Evolution of a digital twin using the example of an ethylene plant
Concept and realization
DOI:
https://doi.org/10.17560/atp.v61i6-7.2427Keywords:
digital twin, simulation, steam crackerAbstract
The article describes a concept for development and integrated use of a digital twin over the complete life-cycle of a process plant. Various aspects of a digital twin are defined and described. Possible benefits of a digital twin in successive phases of its life-cycle are discussed in detail. The concept is realized in the form of a demonstrator using the example of a steam cracker for ethylene production.
References
Rosen, R., Boschert, S., und Sohr, A. (2018). Next Generation Digital Twin. atp magazin, 60(10), (pp. 86-96). doi:10.17560/atp.v60i10.2371
VDI-Richtlinie 3633, Blatt 1. (2010). Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen. VDI: www.vdi.de
Bungartz, H. J., Zimmer, S., Buchholz, M., und Pflüger, D. (2009). Modellbildung und Simulation: eine anwendungsorientierte Einführung. Springer-Verlag.
Bausa, J., und Dünnebier, G. (2006). Life Cycle Modelling in the chemical industries: Is there any reuse of models in automation and control?. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 21, pp. 3-8). Elsevier.
Nagl, M. (2008). Collaborative and Distributed Chemical Engineering. From Understanding to Substantial Design Process Support: Results of the IMPROVE Project (Vol. 4970). Springer Science & Business Media.
Barth, M., und Fay, A. (2013). Automated generation of simulation models for control code tests. Control Engineering Practice, 21(2), (pp. 218-230).
Barth, M., Fay, A., Wagner, F., und Frey, G. (2010). Effizienter Einsatz Simuations-basierter Tests in der Entwicklung automatisierungstechnischer Systeme. Tagungsband Automation, (pp. 47-50).
Drath, R., Weber, P., und Mauser, N. (2008). Virtuelle Inbetriebnahme – Ein evolutionäres Konzept für die praktische Einführung. VDIBERICHT, 2032, (pp. 73).
Oppelt, M., und Urbas, L. (2014). Integrated virtual commissioning an essential activity in the automation engineering process: From virtual commissioning to simulation supported engineering. In IECON 2014-40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (pp. 2564-2570). IEEE.
Wolf, G., und Pfeffer, A. (2015). Integrierte virtuelle Inbetriebnahme. atp magazin, 57(01-02), (pp. 68-79). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2033
VDI/VDE 2206. (2004). Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme. VDI: www.vdi.de
VDI/VDE 3693. (2018). Virtuelle Inbetriebnahme, Blatt 1, Blatt 2. VDI: www.vdi.de
Cox, R. K., Smith, J. F., und Dimitratos, Y. (2006). Can simulation technology enable a paradigm shift in process control?: Modeling for the rest of us. Computers & chemical engineering, 30(10-12), (pp. 1542-1552).
NAMUR. (2006). NA 60: Management von Trainingssimulatorprojekten. NAMUR: www.namur.net
Bohlmann, S., Becker, M., Balci, S., Szczerbicka, H., und Hund, E. (2013). Online simulation based decision support system for resource failure management in multi-site production environments. In 2013 IEEE 18th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA) (pp. 1-4). IEEE.
Kuehn, W. (2006). Digital Factory – Integration of Simulation enhancing the Product and Production Process towards operative Control and Optimization. Abgerufen von: https://pdfs.semanticscholar.org/b91e/a4a2ec707bb91cd3140402cbe30012e27fe0.pdf
Oppelt, M., Wolf, G., und Urbas, L. (2015). Towards an integrated use of simulation within the life-cycle of a process plant. In 2015 IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA) (pp. 1-8). IEEE.
Oppelt, M., Wolf, G., und Urbas, L. (2015). Simulation im Lebenszyklus einer Prozessanlage. atp magazin, 57(10), (pp. 38-50). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2282
Oppelt, M., Wolf, G., Barth, M., und Urbas, L. (2015). Simulation im Lebenszyklus einer Prozessanlage. atp magazin, 57(09), (pp. 46-59). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2279
Sinatra, A., Biscaro, M., Trevisan, G., Giacomazzi, U., Rossi, E., Miglioranzi, M. (2003). Polimeri Europa Olefin Plant Maximizes Benefits from Advanced Solutions. Abgerufen von: https://library.e.abb.com/public/e99b8721064863b485256f9d00746eec/PE_OlefinPlantMaximizeBenefit.pdf
Buffenoir, M.H. (2007). A Greener chemistry - 120 Million tons of Ethylene per year. Why, what for, & how “greener”?. Abgerufen von: https://slideplayer.com/slide/4449028/
Process Systems Enterprise Limited. (o.J.) gOlefins Cracking Monitor. Virtual multisensor for real-time measurement of key cracking furnace operational values. Abgerufen von: https://www.psenterprise.com/solutions/golefins/crackingmonitor
European Commission. (2003). Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC): Reference Document on Best Available Techniques in the Large Volume Organic Chemical Industry. Abgerufen von: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/lvo_bref_0203.pdf
Tauchnitz, T. (2010). Leittechnik und Engineering wachsen zusammen. Abgerufen von: https://www.chemanager-online.com/news-opinions/interviews/leittechnik-und-engineering-wachsen-zusammen
Siemens AG. (2018). Siemens und PSE kooperieren bei modellbasierten Lösungen. Abgerufen von: https://www.siemens.com/press/de/pressemitteilungen/?press=/de/pressemitteilungen/2018/processindustries-drives/pr2018060207pdde.htm&content[]=PD
Schopfer, G., Yang, A., von Wedel, L., und Marquardt, W. (2004). CHEOPS: A tool-integration platform for chemical process modelling and simulation. International Journal on Software Tools for Technology Transfer, 6(3), (pp. 186-202).
Oppelt, M., Urbas, L. (2017): Inbetriebnahme. In: Früh, K.F., Schaudel, D., Urbas, L., Tauchnitz, T. (2017). Handbuch der Prozessautomatisierung: Prozessleittechnik für verfahrenstechnische Anlagen; ISBN: 978-3835673519.
Seitz, M. (2013). Prozesssimulation im Automatisierungssystem. atp magazin, 55(11), (pp. 26-31). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2181
Kormann, B., und Vogel-Heuser, B. (2011). Automated test case generation approach for PLC control software exception handling using fault injection. In IECON 2011-37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (pp. 365-372). IEEE.
Lee, S., Jeong, I., und Il, M. (2000). Development of evaluation algorithms for operator training system. Computers & Chemical Engineering, 24(2-7), (pp. 1517-1522).
Schulze, K. (2014). Trainingssimulation in der Prozessindustrie. atp magazin, 56(01-02), (pp. 66-72). Abgerufen von: http://ojs.di-verlag.de/index.php/atp_edition/article/view/2235
Lunze, J. (2016). Regelungstechnik 2. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg.
Föllinger, O., und Konigorski, U. (2013). Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung;[aktualisierter Lehrbuch-Klassiker]. VDE Verlag.
Siemens AG. (2018). PCS 7 Unit Template am Beispiel der Chemischen Industrie „Polymerisationsreaktor“. Abgerufen von: https://support.industry.siemens.com/cs/document/84061788
Dittmar, R., und Pfeiffer, B. M. (2009). Modellbasierte prädiktive Regelung: Eine Einführung für Ingenieure. Walter de Gruyter.
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