Was sind KI-gestützte Betriebsabläufe in Kraftwerken?

Kurzfassung

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

Was sind KI-gestützte Betriebsabläufe?

KI-gestützte Betriebsabläufe umfassen den Einsatz künstlicher Intelligenz in industriellen Prozessleitsystemen, um menschliche Bediener bei der Überwachung, Diagnose und Verwaltung komplexer Systeme zu unterstützen.

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

• Analyse großer Mengen betrieblicher Daten in Echtzeit
• Bereitstellung kontextbezogener Einblicke und Empfehlungen
• Natürliche Interaktion mit Systemwissen
• Unterstützung von Bedienern, schnellere, fundiertere Entscheidungen zu treffen

Wichtig ist, dass KI in diesem Zusammenhang den Prozess nicht direkt steuert. Stattdessen fungiert KI 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 Stromversorgungssysteme sind nicht länger durch eine stabile, zentralisierte Energieerzeugung geprägt. Stattdessen müssen Betreiber u. a. Folgendes bewältigen:

• Fluktuierende erneuerbare Energiequellen (Solar- und Windenergie)
• Verteilte Energieressourcen
• Sich schnell ändernder Lastbedarf
• Wachsende Mengen an Betriebs- und Leistungsdaten

Dieser Wandel schafft neue Herausforderungen:

• Höhere Variabilität und Unsicherheit
• Mehr zu interpretierende Informationen 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 Entscheidungsfindung der Bediener und an die Benutzerfreundlichkeit des Leitsystems.

So unterstützt KI Bediener in Leitsystemen

KI steigert die Leistungsfähigkeit des Anlagenbetriebs durch den Fokus auf drei zentrale Bereiche:

1. Zugriff auf Systemwissen

Leitsysteme enthalten enorme Mengen an Informationen, darunter:

• Technische Dokumentationen
• Historische Daten
• Konfigurationsdetails
• Wartungsaufzeichnungen

KI-Systeme können relevante Betriebsinformationen, Engineering-Wissen und historische Zusammenhänge aus dem Ovation-Ökosystem sowie aus angebundenen Datendiensten abrufen und bereitstellen, um:

• relevante Daten schnell zu finden
• Systemkontext zu verstehen
• den Zeitaufwand für die Suche in mehreren Quellen zu reduzieren

2. Anomalienerkennung und Systemeinblicke

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

• Leistungsabweichungen
• Anomalien der Ausrüstung
• Sich abzeichnende Fehlerzustände

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

• Kontextbezogene Alarme
• Datensatzübergreifende Mustererkennung
• Frühzeitigere Erkennung potenzieller Probleme

3. Kontextbezogene Anleitungen und Empfehlungen

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

• Vorschläge für mögliche Grundursachen machen
• Korrekturmaßnahmen empfehlen
• Schritt-für-Schritt-Unterstützung bei der Störungsanalyse und -beseitigung bereitstellen

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

Was ist ein virtueller Berater in industriellen Leitsystemen?

In der Energieerzeugungs- 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 mit industriellen Prozessleitsystemen zusammenarbeitet, um kontextbezogene Handlungsempfehlungen und Einblicke in den Anlagenbetrieb bereitzustellen.

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

Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:

• Kontextbezogen 
  Arbeitet unter Einbeziehung anlagenspezifischer Daten, Systemkonfigurationen und Betriebshistorien

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

• Kontinuierliche Verbesserung 
  Nutzt anlagenspezifische Daten, den Betriebskontext und Benutzerinteraktionen, um immer relevantere Antworten und Empfehlungen bereitzustellen

• 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 entscheidungsrelevanten Einblicken und hilft Bedienern, Informationen effizienter in Entscheidungen umzusetzen und die Grundlage für fortschrittlichere, workflowgesteuerte KI-Funktionen zu schaffen.

Aufbauend auf diesen Fähigkeiten erweitert Emerson die KI-gestützten Betriebsabläufe 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 anzuleiten. 

Diese Weiterentwicklung steht für einen agentenbasierten Ansatz, bei dem KI nicht nur Einblicke liefert, sondern auch strukturierte, kontextbezogene Maßnahmen unterstützt. So können Unternehmen konsistentere Abläufe etablieren, die Belastung der Bediener reduzieren und operatives Know-how effizient skalieren – bei uneingeschränkter menschlicher Kontrolle.

KI ersetzt nicht die Automatisierung. Stattdessen ergänzt sie diese, indem sie zusätzlichen Kontext und weiterführende Einblicke in das Systemverhalten bereitstellt.

Wo KI in die Architektur von Leitsystemen passt 

KI wird in industriellen Leitsystemen in der Regel als zusätzliche Ebene neben dem eigentlichen Leitsystem eingesetzt – nicht innerhalb des Regelkreises selbst. 

Wichtige architektonische Prinzipien: 

• Deterministische Regelung bleibt intakt
  Die Kernsteuerlogik arbeitet weiterhin vorhersehbar und zuverlässig 
  
  
• KI agiert als unterstützende Ebene
  Verarbeitet Daten, generiert Einblicke und interagiert mit Bedienern in modernen Prozessleitsystemen und Plattformen wie der Ovation™ Automatisierungsplattform von Emerson 
  
  
• 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 Leitsystemen implementiert, um die Produktivität des Bedieners zu verbessern.

Integrierte KI-Lösungen bieten zum Beispiel:

• Sofortigen Zugriff auf Anlagendokumentation und Systemwissen
• Erkennung von Anomalien zwischen Controllern und Workstations
• Vorschläge von Maßnahmen basierend auf historischen Erfahrungen und Best Practices
• Unterstützung von Bedienern, Probleme schneller und sicherer zu beheben

Diese Fähigkeiten ermöglichen es Bedienern, die zunehmende Systemkomplexität zu beherrschen und dabei einen sicheren und zuverlässigen Betrieb aufrechtzuerhalten.

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 wie folgt:

• Die Verbesserung der Betriebseffizienz
• Zeitersparnis bei der Störungsanalyse und -beseitigung
• Unterstützung von weniger erfahrenem 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 entscheidungsrelevant 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 Wasser-/Abwasserwirtschaft verbessern. 

• Entdecken Sie, wie Ovation Virtual Advisor von Emerson vertrauenswürdige industrielle KI in die Arbeitsabläufe von Bedienern integriert und ihnen dabei hilft, auf Systemwissen zuzugreifen, Probleme zu diagnostizieren und in Echtzeit fundierte Entscheidungen mit Zuversicht zu treffen.

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