Foundation Fieldbus im Umfeld der Plant Asset Management Diagnose

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1 Foundation Fieldbus im Umfeld der Plant Asset Management Diagnose Foundation Fieldbus Konferenz, Bayer Kasino, Leverkusen, Marc Birkenkamp

2 Referent Marc Birkenkamp Ausbildung zum Energieanlagenelektroniker bei der Hellermann GmbH Studium der Elektrotechnik an der Hochschule Hamburg Studium zum Wirtschaftsingenieur an der Hochschule Köln Von 1998 bis 2000 Mitarbeiter der Bayer AG Von 2001 bis 2004 Mitarbeiter der Bayer MaterialScience AG Von 2004 bis 2007 Mitarbeiter der Lanxess Deutschland GmbH Von 2007 bis 2008 Mitarbeiter der Aliseca GmbH Seit 2008 Mitarbeiter der Bayer MaterialScience AG Planungsingenieur von chemischen Anlagen im Bereich der MSR Technik Instandhaltungsoptimierungsmanager und Teamleiter Globale Koordination und globale Einführung von Condition Monitoring Systemen Mitglied im NAMUR Arbeitskreis AK4.13 (Plant Asset Management) Plant Optimization M.Birkenkamp Page 2

3 Inhalt Organisation Zahlen Aufbau Standort Caojing Definition und Verständnis von Plant Asset Management FF im Umfeld von Plant Asset Management Zusammenfassung Plant Optimization M.Birkenkamp Page 3

4 Der Bayer-Konzern: Unternehmensstruktur Holding Konzernvorstand Corporate Center Bayer AG Teilkonzerne Servicegesellschaften Bayer HealthCare AG Bayer CropScience AG Bayer MaterialScience AG Bayer Business Services GmbH Bayer Technology Services GmbH Currenta Plant Optimization M.Birkenkamp Page 4

5 Bayer MaterialScience: Zahlen und Fakten 2009 Produktionsstandorte ca. 30 Mitarbeiter ca * Umsatz ca. 7,4 Mrd. Euro F&E 200 Mio Euro Gesamtinvest Asien Ca 2,1 Mrd. Euro bis 2012 Plant Optimization M.Birkenkamp Page 5

6 Umsatz 2009 nach Geschäftseinheiten Inorganic Basic Chemicals (BC) Sonstiges 1% Thermoplastic Polyurethanes Coatings, Adhesives, Specialties (CAS) 19% 1% 3% 7,4 Mrd. Euro 51% Polyurethanes (PUR) Polycarbonates (PCS) 25% Plant Optimization M.Birkenkamp Page 6

7 Ausgewählte Produktionsstandorte BMS South Deerfield, MA South Charleston, WV Newark, OH New Martinsville, WV Columbus, GA Channelview, TX Baytown, TX Santa Clara, MEX MA = Massachusetts WV = West Virginia OH = Ohio GA = Georgia TX = Texas Krefeld-Uerdingen Maasvlakte, NED Antwerpen, BEL Fos-sur-Mer, FRA Barcelona, ESP Tarragona, ESP Filago, ITA Dormagen Leverkusen Cuddalore, IND Map Ta Phut, THA Anyer, INA Belford Roxo, BRA Moskau Leverkusen, GER Brunsbüttel Bitterfeld Laufenburg Sakai, JPN Niihama, JPN Shanghai, CHN Lin Yuan, TPE Taichung, TWN Shenzen, CHN Plant Optimization M.Birkenkamp Page 7

8 Standort Caojing PCS PUR MDI PUR TDI CAS Infra BC Third Party Plant Optimization M.Birkenkamp Page 8

9 Engineering Guideline Standard Topology for Zone 1 Plant Optimization M.Birkenkamp Page 9

10 Engineering Guideline Shielding / Grounding in Zone 1 Plant Optimization M.Birkenkamp Page 10

11 Caojing FF Gesamtanzahl Geräte Gesamtanzahl Geräte: Geräte Plant Optimization M.Birkenkamp Page 11

12 FF-Stellungsregler pro System (3730-5) Gesamtanzahl Geräte: Stück Plant Optimization M.Birkenkamp Page 12

13 Inhalt Organisation Zahlen Aufbau Standort Caojing Definition und Verständnis von Plant Asset Management FF im Umfeld von Plant Asset Management Zusammenfassung Plant Optimization M.Birkenkamp Page 13

14 Definition Definition: Plant Asset Management Verwalten der Assets über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Organisation des Einsatzes und Zustanderhaltens der Assets. Erzeugen und Bereitstellen von Asset - Zustandsinformationen. mit den Zielen: A Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Effizienz der Assets, PAM NE 129 VDI 2651 B C einer Wertsteigerung durch erweiterte Nutzung und Verringern der Erhaltungskosten, einer Reduzierung des Ersatzbedarfes durch optimalen Einsatz und bestmögliches Erhalten Quelle: NAMUR AK 4.13, GMA FA 6.23 Plant Optimization M.Birkenkamp Page 14

15 Aus Daten werden Informationen werden Entscheidungen Anlage PAM System Nutzer P E T L. F NE 129 Plant Optimization M.Birkenkamp Page 15 Quelle: NAMUR AK 4.13, GMA FA 6.23

16 object role system entity Asset Gesundheits Dreieck und Interaktion mit Automatisierungssystemen Prozessferne Systemtechnologie Prozessnahe Systemtechnologie Ingenieur-Konsolen Engineering-Systeme Leitsysteme MES ERP Betriebswirtschaftliche Systeme FDT DTM FDI GSD, DD, EDD, EDS,... Plant Asset Management CAE-Systeme, Anlagendokumentation Integrationstechnologie Informationshaushalt Anlagenequipment Kommunikationstechnologie Quelle: NAMUR AK 4.13, GMA FA 6.23 RAM RCM SRCM OPM SAMI CMMS Reliability, Availybility, Maintainability Risc Centered Maintenance Streamlined Reliability Centered Maintenance Outage Performance Monitoring Strategic Asset Management Inc. Computerised Maintenance Managment System Plant Optimization M.Birkenkamp Page 16 Quelle: SAMI, CapGemini

17 Inhalt Organisation Zahlen Aufbau Standort Caojing Definition und Verständnis von Plant Asset Management FF im Umfeld von Plant Asset Management Zusammenfassung Plant Optimization M.Birkenkamp Page 17

18 Erwartungen an den Fieldbus für die Diagnose Schneller Zugriff auf das Gerät und dessen Parameter Handwerker bzw. Techniker sollten während des Loop-Checks schnell auf die Geräteparameter zugreifen und bei Bedarf Werte simulieren Schneller Aufruf der Parameter für Informationen und Änderungen während des Betriebes Eindeutige Fehlermeldung bei Störung Das Gerät sollte zeitnah eine Störung des Gerätes an ein überliegendes System melden Das Gerät sollte innerhalb der Fehlermeldung die Ursache der Störung melden Schneller Zugriff auf alle Daten der Geräte Ein Export aller Geräteeinstellungen um daraus schnelle Überprüfungen der Einstellungen nach z.b. Sicherheitsaspekten, Standardeinstellungen, etc zu erhalten Ein Export zur Analyse wichtiger Parameter zur Weiterverwendung im MES Zeitsynchronisation mit dem Leitsystem Gespeicherte interne Meldungen sollten mit einem Echtzeitstempel gespeichert werden bzw. Datum und Zeit kann über Fieldbus ausgelesen werden Plant Optimization M.Birkenkamp Page 18

19 Blockdarstellung Systemlandschaft Caojing Notification Reporting SAP AMS Portal Meridium (2012) OSI OSI PI PI System System Matrikon Matrikon CPM CPM Matrikon Matrikon AM AM PdM Systems (Vibration Database, Steam Trap, Valve Monitoring..) SIS SIS --System System SIS - System DCS DCS --System DeltaV-Systeme AMS/PDM --Systeme - Systeme Plant Optimization M.Birkenkamp Page FF Geräte* * z.b Geräte für MDI1 System

20 Beispiel Ventildiagnose mit FF Geräten 1. Diagnose über Meldungsauswertung 2. Diagnose über Meldungstexte im Gerät 3. Diagnose über Parameterauswertungen 4. Übergreifende Diagnose (Zukunft?) Plant Optimization M.Birkenkamp Page 20

21 Meldungen Gerät DeltaV - AMS Plant Optimization M.Birkenkamp Page 21

22 AMS trail für ein Ventil Plant Optimization M.Birkenkamp Page 22

23 Auslesen der Alarm trails aus dem Gerät Report PI System OPC Im OSI PI System wurde für jeden Alarm und der entsprechenden Zeit ein PI-Tag angelegt -> 30 Meldungen werden im Stellungsregler gespeichert mit 30 Zeitstempeln = 60 PI Tags für ein Ventil Es wurden 6 Ventile zyklisch alle 12 Stunden abgefragt, d.h. 360 Parameterwerte müssten über die FF Schnittstelle übermittelt werden AMS System Com. DeltaV System Emerson intern FF Positioner Plant Optimization M.Birkenkamp Page 23

24 Erkenntisse des Alarm trails Auslesung hinsichtlich FF Ein eindeutiger Text, der den Alarm beschreibt, fehlt und wird anscheinend nicht über das FF Protokoll übertragen im Beispiel werden nur zwei Meldungen generiert Die FF Schnittstellen bzw. die Kommunikationsschnittstellen kommen an ihre Grenzen, wenn man viele Parameter (hier Meldungen) von vielen Geräten auf einmal abfragt Bei der Auslesung der Parameter im Gerät können keine Echtzeitabfragen getätigt werden, weil es keine Synchronisation mit der Echtzeit mit dem Gerät gibt und meistens kein Echtzeitdatum im Gerät vorhanden ist, d.h. man kann den Alarmen keine Echtzeit zuordnen Plant Optimization M.Birkenkamp Page 24

25 Diagnose über Parameterauswertungen 1.Versuch automatisches Auslesen via OPC Report PI System OPC AMS System Com. DeltaV System Es wurden im OSI PI System mit Samson abgestimmte Parameter definiert, die kontinuierlich abgefragt werden sollen, z.b. Stressfaktor Diese Parameter wurden alle 12 Stunden abgefragt und gespeichert Es wurden nur 20 Ventile definiert mit 5 verschieden Variablen (auch Gerätelaufzeitparameter) FF Positioner Plant Optimization M.Birkenkamp Page 25

26 Diagnose über Parameterauswertungen 2.Versuch Manueller Export mit XML Datei und zusätzlicher externer Datenbank Trovis Solution XML Datei AMS System Com. DeltaV System FF 200 Positioner Plant Optimization M.Birkenkamp Page 26

27 Erkenntnisse der Parameterauslesung hinsichtlich FF Die FF-Schnittstelle ist sehr stabil, aber bei dem Versuch, alle Parameter aus den Geräten zu lesen, brachen interne Schnittstellen zusammen und ein Auslesen von größer 15 Geräten war vorerst nicht möglich Das Auslesen des gesamten Parametersatzes eines Ventils dauert länger als 5 Minuten (über OPC sowie über AMS manuell) Das Auslesen des gesamten Parametersatzes von mehreren Geräten dauert Stunden und kann nur über Nacht ausgelesen werden ( blockiert das AMS System) Mit der DD Technik wurden am Anfang nicht alle Parameter übertragen. Mit der Einführung der EDD besteht die Möglichkeit, alle Parameter im vollen Umfang zu übertragen Eine Aufbereitung der Daten innerhalb eines PIMS Systems ist sehr aufwendig und kostenintensiv Schnittstellenprobleme bei Versionsänderungen! Plant Optimization M.Birkenkamp Page 27

28 Übergreifende Diagnose (Zukunft)...und intelligente Alarmierung AMS System Com. DeltaV System Plant Optimization M.Birkenkamp Page 28 Alle Parameter bzw. alle Werte stehen allen FF-Geräten zur Verfügung Alle Werte von FF Geräten können zur weiteren Diagnose in übergeordneten Systemen (PAMS) zeitnah genutzt werden Standardisierung von Diagnoseparametern zur eindeutigen Identifizierung in anderen Systemen Beispiel1 Ventil: Der Stellungsregler benötigt für weitere Diagnosealgorythmen den Durchfluss, den Vordruck und die Dichte des Mediums, sowie die Meldung, dass die beiden Geräte für die Quellen im Spezifikationsbereich arbeiten Beispiel2: Der Wärmetauschzulieferer gibt dem Anwender eine.pam Datei für das *PAMS. Diese Berechnung erfordert x Parameter aus den verschiedenen Messgeräten * Plant Asset Managment System

29 Inhalt Organisation Zahlen Aufbau Standort Caojing Definition und Verständnis von Plant Asset Management FF im Umfeld von Plant Asset Management Zusammenfassung Plant Optimization M.Birkenkamp Page 29

30 Zusammenfassung Der Foundation Fieldbus ist stabil und hat sich in der Praxis bei der BMS bei ca Geräten bewährt Das Protokoll bzw. die Kommunikation des Foundation Fieldbus ist für die aktuelle Standardanwendung schnell genug und überträgt bei einzelnem Bedarf zügig alle Parameter Ein Massenauslesen der Parameter aller Geräte überfordert zur Zeit die Systeme, ist aber wichtig, um die Geräteeinstellungen regelmäßig zu überwachen und Abweichungen schnell zu erkennen Die Meldungen müssen eindeutig sein und zu schneller Fehlerbehebung beitragen Die Möglichkeit der Auslesung und Speicherung von mehreren Parametern zur eventuellen Trenddarstellung bzw. Erhebungen Eine Verwendung mehrerer zur Verfügung stehender Parameter muss in übergeordneten Systemen möglich sein Eine Upgradefähigkeit sollte immer möglich sein, d.h. vorhandene Systeme dürfen bei einer Versionsänderung nicht beeinträchtigt werden Plant Optimization M.Birkenkamp Page 30

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