03.09.2021 – Kategorie: Automatisierung & Robotik

So lassen sich Automatisierungssysteme für die See einfach modernisieren

So lassen sich Automatisierungssysteme für die See einfach modernisierenQuelle: Avigator Fortuner/Shutterstock

Wie können Anbieter der Automatisierungssysteme bei der Reduzierung der Kosten von Migrationsprojekten von maritimen Anwendungen helfen?

Automatisierungs-, Kontroll- und Sicherheitssysteme sind von grundlegender Bedeutung für den sicheren und effizienten Betrieb von modernen Schiffen. Da jedoch die durchschnittliche Lebensdauer eines Schiffes die einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) weit überschreitet, ist es für Eigentümer und Betreiber wichtig, die Kosten für Wartung, Reparatur und Ersatz sorgfältig abzuwägen. In zunehmendem Maß wählen Eigentümer und Betreibers SPSs nicht nur auf Basis der Kosten und ihrer Möglichkeit aus, Anwendungsanforderungen zu entsprechen, sondern achten auch verstärkt auf das langfristige Lebenszyklus-Management. Automatisierungsanbieter helfen dabei, diesen Bedarf abzudecken und bieten hierfür modulare und skalierbare SPSs an, wie zum Beispiel die PACSystems™-Controller von Emerson. Die Modularität ermöglicht es Kunden, ihr System leicht zu aktualisieren, zu modifizieren oder zu erweitern, ohne dass eine vollständig neue Kontrolllösung neu entworfen und installiert werden muss.

Autor: Steve Ward, Direktor für Anwendungstechnik EMEA bei Emerson.

So gelingt die Migration der Automatisierungssysteme

Um die Leistung, Zuverlässigkeit und kontinuierliche Sicherheit sowie Umweltverträglichkeit zu maximieren, erfordern Automatisierungssysteme regelmäßige Upgrades und eine Implementierung von Patches, Bug-Korrekturen und Sicherheitsdownloads. Sollten bestimmte Komponenten obsolet werden, kann eine vollständige System-Migration erforderlich werden. SPS-System-Migrationen beinhalten verschiedene Herausforderungen und erfordern eine erhebliche Kapitalinvestition und umfangreiche Planung. Auch wenn diese Projekte üblicherweise nicht den Zeitplan einer kompletten Schiffsüberholung beeinflussen, ist die Planung eines SPS-System-Upgrades in Kombination mit einer vorgesehenen Schiffsüberholung vermutlich nicht immer möglich. Das Durchführen einer Kontrollsystem-Migration während einer routinemäßigen Schiffswartung erfordert eine gründliche Planung, um das Projektrisiko zu mindern.

Wenn ein SPS- oder Systemanbieter nicht länger tätig ist oder über keine einfache Modernisierungsstrategie verfügt oder es einen Verkäuferwechsel gab, kann der Eigentümer eines Schiffes sich für den kompletten Ersatz entscheiden, bei dem die Hardware entfernt wird, einschließlich Feldverkabelung und I/O. Ein vollständiger Austausch erfordert jedoch viel Arbeit, darunter auch eine zeitfressende und teure Neuverkabelung und Neuprogrammierung.

Das ist nicht immer praktisch und kann bei großen Systemen mehrere Wochen in Anspruch nehmen, außerdem bestehen zusätzliche Projektrisiken, da die neue Verkabelung verifiziert und getestet werden muss. Wann immer möglich versuchen Betreiber die Komponenten zu bewahren, die noch eine Restnutzungsdauer aufweisen. Die Verkabelung zum Beispiel hat typischerweise eine Lebensdauer von 30 Jahren oder mehr, wohingegen I/O-Panels und Anschlussfelder bis zu 20 Jahre halten können. Es sei denn es gibt einen Bedarf an einer Aktualisierung der Instrumente oder es sollen neue Sensoren hinzugefügt werden, besteht nicht wirklich eine Notwendigkeit die Verkabelung zu ersetzen.

Alte Hardware weiterverwenden

Die Lieferanten sind unterstützend tätig, da sie sicherstellen, dass neue Controller die Verwendung bestehender I/O-Module ermöglichen. Hierdurch können Schiffsbetreiber beträchtliche Summen einsparen, verringern ihr Projektrisiko und verkürzen die erforderliche Zeit für die Migration in erheblichem Umfang, was in einigen Fällen eine Gesamtdauer von weniger als zwei Tagen oder von wenigen Stunden bedeutet. Außerdem bedeutet die Verwendung der gleichen I/O-Module und Verkabelung, dass die Installationsdokumente keinen umfangreichen Aktualisierungen unterzogen werden müssen. Durch die Auswahl der gleichen oder ähnlichen Ausrüstung mit denselben Zertifizierungen reduziert sich die Projektierungszeit, einschließlich der Tests und Qualifizierung.

Wie bei der Hardware ist die Migration der Anwendungsfunktionalität ebenso kritisch. Für die Betreiber ist es mindestens erforderlich, dass das neue System die gleichen Kontrollfunktionen beinhaltet. Sie benötigen außerdem die Zusicherung, dass vor einem Neustart jegliche Konversion keine Kontrollfehler aufweist. Wenn ein Legacy GE Fanuc oder GE-System migriert werden soll, ermöglichen Controller von Emerson die erneute Verwendung eines bestehenden Anwendungscodes, was bedeutet, dass keinerlei Neuprogrammierung erforderlich ist, wodurch sich Risiko, Kosten und Migrationszeit im Vergleich zu einem kompletten Austausch erheblich reduzieren.“

Niederländische Schiffe erfolgreich auf neue Automatisierungssysteme migriert

Ein gutes Beispiel ist die kürzliche Unterstützung eines Kontrollsystem-Migrationsprojekts durch Emerson für mehrere LNG-Schiffe in den Niederlanden. Die Migration war aufgrund strengerer RoHS-Anforderungen und veralteter Komponenten erforderlich geworden. Durch das Bereitstellen seiner PACSystems RX3i CPE400 Controller und aktualisierter Feldbus-Schnittstellenmodule war der Eigentümer der Schiffe in der Lage, die bestehende I/O- und Feldverkabelung beizubehalten, was eine bedeutende Reduzierung der Migrationskosten zufolge hatte. Die neuen Controller bieten die gleichen Betriebsmöglichkeiten, maritime Zulassungen und Robustheit, um mit Erschütterungen, Vibrationen und extremen Temperaturen fertig zu werden. Der Betreiber genießt nun jedoch den zusätzlichen Vorteil einer schnelleren Ausführung.

Diese Systeme stecken in den britischen Flugzeugträgern

Die Flugzeugträger des Vereinigten Königreichs der Queen-Elizabeth-Klasse nutzen PACSystems RX3i für die Kontrolle von Förderbändern und Hangaraufzügen. Diese Entscheidung wurde aufgrund der langen Lebensdauer der kommerziellen serienmäßigen (COTS) Hardware von Emerson und ihrem Lebenszyklus-Support getroffen. Dieser Support ist nicht nur für die zu jener Zeit erhältliche Hardware gedacht, sondern beinhaltet ebenfalls einen eingebauten Modernisierungspfad für neue Hardware, wenn die ältere COTS-Hardware aufgrund der obsoleten Komponenten nicht mehr verfügbar ist. Emerson erreicht dies durch eine Kombination verschiedener Faktoren, einschließlich der modularen, auf COM Express basierten Bauweise seiner CPUs, um Upgrades der Prozessoren ohne Beeinträchtigung des Gesamtaufbaus der CPUs zu ermöglichen.

Hierdurch kann ein hundertprozentiger Form- und Faktoraustauch auch dann noch erfolgen, wenn der ursprüngliche Prozessor schon nicht mehr erhältlich ist. Durch den Lieferketten-Support ist eine fortgesetzte Bereitstellung kritischer Komponenten sichergestellt, was besonders wichtig ist, wenn wie momentan ein globaler Mangel an Mikrochips herrscht. Außerdem ermöglicht die Übernahme der modularen Backplane-Technologie die Verwendung sowohl von neuen wie auch Legacy I/O- und Kommunikationsmodulen in einem neuen Gehäuse. Als Resultat ergibt sich, dass Emerson die PACSystems RX3i Controller für einen umfangreichen Abschnitt ihres aktiven Lebens unterstützen wird, ohne dass mehrfache und kostspielige Nachrüstungen erforderlich sind, aufgrund derer ein Schiff vorübergehend außer Betrieb genommen werden müsste.

Migrationsunterstützungsdienste

Wenn ein Anbieter für Automatisierungssysteme für ein neues Bau- oder Migrationsprojekt evaluiert werden soll, ist es wichtig, dass Eigentümer und Betreiber die Fähigkeit des Anbieters verstehen, eine Lösung bereitzustellen, die Ausfallzeiten und Risiken minimiert und gleichzeitig einen greifbaren Unternehmenswert über die Lebensdauer des Schiffes liefert. Die Auswahl der Technologie ist eindeutig wichtig, doch auch die angebotenen Unterstützungsdienste, sowohl vor als auch während des Migrationsprozesses, beeinflussen ebenfalls den Erfolg des Projekts.

Ein Anbieter von Automatisierungssystemen mit System- und Branchenerfahrung sollte in der Lage sein, eine Roadmap für die Migration zu liefern, die die Kosten minimiert und die Geschwindigkeit maximiert, indem er diejenigen Elemente des Systems identifiziert, die wirklich ausgetauscht werden müssen, ob es nun die CPU oder zusätzliche Systemkomponenten sind und nahtlos den Code von alten zu neuen Systemen transferieren kann und schlussendlich dann eine schlüsselfertige Lösung bereitstellt, die es dem Nutzer ermöglicht, das jeweilige Kontrollsystem vertrauensvoll zu bedienen und zu warten. Das Ergebnis führt zu einer Reduzierung sowohl der Kapitalkosten als auch der Zeit.


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