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Fachbeitrag: Prozessablaufsimulation leicht gemacht - mit INOSIM

06. September 2022 von Andreas Pompenig Automation, Digitalisierung, Fachbeitrag, Lifecycle Management, Projekt Expertise, Prozess Expertise

Prozess-Simulationen: Engineering noch leistungsfähiger und passgenauer

Ein biotechnologischer Herstellungsprozess ist ein hoch komplexer Vorgang. Dementsprechend anspruchsvoll gestalteten sich auch die Engineering-Phasen sowie die Projektrealisierung in diesem Umfeld. Um die immer höher werdenden Qualitätsansprüche unserer Kunden erfüllen zu können und den holistischen "First-time-right"-Projektansatzes des "One-stop shops" gerecht zu werden, wurde ein neues zukunftsweisendes Tool in unseren Engineering-Prozess integriert.

Mit Hilfe von detaillierten Prozessablaufsimulationen wird das ZETA Engineering noch detaillierter, leistungsfähiger und passgenauer. Hierfür wird die auf Logistiksimulationen spezialisierte Software INOSIM in allen Phasen eines Projektes herangezogen. Projektbegleitend wird von ersten Abschätzungen, bis hin zur minutengenauen Auflösung des Herstellungsprozesses ein digitaler Zwilling der Anlage geschaffen.

Machbarkeitsstudie

Während der Machbarkeitsstudie wird so die technische und ökonomische Realisierbarkeit evaluiert und dient dadurch als Entscheidungshilfe für den Kunden.

Concept Design

Im Concept Design werden nicht nur theoretische Prozess,- und Produktionskapazitäten ermittelt, sondern auch diverse Anlagendesigns verglichen. Somit können bereits früh Bottlenecks und kostenintensive Bereiche in der Produktion identifiziert werden. Ein weiterer Output ist die Anlagen- und Equipmentdimensionierung, welcher in weiterer Folge auch die Layouterstellung unterstützt.

Prozess-Simulationen: Engineering noch leistungsfähiger und passgenauer.

Prozesse sinnvoll optimieren

In diskontinuierlichen Prozessen sind Konflikte durch gleichzeitige Equipmentbelegungen, neben Limitierungen in der Verfügbarkeit von Ressourcen, ein Hauptfaktor, der die Effektivität der Produktion und die Prozessrobustheit negativ beeinflusst. In den Basic und Detail Design Phasen wird daher der Detailierungsgrad der Simulation immer weiter erhöht und ein klares Bild der praktischen Anlagenkapazität erstellt.

Umfangreiches Werkzeug der Produktionsplanung

Im Verlauf eines Projektes wandelt sich also die Rolle der Simulation von einem reinen Engineering-Tool hin zu einem umfangreichen Werkzeug der Produktionsplanung. Lagerkapazitäten, Personalbedarf, mögliche Schichtpläne sind somit lange vor der Inbetriebnahme der Anlage bekannt. Nicht zu unterschätzen ist auch, dass durch den virtuellen Betrieb der Produktion schon sehr früh die Herausforderungen für die Automation der Anlage sichtbar werden.

Nicht auf Greenfield-Projekte beschränkt

Der Einsatz dieses Tools bleibt aber nicht auf Greenfield-Projekten beschränkt. In enger Zusammenarbeit mit ZETAs Experten im Bereich der Data Science werden bestehende Produktionen abgebildet und über Optimieralgorithmen das technische Potential der Anlage an das theoretische Potential des Prozesses herangeführt.

Bereits eine geringe Anzahl individuell simpler Einzelteile kann kombiniert ein komplexes Systemverhalten zur Folge haben. Eine intuitive Abschätzung von Potentialen, Bottlenecks sowie benötigter Kapazitäten von Hilfsstoffen und Ressourcen ist nur mit großer Unsicherheit möglich. Die Prozesssimulation bietet die Möglichkeit zielgenauer zu entwickeln und bereits in einem frühen Stadion spätere Herausforderungen beim Betrieb der Anlage zu erkennen.

Ansprechpartner: Roland Maichin
Corporate Head of Project Development

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Warum eine Prozessablaufsimulation?

Für bevorstehende Produktwechsel in bestehenden Anlagen sind Simulationen zur Ermittlung der Machbarkeit und Produktionskapazitäten unter den bestehenden Limitierungen der Anlage, sowie für etwaige anstehende Investitionen interessant. Für Multi-Purpose-Anlagen können Produktionsszenarien (Produktwechsel, Stillstandzeiten, Produktabfolgen) erarbeitet und so die Anlagenauslastung optimiert werden.

Digitaler Anlagenzwilling

Bei ZETA ist diese innovative Technologie seit einiger Zeit im Einsatz. Einerseits werden damit die internen Engineering-Abläufe und -ergebnisse optimiert. Andererseits profitieren unseren Kunden von einem weiteren integrierten Service, das dabei unterstützt, den digitalen Anlagenzwilling im täglichen Produktionsgeschäft zielführend einzusetzen. Kürzlich wurde im Zuge eines Engineering-Auftrages eine Produktionssimulation in der Simulationsumgebung INOSIM durch die ZETA Expertinnen und Experten erstellt, welche in weiterer Folge bei einem deutschen Biopharmakunden zum Einsatz kommt.

Kundenwünsche optimal erfüllen

Dieses Tool wird sich mittelfristig im ZETA Engineering-Prozess etablieren, da wir gemeinsam mit INOSIM die Anforderungen unserer Kunden zur größten Zufriedenheit erfüllen können.