W hen you are talking about process automation trends, youneed to distinguish between two scenarios: automation of ex-isting systems and green-field projects. In Europe, process au-tomation plays a major role in plant modernization projects.By increasing the efficiency of a large number of processes,

automation improves competitiveness and business performance.When you consider that labor costsonly account for 10% of overallcosts in the chemical industry com-pared to 35% for raw materials andenergy, respectively, then it is obvi-ous that the process itself holds thekey to success.The challenge is to re-duce raw material and energy con-sumption, reduce waste, increaseyields and control production basedon specified product characteristics.You can only do that is you havecomplete control of the process andare able to keep downtime to a min-imum. Automation technology hasbecome an important tool in theprocess industry in the effort toachieve these goals.

Spricht man über Trends in der Prozessautomatisierung, gilt es zweiVarianten zu unterscheiden – die Automatisierung von bestehenden

Anlagen und den Neubau auf der grünen Wiese. In Europa hat dieProzessautomatisierungstechnik eine wichtige Rolle bei der Modernisie-rung von Standorten inne. Dank ihr laufen viele Prozesse effektiver, unddamit sind die Unternehmen wettbewerbsfähiger, leistungsfähiger und

erfolgreicher geworden. Bedenkt man, dass in der Chemie-industrie lediglich 10% der Kostenfür Personal anfallen, dafür aber je35% für Rohstoffe und Energie, liegtes nahe, dass der Schlüssel für denerfolgreichen Betrieb im Prozessselbst liegt. Hier gilt es, Rohstoff-und Energieverbrauch sowieAusschussware zu reduzieren, dieAusbeute zu erhöhen und dieProduktion nach vorgegebenenProdukteigenschaften zu steuern.Und dies gelingt nur, wenn man inder Lage ist, die Prozesse exakt zuregeln und die Stillstandszeiten zureduzieren. Die Automatisierungs-technik ist für diese Aufgaben ein

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The key to successDer Schlüssel zum Erfolg

The importance of automation in the processindustry has increased dramatically in recentyears. It has become a force in the entirechemical, oil, gas and biotechnology industry.Innovative instrumentation systems nowcontrol complex processes, ensure process re-liability and safety and provide the basis foradvanced maintenance strategies. All of thesetopics will be presented and discussed at theACHEMA 2006.

Kaum ein Bereich innerhalb der Prozess-industrie hat in den vergangenen Jahren so anBedeutung gewonnen wie die Automatisie-rungstechnik. Sie bewegt die gesamte Prozess-industrie. Innovative Mess- und Regeltechniksteuert komplexe Verfahren, sorgt für Sicher-heit im Prozess und ist die Basis für moderneWartungskonzepte. All diese Themen werdenzur ACHEMA 2006 präsentiert und diskutiert.

Trend Report: Process AutomationTrendbericht: Prozessautomatisierung2006

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Trends auf einen Blick■ Automatisierungstechnik gewinnt in allen prozessnahen Branchen anBedeutung■ Zunehmende Integration von Informations-, Kommunikations- und Auto-matisierungstechnologien in die Betriebsabläufe■ Moderne Technologien, wie Funknetze, Feldbussysteme und Asset Mana-gement-Systeme, sorgen für Effizienzsteigerung in verfahrenstechnischenAnlagen

Trends at a glance■ The importance of automation technology continues to increase in theprocess industry■ The barriers between information, communication and automationtechnology in the operational context are gradually disappearing■ The latest technologies including wireless networks, fieldbus systemsand asset management systems boost the efficiency of process systems

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State-of-the-art IT presents newchallengesThe influence of office software (e.g. Microsofttechnology) has ushered in major changes inprocess automation technology. Office technol-ogy offers users the opportunity to share databetween a large number of applications, but italso presents new challenges, for the examplethe problem of linking many diverse systems.System life cycles are becoming an issue be-tween users and manufacturers. Process controlsystems are often used for 20 years, but updatesto Microsoft software at six month intervals arenothing unusual.

The integration of systems,which are outside therealm of process control, has significantly in-creased the amount of data in a system or com-pany network. This has not always contributedto greater ease of operation or improved processefficiency. Instead, operators have often had tocope with information overload. Only certain in-formation is needed to properly control aprocess.What most operators really need to know iswhether a line is running in a stable state.Know-

wichtiges und zuverlässiges Hilfsmittel der Pro-zessindustrie geworden.

Herausforderungen durchmoderne ITZu den wichtigsten Veränderungen in der Pro-zessautomatisierungstechnik gehört der Einflussvon Software aus dem Büroalltag, z.B. durchMicrosoft-Technologien. Einerseits profitierendie Anwender von diesen Technologien, etwa imHinblick auf die Datendurchgängigkeit, anderer-seits schafft dies auch neue Herausforderungen,beispielsweise die oft mühsame Anbindung derverschiedensten Systeme. Ein weiteres Span-

nungsfeld öffnet sichzwischen Anwendern undHerstellern, wenn es um diekontinuierliche Betriebs-weise über längere Zeitenhinweg geht. Während z.B.Leitsysteme oft 20 Jahre langbetrieben werden, ist beieiner Microsoft-Softwareein halbjährliches Updatekeine Seltenheit. Gleich-zeitig hat sich auf Grund derzunehmenden Integrationvon leittechnikfremden Sys-temen die Datenmenge ineiner Anlage oder im Unter-nehmensverbund beträcht-lich erhöht. Nicht immerhatte dies eine einfachereBedienung oder einen effi-zienteren Prozess zur Folge.Im Gegenteil: Vielfach wur-de das Bedienpersonal mitDaten überfrachtet – umaber eine Anlage sicher zusteuern, sind jedoch nur be-stimmte Daten nötig. Den meisten Anlagenfah-rern reicht die Information,ob sich die Anlage noch imstabilen Zustand befindetoder nicht. Ob demnächsteine Pumpe gewartetwerden müsste oder ob einneues Update einer Soft-ware vorhanden ist, ist für sie

nicht von Belang. Dagegeninteressiert sich das Instandhaltungspersonalsehr wohl für detaillierte Informationen über daszur Reparatur anstehende Gerät. Die Daten in diegeeignete Bahnen zu lenken, dürfte daher zurHauptherausforderung für die Prozessautomati-sierung werden. Schließlich wird die Menge anDaten weiter zunehmen, vor allem wenn ferti-gungstechnische Bereiche, wie Logistikprozesse,hinzu kommen. In solchen Konstellationen können Hybrid-systeme, also solche Systeme, die sowohl in der

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New: NAMUR expert forumsHasso Drathen, NAMUR’s business manager for ACHEMAWorldwide, has predicted that “economic, organizational andtechnological trends will cause significant changes in au-tomation technology during the next few years”. ACHEMA isthe ideal forum for the process industry to share informationabout the latest developments. NAMUR (user association ofautomation technology in process industries) intends to raisethe profile of automation technology at ACHEMA. Expert fo-rums will be organized at the show for the first time.About 20panel discussions will take place in Hall 10.1 in close proxim-ity to the exhibition areas.These discussions will focus on con-crete issues related to instrumentation and control, manage-ment, process control, communications, explosion protectionand measurement technology.

Neu: NAMUR-Expertenrunden „Wirtschaftliche, organisatorische und technologische Trendswerden die Automatisierungstechnik in den nächsten Jahrenerheblich verändern”, sagt Hasso Drathen als NAMUR-Geschäftsführer für Achema Worldwide. Für die Prozessindustrienist die ACHEMA das geeignetste Forum für einen breitenErfahrungsaustausch zu diesen neuen Entwicklungen. Deshalbwird die NAMUR (Interessengemeinschaft Prozessleittechnik derchemischen und pharmazeutischen Industrie) künftig derAutomatisierungstechnik auf der ACHEMA einen starken Auftriebgeben. Ein Novum sind die erstmals organisierten Expertenrundenmit rund 20 Panels in Halle 10.1. in unmittelbarer Nähe derAussteller. Im Mittelpunkt stehen konkrete Fragestellungen ausdem Umfeld der Mess-, Regel- und Prozessleittechnik zuBetriebsführung, Prozessführung, Kommunikation, Ex-Schutzoder Messtechnik.

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ing that maintenance needs to beperformed on a pump in the nearfuture or that a new software up-date is available is merely a dis-traction. However, detailed infor-mation about a piece of equip-ment that needs to be repaired canbe very helpful to the maintenanceteam. Getting the information tothe right people is probably one ofthe biggest challenges in theprocess automation industry. Thevolume of information will con-tinue to increase, especially ifmanufacturing data (from the lo-gistics process etc.) is added to theexisting pool of data.Experts believe that hybrid sys-tems, which are designed to han-dle process and manufacturing applications, can be an attractive option inthis context. The idea is to develop a common control system which is de-signed for general use and can then be tailored to meet the needs of theprocess industry. This allows the process industry to benefit from the costadvantages which the manufacturing industry enjoys due to higher vol-umes. A high level of system integration using package units, etc. can beachieved on systems which are designed for the manufacturing industry.However, it would be unwise to underestimate the complexity of this ap-proach, because it involves significant changes to system architecture.

Integration of production and business processesVirtually seamless horizontal and vertical integration of information, com-munication and automation technology throughout the organization isneeded to address the complexity of today’s processes. The buzzword inthe industry is seamless communications. Manufacturing Execution Sys-tems (MES), which are normally positioned between the Enterprise Re-source Planning (ERP) and control system levels, can be used to optimizebusiness process on the shop floor, improve product quality, increaseprocess reliability, (particularly in the pharmaceutical industry) and reducecompliance and validation effort.Currently, there are not more than twenty fully integrated systems world-wide, but the conditions are right for wide scale deployment of MES, be-cause this technology is well established in many partial implementations.In addition, many control systems, which were originally installed in the1980’s, will soon need to be replaced. Installation of a new system offersthe ideal opportunity to add MES functionality. The major MES supplierswill showcase their systems at ACHEMA 2006.

The rise of fieldbus technologyFieldbus undoubtedly has a role to play in company-wide data integration.At ACHEMA 2003, users were critical of what they perceived as insufficientinteroperability and the lack of fieldbus-enabled devices. The situation istotally different at ACHEMA 2006. A wide range of fieldbus-enabled com-ponents is now available. The introduction of fieldbus barriers has led to abreakthrough in connectivity, and it enables users to reduce wiring,planning and installation costs.Equipment manufacturers,users and user groups are nowtaking a pragmatic approachto the diversity of fieldbus sys-tems.A few years ago, many peoplein the industry were still talk-

Prozess- als auch in Fertigungswelt be-stehen können, nach Experten-meinungen von großem Wert sein. DieIdee dahinter: Es gibt ein gemeinsamesLeitsystem, das alle Branchen abdecktund beispielsweise speziell auf dieAnforderungen der Prozessindustriezugeschnitten wird. Dadurch lässt sich

vom Kostenvorteil der hohen Stückzahlen der Fertigungsindustrie profi-tieren. Auch ist eine tiefere Integration z.B. von Package Units bei Systemenmöglich, die aus der Fertigungsindustrie stammen. Allerdings sollte mandie Komplexität eines solchen Zuschnitts nicht unterschätzen. Diesererfordert tiefe Eingriffe in die Systemstruktur.

Integration von Produktions- und GeschäftsprozessenUm die Komplexität heutiger Prozesse effektiv zu lösen, ist die nahtlosehorizontale und vertikale Integration von Informations-, Kommunikations-und Automatisierungstechnologien in die Betriebsabläufe nötig. Dasbestimmende Stichwort in der Branche lautet daher durchgängigeKommunikation. Manufacturing Execution Systeme (MES), die sich meistzwischen der Enterprise Ressource Practice (ERP)- und der Leitebenebefinden, sind eine Möglichkeit, um Geschäftsprozesse in der Produktionzu optimieren, die Produktqualität zu verbessern, die Sicherheit desProzesses zu erhöhen und – speziell in der Pharmaindustrie – den Aufwandfür Compliance und Validierung zu senken. Noch gibt es weltweit maximal zwanzig volldurchintegrierte Systeme, aberdie Voraussetzungen für einen breiten Einsatz von MES sind gut. Zum einengehören MES in vielen Teilbereichen zur festen Einrichtung, zum anderensteht in vielen Unternehmen die Leittechnik vor einem Austausch. VieleProzessleitsysteme wurden in den 80er Jahren implementiert. Bei derInstallation eines neuen Systems bietet es sich geradezu an, auch MES-Funktionalitäten mit zu berücksichtigen. Auf der ACHEMA werden diewichtigsten Vertreter von MES ihre Systeme präsentieren.

Feldbus: den Kinderschuhen entwachsenZur Datenintegration in den Unternehmen trägt ohne Zweifel auch derFeldbus bei. Noch zur ACHEMA 2003 lauteten die Stimmen der Anwenderaus der Prozessindustrie: „mangelnde Auswahl bei feldbustauglichenGeräten” oder „keine wirkliche Interoperabilität”. Im ACHEMA-Jahr 2006sieht die Situation bereits ganz anders aus. Heute steht eine breite Auswahlan Feldbus-tauglichen Komponenten zur Verfügung. Gleichzeitig gelangmit der Einführung der Feldbusbarrieren ein Durchbruch in der Anschluss-technik. Damit konnten die Verdrahtungs-, Planungs- und Installations-

kosten gesenkt werden. Und auchbeim Feldbustyp selbst geben sichGerätehersteller, Anwender undNutzerorganisationen pragmatisch.Sprach man vor einigen Jahren nochvon dem einen internationalenFeldbusstandard, hat sich heute dieErkenntnis durchgesetzt, dass es

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One single international fieldbus

standard – this willnever happen.

Den eineninternationalen Feld-busstandard wird eswohl nie geben.

Turnover in the worldwide process au-tomation market is about �55 billion,and the market continues to expand.The US accounts for about 34% of themarket.

Insgesamt umfasst der Weltmarkt für Pro-zessautomatisierung etwa 55 MilliardenEuro – mit steigender Tendenz. Die USAhaben daran etwa einen Anteil von 34%.

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ing about one single international fieldbus standard, but there isnow a realization that this will never happen. Most equipmentmanufacturers offer a number of fieldbus protocols, enabling usersto choose the best solution for their particular application.The FISCOmodel enables fieldbus systems to move into potentially explosivezones.User organizations and manufacturers will present fieldbus system suc-cess stories in the process industry at ACHEMA. Based on the experiencethey have gained in a number of projects, users claim that this technolo-gy is now firmly established in the process industry. Initially, the main ben-efit was perceived to be reduced wiring, but users now recognize that field-bus systems save time and money during commissioning and ongoing op-erations.

Improving yield with process analyticsThe relatively new field of process analytics promises to be exciting diringthe next few years. In the past, the technology was focused on cost sav-ings resulting from the optimal use of instrumentation and process con-trol technology in selected process steps or subsystems. Today, significantimprovements can be achieved using intelligent process analytics in com-bination with sophisticated control technology across a network of sys-tems. Traditional analytical methods have turned out to be a gold mine.Online process analytics now offers opportunities for process optimizationthat no one could envisage just a short time ago. It is now possible to de-termine the exact composition of intermediates and finished products,whereas in the past it was only possible to capture surrogate parametersonline. This provides an excellent basis for substantial process improve-ment. Optical techniques including infrared, near infrared (NIR) and Raman spectroscopy have proved to be very useful, but process engineersare also looking at chromatographic systems. In cases where these tech-nologies were used, users have been able to achieve significant cost sav-ings or make noticeable improvements in product quality.The “Process Analytics” working group was founded by the GermanChemical Society (GDCh) and the DECHEMA in 2005 to provide a sup-portive framework and generate stimulus for this new interdisciplinaryfield.

High-level maintenance strategiesMaintenance and minimal downtime are part of the process optimizationequation, and asset management systems (AM) will have a bigger role toplay in the future. In the process industry, the list of assets includes com-

diesen wohl nie geben wird. Die meisten Geräteherstellerbieten mehrere Feldbus-Protokolle an und der Anwender setztdie Lösung ein, die am besten auf seine Anlage passt. Dankdes FISCO-Modells ist mittlerweile sogar der Einsatz einesFeldbusses im Ex-Bereich möglich. Auf der ACHEMA werden sowohl Nutzerorganisationen alsauch Hersteller erfolgreiche Einführungen von Feldbus-systemen in der Prozessindustrie vorstellen. In zahlreichenProjekten bescheinigten die Anwender dem Feldbus, dass

diese Technologie nun endgültig in der Prozessweltangekommen ist. Stand vor ein paar Jahren noch

die Einsparung in der Verdrahtung im Vor-dergrund, hat man nun erkannt, dass die

Feldbustechnologie vor allem in der Inbe-triebnahmephase und während deslaufenden Betriebs Zeit und Geld spart.

Prozessanalytik verbessertdie Prozessausbeute

Spannend dürfte es auch im noch jungenGebiet der Prozessanalytik in den nächsten

Jahren zugehen. In der Vergangenheit wurdenhauptsächlich Einsparpotenziale mit dem optimalen

Einsatz der Instrumentierung und der Leittechnik bei einzelnen Prozess-schritten oder Anlagen erreicht. Heute lassen sich deutliche Steigerungenmit intelligenter Prozessanalytik in Verbindung mit gehobenen Regelungs-verfahren unter Betrachtung des Anlagenverbundes erzielen. Dabei er-weisen sich ehemals klassische Analytikmethoden als wahre Goldgruben. Die Online-Prozessanalytik verfügt insbesondere bei der Verfahrens-optimierung über Potenziale, an die bis vor kurzem noch nicht einmalansatzweise gedacht werden konnte. Inzwischen ist etwa die Erfassung derexakten stofflichen Zusammensetzung von Zwischen- und Endproduktenmöglich – früher waren nur Summenparameter online messbar. Dies ist dieBasis für eine wirkliche Prozessverbesserung. Besonders hervorgetan haben sich optische Verfahren wie die Infrarot-,Nah-Infrarot (NIR) oder Raman-Spektroskopie, aber auch chromato-graphische Systeme rücken in den Blickpunkt der Betriebsingenieure. In denFällen, in denen diese Technologien eingesetzt wurden, konnten erheblicheKosten gespart oder spürbare Verbesserungen bei der Produktqualitäterzielt werden. Auch der 2005 von der Gesellschaft Deutscher Chemiker(GDCh) und der DECHEMA gegründete Arbeitskreis „Prozessanalytik” wirddieses Thema begleiten und neue Impulse für dieses interdisziplinäreArbeitsgebiet geben.

Übergeordnete WartungskonzepteBei der Optimierung von Prozessen geht es auch um Fragen derInstandhaltung und möglichst kurze Stillstandszeiten der Anlagen. Daherwerden in Zukunft Asset-Management (AM)-Systeme an Bedeutung ge-winnen. In verfahrenstechnischen Produktionsanlagen sind Assets die Kom-ponenten dieser Anlagen, wie Apparate, Maschinen, Behälter, Rohr-leitungen, Package Units und insbesondere auch Geräte und Einrichtungender Prozessleittechnik. Neben der Anlagenfahrweise, also der gewähltenProzessführung, hängt der Produktionsprozess von der Verfügbarkeit derAnlagenkomponenten ab. Auf der ACHEMA 2006 wird dieses Thema nichtnur auf den Ausstellungsständen, sondern auch im Kongress intensivdiskutiert werden.

magazine 2006Trend Report: Process AutomationTrendbericht: Prozessautomatisierung

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The influence of office software has ushered in major changesin process automation technology.

Zu den wichtigsten Veränderungen in der Prozessautomatisie-rungstechnik gehört der Einfluss von Software aus dem Büroalltag.

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ponents, machines, vessels, pipes,package units and process controlequipment and devices. The pro-duction process depends on theavailability of system componentsas well as on system operatingcharacteristics and process control.This topic will be the subject of in-tensive discussions at the ACHEMA2006 stands and at the congress.

The future role of wireless technologyWireless transmission has been atopic of discussion in the processindustry for a long time. The tech-nology admittedly has some at-tractive features. It reduces theneed for complicated, expensivecabling at large chemical plants.Maintenance personnel who areout conducting inspections on theproduction floor can remain in con-tact with the control centre. Isolat-ed instrumentation, for examplepumps stations located at remotesites in the mountains, can now beintegrated into the automationstrategy.Wireless applications in the processindustry cannot be limited to merereplacement of cabling to provideconnectivity for sensors and otherdata sources. It is important to takeadvantage of the flexibility whichwireless components offer. Ease ofuse, visualization, parameteriza-tion and diagnostics via remotelinks are important considerations.There is also a need for long rangecommunications, wide area cover-age and good security. The datarate, infrastructure, potentialsources of interference, range andintegration into the existing dataenvironment have to be evaluatedprior to installation.Rugged solutions already exist,which meet functional securityrequirements and are even suitablefor use in potentially explosive ar-eas. As is the case with the overallautomation strategy, the crucialfactor is integration into the over-all system. We will probably neversee completely wireless produc-tion, but wireless communicationstill has a lot to offer in the processindustry. One of the podium dis-cussions at ACHEMA will be dedi-cated to “wireless automation”(May 17th, 10 am – 11 am). ■

Kabellos in die Zukunft?Die drahtlose Übertragung in derProzesswelt ist schon seit langem inder Diskussion. Und in der Tat hatdiese Technologie einigen Charme:So reduzieren sich komplizierte undaufwändige Kabelverlegungen inweitläufigen Chemiearealen, beimInspektionsgang durch die Anlageist weiterhin Kontakt zur Leit-zentrale möglich oder bis datounerreichte Messstellen, wie etwaPumpstationen in bergigen Gegen-den, lassen sich einfach in Auto-matisierungskonzepte einbinden. Will man Funkanwendungen er-folgreich in der Prozessindustrieetablieren, darf sich der Einsatznicht auf den reinen Kabelersatzz.B. für die Anbindung vonSensoren und anderen Informati-onsquellen beschränken. Vielmehrkommt es darauf an, die Flexibilität,die bei Verwendung von drahtlosenKomponenten möglich ist, auchentsprechend zu nutzen. Dabeispielen Aspekte der Bedienung undder Visualisierung, der Parametrie-rung und Diagnose über Fern-wartung und Fernsteuerung einewesentliche Rolle. Zudem sind hoheReichweiten und Abdeckungensowie die Sicherheit gefragt. Somüssen vor einer Installation dieDatenrate, die Infrastruktur, mög-liche Störquellen, aber auch dieReichweite und die Einbindung indie bestehende Datenstrukturuntersucht werden.

Wichtig: Einbindung inGesamtsystemFakt ist, dass bereits heute robusteLösungen existieren, welche dieAnforderungen nach funktionalerSicherheit erfüllen und sogar fürden Einsatz in explosionsgefähr-deten Bereichen geeignet sind.Entscheidend – wie bei der gesam-ten Automatisierungstechnik – istjedoch die Einbindung der Funk-systeme in das Gesamtsystem. Vonder völlig drahtlosen Produktionwird daher nie die Rede sein,dennoch birgt die funkgestützteKommunikation auch für die ver-fahrenstechnische Industrie eingroßes Potenzial. Während derACHEMA wird das Thema „kabel-lose Automatisierung” auf einerPodiumsdiskussion (17. Mai, 10.00bis 11.00 Uhr) diskutiert. ■

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