Trans­for­ma­tion der Indus­trie

Der verant­wor­tungs­volle Umgang mit Ressourcen steht seit Jahren auf der Agenda vieler Bran­chen und Unter­nehmen. Dies resul­tiert sowohl aus den gesetz­li­chen Vorschriften und Richt­li­nien auf natio­naler und euro­päi­scher Ebene, die umfas­sende Berichts­pflichten aufer­legen, als auch aus den Anfor­de­rungen, die ein gestie­genes Umwelt­be­wusst­sein bei Kunden und Geschäfts­part­nern stellt. Gleich­zeitig entfalten Digi­ta­li­sie­rung und Vernet­zung in der Indus­trie zuneh­mend ihr Poten­zial und erhalten durch künst­liche Intel­li­genz einen zusätz­li­chen Schub.

Krisen wie die Coro­na­pan­demie oder Bautei­le­knapp­heit sowie poli­ti­sche Krisen und die jüngsten Kriege haben die laufenden Verän­de­rungen bei Digi­ta­li­sie­rung und Nach­hal­tig­keit noch­mals beschleu­nigt. Die Indus­trie befindet sich in einem Trans­for­ma­ti­ons­pro­zess großen Ausmaßes. Einige Bran­chen betrifft dieser Wandel stärker als andere, weil ihnen für die Bewäl­ti­gung der anste­henden Aufgaben eine Schlüs­sel­rolle zukommt.

Schlüs­sel­in­dus­trie Wasser­stoff braucht Sicherheit

Wasser­stoff besitzt eine hohe Ener­gie­dichte und gilt daher als Ener­gie­träger der Zukunft. Grüner Wasser­stoff wird erzeugt durch Spal­tung von Wasser­mo­le­külen in Wasser­stoff und Sauer­stoff mithilfe elek­tri­scher Ströme, die durch erneu­er­bare Ener­gien erzeugt werden. Mit dem Boom steigen auch die Anfor­de­rungen an die funk­tio­nale Sicher­heit und die Indus­trial Security.

Denn Wasser­stoff birgt – wie alle Brenn­stoffe – ein Gefah­ren­po­ten­zial. Er ist leicht entflammbar und hoch­ex­plosiv, auch wenn sich nur geringe Mengen mit Luft vermi­schen – die Entzün­dung ist bereits bei einem Luft-Anteil von nur vier Prozent möglich. Es ist also wichtig, Luft und Wasser­stoff nicht zusam­men­kommen zulassen und die Gefahr einer Entzün­dung durch einen Funken oder Wärme zu vermeiden. Die sichere Produk­tion, Hand­ha­bung und Verwen­dung erfor­dert geeig­nete Sicher­heits­sys­teme.

Sicher­heit als Funk­tion betrachten

Bei sicher­heits­tech­ni­schen Betrach­tungen in der Wasser­stoff-Indus­trie stehen Aspekte wie die Gasdicht­heit und Robust­heit von Absperr­ein­rich­tungen oder die Druck­fes­tig­keit und Dich­tig­keit von Rohren, Sensoren oder Ventilen im Fokus. Entspre­chend werden Sicher­heits­auf­gaben klas­sisch häufig über Mate­ri­al­ei­gen­schaften und mecha­nisch gelöst: Je robuster beispiels­weise Absperr­ven­tile sind, desto sicherer sind sie in ihrer Anwen­dung. Schließ­lich sind höchste Prozess­drücke, beispiels­weise bis 700 bar, in der Wasser­stoff-Betan­kung von Fahr­zeugen oder Zügen erfor­der­lich.

„Es bringt Vorteile, Sicher­heit nicht ausschließ­lich auf eine stati­sche Zustands­prü­fung zu begrenzen. Erprobte und verfüg­bare Sicher­heits­prin­zi­pien aus der Auto­ma­ti­sie­rungs­in­dus­trie und der funk­tio­nalen Sicher­heit können auch in der Wasser­stoff-Indus­trie einge­setzt werden. Die Lösungen helfen, Sicher­heit immer als eine inte­grierte Funk­tion von Maschinen, Anlagen und den Zusam­men­hängen im Prozess zu betrachten“, erklärt Armin Glaser, Vice Presi­dent Stra­tegy and Coope­ra­tion bei Pilz.

So können sichere Auto­ma­ti­sie­rungs­lö­sungen zusätz­lich zu den klas­si­sche Sicher­heits­funk­tionen weitere Aufgaben über­nehmen, beispiels­weise die dyna­mi­sche Druck- und Tempe­ra­tur­über­wa­chung oder die sichere Einhal­tung von Belas­tungs­grenzen nach­ge­schal­teter Struk­turen. Fehler­zu­stände werden im Milli­se­kun­den­be­reich erkannt und führen zur einer defi­nierten Sicher­heits­re­ak­tion. Daneben gewähr­leistet die Auto­ma­ti­sie­rung auch den ggf. sicheren Daten­aus­tausch und die Visua­li­sie­rung von Betriebs­zu­ständen und Diagno­se­mel­dungen. Ein modernes Steue­rungs­system, bestehend aus Hard­ware, Firm­ware und dem Engi­nee­ring-Tool, kann alle Status- und Diagno­se­daten liefern, die über Feld­busse oder Indus­trial Ethernet für andere Geräte lokal oder remote ange­zeigt werden und auswertbar sind.

Dank dieser Leis­tungs­fä­hig­keit und Diagno­se­mög­lich­keiten sind das Auto­ma­ti­sie­rungs­system PSS 4000 und die sichere konfi­gu­rier­bare Klein­steue­rung PNOZ­multi 2 bereits heute die bevor­zugte Lösung von Endan­wen­dern wie Arce­lor­Mittal in Belgien im verwandten Bereich Feue­rungs­technik oder von Maschi­nen­her­stel­lern wie Bühler Haas in Öster­reich. Und in Frank­reich sorgt das Auto­ma­ti­sie­rungs­system PSS 4000 von Pilz bereits für die Sicher­heit bei der Abgabe von Wasser­stoff an öffent­li­chen Tank­stellen.

„Pilz ist auf dem Weg, das über lange Jahre erar­bei­tete Wissen über die Anwen­dungen und Lösungen der funk­tio­nalen Sicher­heit auch in andere Bran­chen einzu­bringen – also quasi ein Know-how-Transfer“, sagt Armin Glaser mit Blick auf die Zukunft.

Know-how für die Batte­rie­pro­duk­tion

Der Elek­tro­mo­bi­lität gehört die Zukunft. Die Herstel­lung der Batte­rien für E‑Autos wird bislang von asia­ti­schen Herstel­lern domi­niert. Exper­ten­schät­zungen zufolge kommen 90 Prozent der Maschinen für die Batte­rie­pro­duk­tion aus der Region Asia-Pacific.

„Auch wenn in Asien beim Thema Sicher­heit andere Anfor­de­rungen oder gesetz­liche Vorgaben gelten: Wenn die für die Batte­rie­pro­duk­tion benö­tigten Maschinen z. B. in euro­päi­schen Ferti­gungs­stätten zum Einsatz kommen sollen, dann ist die CE-Kenn­zeich­nung erfor­der­lich“, erklärt Jimmy Han, der für Pilz in Asien zahl­reiche Maschi­nen­bauer und Batte­rie­pro­du­zenten beim Thema sichere Auto­ma­ti­sie­rung unter­stützt.

Funk­tio­nale Sicher­heit ist also obli­ga­to­risch. Pilz unter­stützt welt­weit Maschi­nen­bauer und Betreiber mit Sicher­heits­technik für deren Anlagen und Maschinen. Hinzu kommen umfang­reiche Consul­ting- und Trai­nings­dienst­leis­tungen, damit dortige Maschi­nen­bauer ihre Anlagen auf den welt­weiten Märkten einsetzen dürfen.

Digi­ta­li­sie­rung braucht Indus­trial Security

Zusätz­lich zur klas­si­schen Safety beob­achtet Han ein zuneh­mendes Inter­esse an Indus­trial Security: Die neuen Ferti­gungs­stätten sind hoch­ver­netzt und digi­ta­li­siert. Der Schutz vor Mani­pu­la­tion spielt daher eine große Rolle. „Um Mani­pu­la­tionen vorzu­beugen, wollen die Betreiber genau regeln können, wer Zugriff auf die Anlagen hat“, erläu­tert Jimmy Han. „Unser Iden­ti­fi­ca­tion and Access Manage­ment (I.A.M.) bietet Safety und Security in einem System. Von der Authen­ti­fi­zie­rung von Nutzern über die Betriebs­ar­ten­wahl, die Daten- und die Netz­werk­si­cher­heit bis zum Zugangs­ma­nage­ment.“ In Fabriken in Asien und Europa kommen die I.A.M.-Lösungen von Pilz bereits zum Einsatz.

Digi­tale Schiene

Neben der E‑Mobilität ist der öffent­liche Perso­nen­trans­port die zweite Säule der ange­strebten Mobi­li­täts­wende. Für die notwen­dige Kapa­zi­täts­stei­ge­rung der Schie­nen­in­fra­struktur ist die Digi­ta­li­sie­rung und Auto­ma­ti­sie­rung der Signal­technik eine Grund­vor­aus­set­zung. „Dank offener Schnitt­stellen und Commer­cial-off-the-Shelf-Lösungen – also stan­dar­di­sierter Produkte – kann Pilz dazu beitragen, bislang proprie­täre Anwen­dungen aufzu­lösen“, betont Sebas­tian Lüke, Head of Busi­ness Unit Rail bei Pilz.

Die 2022 gegrün­dete, eigen­stän­dige Pilz Busi­ness Unit hat ihren Fokus auf der Erwei­te­rung des speziell auf die Bahn zuge­schnit­tenen Port­fo­lios und Appli­ka­ti­ons­en­gi­nee­rings. Inzwi­schen arbeitet Pilz eng mit Betrei­bern, Univer­si­täten und anderen Forschungs­part­nern zusammen, unter anderem im euro­päi­schen Forschungs­pro­jekt EULYNX. Dort geht es um die Entwick­lung und Bereit­stel­lung einheit­li­cher Indus­trie­stan­dards für neue modu­lare Stell­werks­technik. Große Projekte wie etwa die Digi­ta­li­sie­rung der Kommu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struktur in Schweden zeigen auf, welchen Beitrag sichere Auto­ma­ti­sie­rungs­lö­sungen aus der Indus­trie auch auf und neben der Schiene leisten können.