Was ist KI-unterstützter Betrieb in Kraftwerken?

Kurzfassung

Energieerzeugungssysteme werden aufgrund der Integration erneuerbarer Energien, verteilter Energieressourcen und zunehmender Betriebsdaten immer komplexer. Unter KI-unterstütztem Betrieb versteht man den Einsatz künstlicher Intelligenz in Steuerungsumgebungen, um Bediener bei einer schnelleren Entscheidungsfindung, verbesserten Fehlersuche und einem einfacheren Zugriff auf Systemwissen zu unterstützen, ohne deterministische Regelungen zu ersetzen.

Was ist KI-gestützter Betrieb?

KI-unterstützter Betrieb ist der Einsatz künstlicher Intelligenz in industriellen Steuerungsumgebungen, um menschliche Bediener bei der Überwachung, Diagnose und Verwaltung komplexer Systeme zu unterstützen.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Automatisierung, die vordefinierte Steuerlogik ausführt, bieten KI-gestützte Systeme:

• Analyse großer Mengen betrieblicher Daten in Echtzeit
• Bereitstellung kontextbezogener Einblicke und Empfehlungen
• Natürliche Interaktion mit Systemkenntnissen ermöglichen
• Helfen Sie Bedienern, schnellere, fundiertere Entscheidungen zu treffen

Wichtig ist, dass KI in diesem Zusammenhang den Prozess nicht direkt steuert. Stattdessen fungiert es als Entscheidungshilfe, die das Fachwissen des Bedienpersonals erweitert, während die deterministische Steuerungsgrundlage des Systems erhalten bleibt.

Warum der Betrieb von Stromversorgungssystemen immer komplexer wird

Moderne Leistungssysteme definieren sich nicht mehr durch eine stabile, zentralisierte Energieerzeugung. Stattdessen müssen die Bediener Folgendes verwalten:

• Intermittierende erneuerbare Energiequellen (Solar, Wind)
• Verteilte Energieressourcen (DERs)
• Sich schnell ändernder Lastbedarf
• Wachsende Mengen an Betriebs- und Leistungsdaten

Dieser Wandel schafft neue Herausforderungen:

• Höhere Variabilität und Unsicherheit
• Mehr Informationen zur Interpretation in kürzerer Zeit
• Größere Abhängigkeit von institutionellem Wissen und Systemkontext

Daher wird von Bedienern erwartet, dass sie schnell auf Probleme reagieren und sich gleichzeitig in einem zunehmend dynamischen Umfeld zurechtfinden. Dies stellt höhere Anforderungen an die menschliche Entscheidungsfindung und die Benutzerfreundlichkeit des Steuerungssystems.

So unterstützt KI Bediener in Steuerungssystemen

KI verbessert die betriebliche Leistung, indem sie sich auf drei Schlüsselbereiche konzentriert:

1. Zugang zu Systemwissen

Leitsysteme enthalten enorme Mengen an Informationen, darunter:

• Technische Dokumentation
• HISTORICAL DATENBANK
• Konfigurationsdetails
• Wartungsaufzeichnungen

KI-Systeme können relevante Betriebsinformationen, technisches Wissen und historischen Kontext abrufen und darstellen, die über das Ovation-Ökosystem und damit verbundene Datendienste zur Verfügung gestellt werden, um:

• Schnelles Auffinden relevanter Daten
• Systemkontext verstehen
• Reduzieren des Zeitaufwands für die Suche in mehreren Quellen

2. Anomalienerkennung und Systemeinblicke

KI-Modelle können das Systemverhalten kontinuierlich analysieren und Folgendes identifizieren:

• Leistungsabweichungen
• Anomalien der Ausrüstung
• Neu auftretende Fehlerzustände

KI verlässt sich nicht nur auf schwellenwertbasierte Alarme, sondern bietet:

• Kontextualisierte Alarme
• Mustererkennung über Datensätze hinweg
• Frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme

3. Kontextbezogene Anleitungen und Empfehlungen

KI-gestützte Systeme können Bediener durch komplexe Szenarien führen, indem sie:

• Vorschläge für mögliche Grundursachen
• Empfehlung von Korrekturmaßnahmen
• Schritt-für-Schritt-Unterstützung bei der Störungsanalyse und -beseitigung

Dies reduziert die kognitive Belastung und hilft, konsistente Reaktionen zu gewährleisten, was besonders in Situationen mit hohem Druck wichtig ist.

Was ist ein virtueller Berater in industriellen Steuerungssystemen?

In der Kraftwerks- und Prozessindustrie werden virtuelle Berater zusammen mit Prozessleitsystemen und Automatisierungsplattformen eingesetzt und bieten KI-gestützte Betriebsunterstützung.

Ein virtueller Berater ist ein KI-gestützter digitaler Assistent, der zusammen mit industriellen Leitsystemen zusammenarbeitet, um kontextbezogene Betriebsanleitungen und -einblicke zu bieten.

Lösungen wie der Ovation Virtual Advisor von Emerson wenden dieses Konzept an, indem sie KI-gestützte Erkenntnisse, Diagnosen und Anleitungen bereitstellen, die die Arbeitsabläufe und die Entscheidungsfindung von Bedienern unterstützen.

Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:

• Kontextwissend 
  Betrieb auf der Grundlage anlagenspezifischer Daten, Systemkonfigurationen und Betriebshistorien

• Interaktiv 
  Ermöglicht es Benutzern, Fragen in natürlicher Sprache zu stellen und relevante Antworten abzurufen

• Kontinuierliche Verbesserung 
  Nutzt anlagenspezifische Daten, betrieblichen Kontext und Benutzerinteraktionen, um immer relevantere Antworten und Anleitungen zu liefern

• Integration in operative Arbeitsabläufe
  Dieser Zugriff ist Teil der bestehenden Arbeitsabläufe und ermöglicht Anwendern den Zugriff auf Informationen, Diagnosen und Anleitungen, ohne ihre primäre Arbeitsumgebung verlassen zu müssen.

Ein virtueller Berater fungiert als Brücke zwischen Systemrohdaten und verwertbaren Erkenntnissen und hilft Bedienern, Informationen effizienter in Entscheidungen umzusetzen, und schafft die Grundlage für fortschrittlichere, workflowgesteuerte KI-Funktionen.

Aufbauend auf diesen Fähigkeiten erweitert Emerson die KI-gestützten Abläufe innerhalb der Ovation Automatisierungsplattform durch Ovation AI Agents - aufgabenorientierte digitale Assistenten, die zur Unterstützung spezifischer Betriebsabläufe entwickelt wurden. Diese Agenten wenden Echtzeitdaten, Analysen und integriertes Prozesswissen an, um Bedingungen zu überwachen, Probleme zu diagnostizieren und Bedienermaßnahmen in Bereichen wie Anfahr- und Abschaltsequenzen, Alarmmanagement, Leistung des Regelkreises, Anomalieerkennung und Wartungsplanung zu steuern. 

Diese Evolution spiegelt einen eher agentischen Ansatz wider, bei dem KI nicht nur Erkenntnisse liefert, sondern auch strukturierte, kontextbezogene Maßnahmen unterstützt, indem sie Unternehmen dabei hilft, die Konsistenz zu verbessern, die Belastung der Bediener zu reduzieren und das betriebliche Fachwissen zu skalieren, während sie die volle menschliche Kontrolle behält.

KI ersetzt nicht die Automatisierung. Stattdessen wird es verbessert, indem es zusätzlichen Kontext und Informationen rund um das Systemverhalten bietet.

Wo KI in die Leitsystemarchitektur passt 

KI wird in industriellen Steuerungssystemen in der Regel als eine Ebene neben dem Kernsteuerungssystem eingesetzt und nicht im Regelkreis selbst. 

Wichtige architektonische Prinzipien: 

• Deterministische Regelung bleibt intakt
  Die Kernsteuerlogik arbeitet weiterhin vorhersehbar und zuverlässig 
  
  
• KI arbeitet in einer Stützschicht
  Verarbeitet Daten, generiert Erkenntnisse und interagiert mit Betreibern in modernen dezentralen Prozessleitsystemen und Plattformen wie der Ovation™ Automation Platform von Emerson 
  
  
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  Lokale Bereitstellung für Sicherheit und Leistung
  KI-Lösungen werden häufig vor Ort oder in sicheren Umgebungen bereitgestellt, um:     * Sensible Betriebsdaten zu schützen    * Niedrige Latenzzeiten zu gewährleisten    * Cybersicherheitsanforderungen zu erfüllen 
• Integrierte Benutzererfahrung
  KI-Fähigkeiten sind über die Ovation KI-Anwendungen und -Erfahrungen zugänglich, die bestehende Arbeitsabläufe des Leitsystems ergänzen und gleichzeitig Unterbrechungen für Bediener minimieren.

Beispiel aus der Praxis: KI-fähige Bedienerassistenz

Der KI-gestützte Betrieb wird bereits in modernen Steuerungssystemen implementiert, um die Produktivität des Bedieners zu verbessern.

Integrierte KI-Lösungen können zum Beispiel:

• Sofortiger Zugriff auf Anlagendokumentation und Systemwissen
• Erkennen von Anomalien zwischen Controllern und Workstations
• Vorschlagen von Maßnahmen basierend auf historischen Erfahrungen und Best Practices
• Helfen Sie Bedienern, Probleme schneller und sicherer zu beheben

Diese Fähigkeiten ermöglichen es Bedienern, die zunehmende Komplexität von Systemen zu bewältigen und gleichzeitig eine sichere, zuverlässige Leistung zu gewährleisten.

Warum KI-gestützter Betrieb jetzt wichtig ist

Der Übergang zu dynamischeren und dezentraleren Energiesystemen beschleunigt sich. Mit zunehmender Komplexität wird die Fähigkeit, Daten schnell zu interpretieren und fundierte Entscheidungen zu treffen, immer wichtiger.

KI-gestützter Betrieb hilft Unternehmen:

• Die Verbesserung der Betriebseffizienz
• Zeitersparnis bei der Fehlersuche
• Unterstützen Sie weniger erfahrenes Bedienpersonal mit Einblicken auf Expertenebene
• Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit in komplexeren Umgebungen

KI ersetzt nicht menschliches Fachwissen, sondern stellt sicher, dass Fachwissen in Echtzeit zugänglich, skalierbar und umsetzbar ist.

Hier erfahren Sie mehr über die KI-Funktionen und -Anwendungen von Ovation

• Erfahren Sie, wie die KI-fähigen Ovation-Anwendungen von Emerson die Leistung und Entscheidungsfindung in der Energie- und Wasserwirtschaft verbessern. 

• Entdecken Sie, wie Ovation Virtual Advisor von Emerson vertrauenswürdige industrielle KI in die Arbeitsabläufe von Bedienern integriert und Bedienern hilft, auf Systemwissen zuzugreifen, Probleme zu diagnostizieren und in Echtzeit zuverlässig zu handeln.

• Erfahren Sie, wie die Ovation AI Agents von Emerson KI-gestützte Betriebsabläufe erweitern, indem sie bestimmte Arbeitsabläufe wie Alarmmanagement, Inbetriebnahmesequenzen und vorausschauende Wartung steuern.