• Ganzheitlich in die messtechnische Zukunft des Internet

    IoT und Industrie 4.0 für Energieversorger

Erst kam die Buchdruckerei, gefolgt von der Industrialisierung durch die Dampfmaschine, und vor gar nicht allzu langer Zeit die Digitalisierung durch das Internet. Innovationen haben das Gefüge der Menschheit mitunter massiv verändert. Vieles spricht dafür, dass wir technologisch noch weitere radikale Veränderungen vor uns haben. Die erkennbaren Veränderungen in der Messtechnik, bei der Kommunikation und autonom-lokaler IT haben das Potenzial, bisherige Standards neu zu definieren.

Zusätzlich zum Preisverfall in der Messtechnik und bei den Kommunikationswegen wird die Übertragungskapazität kontinuierlich erhöht. Auch die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Batterien und die sinkende Leistungsaufnahme lokalen Endgeräte sorgen für Fantasien von einer durchgehenden messtechnischen Überwachung. Das Internet of Things (IoT) macht sich auf, das Wissen über aktuelle Zustände beliebiger Dinge oder ganzer Systeme zu revolutionieren.

Kontinuierliche Messungen mit Hilfe von IoT

War vor 20 Jahren ein mobiles Telefon noch eine Innovation, gab es ab 2007 mit dem Smartphone die Kombination zwischen mobilem Endgerät und dem Internet. Funknetze in damals ungeahntem Ausmaß wurden seither immer verfügbarer und leistungsstärker.

Parallel zum Anstieg der Nutzerzahl entstanden aufgrund neuer Optionen auf dem Markt auch neue Dienstleistungsinnovationen. Wegweiser zum nächsten Restaurant, Parkplatzanzeigen oder mobile Reservierungen „last minute“ stehen inzwischen überall zur Verfügung.

Neue Anwendungen suchen Ideal für jeden Anwender

Heute drängen ganz neue Anwendungen auf den Markt. Mittels Auswertung vieler Profile suchen Anwendungen das Ideal für jeden einzelnen Anwender heraus. Ganz eklatant ist das Beispiel moderner Navigations-Apps, die aufgrund mobiler Standort- und Bewegungsdaten die Staus viel genauer orten können und die Verlustzeiten quasi „in situ“ beobachtbar machen.

Das einzelne Smartphone übernimmt nicht originär die Aufgabe, Stauanzeiger zu sein, dennoch beschreibt die Masse an ähnlichen Bewegungen einer Vielzahl von Smartphones ein ideales IoT-Beispiel.

Unternehmensübergreifende Verzahnung der IT eröffnet neue Potenziale

Parallel zu dieser „Schwarmintelligenz“ ändert sich aber auch das Potenzial von Automatisierungsoptionen zwischen Unternehmen. Die Automatisierung der Transaktionen zwischen Zulieferer und Endnutzer wird sich ebenso verändern wie digital unterstützte B2B-Dienstleistungen.

Die intelligente, unternehmensübergreifende Verzahnung der IT eröffnet neue Potenziale innerhalb der Produktion, was auch eine Verlängerung des Produkt-Lebenszyklus zur Folge hat. Dieses Ziel setzt voraus, dass die Prozesse in Produktion und Instandhaltung von allen Akteuren ganzheitlich gesehen werden.

Versorger im Spannungsfeld von Industrie 4.0 und IoT

Nach wie vor werden in allen Industriezweigen erhebliche Kosten verbucht, um das produktive Asset aufrecht zu erhalten. Während allerdings in der klassischen Industrie die Produkte vielfach sehr schnellen Änderungen unterliegen, und somit auch regelmäßig Druck auf der Erneuerung von Produktionsmitteln liegt, ist die Energieverteilung langsameren Wechselzyklen unterworfen. Umso mehr spielen Instandhaltung und Wartung die bestimmende Rolle bei der Frage, ob die Kostenstruktur eines Versorgungsunternehmens am Markt orientiert ist.

Betriebsverlängerung hochwertiger Assets senkt Kosten

In den Netzen der Energieverteilung liegt die typische Lebensdauer hochwertiger Assets wie Trafos, Schalteinrichtungen oder Überlandleitungen in der Größenordnung von vierzig bis fünfzig Jahren. Bei den erheblichen Kosten dieser Assets ist eine Betriebsverlängerung um Monate oder gar Jahre ein wichtiger Hebel, um Kosten zu senken. Genau hier wird Industrie 4.0 eines ihrer Potenziale ausspielen.

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Optimale Wartung und Instandhaltung reduzieren die Aufwände für Einsatzteams.
Optimale Wartung und Instandhaltung reduzieren die Aufwände für Einsatzteams.
Kernprozesse der Wartung unter Ausnutzung moderner Möglichkeiten des IoT.
Kernprozesse der Wartung unter Ausnutzung moderner Möglichkeiten des IoT.

Optimale Wartung und Instandhaltung

Innerhalb kürzester Zeit wird die Industrie in der Lage sein, all die Messungen, die heute noch ein Monteur vor Ort aufwendig durchführen muss, über Funk auszuführen und übertragen zu lassen. Damit wird nicht nur die Zeit des Monteurs gespart, um an das betreffende Betriebsmittel zu gelangen und die Messung auszuführen. Vielmehr verändert dieses Verfahren auch die Möglichkeiten, den Zustand dieser Betriebsmittel zu bewerten. Wenn erhebliche Anzahlen von Messreihen zur Verfügung stehen, gewinnen Prognosen und Trendanalysen an Genauigkeit, die deutlich über das bisher Mögliche hinausgehen.

Verbesserte Zeitpunkte für Wartung und Instandhaltung sowie zielgenauere Wechsel von Ersatzteilen in Verbindung mit intelligenten Workforce-Systemen werden die Aufwände für die eigene Mannschaft in der Wartung und Instandhaltung relevant reduzieren. Durch eine Verknüpfung der ERP-Systeme werden notwendige Ersatzteile beim Vorlieferanten zeitgenau bestellt und gegebenenfalls Spezialteams des Lieferanten angefordert. Damit erzielbare Verlängerungen von Laufzeiten werden helfen, Investitionskosten zu senken.

Schutz der Betriebsmittel

Verlässliche Messreihen geben nicht nur Auskunft über die Alterung von Betriebsmitteln. Korrelationen zu Systemeinstellungen des umgebenden Netzes liefern zudem auch Erfahrungen über schädliche Betriebssituationen. „In situ“-Messungen können diese Zustände identifizieren und dabei helfen, sie zu entschärfen. Dazu müssen die über IoT gemessenen Betriebsmittel-Werte mit Netzsituationen aus der Leittechnik korreliert werden.

In einer globalen Betrachtung (und Vermessung) des gesamten Netzes in Verbindung mit dem Wissen über den Betriebsmittelpark und dessen Zustand können lokale Reaktionen zum Schutz von Betriebsmitteln umgesetzt werden. Dabei sind diese Reaktionen wiederum in Einklang mit den bereits üblichen Optimierungen des Netzzustandes zu bringen. Hierfür werden neue Einflussgrößen in den Simulationsalgorithmen benötigt.

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Alle Schritte im Griff

ERP-Systeme in Verbindung mit Prozesssteuerung der PSI Automotive & Industry auf der einen Seite sowie Lagerverwaltung und Logistiklösungen der PSI Logistics auf der anderen Seite decken den typischen Produktions- und Verteilkomplex ab.

PSI bietet Gesamtsystem

Erhebliche Erfahrung im Bereich SCADA (Werteerfassung) und Weiterverarbeitung liegen beim PSI- Geschäftsbereich Elektrische Energie. Werte zu erfassen, zu validieren und vor zu verarbeiten sowie diese Ergebnisse an diverse Nachsysteme weiter zu reichen, sind Kernelemente der Leitsysteme. Mit der optimierten Disposition von Serviceaufträgen auf eigene oder auch fremde Arbeitsteams ist PSI mit dem Workforce-Management-System PSIcommand gut aufgestellt.

Optimierungskern Qualicision®

Auf dem Wege diese Systeme zunehmend „intelligent“ zu machen, hat PSI bereits seit Jahren Erfahrungen mit dem Optimierungskern Qualicision® des PSI-Tochterunternehmens F/L/S Fuzzy Logik Systeme gesammelt. Aktuell wird dieser Kern zur Lösung von Optimierungsfragen in vielen Spezialrubriken eingesetzt. So werden damit Lagerplätze, Busparkspuren, Produktionspläne oder Servicetouren optimiert.

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Erste Schritte in der Versorgungswirtschaft

Die anstehende Aufgabe ist die Realisierung einer Zusammenführung bereits existierender Komponenten zu einem Gesamtsystem. Dazu bietet PSI im ersten Schritt die inhaltliche Verknüpfung zwischen einem SCADA-System auf Basis von PSIcontrol und dem mit PSIcommand gesteuerten Asset Service an. Die dem SCADA-System mitgeteilten IoT-Werte und die darauf basierende Zustandsbewertung können in PSIcommand zu Veränderungen des Wartungsintervalls oder, im Alarmfall, zu einem Instandsetzungsauftrag führen. Dieser wiederum wird in PSIcommand direkt auf Teams eingeplant und mit der mobilen Komponente bearbeitet. Ein Ergebnis der Instandsetzung ist auch die Neubewertung des Betriebsmittelzustands.

Zustandsbewertung der Betriebsmittel

Dabei verwendet PSI die Software Qualicision® mit doppeltem Nutzen. Sie dient zur sinnvollen Zustandsbewertung der Betriebsmittel. Betrachtet werden dabei Abhängigkeiten alter und neuer Messwerte, die verstrichene Zeit zwischen den Wertermittlungen sowie die Relevanz der gemessenen Größe. Zusätzlich hilft Qualicision® auch, die neu entstandenen Einsätze sinnvoll in den gesamten Arbeitsplan der Teams zu integrieren.

Vorteile für den Kunden entstehen ebenfalls in doppelter Weise. Einerseits sinken die Kosten durch präzisere Wartungsintervalle und somit gegebenenfalls reduzierte Inspektionsaufgaben respektive gezieltere Nachprüfung bei vorschneller Alterung. Andererseits wird der automatisch ermittelte Arbeitsaufwand mit dem dazugehörigen Materialbedarf auch direkt optimiert und automatisiert auf die Mannschaften verteilt.

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Zustandsbewertung der Betriebsmittel mit Qualicision®.
Zustandsbewertung der Betriebsmittel mit Qualicision®.

Erfahrung in der Verknüpfung

Die Vorteile von Industrie 4.0 können Kunden in der Energiewirtschaft schon heute mit PSI-Anwendungen realisieren.
Die Vorteile von Industrie 4.0 können Kunden in der Energiewirtschaft schon heute mit PSI-Anwendungen realisieren.

Gewachsen sind die Softwaresysteme der PSI in der Regel durch eine enge Kooperation zwischen Kunde und Lieferant. Entstanden sind dabei Produkte, die die Prozesse branchenspezifisch und effizient verwalten und steuern lassen. Durch den zunehmenden Kostendruck wurden in sämtlichen Branchen immer mehr Optimierungsstrategien realisiert. Die Erfahrung, innerhalb prozessrelevanter Systeme eine beherrschbare Optimierung zu realisieren, hat PSI in den jeweiligen Branchenlösungen verarbeitet. Für diesen Schritt müssen zwingend die Kenntnis der konkreten Zusammenhänge und das brancheninterne Wissen vorhanden sein.

PSI bietet für die gesamte Kette der geplanten Industrie 4.0 Systeme und Referenzen, die mittels Qualicision® ein flexibel anpassbares Optimierungswerkzeug  bereitstellen. Damit kann neben der Branchenkenntnis auch die Erfahrung in der Optimierung über alle Schritte mit dem Kreislauf der Industrie 4.0 verzahnt werden.

Ausblick

Der Fortschritt bei lokaler, transportabler sowie preiswerter Messtechnik wird auch in anderen Bereichen der Energiewirtschaft Einfluss auf die Netze und die Netzführung haben. Techniken zur Messung und Führung von Niederspannungsnetzen, automatische Bestimmung der Topologie von bis dato unbekannten Netzinseln sowie Dienstleistungen zur Steuerung intelligenter Ortsnetzstationen (iONS) sind schon heute durchaus denkbar.

Bereits in naher Zukunft ist die Effizienzsteigerung in der Instandhaltung durch die Verzahnung von diversen Systemen der Ersatzteilbestellung, -produktion, -verteilung und -montage realistisch. PSI ist mit seiner Produktvielfalt somit optimal für Industrie 4.0 aufgestellt.

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Artikel aus:

Zeitschrift für Energie­versorger

Kontakt

PSI AG
Dr. Mathias Koenen

www.psienergy.de

Fotos (von oben): fotolia/vege | PSI AG