Operator Training System (OTS) für effizientere Anlagennutzung

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1 Operator Training System (OTS) für effizientere Anlagennutzung Hand out Lunch & Learn am 28. Oktober 2011

2 Was ist ein Operator-Training-System (OTS)? Luftfahrt Flugzeug Flugsimulator Ein Operator-Training-System (OTS) ist ein Flugsimulator für eine chemische Anlage Chemie Produktionsanlage Operator-Training-System Seite 2

3 Was kann man mit einem Operator-Training-System (OTS) machen? Pumpenleistung Kühlkapazität Druck Arbeitsbereich Anlage bester Arbeitspunkt Gültigkeitsbereich OTS Druckverlust Seite 3 Temperatur

4 Was kann man mit einem Operator-Training-System (OTS) machen? Verschiedene Anlagensituationen ausprobieren Anfahren Abfahren Lastwechsel Typwechsel Störungen & Notfallsituationen Anlagenverhalten trainieren Was wäre wenn -Szenarien ausprobieren Prozessverständnis aufbauen Arbeitsanweisung testen Regelungen & Verriegelungen testen PLS Bedienung trainieren PLS testen Ohne Einfluss auf die reale Anlage / Produktion und vor dem Start der realen Anlage Seite 4

5 Anwendungen zum Testen und Trainieren Reale Anlage DCS Check Out TBS OGS Operator-Training-System HMI HMI HMI HMI HMI PLS PLS PLS PLS PLS Interface Anlage Modell Testen des DCS Reale AS durch Emulation ersetzen TBS: Test Bed System OGS: Operator Guidance System Modell Prozessmodell erweitern Modell Modell Originalhardware simuliert / emuliert Seite 5

6 DCS Check Out, TBS Kundennutzen Kundennutzen Kürzere Inbetriebsetzungszeiten Weniger Fehler während der Inbetriebnahme Höhere Qualität der ausgelieferten Hardware und Software durch Reduzierung der Fehlerwahrscheinlichkeit auf der Anlage durch frühzeitiges Erkennen und Beseitigen von Fehlern im Anlagentest Erprobung des Automatisierungssystems unter wirklichkeitsnahen Bedingungen "Einstellen" von kritischen Anlagenzuständen (in Realität nicht oder nicht beliebig oft wiederholbar) Analyse des Anlagenverhaltens bei Störungen Kundennutzen PLS-Konfiguration während der Erstellung testen Verbesserung des PLS-Engineerings Virtueller FAT des PLS Schonung der Maschinen und Aggregate bei der Inbetriebnahme Eigenschaften Sehr einfaches Prozessmodell zur Emulation der Prozesswerte Original Leittechnik Hardware Original Bedien & Beobachtungs-System Seite 6

7 Operator Guidance System Kundennutzen & Eigenschaften Kundennutzen Training der Bedienoberfläche Look & Feel des Trainingssystems entspricht 1:1 dem der realen Anlage OGS steht frühzeitig (kurz nach dem TBS/ FAT) zur Verfügung, hierdurch Übernahme der Anlage nach IBS durch bereits geschultes Betriebspersonal Hohe Anlagenverfügbarkeit von Anfang an Ausbau zum OTS jederzeit möglich Eigenschaften Nutzung des Prozessmodells aus dem Anlagentest Leittechnik Hardware wird durch eine Emulationslösung ersetzt, auf der die im Anlagentest geprüfte Applikationssoftware (LT) zum Einsatz kommt Original Bedien & Beobachtungs-System Seite 7

8 Anwendungen zum Testen und Trainieren Reale Anlage DCS Check Out TBS OGS Operator-Training-System HMI HMI HMI HMI HMI DCS DCS DCS DCS DCS Interface Modell Modell Anlage TBS: Test Bed System Modell Modell OGS: Operator Guidance System Originalhardware simuliert / emuliert Seite 8

9 : Bio-Ethanol-Prozess (komplette Anlage) Bio-Ethanol HOTS Seite 9

10 Aufbau () Bio-Ethanol HOTS Operator Station OS-Server, WinCC Bediene und Beobachten Eingabe Sollwerte (PID-Regler) Motoren Alarme Trainer Station OS-Client (WinCC) Emulation AS (SoftPLC) Verfahrenstechnischer Simulator Massen- und Energiebilanz Stofftrennung in Kolonne Flash-Berechnungen Simit Mechanische Modelle Datenaustausch Simulationsmanagement Seite 10

11 Trainingsszenarios Bio-Ethanol HOTS Normale Anlagenbedienung Anfahren Abfahren Lastwechsel Befüllen / Entleeren von Behältern / Apparaten Molsieb-Handhabung Tankfarm-Bedienung Störszenarien Pumpenausfall Wärmetauscher Fouling Überfahren der Molsiebe (Wasserdurchschlag) Störungen im Kühlwasser (Kühlwassertemperatur) Störungen im Heizdampf (Druckabfall) Störungen im Vakuumsystem (Vakuumabfall) Seite 11

12 Pumpenausfall: Bedienung TS Seite 12

13 Pumpenausfall: Operator Eingriff Untertitel Text erste Ebene Bio-Ethanol HOTS Text zweite Ebene Seite 13

14 HOTS (Hostalen Operator Training System) Hostalen Prozess Bio-Ethanol HOTS Hostalen Prozess Lizenzverfahren von Lyondellbasell Polymerisation von High Density Polyethylene (HDPE), Kontinuierlicher 3-phasiger Prozess in einer Reaktorkaskade Slurry (Hexan) mit den Momomeren Ethylen, Buten, Wasserstoff Seite 14

15 HOTS (Hostalen Operator Training System) Features Bio-Ethanol HOTS Features Prozessmodell für verschiedene Reaktorkonfigurationen Simulationsgeschwindigkeit bis zu 300x schneller als Echtzeit Modell für ca. 50 verschiedene Produkte Simulation der Produktqualität mit sehr hoher Genauigkeit (Abweichung < 5%) Emuliertes System Trainingsszenarien Lastwechsel Produktwechsel Ziele Aufbau von Prozessverständnis Training von Operator Reaktionen bei (chemischen) Störungen Was wäre wenn - Szenarien durchspielen Testen von Betriebsanweisungen Seite 15

16 HOTS (Hostalen Operator Training System) The Interface Bio-Ethanol HOTS Seite 16

17 HOTS The Interface Bio-Ethanol HOTS Quality Level Produkt Spezifikation A MV Produkt Spezifikation B 1. Experiment Seite 17

18 HOTS The Interface Bio-Ethanol HOTS Quality Level Produkt Spezifikation A MV Produkt Spezifikation B 1. Experiment 2. Experiment ~ 4 h Time Gain Seite 18

19 Mit einem Operator Training System zur effizienteren Anlagennutzung Gleicher Ausbildungsstand aller Anlagenfahrer Verbessertes Prozessverständnis der Anlagenfahrer Optimierung der Anlage gesteigerte Produktivität Optimierte Anlage durch optimierte Regelkreise Verbessertes Einhalten der Qualitätsgrenzen... Sicherer Umgang mit der Leittechnik Optimierte Bedieneingriffe Zeitersparnis beim Anfahren mehr Produktionszeit Zeitersparnis beim Typwechsel weniger Ausschuss Schnelleres, sicheres Reagieren auf Störungen weniger Ausschuss Optimale Betriebsanweisungen durch Austesten verschiedener Variationen Seite 19

20 OTS EC Siemens Frankfurt Für Bestands- und Neuanlagen Beratung, Engineering und Implementierung aus einer Hand Nutzen & Potenzial Lösung & Wirtschaftlichkeit Workshop Studie Realisierungsprojekt OTS Type Potential identifizieren Analyse d. Anlage Wirtschaftlichkeit ermitteln Lastenheft Realisierung Support OTS Modellentwicklung Kopplung Modell und Leittechnik Einweisung Seite 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Michael Schüler I IA AS PA EC CON CI Industriepark Höchst, B Frankfurt _Training_System.ppt team-ec.industry@siemens.com