Prozessoptimierung von Kühlsystemen mit smarter Datenkombination

Das digitale Testgelände: XERVONs Wasserkühltürme

Im Fokus des Projekts stehen die von XERVON Instandhaltung betriebenen Wasserkühltürme für Kunden aus der Prozessindustrie. Die Anlagen bestehen aus einem verzweigten Rohrleitungsnetz und einer Vielzahl von Pumpen. Neben internen Kennzahlen wie der Leistung der Wasserpumpen oder der Temperatur des Pumpenmotors haben auch externe Faktoren wie Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit einen direkten Einfluss auf die Temperatur des Kühlwassers und damit den Betrieb der Anlagen.

Der Betrieb der Kühltürme ist also eine komplexe Angelegenheit; XERVON Instandhaltung übernimmt jedoch zusätzlich noch Wartung und Instandhaltung der Anlagen. Leicht vorstellbar, dass dies mit rein analogen Mitteln eine sehr zeit- und kostenintensive Aufgabe ist. Die Möglichkeiten der Industrie 4.0 versprechen hier immense Effizienzgewinne, weswegen XERVON Instandhaltung gemeinsam mit NTT DATA Business Solutions den Einsatz digitaler Technologien und Verfahren in den Kühlwasseranlagen erprobt.

Mit einer Vielzahl von Sensoren werden dabei in den Kühlanlagen kontinuierlich Daten zu diversen Betriebsparametern erfasst. Bevor diese sehr umfangreichen Daten weiterverwendet werden können, müssen sie zunächst so strukturiert und bereinigt werden, dass Redundanzen, Inkonsistenzen und Anomalien beseitigt sind. Dieser Vorgang erfolgt durch eine Vorverarbeitungssoftware, die die bereinigten Daten im Anschluss an eine Cloud weitersendet. Dort stehen sie dann selbstlernenden Algorithmen zum Training zur Verfügung. Nach Abschluss der Trainingsphase sind die Algorithmen dann eigenständig dazu in der Lage, aus den Anlagendaten Schlussfolgerungen zu ziehen. Abhängig vom gewählten Anwendungsfall sind das detaillierte Aussagen über den aktuellen Ist-Zustand der Anlage oder auch Hinweise auf Verschleißerscheinungen und den Wartungsbedarf.

Kombination von Wetterdaten und Betriebsdaten ermöglicht vorausschauenden Anlagenbetrieb

Mit Hilfe der smarten Algorithmen können nun Empfehlungen zur effizienteren Steuerung der Anlagen getroffen werden. Dazu lassen sich beispielsweise Betriebsdaten aus den Kühltürmen mit Wetterdaten kombinieren. Je nach Umgebungstemperatur werden dann Ventilatoren oder ganze Kühltürme an- oder ausgeschaltet. Auch in der Wartung der Anlagen können nun durch die intelligente Technologie Kosten gespart werden.

Das Ziel: Sobald sich beispielsweise Störungen der Kühlanlagen anbahnen, registriert die Software dies als Abweichung vom gewünschten Betriebszustand und informiert das Anlagenpersonal. Noch bevor es also zu Ausfallzeiten der Anlagen käme, können diese proaktiv gewartet werden. Das bedeutet auch, dass die Wartung somit sehr viel bedarfsgerechter erfolgt. Denn: Durch Predictive Maintenance werden die Verschleißteile dann ausgetauscht, wenn es aufgrund des Betriebszustands notwendig wird und zwar noch bevor es zu einem potentiellen Stillstand kommt. Die Lebensdauer der Anlagenteile wird so im Vergleich zur rein vorbeugenden Wartung maximiert.

Simulation von Anlagenbetrieb und -wartung mit dem Digitalen Zwilling

Ebenfalls zum Einsatz kommt in dem Projekt auch ein Digitaler Zwilling, ein virtuelles Abbild der realen Anlage. Dieser hat gleich mehrere Vorteile:

• Mit dem Digitalen Zwilling und den kontinuierlich erfassten Sensordaten lässt sich die reale Anlage schnell und automatisiert auf Abweichungen vom Normbetrieb hin überwachen
• Der Vergleich der Betriebszustände lässt sich „auf Knopfdruck“ simulieren, ohne die reale Anlage dafür testen zu müssen. Betriebsstunden, Umweltbedingungen und andere Testparameter werden hierzu einfach im Digitalen Zwilling eingestellt
• Der Pflegeaufwand des Digitalen Zwillings ist sehr gering und beschränkt sich auf die Fälle, in denen Einzelkomponenten an der physischen Anlage ausgetauscht werden müssen.

Fazit: Digitale Innovationen wagen lohnt sich!

Der Case der XERVON Instandhaltung GmbH zeigt beispielhaft, wie technische Innovationen in der Industrie eingesetzt werden können, um Prozesse zu optimieren, die Effizienz zu steigern und somit letzten Endes Kosten zu sparen.

Video ansehen

Auch in anderen Industriebereichen als der hier vorgestellten Prozessindustrie verfügt NTT DATA Business Solutions über viel Erfahrung in der Innovationsberatung. Weitere Beispiele unserer Innovation Cases zeigen wir auf #EnablingInnovations.

– von Adrian Kostrz, Innovation Manager, Innovation Technologies, NTT DATA Business Solutions AG –
E-Mail: [email protected]