Mixed Reality in der Instandhaltung
Ein Anwendungsbeispiel aus der Prozessindustrie

Ronny Franke, Mirko Peglow, Simon Adler und Nico Zobel

Geplante oder ungeplante Wartungsmaßnahmen an prozesstechnischen Anlagen sollten möglichst effizient durchgeführt werden. Im Zuge der Industrie 4.0 ermöglichen Assistenzsysteme den Zugang zu Betriebsdaten, Engineeringdaten und Ausfallprognosen und beschleunigen so die Wartung der Anlagen vor Ort. Die Einführung solcher Hilfsmittel in Kombination mit Mixed Reality wird von der IPT Pergande GmbH gemeinsam mit dem Fraunhofer IFF entwickelt.

Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg als Partner für Forschung und Entwicklung hat sich die Pergande Gruppe auf den Weg gemacht, die Chancen und Möglichkeiten der Digitalisierung für den Anlagen- und Apparatebau zu nutzen. Dabei baut Pergande auf die Kompetenz des Fraunhofer IFF im Bereich der Prozessindustrie 4.0. Diese Kompetenz hat sich das Institut als einer der Vorreiter im Bereich der Digitalisierung und Vernetzung des Anlagenbaus in zahlreichen Projekten aufgebaut, welche zusammen mit Unternehmen aus der chemischen Produktion, dem Raffineriebereich sowie dem Anlagenbau durchgeführt wurden. 

Die wesentlichen Fragen der Prozessindustrie im Bezug auf Industrie 4.0 zielen auf deren Auswirkungen auf die Produktion und wie die Entwicklungen genutzt werden können, um die Produktivität zu erhöhen. Lösungen der Industrie 4.0 wie Smart Maintenance, integriertes Datenmanagement sowie Remote Operation und die Nutzung von Cloud Solutions sind hierbei potenzielle Lösungen, die einen wesentlichen Beitrag zur Produktivitätssteigerung leisten könnten [1].

Bei der Störungsbehebung verfahrenstechnischer Anlagen geht derzeit oft viel wertvolle Zeit verloren, um relevante Informationen und Dokumente zusammenzutragen oder um Wissen erfahrener Mitarbeiter einzuholen. Assistenzsysteme sind ein erster Schritt in Richtung Industrie 4.0 und gehen diese Herausforderungen an, indem sie vorhandene Anlagendaten orts-, anwender- und situationsabhängig zur Verfügung stellen, um Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten zu beschleunigen. Die digitale Unterstützung dieser Arbeiten erfordert aber eine gute Datengrundlage. Im Gegensatz zu der diskontinuierlichen Fertigung werden in der Prozessindustrie bereits heute intensiv Daten aus dem Anlagenbetrieb durch die Prozessleitsysteme (PLS) erfasst. Allerdings sind neben den Betriebsdaten insbesondere die Daten aus dem Anlagenengineering entscheidend, um die Betriebsdaten mit der Anlagenstruktur in Beziehung zu setzen. Häufig liegen die Engineeringdaten vom Anlagenhersteller beim Betreiber nicht vor. Insbesondere bei älteren Bestandsanlagen muss ein nach heutigen Maßstäben geeignetes digitales CAD-Modell nachträglich erstellt werden. 


Das Forschungsprojekt CPPSprocessAssist 

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsprojekt CPPSprocessAssist adressiert die Bereitstellung flexibler Assistenzsysteme für Bestandsanlagen in der Prozessindustrie. Das Forschungskonsortium besteht neben der IPT Pergande GmbH und dem Fraunhofer IFF außerdem aus der GESA Automation GmbH, den Entwicklungspartnern PROCAD GmbH & Co. KG und Fasihi GmbH sowie den Anwendungspartnern CeH4 technologies GmbH, Mitteldeutsches Bitumenwerk GmbH sowie ROBETA-Holz OHG. Das Projektziel ist es, eine flexible Assistenzlösung für die Projektpartner bereitzustellen und bei ihnen Auswirkungen der Einführung zu quantifizieren. Das Assistenzsystem soll herstellerneutral im Betrieb heterogener Anlagenlandschaften beliebiger Größe eingesetzt werden können. Gemeldete Störungen im Betriebsablauf sollen dank des Systems vom PLS direkt adressiert werden. Für die Prüfung der Störungen und für Aufgaben der Instandhaltung der Bestandsanlagen sollen Workflows dem Wartungspersonal zur Verfügung gestellt werden. Zudem soll das Assistenzsystem einen Zugriff in Echtzeit auf die Anlagendokumentation ermöglichen und eine zentral mitwachsende Fehler- und Wissensdatenbank zum Know-How-Erhalt bereitstellen. Es hat zudem die Aufgabe die Nachvollziehbarkeit von Wartungs- und Instandhaltungstätigkeiten (Compliance) sicherzustellen, aber auch bei der Überwachung und Koordination der Servicefälle und Wartungsmaßnahmen zu unterstützen. 

 


Bild 1: Vier-Phasen-Modell des CPPSprocessAssist


Die Anwendung des CPPSprocessAssist im Feld 

Das für die Feldversuche implementierte Assistenzsystem ist keine isolierte Softwarelösung, sondern ein Systemansatz einer verteilten IT-Infrastruktur aus Planungssystemen, Produktdatenmanagement-Systemen (PDM) sowie einer Anbindung an vorhandene PLS. Die Funktionsweise des Assistenzsystems setzt die Projektvorgaben um, indem es einem Vier-Phasen-Modell (Bild 1) folgt, dass nach dem Szenariobasierten Design (SBD) [2] erstellt wurde, einer Methode, die für die Anforderungsanalyse beim Design interaktiver Systeme verwendet wird.
 

[Wenn Sie weiterlesen möchten, klicken Sie hier] 

Schlüsselwörter:

Smart Maintenance, Industrie 4.0, Prozessindustrie, Mobile Devices, Smart Glasses

Literatur:

[1] Otten, W., Bedeutung von Industrie 4.0 für die Prozessindustrie. Chemie Ingenieur Technik, 88: 1304, Weinheim, 2016.
[2] D. Benyon, Designing Interactive Systems: A comprehensive Guide to HCI and interaction design, Addison Wesley, 2010.