Der Weg zum autonomen Betrieb

Autonomie bedeutet Unabhängigkeit oder auch ein selbstbestimmtes Agieren. Die Autonomie unterscheidet sich bereits im Grundsatz von der Automatisierung, bei der eine Abfolge hochgradig strukturierter, vorprogrammierter Aufgaben ausgeführt wird, welche eine Beaufsichtigung und oftmals eine Intervention durch den Menschen erfordern. Diese Aufgaben können Minuten, Stunden oder sogar noch länger dauern, wie es bei kontinuierlichen Betriebsbedingungen oft der Fall ist. Während diese automatisierten Abläufe vollzogen werden, muss auch der Mensch Leistungen erbringen und ist letztendlich für die sichere, rechtzeitige und profitable Ausführung der Betriebsaktivitäten verantwortlich.

Autonomie geht über eine reine Automatisierung hinaus, indem sie mehrere Ebenen intelligenter Sensorik und maschineller Kognition ergänzt, um unvorhergesehene Umstände vorwegzunehmen und sich an diese anzupassen, sodass ein menschliches Eingreifen nicht länger notwendig ist. Genau hier setzt Yokogawa mit seinem Ansatz „Industrial Automation to Industrial Autonomy (IA2IA)“, also „von der industriellen Automatisierung zur industriellen Autonomie“ an, und hilft Unternehmen auf ihrem Weg zu einem vollständig autonomen Betrieb, bei dem das System für alle Aspekte des Verfahrensablaufs, einschließlich der sicherheitsrelevanten Aspekte, vom Anfahren bis zum Abschalten selbst verantwortlich ist.

Die Definition des Begriffs „industrielle Autonomie“ von Yokogawa
Anlagen-Assets und Betriebe mit Lern- und Anpassungsfähigkeiten, die eine Reaktion bei minimaler menschlicher Interaktion ermöglichen und die Bediener in die Lage versetzen, Optimierungsaufgaben auf höherer Ebene durchzuführen.

In der Zukunft wird die Autonomie Prozessanlagen in mehreren Funktionsbereichen beeinflussen, darunter in der Prozessregelung und im Betrieb, bei der Planung und Terminierung, im Supply Chain Management, bei Feldeinsätzen sowie in der Wartung und im Engineering. Für den Feldbetrieb bedeutet dies genauer, dass man von einem niedrigen Grad an Autonomie, bei dem der Feldbetrieb komplett vom Menschen selbst durchgeführt wird, zu einer halbautonomen Zwischenstufe übergeht, bei der das System die Bediener führt und sie anweist, wie sie eine Aufgabe zu erfüllen haben. Weitere Autonomie erfordert die Umwandlung manueller Aufgaben in vollautomatische Aufgaben, die nur in Ausnahmefällen ein Eingreifen durch den Menschen erfordern.

Sobald ein autonomer Betrieb erreicht ist, erfordert der Feldbetrieb keinerlei menschliches Eingreifen mehr. Sowohl für den Feldbetrieb als auch für die Wartung wird die Robotik eine Schlüsselrolle spielen und die routinemäßigen Bedienerrundgänge übernehmen, Proben sammeln, Überwachungs- und Inspektionsaufgaben durchführen und die Beaufsichtigung der Anlage abdecken.

In dieser Hinsicht sollten wir auch über einzelne Anlagen hinausblicken, denn auch das autonome Zusammenwirken von Daten und Ressourcen zwischen einzelnen Anlagen, etwas, das wir als symbiotische Autonomie bezeichnen, wird in der Zukunft eine große Rolle spielen. In einer Welt, die von Unternehmen heute erwartet, dass sie ihre Geschäftstätigkeit unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und der Schonung der Ressourcen unserer Erde betrachten, kann dieser Ansatz für ein viel breiteres Spektrum von Interessengruppen eine Fülle an Vorteilen bringen.

Ein Großteil der Technologie und der notwendigen Daten, um eine solche Autonomie zu ermöglichen, ist bereits heute vorhanden. Ein erheblicher Teil dieser Daten stammt von Sensoren im Regelnetzwerk oder kann mit drahtlosen Sensoren erhoben werden. Verschiedene Technologien, wie z. B. die KI, können die Daten verarbeiten und intelligent verwerten. Eine KI ist zwar für die niedrigeren Ebenen der Automation nicht erforderlich, mag aber für ein hohes Maß an Autonomie unerlässlich sein, wenn es darum geht, eine allumfassende Architektur zu entwickeln, um mehrere Domänen, sowohl interner als auch externer Natur, zu integrieren.

Mit dem Fortschreiten der Autonomie in den Prozessindustrien bauen viele Betriebe Personal ab und stellen allmählich auf einen unbemannten Remote-Betrieb um. Dies gilt insbesondere für hochkomplexe, abgelegene und gefährliche Einrichtungen. Aber es gibt auch noch andere Möglichkeiten für Unternehmen, die Idee der industriellen Autonomie umzusetzen, z. B. die Errichtung von autonomen Greenfield-Anlagen und die Einführung von autonomen Technologien in bestehenden Anlagen.

Es können nicht nur Produktionsabläufe autonom gestaltet werden, sondern auch übergeordnete Funktionen höherer Ebene. Die Autonomie könnte in der Zukunft über ihren traditionellen Fokus auf Regelung und Effizienz hinausgehen und sich auch über die Aspekte Sicherheit, Zuverlässigkeit, Margenoptimierung, Compliance, Supply Chain Management und andere Produktionsfunktionen erstrecken.

Mehrere Mischformen oder Autonomieebenen werden in Zukunft möglich sein, aber das Anlagenpersonal wird auch weiterhin Teil des Betriebs sein müssen, um mit den Systemen der industriellen Automatisierung und Autonomie zusammenzuarbeiten. Ihre Rollen werden sich aber ändern, wenn sie Tätigkeiten mit einer ausgeprägteren Wertschöpfung übernehmen und Echtzeit-Informationen aus der Produktion nutzen, um rechtzeitig bessere Entscheidungen zu treffen.

Das Erreichen von Autonomie kann selbst in kleinem Maßstab in der Prozessindustrie Vorteile bringen. Eine stärkere Integration von Automatisierungs- und Branchenanwendungen wird beispielsweise menschliche Fehler eliminieren, einen unterbrechungsfreien Betrieb ermöglichen und das Arbeiten von Personen in abgelegenen oder gefährlichen Umgebungen unnötig machen.

Kurz- bis mittelfristig bleiben vollständig autonome Anlagen unwahrscheinlich, aber es ist zu erwarten, dass bestimmte Funktionen je nach Anwendung, Bedarf und Kosten-Nutzen-Verhältnis eine gewisse Autonomieebene erreichen werden.

Die meisten Unternehmen in der Prozessindustrie arbeiten, gemessen anhand der „Autonomieskala“, auf der Automatisierungsebene oder sogar darunter, während diejenigen auf der semiautonomen Ebene möglicherweise lange in diesem Zustand verharren, während sie darauf warten, dass die Technologie weiter voranschreitet, sich das Vertrauen in die Technologie festigt und die Belegschaftsdynamik sich weiterentwickelt. In diesen Fällen werden das Eingreifen durch den Menschen und die menschliche Entscheidungsfindung – ergänzt durch industrielle Autonomie – wichtig bleiben, und das Anlagenpersonal wird im Laufe der Zeit lernen mit den autonomen Systemen zu arbeiten.

Yokogawa hat gemeinsam mit einer Vielzahl von Branchenexperten tiefgehende Recherchen angestellt, um die treibenden Kräfte und die aktuellen Hürden im Bereich der industriellen Autonomie in verschiedenen Prozessindustrien zu erörtern. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, was wir dabei herausgefunden haben.

Mehr erfahren → Industrielle Autonomie: Eine Geschäftswertentscheidung von hoher Wichtigkeit und großem Einfluss