risiko bei Nicht Für Heineken hat die Qualität des Bieres absolute Priorität. Alle Produktionsstandorte in Spanien haben Zertifizierungen nach ISO 9001 und ISO sowie das BRC-Zertifikat für Lebensmittelsicherheit erhalten. Deshalb müssen sie sicherstellen, dass alle Prozesse den geplanten Kenndaten entsprechen. Die Kalibrierung spielt bei der Sicherung der Qualität und Sicherheit der Prozesse eine sehr wichtige Rolle. Pharmahersteller müssen gute Herstellungspraktiken, die,current Good Manufacturing Practices einhalten. Die cgmp erfordern die Aufbewahrung von Kalibrierprotokollen und dass die Kalibrierungen anhand schriftlicher, genehmigter Verfahren ausgeführt werden. Meistens verfügt jedes Instrument über ein Hauptverlaufsprotokoll und eine eindeutige Identität. Alle Produkte, Prozesse und Sicherheitsinstrumente sollten ebenfalls physisch gekennzeichnet sein. Für jedes Instrument sollten außerdem ein Kalibrierintervall und Fehlergrenzen festgelegt werden und die Standards müssen sich auf nationale und internationale Standards zurückverfolgen lassen. Selbstverständlich müssen dabei die Standards in ihrer Genauigkeit die erforderliche Genauigkeit der zu kalibrierenden Ausrüstung übertreffen. Seitens des Personals müssen dokumentierte Belege vorliegen, dass die Mitarbeiter, die mit der Kalibrierung zu tun haben, sachgemäß geschult wurden und kompetent sind. Das Unternehmen muss auch über ein dokumentiertes Änderungsmanagementsystem verfügen und alle elektronischen Systeme müssen mit den FDA-Verordnungen 21 CFR Part 11 konform sein. In der Stromerzeugungs-, Energie- und Versorgungsindustrie kann die Kalibrierung helfen, den Produktionsprozess eines Unternehmens zu optimieren oder die Produktionskapazität eines Werks zu steigern. Beispielsweise ermöglichte im Atomkraftwerk Almaraz in Spanien die Verbesserung der Messung der Reaktorleistungsparameter von 2% auf 0,4% eine Steigerung der Reaktorleistung in jeder Einheit um 1,6%, was einen erheblichen Einfluss auf die jährliche Produktionskapazität hat. 14 CALIBRATION WORLD

15 kalibrieren? Die Sicherheit ist ein weiterer wichtiger Grund für die Kalibrierung der Instrumente. Produktionsumgebungen stellen potenzielle Gefahrenbereiche für die Mitarbeiter dar und können mit hohen Temperaturen und hohem Druck verbunden sein. Ungenaue Messungen können in explosionsgefährdeten Bereichen verheerende Folgen haben, insbesondere in den Industriezweigen Öl und Gas, Petrochemie und Chemie. Ebenso könnten Hersteller von Nahrungsmitteln und Getränken oder Pharmazeutika das Leben ihrer Kunden gefährden, wenn sie die Kalibrierung ihrer Prozessinstrumente vernachlässigen. Heikki Karhe ist Messtechniker beim Reifenhersteller Nokian Tyres. Er sagt: Kalibrierung ist sehr wichtig, besonders vom Standpunkt der Produktionssicherheit und Qualität des Endprodukts aus betrachtet. Die Zubereitung des richtigen Gummigemischs ist Präzisionsarbeit und jedem Gummigemisch wird eine Probe entnommen, um die Qualität zu sichern. Messinstrumente, die falsche Werte liefern, könnten leicht das Endprodukt verderben. Außerdem steckt die Fabrik voller Druckinstrumente, daher ist es für die Sicherheit der Mitarbeiter auch wichtig, dass diese Instrumente die richtigen Werte anzeigen. Eine Vernachlässigung der Kalibrierung von Prozessinstrumenten kann im Endeffekt die Gewinne des Unternehmens beeinträchtigen. Dies gilt besonders dann, wenn die Rechnungslegung des Verkaufs auf genauen Prozessmessungen basiert, z. B. auf Waagen oder Gasmengenumwertern. Neuste Forschungen von Nielsen Research/ATS Studies in den Jahren 2006 und 2008 ergaben, dass schlecht ausgeführte Kalibrierung den Herstellern jedes Jahr Kosten von durchschnittlich mehr als US-Dollar verursacht. Bezieht man lediglich Großunternehmen mit einem Umsatz von mehr als 1 Milliarde US-Dollar ein, steigt diese Zahl drastisch auf über US-Dollar pro Jahr an. Die korrekte Rechnungslegung ist somit für Energie- und Versorgungsunternehmen von entscheidender Bedeutung. Jacek Midera, Messungsspezialist bei der Mazovian Gas Company sagt: Am wichtigsten ist, dass genaue Messungen eine korrekte Abrechnung sicherstellen. Schon ein kleiner Messfehler kann gewaltige Einkommenseinbuße nach sich ziehen. Die Kunden wollen genau für die Menge Gas bezahlen, die sie erhalten haben. Deshalb müssen Gasmengenumwerter das gelieferte Gas extrem genau messen. Das bedeutet, dass an die Kalibratoren besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Heutzutage ist auch die Schadstoffbegrenzung ein entscheidender Faktor für viele Prozesshersteller. Kalibrierinstrumente können dabei helfen, die Verbrennung in Industrieöfen effizienter zu machen. Die neusten Regierungsverordnungen bezüglich Kohlendioxidemissionen können es auch erforderlich machen, dass die Unternehmen bestimmte Instrumente regelmäßig kalibrieren müssen, unter anderem Sensoren für die Messung von CO 2 - und NOX-Emissionen. Ed de Jong, der bei Shell (Niederlande) als Ingenieur für die Instandhaltung der Instrumente verantwortlich ist, erklärt: Bis vor kurzem lagen der Kalibrierung hauptsächlich wirtschaftliche Motive zugrunde: Selbst die geringsten Abweichungen in den Liefermengen sind bei Shell aufgrund der großen Geldbeträge, die sowohl für die Kunden als auch für die Regierungen [kaufmännische Abrechnung] eine Rolle spielen, inakzeptabel. Heutzutage ist die Kalibrierung insbesondere für die Erlangung der Betriebserlaubnis wichtig. Laut den Regierungsvorschriften müssen bestimmte Instrumente kalibriert werden, zum Beispiel solche, die sich auf CO 2 - und NOX-Emissionen beziehen. Häufige Irrtümer In Bezug auf die Instrumentenkalibrierung gibt es einige häufige Irrtümer. Beispielsweise behaupten einige Hersteller, dass ihre Feldbusinstrumente nicht kalibriert werden müssten, weil diese digital und somit stets präzise und genau sind. Das ist jedoch nicht der Fall. Der Hauptunterschied zwischen Feldbusund herkömmlichen Transmittern besteht darin, dass das Ausgangssignal ein vollkommen digitales Feldbussignal ist. Die Änderung der Ausgangssignalform ändert nichts an dem Bedarf nach regelmäßiger Kalibrierung. Obwohl Feldbustransmitter im Vergleich zu analogen Transmittern über eine bessere Messgenauigkeit verfügen, müssen sie dennoch kalibriert werden. Ein weiterer häufiger Irrtum besteht darin, dass neue Instrumente nicht kalibriert werden müssten. Auch das stimmt nicht. Nur weil ein Sensor neu installiert wird, bedeutet das nicht, dass er innerhalb der erforderlichen Spezifikationen arbeiten wird. Wenn das Instrument vor der Installation kalibriert wird, kann das Unternehmen alle notwenigen Instrumentendaten in seine Kalibrierdatenbank oder Kalibriermanagementsoftware eingeben sowie beginnen, die Stabilität oder Drift des Instruments im Zeitverlauf zu überwachen. Wann kalibrieren Aufgrund der Drift müssen alle Instrumente in bestimmten Abständen kalibriert werden. Wie oft sie kalibriert werden, hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Zunächst wird der Hersteller des Instruments ein Kalibrierintervall empfehlen. Dieses Intervall kann verkürzt werden, wenn das Instrument in einem Prozess oder einer Anwendung von entscheidender Bedeutung eingesetzt wird. Auch Qualitätsnormen können vorschreiben, wie oft ein Druck- oder Temperatursensor kalibriert werden muss. Das effektivste Verfahren, um festzustellen, wann ein Instrument kalibriert werden muss, ist die Analyse des Verlaufstrends. Das optimale Kalibrierintervall für verschiedene Instrumente kann nur mittels softwarebasierender Verlaufstrendanalyse bestimmt werden. Hoch stabile Sensoren werden somit nicht so oft kalibriert wie Sensoren, die driftanfälliger sind. CALIBRATION WORLD 15

16 Die sicherste Art, Feldbusi Feldbus nimmt in der Geräteausstattung von heute einen immer höheren Stellenwert ein. Feldbustransmitter müssen ebenso kalibriert werden wie herkömmliche Instrumente. Es gibt auch industrielle Umgebungen, in denen Feldbusinstrumente nicht nur präzise und effizient kalibriert werden sollten, sondern auch sicher. Wenn die Sicherheit bei der Kalibrierung zu einem Faktor höchster Priorität wird, treten eigensichere Feld bus kalibratoren auf den Plan. Bis jetzt existierten keine praktikablen Lösungen für die Kalibrierung von Feldbusinstrumenten in explosionsgefährdeten Bereichen, doch nun präsentiert Beamex die sicherste Art Feldbusinstrumente zu kalibrieren. Herkömmliche Transmitter können nur einen Parameter gleichzeitig liefern und das in nur einer Richtung. Jedem Transmitter muss ein Kabelpaar zugeordnet werden und es werden I/O-Untersysteme benötigt, um das analoge ma-signal für das Kontrollsystem in ein digitales Format umzuformen. Aufgrund des schnellen, bi-direktionalen Signalverlaufs sind Feldbustransmitter in der Lage, eine große Menge an Daten zu liefern. Mehrere Transmitter können über Parallelverdrahtung angeschlossen werden. Konventionelle I/O- Systeme werden nicht länger benötigt, denn Segment-Controller verbinden die Instrumentensegmente mit einer schnelleren, übergeordneten Feldbus- Datenübertragungsleitung. Der offene Standard erlaubt es, Instrumente jedes Herstellers an den gleichen Feldbus mittels Plug-and-Play anzuschließen. Heutzutage gibt es bereits eine hohe Anzahl an Feldbusinstallationen und ihre Anzahl steigt rapide an. Ein großer Teil neuer Projekte wird gegenwärtig unter Verwendung von Feldbus ausgeführt. Auch in kritischen Anwendungen und explosionsgefährdeten Bereichen hält Feldbus jetzt Einzug. Die Foundation Fieldbus und Profibus beginnen, den Feldbusmarkt klar zu dominieren. Beide haben einen derart hohen Marktanteil erreicht, dass beide Bussysteme höchstwahrscheinlich auch in der Zukunft noch Bestand haben werden. Die Entwicklung neuer Feldbussysteme hat sich verlangsamt und es ist unwahrscheinlich, dass es in näherer Zukunft neue Feldbusstandards geben wird, die die Position von Foundation Fieldbus oder Profibus infrage stellen werden. Die gegenwärtige Kooperation zwischen Anbietern von Foundation Fieldbus und Profibus wird die Position beider Standards noch weiter stärken. Der Nutzen von Feldbus für die Industrie Würde der Feldbus im Gegensatz zu anderen Systemen dem Anlagenbau keinen Nutzen bringen, würde er zweifelsohne nicht eingesetzt werden. Ein wichtiger Grund ist vor allem die bessere Rentabilität. Auch wenn die Kosten für Feldbushardware denen für herkömmliche Systeme entsprechen, oder sogar ein wenig höher liegen, so sind doch die gesamten Installationskosten für ein Feldbuswerk weitaus geringer als für ein herkömmliches. Dies ist die Folge zahlreicher Faktoren, wie z. B. der Reduzierung der Feldverdrahtung, weniger Personalkosten bei der Installation und geringere MC5-IS 16 CALIBRATION WORLD

17 nstrumente zu kalibrieren Planungs-/Konstruktionskosten. Weiterhin wird kein konventionelles I/O- Untersystem benötigt. Ein weiterer wichtiger Pluspunkt ist die Online-Selbstdiagnose, die die vorausschauende Instandhaltung unterstützt, Ausfallzeiten reduziert und somit Instandhaltungskosten spart. Für einige Unternehmen ist die verbesserte Systemleistung ein wichtiges Kriterium. Darüber hinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer Vorteile gegenüber herkömmlichen Instrumenten. Auch Feldbustransmitter müssen kalibriert werden Der Hauptunterschied zwischen einem Feldbustransmitter für Druck oder Temperatur und einem konventionellen oder HART-Transmitter ist die Tatsache, dass das Ausgangssignal ein voll digitales Feldbussignal ist. Die übrigen Teile der beiden Transmitterarten sind größtenteils vergleichbar. Ein Ändern des Ausgangssignal verändert jedoch nichts an der Notwendigkeit einer regelmäßigen Kalibrierung. Auch wenn moderne Feldbustransmitter im Gegensatz zu ihren Vorgängern verbessert wurden, hebt dies nicht den Kalibrierbedarf auf. Auch viele andere Gründe, wie Qualitätssysteme und -verordnungen, machen eine regelmäßige Kalibrierung zwingend erforderlich. Kalibrierung von Feldbustransmittern Das Wort Kalibrierung wird in der Feldbusterminologie im Vergleich zu seiner Bedeutung im Bereich der Messtechnik oft fälschlich verwendet. In der Feldbusterminologie wird Kalibrierung oft verwendet, wenn man von der Konfiguration eines Transmitters spricht. In der Messtechnik bedeutet Kalibrierung, dass der Transmitter mit einem rückführbaren Messstandard verglichen wird und die Ergebnisse dokumentiert werden. Somit ist es nicht möglich, einen Feldbustransmitter nur mit einem Konfigurator oder einer Konwww.beamex.com/calibrationworld CALIBRATION WORLD 17

18 Die sicherste Art, Feldbusinstrumente zu kalibrieren figurationssoftware zu kalibrieren. Desweiteren kann ein Feldbus nicht ferngesteuert kalibriert werden. Im Großen und Ganzen werden Feldbustransmitter genauso kalibriert wie konventionelle Transmitter: Es muss ein physikalisches Eingangssignal an den Transmitter angeschlossen und gleichzeitig der digitale Transmitterausgang gelesen werden, um zu erkennen, ob die Messung korrekt ist. Das Eingangssignal wird mit einem rückführbaren Kalibrator gemessen oder erzeugt. Aber es muss auch eine Möglichkeit bestehen, den Ausgang des Feldbustransmitters zu lesen. Den digitalen Ausgang zu lesen, ist nicht immer ganz einfach. Ist der Feldbus in Betrieb, kann ein Techniker vor Ort das Eingangssignal erzeugen und messen, während ein zweiter Techniker im Kontrollraum das Ausgangssignal abliest. Selbstverständlich müssen diese beiden Personen miteinander kommunizieren, um die Kalibrierung zeitgleich durchzuführen und zu dokumentieren. Sind Ihr Feldbus und die Prozessautomation nicht in Betrieb, müssen andere Wege gefunden werden, den Transmitterausgang zu lesen. In einigen Fällen kann man dazu einen tragbaren Feldbuskommunikator oder einen Laptop mit der entsprechenden Soft- und Hardware nutzen. Bis vor kurzem existierten keine praktikablen Lösungen für die Kalibrierung von Feldbustransmittern. Ein moderner Feldbuskalibrator ist eine Kombination aus einem multifunktionalen Prozesskalibrator und einem Feldbuskonfigurator. Mit einem solchen Kalibrator kann ein Feldbustransmitter für Druck und Temperatur kalibriert werden, denn der Kalibrator ist in der Lage, simultan den Transmitterinput zu generieren/messen und das digitale Feldbusausgangssignal des Transmitters zu lesen. Zudem kann ein moderner Feldbuskalibrator zur Änderung der Konfigurationen (Parametrierung) des Feldbustransmitters genutzt werden. Findet man heraus, dass der Feldbustransmitter bei der Kalibrierung fehlschlägt, kann er mithilfe des Kalibrators justiert werden, um so korrekte Messergebnisse zu liefern. Als dokumentierender Kalibrator zeichnet ein Feldbuskalibrator die Kalibrierergebnisse des Feldbustransmitters automatisch in seinem Speicher auf. Von dort aus können die Ergebnisse in eine Kalibriersoftware überspielt werden. Dies macht die fehleranfällige und zeitaufwendige manuelle Dokumentation mit herkömmlichen Methoden überflüssig. Wenn Sie nach einem Feldbuskalibrator Ausschau halten, suchen Sie nach einer kompakten, einfach zu handhabenden und vielseitig einsetzbaren Kalibrierlösung. Der Kalibrator sollte zumindest Transmitter mit Foundation Fieldbus H1 oder Profibus PA kalibrieren, welche die am weitesten verbreiteten Applikationen sind. Der wichtigste Vorteil eines Feldbuskalibrators ist die Tatsache, dass die Transmitter mit Foundation Fieldbus H1 oder Profibus PA mit Hilfe eines einzigen Gerätes kalibriert, konfiguriert und justiert werden können. Da es sich um eine Kombination aus Prozesskalibrator und Feldbuskonfigurator handelt, kann ein Feldbuskalibrator rückführbare Kalibrierungen an Feldbustransmittern durchführen. Daher kann eine einzelne Person anstatt wie sonst üblich zwei die Kalibrierung ausführen. Feldbuskonfiguratoren und Konfigurationssoftware können dies nicht leisten; sie können lediglich zum Lesen/Ändern von Konfigurationen verwendet werden. Was ist eigensichere Kalibrierung? Per Definition ist Eigensicherheit (intrinsic safety, IS) eine Schutztechnik für das sichere Betreiben elektronischer Geräte in explosiven Umgebungen. Das Konzept wurde für den sicheren Betrieb von Instrumenten für die Prozesskontrolle in explosionsgefährdeten Bereichen entwickelt. Bei der Eigensicherheit geht es darum, sicherzustellen, dass die in einem System vorhandene elektrische und Wärmeenergie stets niedrig genug ist, dass es nicht zur Entzündung der explosionsgefährdeten Atmosphäre kommen kann. Eine explosionsgefährdete Atmosphäre ist ein Bereich, der Elemente enthält, die eine Explosion ver- 18 CALIBRATION WORLD

19 ursachen können: eine Zündquelle, eine brennbare Substanz und Sauerstoff. Die Einteilungen für explosionsgefährdete Bereiche in den IEC/Europäischen Ländern sind: Zone 0: Ein explosives Gas-Luft- Gemisch ist ständig oder über längere Zeiträume vorhanden. Zone 1: Ein explosives Gas-Luft- Gemisch kann sich bei Normalbetrieb gelegentlich bilden. Zone 2: Ein explosives Gas-Luft- Gemisch bildet sich bei Normalbetrieb normalerweise nicht oder tritt nur kurzzeitig auf. Ein eigensicherer Kalibrator ist deshalb so konzipiert, dass er nicht in der Lage ist, eine Zündung in einer Umgebung mit brennbaren Materialien, wie beispielsweise Gasen, Dämpfen, Nebeln oder brennbarem Staub, hervorzurufen. Eigensichere Kalibratoren werden oft auch als Ex-Kalibratoren, Kalibratoren für Ex-Bereiche, oder IS-Kalibratoren bezeichnet. Ein Ex-Bereich bezieht sich auf eine explosionsgefährdete Umgebung und ein Ex-Kalibrator ist ein Gerät, das für den Gebrauch in einer Umgebung der genannten Art konzipiert ist. Die Nutzung eigensicherer Kalibrierausrüstung bringt deutliche Vorteile mit sich. Erstens ist es die sicherste Technik und zweitens bieten die Kalibratoren Leistung und Funktionalität. Sicherste Technik. Eigensichere Kalibratoren dienen der Sicherheit der Mitarbeiter, weil sie in Umgebungen, in denen Explosionsgefahr besteht, sicher eingesetzt werden können. Außerdem sind eigensichere Kalibratoren die einzige Technik, die in Umgebungen der Zone 0 zugelassen sind (explosives Gas-Luft-Gemisch ist ständig oder über längere Zeiträume vorhanden). Leistung und Funktionalität. Multifunktionale eigensichere Kalibratoren bieten die Funktionalität und Leistung von gewöhnlichen Industriekalibriergeräten, aber auf sichere Art. Sie können für die Kalibrierung von Druck, Temperatur und elektrischen Signalen eingesetzt werden. Mit einem dokumentierenden eigensicheren Kalibrator, wie dem Beamex MC5-IS, kann außerdem die Effizienz gesteigert werden, da er nahtlos mit der Kalibriersoftware kommuniziert. Die Notwendigkeit manueller Aufzeichnung der Kalibrierdaten entfällt, wodurch die Qualität und Produktivität des gesamten Kalibrierprozesses verbessert werden. Wo ist eigensichere Kalibrierung notwendig? In vielen Industrien ist eigensichere Kalibrierausrüstung erforderlich. Eigensichere Kalibratoren sind für potenziell explosive Umgebungen konzipiert, wie beispielsweise Ölraffinerien, Bohrinseln, verarbeitende Betriebe, Gaspipelines und Verteilungszentren, Petrochemieund Chemiefabriken sowie Pharmawerke. Im Prinzip kann jede potenziell explosive Industrieumgebung Nutzen aus eigensicheren Kalibratoren ziehen. Welche Vorteile hat die Nutzung eigensicherer Kalibratoren? Unterscheiden sich eigensichere Kalibratoren technisch von gewöhnlichen Industriekalibratoren? Eigensichere Kalibratoren unterscheiden sich technisch von anderen Industriekalibratoren sowohl im Design als auch in den technischen Eigenschaften. In Sachen Sicherheit gibt es auch einige Richtlinien und Einschränkungen für ihre Anwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Zu jedem eigensicheren Kalibrator wird ein Produktsicherheitshinweis geliefert, der vor der Nutzung des Geräts sorgfältig gelesen werden sollte. Der Produktsicherheitshinweis enthält alles, was man tun und lassen sollte, um sicher zu kalibrieren. Die Unterschiede im Design und in CALIBRATION WORLD 19

20 Die sicherste Art, Feldbusinstrumente zu kalibrieren den technischen Eigenschaften haben einzig und allein einen Hintergrund: Mit ihnen wird sichergestellt, dass das Gerät anwendersicher ist und keine Zündung verursachen kann. Die Oberfläche des Geräts besteht aus leitfähigem Material. Die Batterie eines eigensicheren Kalibrators lädt sich zumeist langsamer auf und entlädt sich schneller. Oftmals wird eigensichere Ausrüstung nur mit Trockenbatterien betrieben, die eigensicheren Kalibratoren von Beamex arbeiten jedoch mit aufladbaren Batterien. Das Aufladen der Batterien muss ausserhalb des Ex-Bereich erfolgen. Die Verwendung von externen Druckmodulen zusammen mit IS-Kalibratoren ist möglich, diese müssen aber auch eigensicher sein. Es gibt im Vergleich zu gewöhnlichen Industriekalibratoren meistens auch geringfügige Unterschiede in den elektrischen Messbereichen (z. B. ein niedrigerer Höchstwert). Wodurch wird ein Kalibrator sicher und unfähig, Zündungen zu verursachen typische technische Unterschiede: Oberfläche aus leitfähigem Material Einschränkungen bei der Anwendung des Geräts (im Produktsicherheitshinweis angeführt) Geringe Unterschiede in den elektrischen Messbereichen (z. B. niedrigerer Höchstwert) Batterie lädt sich langsamer auf und entlädt sich schneller Batterie muss in einem Nicht Ex-Bereich aufgeladen werden Werden externe Druckmodule verwendet, müssen diese IS-Versionen sein Was sind ATEX und IECEx? ATEX (ATmosphères EXplosibles, französisch für explosive Atmosphären) ist eine Richtlinie der Europäischen Union für den Explosionsschutz in der Industrie. Die ATEX 95, die Produktrichtlinie 94/9/EG, bezieht sich auf Ausrüstung, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wird. Unternehmen in der EU, in denen das Risiko einer Explosion vorhanden ist, müssen die ATEX-Richtlinien auch zum Schutz ihrer Mitarbeiter anwenden. Außerdem sind die ATEX-Regelungen obligatorisch für alle ab dem 1. Juli 2003 in der EU verkauften elektronischen und elektrischen Geräte, die in explosionsgefährdeten Atmosphären zum Einsatz kommen. Die IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission) ist ein gemeinnütziges internationales Normierungsgremium, das internationale Normen im Bereich der Elektrotechnik entwickelt und veröffentlicht. Das technische Komitee IEC TC/31 befasst sich mit Normen, die sich auf Ausrüstungen für explosive Atmosphären beziehen. IECEx ist ein internationales Zertifizierungsschema für Geräte, die für die Nutzung in explosiven Atmosphären konzipiert sind. Ziel des IECEx-Schemas ist es, den internationalen Handel mit Geräten und Dienstleistungen zur Nutzung in explosiven Atmosphären zu unterstützen und dabei das notwendige Sicherheitsniveau aufrechtzuerhalten. Da der eigensichere Multifunktionskalibrator Beamex MC5-IS nach ATEX und dem IECEx Schema zertifiziert ist, ist sichergestellt, dass der Kalibrator für seinen geplanten Zweck geeignet ist und dass zu ihm ausreichend Informationen bereitgestellt werden, um seine sichere Nutzung zu gewährleisten. Gibt es Unterschiede bei der Wartung von eigensicheren Kalibratoren? Bestimmte Aspekte bedürfen besonderer Beachtung, wenn ein eigensicherer Kalibrator gewartet oder repariert wird. Am wichtigsten ist, dass der eigensichere Kalibrator auch nach der Wartung oder Reparatur seine Eigensicherheit beibehält. Am besten sendet man ihn zu Reparaturen an den Hersteller oder eine bevollmächtigte Wartungsfirma. Rekalibrationen werden von Kalibrierlabors ausgeführt (vorzugsweise mit Akkreditierung nach ISO/IEC 17025). Der Beamex MC5-IS bietet die sicherste Technik für die Kalibrierung von Feldbustransmittern. 20 CALIBRATION WORLD

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