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Die Produktqualität mit dem Virtual Sensor von BCAP verbessern

Dieses Beispiel zur Feuchteabschätzung und -vorhersage zeigt, wie Betreiber in der Prozessindustrie ihr Potential zur Überwachung von Produktqualitätsindikatoren verbessern können, um einen stabileren Produktionsprozess zu erreichen. Durch die Anwendung von Data-Analytics und maschinellem Lernen können Informationen zur Qualität ohne zusätzliche physische Installationen auf Basis vorhandener Feuchtemessdaten sowie anderer leicht verfügbarer Daten gewonnen werden.

 

Kunde

Industrie:Chemische Industrie
Region:DACH

Herausforderung

In der Prozessindustrie kommt es häufig zu Ineffizienzen beim Material- und Energieeinsatz aufgrund unzureichender Messungen und Überwachungen wichtiger physikalischer oder chemischer Parameter im Produktionsprozess. Dies kann an hohen Kosten für zusätzliche Sensoren, unzugänglichen Anlagenbereichen, zeitaufwändigen Laborprobenprüfungen oder anderen Gründen liegen.

Lösung

Der Virtual Sensor ist ein Teil des BCAP-Produktportfolios. Da er keine physische Installation benötigt, kann er auch in unzugänglichen Anlagenbereichen eingesetzt werden. Ein virtueller Sensor ist eine datengesteuerte Lösung, die in Echtzeit Einblicke in Prozess-, Produkt- und Anlagenparameter bietet. Diese Lösung kann auf bereits verfügbaren physikalischen Sensordaten, unregelmäßigen manuellen Labormessdaten sowie Sollwerten des Prozessleitsystems basieren. 

Vorteile

Der Virtual Sensor ergänzt bestehende Erkenntnisse und hilft der Prozessindustrie, die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu verbessern und Kosten zu senken.

Ein Anwendungsfall zur Verbesserung der Produktqualität

Herausforderung: Wie der Feuchtegehalt von Pulver ohne physikalische Sensoren bestimmt wird

Bei der Produktion eines bestimmten Pulvermaterials bestimmt der Feuchtigkeitsgehalt (oder Trockengehalt) die Produktqualität und den Energieverbrauch des Prozesses. Für die Fest-Flüssig-Trennung wurde ein Bandfilter eingesetzt. Neben dem geringen Feuchtigkeitsgehalt waren für die Betreiber dieses Bandfilters auch kontinuierlich stabile Entwässerungsprozesse und höchste Zuverlässigkeit entscheidend.

Der Feuchtigkeitsgehalt des Endprodukts ist ein wichtiger Qualitätsfaktor; häufige, zeitnahe Daten hierzu können den Betrieb erheblich unterstützen. Eine Online-Messung ist jedoch nicht möglich, da die Sensoren nicht an den gewünschten Stellen installiert werden können. Der Feuchtigkeitsgehalt kann nur manuell alle 3 Stunden durch eine Laborprobenanalyse gemessen werden. Das Produkt könnte innerhalb dieser Zeit leicht aus der Spezifikation geraten, was die Gesamtprozessstabilität und Produktqualität beeinträchtigt und Energie und Material verschwendet. Jede daraus resultierende Wiederholung der Produktion führt zu weiteren Kosten-, Energie- und Materialverlusten.

Lösung: Ein datengesteuerter Echtzeit-Einblick in Produkt-, Prozess- und Anlagenparameter

Die Antwort ist ein virtueller Sensor - eine datengesteuerte Lösung, die in Echtzeit Einblick in die Prozess-, Produkt- und Anlagenparameter bietet.

Für den Einsatz des Virtuals Sensors werden zunächst der Ziel-KPI (hier ein Produkt mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt) und die ihn beeinflussenden Parameter definiert, wobei die physikalischen Sensordaten und relevante, aber seltene manuelle Messungen berücksichtigt werden. Es ist keine physische Installation erforderlich.

Im Bandfilter werden Daten von zugehörigen physikalischen Sensoren mit historischen, vom Hersteller zur Verfügung gestellten manuellen Labormessungen verwendet. Der virtuelle Sensor liefert in einminütigen Intervallen vorausschauende Feuchtewerte. Erweitert durch BCAP-Recommender Models liefert es auch Empfehlungen zu Prozessanpassungen, um innerhalb der Prozessspezifikationen zu bleiben.

Zu den möglichen Einstellungen gehören die Bandgeschwindigkeit, der Druck und die Menge des auf die Bänder zugeführten Materials. Dies kann zu erheblichen Verbesserungen in der Prozess- und Qualitätsstabilisierung führen.

Weitere manuelle Messungen können sinnvoll sein, da diese Daten für die laufende Verbesserung des virtuellen Sensormodells liefern können. Diese müssten jedoch nur in 6-stündigen oder täglichen Intervallen und nicht in 3-stündigen Intervallen durchgeführt werden.

„Der Anwendungsfall zeigt, wie nützlich der Virtuelle Sensor bei der Verbesserung der Produktqualität sein kann. Diese Technologie ist aber auch für andere Anwendungsbereiche geeignet wie z. B. die Überwachung der Lebensdauer von Anlagen.“

Dr. Amir Gheisi, Senior Product Manager

Vorteile: Daten, die die Optimierung der Produktqualität und die Reduzierung des Energieverbrauchs ermöglichen

Der Kunde hat nach Möglichkeiten gesucht, den Feuchtigkeitsgehalt seines Produkts in Echtzeit anzuzeigen, um Prozessanpassungen zur Optimierung der Produktqualität und zur Reduzierung des Energieverbrauchs vornehmen zu können. Bilfinger Digital Next bietet virtuelle Sensoren als Teil der BCAP-Plattform an. Die erstellten virtuellen Sensormodelle können mit minimalem Aufwand auf andere ähnliche Asset-Sets angewendet werden.

 

Kundenvorteile

  • Verbessert die Produktqualität
  • Reduziert den Energie- und Materialverbrauch
  • Verbessert die Prozessstabilisierung
  • Reduziert Arbeitsstunden für manuelle Messungen

„Als Beispiel für die Überwachung der Lebensdauer von Anlagen kann ein virtueller Sensor die kontinuierliche Überwachung von Verschleißstellen für feuerfeste Auskleidungen bieten - eine Umgebung mit extrem hohen Temperaturen. Dazu werden leicht verfügbare Daten verwendet, wie z. B. Materialdurchsatz, Temperaturprofile, Produktanalysen und Inspektions-/Wartungsdaten. Dementsprechend können wir den Betreibern Empfehlungen geben, wie sie Prozessanpassungen vornehmen und unerwünschte und kostspielige Ausfallzeiten vermeiden können.“

Dr. Amir Gheisi, Senior Product Manager