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Digitale Prozessoptimierung für mittelständische Unternehmen in der Industrie

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SAMSON und InfraServ Wiesbaden entwickeln gemeinsam digitales Informationssystem für biologische Kläranlage im Industriepark

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Die SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT und die InfraServ GmbH Co. Wiesbaden KG haben im Rahmen einer strategischen Kooperation einen wichtigen Meilenstein erreicht, um digitale Lösungen für die Prozessindustrie 4.0-Umgebung voranzutreiben. SAMSON ist ein führender Anbieter von Produkten und Systemen zur Steuerung des Durchflusses von Medien aller Art. Seit über 110 Jahren ist das Unternehmen auf den Bau von Regelventilen spezialisiert. Aktuell konzentriert sich das Unternehmen auf die Integration von smarten Produkten in Industrial Internet of Things (IIoT)-Umgebungen. Die InfraServ Wiesbaden betreibt seit 1997 den Industriepark Kalle-Albert. Der Standort in Wiesbaden beherbergt rund 75 Unternehmen und ist der zweitgrößte Industriepark des Bundeslandes Hessen. Zu den Kernkompetenzen der InfraServ Wiesbaden gehören die Energieversorgung, die Abfallentsorgung und die Bereitstellung moderner Infrastruktur- und Industriedienstleistungen.

Zum Start ihrer strategischen Entwicklungskooperation im Oktober 2019 starteten SAMSON und InfraServ Wiesbaden ein gemeinsames Pilotprojekt zur Optimierung der Prozesse in der im Industriepark betriebenen biologischen Wasseraufbereitungsanlage. Der Startschuss für das Pilotprojekt fiel Anfang 2020. Im Januar 2021 konnte mit dem Abschluss der ersten Projektstufe ein wichtiger Meilenstein erreicht werden.

Erste Stufe: IIoT-basiertes Informationssystem

Zum Ende der ersten Projektstufe ging das neu entwickelte Informationssystem für die Wasseraufbereitungsanlage online. Dieses System basiert auf der IIoT-Plattform von SAMSON, die im Rahmen der Kooperation mit InfraServ Wiesbaden weiterentwickelt und auf die informationsspezifischen Anforderungen zugeschnitten wurde. Das neue System ermöglicht die weitgehend automatisierte Erfassung und Bereitstellung von Daten, die für den Anlagenbetrieb und die gesetzlich vorgeschriebene Dokumentation benötigt werden. Zur Datenerfassung wird eine umfangreiche Palette an Sensoren und Analysegeräten eingesetzt. Derzeit werden 1.800 Messgrößen verarbeitet. Im Rahmen der Datenerfassung werden auch Daten aus einem Analyselabor bei Infraserv Höchst in die Plattform importiert. Darüber hinaus wurden historische Daten des Vorgängersystems, die bis in das Jahr 2009 zurückreichen, in das neue Informationssystem integriert.

Die im neuen System verwendeten Daten, die wesentlich genauer und zuverlässiger sind, generieren bessere Leistungskennzahlen. Daraus ergibt sich eine wesentlich präzisere und benutzerfreundlichere Analyse der hochkomplexen Prozesse bei der biologischen Wasseraufbereitung. Bestimmte Parameter, wie z.B. die Schmutzfracht in verschiedenen Prozessstufen, können auch über eine frei definierbare Zeitachse visualisiert werden.

Weitere Highlights des neuen Systems sind digitale Betriebsprotokolle, eine automatisierte Berichtserstellung für die Bauleitung und die mit der Überwachung der Gesamtanlage betrauten Behörden. Eine automatisierte Probenplanung mit Etikettendruck erleichtert die Bedienung der Anlage zusätzlich. Alles in allem läuft die Anlage schon jetzt wesentlich effizienter, obwohl bisher nur die erste Projektstufe abgeschlossen ist

Herr Jörg Kreutzer, Leiter der Geschäftsführung der InfraServ Wiesbaden, kommentiert: "In unserer Rolle als Industrieparkbetreiber schaffen wir derzeit neue digitale Kapazitäten an, um mit der Entwicklung hin zu Industrie 4.0 und digital gesteuerten Abläufen Schritt zu halten. Unser Ziel ist es, die Effizienz und Effektivität der eigenen Ver- und Entsorgung zu steigern. Außerdem wollen wir unsere Dienstleistungen ausbauen, um dem Bedürfnis unserer Kunden nach attraktiven Produktionsbedingungen im Industriepark langfristig gerecht zu werden. Die erste Stufe des Pilotprojekts mit SAMSON zur Einführung der digitalen Steuerung unserer Wasseraufbereitungsanlage war ein großer Erfolg. Wir sind unheimlich dankbar, mit SAMSON einen sehr innovativen und ambitionierten Partner zu haben."

Dr. Andreas Widl, Geschäftsführer der SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT, sagt: "Die Kooperation zwischen InfraServ Wiesbaden und SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie erfolgreich die digitale Transformation von Industrieunternehmen durchgeführt werden kann. Unsere Produktlinie SAM DIGITAL wurde entwickelt, um unsere Kunden bei der Optimierung der systematischen Erfassung, Visualisierung und Analyse von Prozessdaten im Feld zu unterstützen. Ein wichtiges Ziel für uns ist es, dem qualifizierten Expertenteam zu helfen, fundierte, umsetzbare Entscheidungen zu treffen, und nicht, sie zu ersetzen. Ich bin sehr stolz darauf, dass sich unsere strategische Zusammenarbeit mit InfraServ Wiesbaden als äußerst fruchtbar erwiesen hat und den Weg für zukünftige digitale Entwicklungen ebnet."

Zweite und dritte Stufe: Digitale Datenanalytik und KI-basierte Prozesssteuerung

In der zweiten Stufe des im Januar 2021 gestarteten Pilotprojekts liegt der Fokus auf der Datenanalyse auf der IIoT-basierten Plattform. Sobald eine systematische Datenerfassung erreicht ist, kann das Projektteam Leistungsindikatoren definieren, die vom System berechnet werden. Diese Leistungsindikatoren werden für eine detaillierte Datenanalyse mit dem Ziel der Prozessoptimierung genutzt. In den nächsten Monaten werden nach und nach weitere Prozessdaten in das System integriert. So wird es möglich sein, Zusammenhänge zwischen den an die Unternehmen im Industriepark gelieferten Rohstoffen und dem benötigten Input in der Wasseraufbereitungsanlage aufzudecken.

Die IIoT-Plattform von SAMSON hat den großen Vorteil, dass sie verschiedene Datenquellen integrieren kann und dank der neu programmierten Schnittstellen eine weitaus größere Konnektivität der Anlage und des Systems bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rechnersystemen generiert die Plattform auch Zeitreihendatenbanken, die ein mächtiges Werkzeug für die Verarbeitung und Analyse von Daten inklusive verschiedener Visualisierungsmöglichkeiten sind.

Im Laufe des ersten Halbjahres 2021 soll das Projekt in die dritte Phase gehen, in der neben der Datenanalyse auch erste Versuche zur Digitalisierung der Prozesssteuerung unternommen werden sollen. Dazu wollen die Projektpartner Algorithmen entwickeln, die auf künstlicher Intelligenz basieren, um automatisch Möglichkeiten zur Verbesserung der Anlagen- und Prozesssteuerung zu berechnen. Langfristiges Ziel dieser Entwicklung ist der schrittweise Übergang zu einer automatisierten Prozesssteuerung, bei der die KI-optimierten Parameter direkt bestimmte Prozessparameter steuern.

Digitale Zwillinge und Pilotprojekt

Das Pilotprojekt ist Teil der zeitlich unbefristeten Kooperation zwischen SAMSON und InfraServ Wiesbaden. Hauptziel ist es, gemeinsam die IIoT-Plattform voranzutreiben, die die Optimierung von Prozessen und die Anlagensteuerung digital unterstützt. SAMSON betreibt eine IIoT-basierte Multi-Tenant-Plattform für die Digitalisierung, Visualisierung und automatisierte Steuerung von Industrieanlagen. Die Plattform beinhaltet flexible Schnittstellen für die Anbindung von Kundensystemen und externen Analysetools. Als Industrieparkbetreiber und Industriedienstleister entwickelt und betreibt die InfraServ Wiesbaden analoge und digitale Lösungen für die im Industriepark ansässigen Unternehmen sowie für andere Firmen. Unter dem Produktnamen KI Konzept bietet sie smarte Datenanalytik an. Der Kundenzugriff auf die IIoT-Plattform über das Rechenzentrum vor Ort ist so konfiguriert, dass maximale Datensicherheit gewährleistet ist.

Ziel der beiden Unternehmen ist es, die Zusammenarbeit fortzusetzen, um die SAMSON-Plattform gemeinsam weiterzuentwickeln und auszubauen. InfraServ Wiesbaden bringt sich in die Kooperation ein, indem es seine Erfahrungen aus der Industrie einbringt und spezifische Steuerungsprozesse für eigene Anlagen, wie die biologische Kläranlage, oder für die Umsetzung von Kundenanforderungen programmiert. Das Ergebnis werden "digitale Zwillinge" der analysierten Systeme zur Simulation von Anlagensteuerungen, zur Analyse von Energie- oder Warenflüssen sowie Lösungen für die intelligente, vorausschauende und kostengünstige Wartung von Anlagen und Geräten mittelständischer Industrieunternehmen sein.

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