Thema's 27 april 2018
Efficiënte systeemintegratie door servicegeoriënteerde software in de automatisering

Op schepen worden tegenwoordig terrabytes aan gegevens verzameld. Voor werven en systeemintegratoren betekenen de eisen die aan het verzamelen van de gegevens worden gesteld echter een aanzienlijke verzwaring van het werk. Systemen van verschillende fabrikanten moeten tijdens de inbedrijfstelling op elkaar afgestemd en geharmoniseerd worden.
De als gevolg van de digitalisering toenemende "datahonger" leidt tot een sterkere netwerkvorming en verhoogt eveneens de complexiteit. Met DIMA (decentrale intelligentie voor modulaire installaties) heeft WAGO een concept voor de verhoging van de efficiëntie in de procestechniek ontwikkeld dat zijn waarde reeds aan land heeft bewezen. Kan deze methode ook in de scheepvaart worden toegepast? En indien ja, hoe zou deze toepassing er dan uit kunnen zien?

Werven zijn tegenwoordig vrijwel gedwongen om leveringstermijnen zo goed mogelijk na te komen. Het beheersen van complexe processen en systemen wordt zodoende een belangrijke uitdaging. Reeds nu drukken automatisering en software hun stempel op de complexiteit van een schip. De werf moet hierbij nauw samenwerken met de leverancier van het bovengeschikte monitoring- en controlesysteem. Uiteindelijk vervult de systeemintegrator een spilfunctie tijdens de inbedrijfstelling. De systeemintegrator is niet alleen verantwoordelijk voor aan te brengen wijzigingen, maar ook voor de integratietest aan boord van het schip. De hiervoor uit te voeren werkzaamheden moeten vaak achtereenvolgens uitgevoerd worden en zijn over het algemeen duurder als in de werkplaats. Rederijen op hun beurt moeten zich tegenwoordig meer en meer concentreren op hun kernactiviteit, het creëren van een globale logistieke keten. Hiervoor hebben de rederijen de gegevens van hun schepen nodig, en zijn zodoende aangewezen op de integrator die het geïntegreerde monitoring- en controlesysteem van het schip levert. Wijzigingen in deelsystemen zoals het bunkersysteem of de boiler hebben tot gevolg dat bijvoorbeeld de leverancier van de boiler aan boord moet komen. Bovendien moet ook de integrator de bijkomende variabelen of de bereiken met meetwaarden in het bovengeschikte systeem integreren.

De bovengenoemde leverancier van de boiler moet bijvoorbeeld permanent overleggen met de fabrikanten van de diverse monitoring- en controlesystemen, en moet de boiler dienovereenkomstig afstellen om een plausibele en normconforme visualisatie van de boilercircuits te waarborgen. In geval van twijfel worden zelfs de deelsystemen op beheerniveau afgesteld en geregeld.

Hoe kan DIMA op schepen geïmplementeerd worden?

Met het oog op de diversiteit aan complexe systemen op een schip is het dan ook zinvol dat iedere schakel van de waardeketen zich op de kernthema's focusseert: de fabrikant van de deelsystemen construeert de installatie inclusief automatisering en visualisatie. De systeemintegrator en de werf voegen de deelsystemen vervolgens op intelligente wijze samen. De rederij stelt de logistieke diensten ter beschikking, is hierdoor gegarandeerd van een veilige investering voor het schip en is eveneens minder afhankelijk van leveranciers. In de machinebouw is deze procedure al werkelijkheid. Op het gebied van de elektrotechniek en de softwarecomponenten zijn de interfaces echter niet zo systematisch genormeerd, en zijn de deelsystemen zelfs op het beheerniveau zeer nauw met elkaar verbonden. Het is dan ook niet ongebruikelijk dat deze centraal geautomatiseerd worden.
Als de volgende maatregelen gerealiseerd worden, kan het concept van een decentrale intelligentie voor modulaire installaties ook op schepen geïmplementeerd worden:
ten eerste moet in de deelsystemen een decentrale automatisering gerealiseerd worden. Ten tweede is een software-interface met een hoge abstractiegraad noodzakelijk. Een hoge abstractiegraad betekent in dit geval dat het deelsysteem als dienst beschouwd wordt. Diensten kunnen onder andere gestart, gestopt en geparametreerd worden. Voor het beheersysteem, dat hierdoor als hoofdprocesniveau dient, maakt dit geen enkel verschil - ongeacht het feit of de hoofdmotor, de boiler of de airconditioning start. Ten derde moet informatie in plaats van gegevens uitgewisseld worden. Al deze punten moeten onder de koepel van een genormeerde standaard en dus onafhankelijk van de fabrikant gerealiseerd worden.

Toenemende complexiteit vraagt om nieuwe oplossingen

In samenwerking met de Technische Universität Dresden en de Helmut Schmidt Universität Hamburg heeft WAGO het DIMA-concept voor de procestechniek uitgewerkt. DIMA voldoet aan de genoemde eisen en resulteert momenteel in de VDI/VDE-richtlijn 2658 en de NAMUR-aanbeveling NE148. Kern van de methode is het Module Type Package (MTP) voor diensten en informatie. Het beschrijft de uitwisseling van informatie met behulp van OPC-UA. De dienstenoriëntatie wordt gewaarborgd door een conform IEC61512 genormeerde statusmachine. De visualisatie in het deelsysteem wordt beschreven met behulp van AutomationML (Markup Language) en is qua functie dus gelijk aan de bediening ter plaatse zoals in de machinekamer of op de brug. De weergave komt echter gewoon overeen met het design van de desbetreffende fabrikant.

Proeven aan een modelinstallatie in de procestechniek hebben aangetoond dat een inbedrijfstelling van de installatie binnen 2:30 min mogelijk is. Bij een normale inbedrijfstelling zijn normaliter al meerdere werkdagen nodig om het beheersysteem aan te passen. De positieve ervaringen in de procestechniek en het grote draagvlak onder fabrikanten op het gebied van de automatisering doen vermoeden dat de voordelen van een dienstengeoriënteerde software in de automatisering tot een stijging van de efficiëntie in de scheepsbouw kunnen leiden.

Auteur: Ir. (TU) Norman Südekum, hoofd branchemanagement scheepstechniek bij Wago Kontakttechnik GmbH & Co.KG

Uw contactpersoon bij WAGO

Market Management Industry Process