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1 Press Presse Press Presse Industry Sector Drive Technologies Division Nürnberg, Hamburg, 5. September 2012 SMM Hamburg Hintergrund-Information 1 Betriebsoptimierung des Schiffsbetriebs mit der Kommunikationsplattform EcoMain Siemens präsentiert mit seiner Systemplattform EcoMain ein technisches und wirtschaftliches Betriebsmanagement-System, das Schiffsbetreiber und Reedereien unterstützt, Betriebsabläufe an Bord energietechnisch und ressourcenschonend zu optimieren und dabei Kosten und Energie zu sparen. Die Plattformlösung sammelt alle Betriebsdaten und speichert sie in einem einheitlichen Standardformat. Neu an der Siemens-Lösung ist der ganzheitliche Gedanke, denn bisher gab es nur Einzellösungen, die den Datenpool der Systeme nicht optimal weiterverarbeiteten oder nutzten. So können beispielsweise Software-Applikationen, wie die Siemens-Energieeffizienzmodule zur Optimierung von Wärmerückgewinnungsanlagen oder Applikationen von Drittanbietern wie die Trimmungsoptimierung, auf der EcoMain-Plattform installiert und mit den dort gesammelten Daten gespeist werden. Hinter jedem Energieeffizienzmodul steht in der Regel eine eigene Prozesssimulation, um bestmögliche Betriebsabläufe zu visualisieren und so dem Betreiber Empfehlungen zu geben, wie die Schiffsnavigation optimiert oder der Brennstoffverbrauch reduziert werden kann. Allerdings haben die verschiedenen Systeme wie Automatisierungssystem, Powermanagement, HVAC-System, Navigationssystem oder Antriebssystem jeweils unterschiedliche Datenprotokolle und Datenstrukturen. EcoMain realisiert ab sofort den Datenaustausch mit den Schiffsbetriebssystemen über modulare und offene Schnittstellen unter Benutzung von Industrie-Standards wie Modbus, NMEA, Profibus, OPC, RS422, etc., die an eine standardisierte IT-Hardware angeschlossen sind. Diese Hardware basiert auf den COTS- Produkten, die für die Installation und den Betrieb auf Schiffen ertüchtigt sind. Mit diesen Voraussetzungen kann man das System sowohl in Neubauten installieren als auch nachträglich in 1 / 6

2 Handels- und Marineschiffe einbauen. Gleichzeitig ist EcoMain damit als offenes System für zukünftige Anwendungen gerüstet. EcoMain sammelt und verarbeitet die Daten von maximal Datenpunkten. Die Daten der Sensoren, wie z.b. Temperatur, Drehzahl, Druck, Drehmoment sowie Wetterdaten werden wenn erforderlich im Sekundentakt abgefragt und in einer gemeinsamen Datenbank konsolidiert und abgespeichert. Der bidirektionale Datenaustausch zwischen den Applikationen selbst erfolgt über ein standardisiertes Datenprotokoll, das die Kommunikation zwischen der Datenbank und den einzelnen Anwendungen sowie auch untereinander erlaubt. Jede Anwendung kann alle Daten aus dieser Datenbank über eine Standard-Anwendungsschnittstelle (API) wieder auslesen und in ihre Rechnung einbeziehen. Somit können unter anderem Energieverbrauch, Emissionen, Bunkern von Flüssigkeiten, Wartungspläne sowie das Dokumenten- und Wissensmanagement ausgewertet und nachfolgend optimiert werden. Die Informationsplattform hat außerdem einen gesicherten Zugang zum Reeder in ein Flottenmanagementsystem. Die Anwendungen selbst benötigen keine dedizierte Bedien- und Beobachtungssardware (HMI), was Platz und Kosten an Bord spart. Bestehende Arbeitsplätze in einem bereits existierenden administrativen Netzwerk können als EcoMain-Clients verwendet werden. Die Anwendungen werden in virtuellen Maschinen auf dem EcoMain-Server installiert und können über die Webserver-Funktionalität abgerufen werden. Die Visualisierung der Anwendungen geschieht wie bei jeder Webanwendung auf einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) durch handelsübliche Internet-Browser. Der Webserver bedient verschiedene Webclients an Bord und an Land wie sie beispielsweise für das Flottenmanagement verwendet werden. Über eine gesicherte Satellitenverbindung kann das EcoMain Onboard-System mit dem EcoMain Ashore Fleet-System verbunden werden. Das Charakteristische der Schiff-Land-Verbindung ist seine Sicherheit. So ist es beispielsweise möglich, die reinen Daten über eine ISDN-Leitung mit 64 bzw. 128 kbit/s zu übertragen, oder falls gewünscht, als binäre Daten mehrmals am Tag per E- Mail. Die EcoMain-Daten sind binär verschlüsselt und können ausschließlich durch die Anlandstation des EcoMain-Systems oder durch die Onboard-Systeme entschlüsselt werden. Gleichzeitig können auch die Firewalls und VPN-Tunnels des Kunden mit in das Sicherheitskonzept eingebunden werden. Im Data Explorer können einzelne oder mehrere Daten ausgewählt und in einem grafischen Format für die Fehlersuche an Bord und auch in tabellarischer Form zur weiteren Analyse an Land angezeigt werden. Gleichzeitig werden die angebotenen Informationen validiert, um zu verhindern, dass mit offensichtlich falschen Informationen gearbeitet wird. Der Remote-Zugriff für die Systemdiagnose ist ebenfalls möglich, sogar während das Schiff 2 / 6

3 im Einsatz ist. Dafür ist allerdings die Freigabe durch das Schiffsmanagement notwendig. Service- Techniker an Bord oder an Land haben die Möglichkeit, dieses Modul für die Systemdiagnose zu verwenden. Dies erlaubt schnelle Reaktionen auf Fehler während der Fahrt und spart Reisekosten. Vorgaben für einen optimalen Betrieb mit dem Decision Support Ein Energiemanagementsystem an Bord eines Schiffes ist nicht mit den Vorgaben eines Energiemanagements nach ISO in der Produktion zu vergleichen. Dazu hat man es an Bord mit vielen externen, teilweise nicht zu beeinflussenden Faktoren zu tun. So bestimmen beispielsweise unterschiedliche Lastprofile, verschiedene Trimmungen je nach Zuladungen und unvorhersehbare Wetter- und Strömungsbedingungen stark den Energieverbrauch. Trotzdem kann man in einem ersten Schritt die gleiche Vorgehensweise wie für ein Energiemanagement in der Produktion annehmen: Zunächst werden alle relevanten Energieverbraucher des Systems identifiziert und deren Wechselwirkungen und Abhängigkeiten untereinander transparent gemacht. Das schließt auch eine Beschreibung der Betriebszustände und der Leistungsfähigkeit der Nebenanlagen mit ein. Danach bewertet man den Abnutzungs- und Servicegrad der betriebstechnischen Ausrüstung. Und zum Schluss bildet man in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebszuständen Key Performance Indikatoren (KPI), die bisher nicht Vergleichbares vergleichbar machen. Anhand der KPI können Schiffbauer und Reeder die höhere Energieeffizienz gemäß der Vorgaben der internationalen Schifffahrtsorganisation IMO nachweisen. So bewertet beispielsweise EcoMain den Gesamtverbrauch an Schweröl pro nautische Meile (Total Specific Fuel Oil Consumtion) in kg/nm oder berechnet den spezifischen Energieverbrauch (Specific Energy Consumption) in kwh/nm und teilt ihn auf die verschiedenen Verbraucher wie Antrieb (Propulsion) oder Frischwasseraufbereitung (Fresh Water Generation) auf und dies auch finanziell in Euro oder US- Dollar. Emissionsanwendungen können die spezifischen Ausstöße pro nautische Meile der Schadstoffe CO 2, SO x und NO x in kg/nm anzeigen. Maintenance-Anwendungen berechnen die Anzahl der Reparaturen und Reparaturkosten pro Jahr. Intelligente Auswertungen solcher Anwendungen bestimmen aus den aktuellen und historischen Betriebsdaten den optimalen Zeitpunkt einer Wartung und geben entsprechende Vorschläge aus. Als Fremdsystem können bereits jetzt Energieeffizienzanwendungen von Marorka ehf. in das EcoMain-System eingebunden werden. Mit ihnen können Schiffgeschwindigkeit, Route, Kraftstoffverbrauch und Propellereinstellungen optimiert werden. Dazu schlägt EcoMain Betriebsparameter vor, die die Bedienmannschaft einstellen sollte. Das Decision Support-System errechnet diese Vorschläge aus dem Vergleich von aktuellen Betriebsdaten und den mit Hilfe einer 3 / 6

4 entsprechenden Prozesssimulation errechneten Betriebsdaten. Ein Beispiel dafür ist die Marorka Trim Optimierung. Diese hilft die Trimmung des Schiffes zu verbessern, denn Geschwindigkeit, Verdrängung und Wassertiefe haben entscheidenden Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch. Kernkomponente dieser Anwendung ist ein genaues Computermodell der hydrodynamischen Eigenschaften des Schiffes. Im Vergleich mit Archivdaten in EcoMain kann das System auch den Verschmutzungsgrad des Rumpfes und des Propellers bestimmen und so notwendige Maßnahmen zur Wartung vorschlagen. Eine weitere EcoMain-Anwendung von Siemens ist der Decision Support für die Optimierung des Betriebes einer komplexen Energierückgewinnungsanlage, die aus dem Abgasstrom der Hauptmaschine über einen Turbinengenerator elektrische Energie zurück in das Schiffsnetzwerk speist. Auch hier werden die aktuellen mit den errechneten Betriebsdaten verglichen, die durch eine Prozesssimulation ermittelt wurden. Diese Simulation berechnet alle optimalen Betriebsparameter, um den Turbinengenerator maximal auszunutzen. Eine grafische Darstellung gibt einen schnellen Überblick und kann kundenspezifisch angepasst werden. Informationsmanagement schult Personal Natürlich ändert sich mit Einführung eines Decision Support-Systems nichts an der Dynamik des Schiffes, aber es werden Voraussichten zur Verfügung gestellt, mit denen der Bediener besser auf die Frage Was wäre wenn? reagieren kann. Mit der Einführung eines Decision Support-Systems lässt sich die Transparenz des Betriebsgeschehens signifikant erhöhen, denn mit den Simulationsmodellen lassen sich alternative Szenarien schnell simulieren und bewerten. Dehnt man dieses Konzept auf weitere Schiffe der Linie aus, kann über ein landbasiertes EcoMain Flottenmanagement im Rahmen von Benchmarks der Betrieb der gesamten Flotte optimiert werden. Die aktuelle Schiffsdokumentation und der Austausch der Erfahrungen innerhalb einer Flotte tragen stark zu einem Best Practice Sharing bei. Deshalb stellt EcoMain neben dem Decision Support auch ein Wissens- und Dokumentenmanagement zur Verfügung. Mit diesem Tool lassen sich wichtige Informationen den jeweils wechselnden Mannschaften vorgeben, denn die größten Einsparpotenziale betreffen immer noch den Energieverbrauch und die Wartung. So liefern beispielsweise die technischen Bordanlagen und -systeme aussagefähige Daten wie Status, Leistung und Effizienz. Aus diesen Daten berechnen verschiedene Wartungsanwendungen individuell optimale Wartungszyklen. Auf diese Weise lassen sich Wartungsaufwände und Reparaturkosten sowie Trockendockzeiten reduzieren. Idealerweise entsteht mit EcoMain ein zustandsorientiertes Wartungssystem, bei dem der Wartungsaufwand und die Ersatzteilkosten 4 / 6

5 optimiert werden können. Mit zusätzlichen Servicevereinbarungen lassen sich effektive Wartungsprogramme abfahren, innovative Technologien und Strategien einsetzen und die Anlagen und Systeme vor unvorhergesehenen Störungen und Ausfällen schützen. Dies gewährleistet die maximale Verfügbarkeit der Schiffe. EcoMain sammelt und verarbeitet die Daten der gesamten Flotte und gibt den Crews und dem Reeder Empfehlungen zur Optimierung des Schiffsbetriebs. 5 / 6

6 Der Siemens-Sektor Industry (Erlangen) ist der weltweit führende Anbieter innovativer und umweltfreundlicher Produkte und Lösungen für Industrieunternehmen. Mit durchgängiger Automatisierungstechnik und Industriesoftware, fundierter Branchenexpertise und technologiebasiertem Service steigert der Sektor die Produktivität, Effizienz und die Flexibilität seiner Kunden. Der Sektor Industry hat weltweit mehr als Beschäftigte und umfasst die Divisionen Industry Automation, Drive Technologies und Customer Services sowie die Business Unit Metals Technologies. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter Die Siemens-Division Drive Technologies (Nürnberg) ist der weltweit führende Anbieter von Produkten, Systemen, Applikationen, Lösungen und Service für den kompletten Antriebsstrang mit elektrischen und mechanischen Komponenten. Drive Technologies beliefert alle Branchen in der Fertigungs- und Prozessindustrie sowie das Segment Infrastruktur/Energie. Mit diesen Leistungen erfüllt die Division die Hauptanforderungen der Kunden nach Produktivität, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter 6 / 6