Dem digitalen Zwilling zum Durchbruch verhelfen

Bilfinger stellt Digitalisierungsstrategie für die Prozessindustrie vor

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20.08.2018 In Sachen Digitalisierung führt am „Digitalen Zwilling“ kein Weg vorbei. Aber was tun, wenn bestehende Anlagen digitalisiert werden sollen? Um das effizient zu bewerkstelligen, arbeitet man bei Bilfinger an einer KI-Technologie, mit der Anlagendokumente, ausgehend vom Fließbild, digitalisiert werden können.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Ausgangspunkt für die Digitalisierung von Prozessanlagen ist das Rohrleitungs- und Instrumentierungsschema. In ihm werden Anlagenkomponenten dargestellt und logisch verknüpft.
  • Um dieses für bestehende Anlagen möglichst einfach digitalisieren zu können, wurde ein System entwickelt, um digitale R&I-Schemata aus vorhandenen Zeichnungen und Dokumenten zu generieren.
  • Die gescannten Dokumente werden dabei von auf Mustererkennung trainierten neuronalen Netzen analysiert.
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Das R&I-Schema ist Dreh- und Angelpunkt jeder verfahrenstechnischen Anlage und damit zentrales Dokument des digitalen Zwillings. Die Digitalisierung der Fließbilder war aber bislang sehr aufwendig. Bild: chakawut – AdobeStock

„Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme neu zeichnen – dafür gibt kein Betreiber gerne Geld aus“, benennt Martin Bergmann, Product Manager bei Bilfinger Digital Next, ein Grundproblem bei der Digitalisierung bestehender Anlagen. Dabei ist das R&I-Schema – im englischen Sprachgebrauch das Piping & Instrumentation Diagram, kurz P&ID – der Dreh- und Angelpunkt jeder verfahrenstechnischen Anlage. In ihm werden alle für den Betrieb einer Anlage notwendigen Komponenten wie Apparate, Pumpen, Rohrleitungen, Armaturen und Messinstrumente symbolisch dargestellt und logisch verknüpft. Am P&ID können deshalb auch alle Dokumente, in denen Anlagenkomponenten beschrieben werden, „aufgehängt“ werden.

Wichtig sind diese Dokumente nicht nur für das Engineering – etwa wenn bestehende Anlagen erweitert werden sollen, sondern vor allem auch für Instandhaltungsvorgänge. Werden Anlagenkomponenten wie Pumpen oder Messgeräte ausgetauscht, muss die Dokumentation nachgeführt werden, um beispielsweise später für eine effiziente Ersatzteilbeschaffung etc. zur Verfügung zu stehen. Durch konsequentes Digitalisieren einer Anlage entsteht nach und nach ein virtuelles Anlagenmodell, der sogenannte „Digitale Zwilling“. Und weil die Anlagendokumente dort sehr schnell zur Verfügung stehen, lassen sich Betreiberpflichten beispielsweise mit digitalen Prüfplänen deutlich effizienter erfüllen.

R&I-Schema ist der Dreh- und Angelpunkt

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Um die Digitalisierung zu vereinfachen, entwickelt Bilfinger eine KI-Lösung, mit der digitale R&I-Schemata aus vorhandenen Dokumenten generiert werden können. So lässt sich der digitale Zwilling einer bestehenden Anlage deutlich einfacher erstellen. Bilder: Bilfinger

Der erste Schritt auf dem Weg zum digitalen Zwilling besteht deshalb darin, das Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema zu digitalisieren. „Bei einem unserer ersten Digitalisierungsprojekte haben wir das wie bisher üblich durch Neuzeichnen gemacht“, erklärt Martin Bergmann: „Dabei wurde schnell klar, dass selbst für einen mittelständischen Betrieb hohe Arbeitskosten entstehen können, ganz zu schweigen vom Zeitaufwand.“ Diese Kosten können zum Killerkriterium für die Digitalisierung von Brownfield-Anlagen werden.

Das Digitalisierungsteam von Bilfinger entschloss sich deshalb, einen ganz anderen Weg zu beschreiten: Künstliche Intelligenz soll dabei helfen, bestehende Dokumente auszuwerten, um daraus automatisch eine digitale Variante des R&I-Schemas zu generieren. Die Idee zum „PID Graph“ war geboren. Die digitale Lösung wird derzeit zur Marktreife entwickelt und soll Ende des Jahres zur Verfügung stehen. Die Software liest ein R&I-Schema beispielsweise als Bilddatei ein und zerlegt diese anschließend in sogenannte Knoten und Kanten. Auf Mustererkennung trainierte neuronale Netze identifizieren die verwendeten Symbole und setzen daraus ein digitales Gesamtbild des Schemas zusammen. Die Software merkt sich außerdem Korrekturen der Nutzer und lernt daraus für weitere Erkennungsvorgänge. „Dadurch lässt sich die Zahl der Einlesefehler in kurzer Zeit minimieren“, berichtet Bergmann.

Heftausgabe: August 2018
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Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK

Über den Autor

Armin Scheuermann ist Chefredakteur der CHEMIE TECHNIK
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