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Die wachsende Dynamik des Marktes er-fordert anspruchsvolle Prozessführungs-strategien, die die Produktivität untermöglichst flexiblen Betriebsbedingun-gen steigern und eine schnelle Anpas-sung der Produktion an die sich stetsändernde Marktsituation ermöglichen.In diesem Zusammenhang sind echt-zeitfähige Prozessführungsstrategien er-wünscht, anhand derer der Prozess intransienten Phasen möglichst kosten-effizient betrieben werden kann undgleichzeitig die hergestellte Menge anMaterial, das nicht den Qualitätsanfor-derungen entspricht, möglichst geringgehalten wird. In den letzten Jahren
wurden nichtlineare modellprädiktiveRegler eingeführt, die ein dynamischesOptimierungsproblem mit einer wirt-schaftlichen Zielfunktion auf einem be-wegten Horizont lösen.
Der Beitrag stellt neuere Entwicklun-gen im Bereich der Echtzeitoptimierungund der nichtlinearen modellprädikti-ven Regelung (NMPC) hinsichtlich derWirtschaftlichkeit und Echtzeitfähigkeitdar. Die dynamische Optimierung mitwirtschaftlichem Gütefunktional erlaubteine optimale Ausnutzung der Prozess-steuergrößen sowie eine schnelle Reak-tion auf mögliche Störungen und Unsi-cherheiten unter Berücksichtigung der
Wirtschaftlichkeit. Verschiedene Strate-gien zur Auslegung solcher optimie-rungsbasierten Regelungen auf eineroder auf mehreren zeitlichen Ebenenwerden vorgestellt. Die rigorose Lösungeines dynamischen Optimierungsprob-lems stellt sehr hohe Ansprüche an dieEffizienz des dynamischen Optimie-rungsalgorithmus, so dass die Re-duktion der Rechenzeiten von großerBedeutung hinsichtlich der Applizier-barkeit von NMPC ist. Methoden wer-den vorgestellt, um wirtschaftlichoptimale Lösungen in Echtzeit zu fin-den.
V3.21
Operator-Training-Systeme – Anwendungen zum Testenund TrainierenDipl.-Ing. S. L. R. Schüler1) (E-Mail: [email protected]), Dr. L. O. Z. Lorenz2)
1)Siemens AG, Industriepark Höchst, G811, D-65926 Frankfurt, Germany2)Siemens AG, Oestliche Rheinbrueckenstraße 50, D-76187 Karlsruhe, Germany
DOI: 10.1002/cite.200950295
Durch den Einsatz von Simulations-werkzeugen können Teile der Steue-rungssoftware einer Anlage bereits wäh-rend der Konfiguration vom Ingenieurgetestet werden. Fehler werden so nichterst bei der Inbetriebnahme entdeckt.Diese Simulationen können auch zurAbnahme der Leittechnik (FAT) einge-setzt werden. Aufbauend auf diesen ein-fachen Simulationen können Operator-Training-Systeme (OTS) entwickelt wer-den. Kernstück eines OTS ist das verfah-renstechnische Prozessmodell, das dasVerhalten der Anlage abbildet. Ver-knüpft mit dem Prozessleitsystem kann
das Anlagenpersonal an einem Systemausgebildet werden, das in Bedienungund Verhalten dem der realen Anlageentspricht. Je nach Bedarf können jeder-zeit verschiedene Aufgaben und Situa-tionen geschult werden: Es kann sowohldas Vorgehen bei Startups und Shut-downs sowie bei Produkt- und Lastwech-seln trainiert werden. Kritische Situatio-nen und Störungen wie z. B. der Ausfallvon Pumpen oder der Einfluss durchVerschmutzung (Fouling) von Wärme-tauschern können durch einen Trainervorgegeben und von den Anlagenfah-rern ohne Gefahr immer wieder geübt
werden. Weiterhin kann die Beherr-schung aller Automatisierungseinrich-tungen trainiert werden. Anhand einesBeispiels werden die Vorteile eines OTSaufgezeigt. Dabei werden die Möglich-keiten zur Steigerung des Prozess-verständnisses, der Kosteneinsparung,Produktionssteigerung und Qualitäts-verbesserung beleuchtet. Fa. Siemensbietet z. B. für ihr Prozessleitsystem Si-matic PCS7 mit SimbaPro und Simitein skalierbares Produktspektrum an,das vom Leitsystemtest bis hin zu kom-plexen OTS eingesetzt werden kann.
Asset Management
V3.22
Der Betriebsingenieur im AufbruchR. Goedecke1), A. Noack2) (E-Mail: [email protected]), J. Rudolph3), R. Wolfertz4), S. Zeck3)
1)DECHEMA e.v., Frankfurt am Main, Germany2)Bayer Technology Services GmbH, Leverkusen, Germany3)BASF SE, Ludwigshafen, Germany4)VDI-GVC, Düsseldorf, Germany
DOI: 10.1002/cite.200950463
Die heute in produzierenden Unterneh-men der chemischen Industrie tätigenBetriebsingenieure sind oft auf sich al-
leine gestellt, tragen eine hohe Verant-wortung und bearbeiten ein umfassen-des Aufgabengebiet. Sie bilden das
Fundament für eine erfolgreiche Pro-duktion. Immer komplexere technischeAnlagen, steigende Ersatzteilvielfalt und
3 Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik 1109Chemie Ingenieur Technik 2009, 81, No. 8
© 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de
