IT-gestützte Automatisierung und Modernisierung sind besonders für kleinere und mittlere Unternehmen eine zentrale Strategie. Ein modularer Ansatz gestattet dem Anwender dabei, mit geringem Systemumfang zu starten und das Funktionsspektrum bei Bedarf Schritt für Schritt zu erweitern.

Bild: Deleproject

Bei der Einführung umfangreicher Produktionsanlagen denken viele Unternehmen inzwischen über den Einsatz von Manufacturing Execution-Systemen (MES) nach. Für diesen Anwendungsbereich gibt es mittlerweile eine Vielzahl etablierter Systemen, welche sich in moderne Automationslandschaften integrieren lassen. Da gerade in der Lebensmittelindustrie rechtliche Rahmenbedingungen eine lückenlose Rückverfolgbarkeit verlangen, können die Systeme durch Funktionen wie Betriebs- und Maschinendatenerfassung (BDE/MDE) sowie integrierte Qualitätssicherungssysteme (CAQ) eine wertvolle Unterstützung für die Ablaufsteuerung und Compliance-Sicherheit der Produktionsabläufe darstellen. Doch bei der Anpassung und Modernisierung kleinerer, bestehender Produktionsanlagen kann der Integrationsaufwand die Betreiber vor Hürden bei der Softwareeinführung stellen.

Je nach Anlagenkonfiguration können hohe Kosten und Realisierungszeiten anfallen, besonders wenn Betriebe das bestehende Automationssystem nicht durch den Einsatz von standardisierten Schnittstellen für die Kopplung an MES-Funktionen vorbereitet haben beziehungsweise vorhandene Steuerungen oder Sensorik nicht ohne weiteres für die Anbindung an IT-gestützte Auswertungssysteme kompatibel sind. Hinzu kommt, dass viele Anwender zunächst nicht den vollen Funktionsumfang eines MES nutzen wollen. Was die Integrationsaufgabe zusätzlich erschwert, ist die Anbindung der Automationsebene an die Produktionsplanung in der Enterprise Resource Planning-Software (ERP). Dazu muss in den meisten Fällen die produktionsnahe IT an die Schnittstelle des ERP-Systems angepasst werden. Solche Anpassungen können durchaus mehrere Wochen in Anspruch nehmen und verursachen dementsprechende Kosten.

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Produktionssoftware statt Batch-System

Vor dieser Herausforderung stand auch ein Hersteller von Milchprodukten bei der umfangreichen Kapazitätserweiterung einer probiotische Produktionsanlage. Im Zuge einer Linien-Modernisierung ab dem Jahr 2010 sollte auch das bestehende Batch-System aus dem Jahre 2005 ersetzt werden. Eine neue Batch-Lösung kam nicht in Frage, da deren Hauptfunktion nach dem Umbau der Automationsebene nicht mehr benötigt wurde. Auf der Misch- und Fermentierungslinie wird in der Regel pro Tag ein Auftrag gestartet, der bis zu drei Tage Laufzeit haben kann. Lager- und Reaktionszeiten sollten im Rahmen des Projektes auf Basis IT-gestützter Prozesse sowie einer verlässliche Datenerfassung verkürzt werden. Daher beauftragte das Unternehmen den Automations- und IT-Dienstleister Deleproject AG damit, eine bedarfsgerechte Alternative anzubieten. Das zu realisierende System sollte die folgenden Funktionen umfassen:

• Auftragsmanagement für Produktions- und Reinigungsprozesse
• Rezepturverwaltung für Produktions- und Reinigungsprozesse
• Aufteilung der Aufträge in produktionslose Auftragsausführung mit Nachverfolgung
• Erfassung von konsumierten und produzierten Materialen
• Erfassen von kritischen Prozesswerten sowie von Alarmen und Prozessschritten
• Auswertung von Produktions- und Reinigungsprozessen

Die technischen Anforderungen umfassten die nahtlose Integration in die fünf bestehenden Visualisierungsebenen der eingesetzten Wonderware-System-Plattform, sowie die Verbindung mit den acht bestehenden Steuerungsebenen über Rockwell Control Logix-Steuerungen. Zudem standen einfache Installation und Systemwartung genauso auf dem Lastenheft-Entwurf der Verantwortlichen wie die die Lauffähigkeit auf PC mit Betriebssystemen ab Windows 2000.

Von der Anforderung zur Software-Entwicklung

Als Lösung entschloss sich das Software-Unternehmen für die Entwicklung einer einfachen und anpassbaren Software. Das System erhielt den Namen ‚Simple MES‘. Als Grundlage für Design sowie Funktionsumfang dienten die Anforderungen aus der Probiotik-Linie. Damit Anwender mit vergleichbaren Anforderungen schrittweise auf bestehende Komponenten der Lösung zurückgreifen können, wurde die Software modular aufgebaut. Die Applikation setzt dazu auf einheitliche Schnittstellen und Datenquellen; als technologische Grundlage kommt das Microsoft ‚.NET‘-Framework zum Einsatz. Dadurch lässt sich grundsätzlich eine gute Kompatibilität für gängige Windows-Betriebssystemen erreichen.

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Passende Konnektivität fürs IoT

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Die Benutzerschnittstelle basiert auf Web-Technologie und kann so auf einer Vielzahl von Endgeräten verwendet werden. Zudem lassen sich Teile der Benutzeroberfläche auch in bestehende Visualisierungen einbetten. Die Wonderware-Plattform in der Fertigung des Erstanwenders läuft als Automatisierungssystem auf insgesamt fünf Servern, das neue Auswertungs- und Rezeptursystem wurde als virtuelle Instanz auf dem vorhandenen Datenserver eingerichtet. Dank einer Schnittstelle, die über .NET direkt angesprochen werden kann, ließ sich die Lösung ohne den Zukauf von Lizenzen anschließen. Als Schnittstelle zum Prozess dient ein Add-on des Systems. Durch den Einsatz von Web-Technologie ließ sich zudem das Interface vergleichsweise einfach in die bestehende Visualisierung integrieren, so dass ein Werker beim Anmelden eines Auftrages oder der Eingabe von Qualitätsdaten die gewohnte Bedienoberfläche nicht verlassen muss.

Vom Rezepturmanagement bis zur Auswertung

Inzwischen befindet sich die Lösung seit einigen Monaten im Einsatz, das System läuft stabil und unterstützt Auftragsmanagement und Rezepturverwaltung genauso wie Alarmierung und Rückverfolgung. Als wichtigste Vorteile für das Anwenderunternehmen haben sich die verbesserte Nachverfolgbarkeit der Produktionskette sowie eine merkliche Beschleunigung der Abläufe bei Produktwechseln herausgestellt. Produktionsmanagement und Werker werden durch die IT-gestütze Rezepturverwaltung bei der korrekten Einstellung der bis zu 200 Auftragsparamter erheblich entlastet. Gleichzeitig lässt sich durch die Parametierung im System die Qualität der Chargen stabilisieren, im Problemfall werden Fehlerquellen schnell ausgemacht und eliminiert. Daneben unterstützen umfangreiche Auswertungen zu den Produktionsprozessen die Anforderungen der Verantwortlichen an das Berichtswesen.

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