STAHN electronics GmbH - Grundlagen - Automatisierung technischer Prozesse

Das Wort Prozess hat im Sprachgebrauch viele Bedeutungen (Geschäftsprozesse, chemische Prozesse, psychische Prozesse). In Verbindung mit der hier verwendeten, mehr technisch orientierten, Betrachtungen, wird eine nach DIN 66201 festgelegte Bezeichnung verwendet:

Ein Prozess ist die Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System, durch die Materie, Energie oder Information umgeformt, transportiert oder gespeichert wird. Durch geeignete Abgrenzung innerhalb des Systems können Teilprozesse festgelegt werden.

Technische Prozesse sind Prozesse, deren Zustandsgrössen durch technische Einrichtungen erfasst und beeinflusst werden können, wobei die Zustandsgrössen die Grössen sind, die den aktuellen Zustand des Prozesses eindeutig kennzeichnen.

Es wird zwischen drei Prozessarten unterschieden:

Stetige / kontinuirliche Prozesse
Diskrete / unstetige Prozesse
Hybride Prozesse

Bei stetigen / kontinuierlichen Prozessen wird ein kontinuierlicher Strom von Materie und/oder Energie befördert. Beispiele hierfür sind kontinuierliche Stahlerzeugung, chemische/petrochemische Prozesse, Energieerzeugung und Fördersysteme. So wird beispielsweise bei der Wasserenergieerzeugung aufgrund der kontinuierlichen Wasserströmung kontinuierlich Energie erzeugt.

Bei diskreten oder unstetigen Prozessen werden diskrete Produkte, auch Stückgüter genannt, gefertigt. Beispiele hierfür sind Einzel- und Massenfertigung, Stückgutförderung, Nachrichtenübertragung, sowie Lagerhaltung. Zwar fliesst bei der Nachrichtenübertragung ein kontinuierlicher Datenstrom, jedoch wird Nachricht für Nachricht mit meist unterschiedlichen Inhalten an zum Teil unterschiedliche Empfänger übertragen. Somit ist der Prozess der Nachrichtenübertragung mit dem der Einzelgutfertigung vergleichbar und damit ein diskreter Prozess, da auf jede Nachricht einzeln eingegangen wird.

Hybride Prozesse sind die Kombination von diskreten und stetigen Prozessen. Nach Rembold und Levi ist «die Mehrzahl aller Fertigungseinrichtungen aus hybriden Prozessen aufgebaut. Zum Beispiel werden die Materialien für einen kontinuierlichen chemischen Prozess mit Hilfe einzelner Lastwagen zugeliefert, in einer kontinuierlichen Fertigung verarbeitet und in einzelnen Fässern wieder verfrachtet. Ebenfalls werden in der überwiegend diskreten Automobilfertigung viele kontinuierliche Prozesse verwendet, wie z. B. Beizanlagen für Metallbänder» [1].

Aufgabe eines technischen Produktionsprozesses

Die Aufgabe dieser Prozesse ist es, aus einem oder mehreren Vormaterialien/ -produkten unter Verwendung von Hilfs- und Betriebsstoffen ein oder mehrere Fertigmaterialien/- produkte zu produzieren.

Das entstehende Produkt unterliegt Sollvorgaben, deren Einhaltung ein Mass für die erzielte Produktqualität ist. An deren Einhaltung und Reproduzierbarkeit kann die Prozessfähigkeit des technischen Prozesses abgelesen werden.

Kennzeichen technischer Prozess

Betrachtet man den technischen Prozess als Black Box, so ist dieser in der Regel gekennzeichnet durch eine oder mehrere Eingangsgrössen, eine oder mehrere Ausgangsgrössen sowie ein Sollverhalten, in dem der Produktionsprozess ablaufen soll.

Automatisierung eines technischen Prozesses

Automatisieren bedeutet, einem technischen Prozess ein vorgegebenes Verhalten, das Sollverhalten, aufzuprägen und dies mehr oder weniger vollständig und selbsttätig durch technische Einrichtungen zu bewerkstelligen.

Vollautomatisierte Prozesse → Mensch hat nur überwachende Funktion, Eingriff lediglich in Störfällen

Teilautomatisierte Prozesse → Teilprozesse werden manuell durchgeführt