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Informationsfluss wie geschmiert - Chemie Technik

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Quelle Fachzeitschrift
TITELSTORY
www.chemietechnik.de
Informationsfluss
wie geschmiert
ANWENDER:
MES verbindet Leittechnik mit der ERP-Welt
Die Produktion von Schmierstoffen ist ein komplexer, über
viele Stufen verlaufender Prozess. Steigende Qualitätsstandards und die Forderung nach mehr Flexibilität stellen hohe Anforderungen an die Planung und Steuerung des Prozesses. Degussa RohMax hat deshalb in Weiterstadt ein
Manufacturing Execution System (MES) auf Basis von Simatic IT eingeführt und mit dem ERP- und Prozessleitsystem
gekoppelt.
Bernd Amrhein, Degussa Rohmax,
Rüdiger Alshuth, Siemens A&D
D
ie hundertprozentige Degussa-Tochter
RohMax beschäftigt weltweit rund 400
Mitarbeiter und betreibt Standorte mit
Darmstadt und Weiterstadt in Deutschland
und weitere in Europa und Nordamerika. Mit
einem Portfolio von ca. 250 verschiedenen
Produkten ist das Unternehmen weltweit
führend auf dem Markt für Viskositätsindexund Stockpunktverbesserer. Unter den Markennamen Viscoplex und Viscobase werden
Schmierölzusätze vermarktet, die das Fließ-
verhalten von Motoren-, Getriebe- und Hydraulikölen verbessern und dafür sorgen,
dass ein Ölfilm weder bei großer Hitze reißt
noch das Öl unter Kälteeinwirkung zu dickflüssig wird.
Die Produktion von Schmierstoffadditiven
ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess, in
dessen Mittelpunkt die Polymerisationsreaktion steht. Die Komplexität der Anlage spiegelt sich beispielsweise in folgenden Eckdaten wieder: über 10 Polymerisationskes-
Degussa RohMax
sel, mehr als 30 Mischbehälter und ein ausgedehntes Rohrnetzwerk (Bild 1).
Das dadurch bedingte hohe Maß an Variabilität bei der Prozessführung stellt hohe Anforderungen an die Planung und Steuerung
des Prozesses. Die Bedienung durch die Benutzer soll dabei so einfach wie möglich gestaltet werden und ein Höchstmaß an Transparenz erlauben; dabei müssen Fehlbedienungen vermieden werden, um einen gesicherten Ablauf des Verfahrens zu gewährleisten. Dies war einer der Hauptgründe für
den Einsatz einer MES-Lösung (Manufacturing Execution System).
Ein weiterer Grund, der für den Einsatz
von MES sprach, war die nahtlose Integration zwischen der Prozessleitebene und dem
ERP-System SAP (Enterprise Resource Planning). Dies ermöglicht es, Fehler und Aufwand bei manueller Dateneingabe zu reduzieren (Bild 2).
Ein wesentlicher Bestandteil des Produktionsprozesses ist das Wissen, von welchem
Stoff wann wie viel zugegeben werden
muss. Einige Informationen, die dafür benötigt werden, sind im ERP-System vorhanden.
Das gesamte Know-how spiegelt sich in
komplexen Regeln wider, die beschreiben,
wie auf Basis der Informationen aus SAP ein
Rezept (eine so genannte Produktionskarte)
zusammengestellt wird. Um eine konstantere und höhere Produktqualität sicher zu stellen und Prozessinnovationen und Produktverbesserung rascher und effektiver umsetzen zu können, sollen diese Regeln auf der
Ebene des MES grafisch und konfigurierbar
verwaltet werden. Nach einer gründlichen
Bewertung der dafür am Markt angebotenen Lösungen und nicht zuletzt auf Grund
der guten Erfahrungen mit Siemens als Technologie- und Projektpartner, die RohMax bereits in vorhergehenden Projekten sammeln
konnte, entschieden sich die Verantwort-
1: Das Rohrnetz bei Degussa Rohmax
in Weiterstadt spiegelt die Komplexität des hochflexiblen Batch-Produktionsverfahrens von Schmierstoffadditiven wider
CHEMIE TECHNIK Nr. 9 2005 (34. Jahrgang)
2: Informationsfluss und Produktionsabläufe vor
(oben) und nach
(unten) der Einführung von Simatic IT:
lichen für eine Lösung auf Basis von Simatic
IT. Vor der Einführung des MES waren die Regeln innerhalb des SAP-Moduls PP-PI (Produktionsplanung – Prozessindustrie) als Herstellanweisungen kodiert, was die Flexibilität
erheblich eingeschränkt hat. Die aus SAP generierten Herstellanweisungen wurden als
Papierausdruck (Produktionskarte) an die
Leitwarte weitergegeben. Dort erfolgte auf
dieser Basis die Steuerung und Überwachung des Prozesses über das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und der Rezeptsteuerung Simatic Batch (Bild 3). Einen Informationsaustausch zwischen ERP- und Leitsystem
gab es noch nicht; die Daten aus den Produktionskarten wurden manuell in das Prozessleitsystem (PLS) eingegeben. Die Produktionsrückmeldung musste bisher ebenfalls
auf umgekehrtem Weg in SAP R/3 manuell
erfasst werden.
Seit der Inbetriebnahme der MES-Lösung
übernimmt Simatic IT den elektronischen Informationsaustausch zwischen SAP und Produktion: Mit Simatic IT wird jetzt der Gesamtprozess von der Auftragsverwaltung bis
zur Durchführung der Produktion abgebildet. Die in SAP geplanten Aufträge werden
als Steuerrezepte über die SAP PI-PCSSchnittstelle (PCS=Process Control System)
CHEMIE TECHNIK Nr. 9 2005 (34. Jahrgang)
automatisch an die MES-Ebene weitergegeben. Ein Simatic IT-Standardmodul für die
SAP-Integration sorgt für eine enge Integration mit SAP. Für die Verbindung zur Rezeptsteuerung kommt das Batch-Integrationsmodul zum Einsatz.
Geschäftsprozesse objektorientiert modellieren
Das Herzstück der MES-Lösung ist das Modul Production Modeler, das es erlaubt, Geschäfts- und Produktionsprozesse objektorientiert zu modellieren und grafisch darzustellen. Regeln für die Erzeugung und
Ausführung der Produktionskarten werden
erfasst und in Form von grafischen Modellen
(Anlagenstruktur und Ablauf) abgebildet.
Diese Regeln beinhalten auch Dialoge, die
den Anlagenfahrer bei der Abarbeitung unterstützen. Ein wesentlicher Vorteil der grafischen Modellierung ist, dass diese einfach
und flexibel an Prozessänderungen für Innovationen oder Erweiterungen der Anlage angepasst werden kann.
Die enge Kopplung zwischen MES und der
Automatisierung über Standardschnittstellen macht es möglich, die Produktionskarten
sowie Anlagenrezepte der Chargen in der
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KOMPAKT
TITELSTORY
3: Zwei redundante Simatic PCS 7 Automation Systems (AS) reichen aus. Die
Optical Switch Modules (Simatic NET
OSM, unten) realisieren eine redundante Ethernet Verbindung zu den PCS 7
OS-Servern (Operator-Station), sowie zu
der PCS 7-AS, oben)
Rezeptsteuerung automatisch anzulegen
und zu starten, Rückmeldungen von diesen
Chargen zu sammeln und an die ERP-Ebene
weiterzuleiten. Die Kopplung des MES zu
SAP R/3 erfolgt über eine zertifizierte Standardschnittstelle, die es gestattet, iDocs (intermediate document) auszutauschen und
synchrone und transaktionale RFCs (Remote
Function Calls) direkt aufzurufen und zu
empfangen. So lässt sich ein MES eng, stabil
und kostengünstig mit SAP verbinden.
Im Rahmen des beschriebenen Projektes
wurden die folgenden Standard-Module der
SIMATIC IT Production Suite verwendet:
Production Modeler für die Regeln zur Erzeugung der Produktionskarte und die Regeln zur Durchführung der einzelnen Grundoperationen einer Produktionskarte.
Material Manager für die Verbuchung der
Materialverbräuche und die Auswertung der
Genealogie.
Production Order Manager für die Darstellung der Auftragsverwaltung.
Data Integration Services für die standardisierte Schnittstelle zu SAP R/3.
Die enge Kopplung von MES und ERP-Sys-
Manuelle Einträge überflüssig
Die im RohMax Abwicklungszentrum (SAP) in
Darmstadt erfassten Kundenaufträge werden
elektronisch nach Weiterstadt geschickt. Dort werden sie dann durch das
MES-System Simatic IT als
Produktionskarte für die
Produktionsleitwarte aufbereitet (Bildschirm
rechts). Die Produktionskarten werden für die
entsprechende Equipment-Belegung (Simatic Batch, Bildschirm links),
und für die Prozessführung (Simatic PCS 7, Bildschirm Mitte) transferiert und abgearbeitet. Alle Informationen stehen somit für den Anlagenfahrer übersichtlich zur Verfügung. Mit der Einführung des MES
wurden manuelle Einträge überflüssig. Dies trägt zur Qualitätserhöhung und zu reibungslosen Produktionsabläufen bei.
tem erlaubt den Abgleich von allen produktionsrelevanten Daten: Materialbestände
(SAP-WM: Warehouse Management), Materialstammdaten (SAP-MM: Material Management), Chargenbezogene Qualitätsdaten (SAP-QM: Quality Management), sowie den Anstoß des Drucks von Probeziehanweisungen und den Download der Prüfergebnisse von SAP an MES. Außerdem
zeichnet das MES-System verschiedene Produktionsdaten auf, aus denen sich Leistungsindikatoren (Key Performance Indicators KPI) oder produktionsbezogene Meldungen und Alarme errechnen lassen.
Produktion deutlich flexibler
Die aus den Steuerrezepten automatisch abgeleiteten elektronischen Produktionskarten
können bei Bedarf durch den Planer geändert werden, zum Beispiel indem neue
Schritte hinzugefügt oder Parameterwerte
geändert werden. Anschließend werden die
Chargen in der Rezeptsteuerung erzeugt
und die Produktionskarten als Chargenaufträge an die Leitwarte übermittelt.
Der Bediener startet in der
Leitwarte eine Produktionskarte. Das MES sammelt und verbucht Rückmeldungen während
des Ablaufes der Charge und
4: Die Abläufe auf der Logistikebene (hier die Palettierung), sind ebenfalls in Simatic IT und Simatic PCS 7
integriert
meldet die Ergebnisse an SAP zurück. Durch
den Einsatz von Simatic IT haben sowohl der
Produktionsplaner als auch der Bediener einen Überblick über den Produktionsstatus.
Neben der Abbildung des Kernprozesses
bietet das MES auch unterstützende Informationen. Dazu gehören Produktions- und
Qualitätsauswertungen, Stammdatenverwaltung und Stammdatenabgleich mit SAP.
Dadurch wird die Produktion effizienter und
vor allem flexibler und steht ein immer aktuelles Abbild der Produktion zur Verfügung.
Die Online-Integration zwischen SAP R/3
und PCS 7 verringert die Fehler beim Fahren
der Anlage und bei der Rückmeldung der
Daten an SAP. Dies reduziert gleichzeitig manuelle Tätigkeiten in der Leitwarte und erlaubt dem Anlagenfahrer, sich stärker auf
seine Kernaufgabe, die Führung und Überwachung des Prozesses zu konzentrieren.
Durch den Einsatz der MES-Lösung konnte RohMax wesentliche Ziele erreichen: Bei
über 6 000 Kundenaufträgen im Jahr ist die
Produktion jetzt flexibler und zuverlässiger.
Der automatisierte Datenaustausch sichert
eine hohe Datenkonsistenz, vermeidet Datenverlust und Fehler und ermöglicht Plausibilitätschecks. Die Effizienz der Prozesskette
wurde durch die Simatic-IT-basierte durchgängige und umfassende Integration von
ERP bis zur Automatisierung erheblich gesteigert. Dieses MES-Projekt wurde konform
zu Zeitplan (ca. 15 Monate) und Budget realisiert und konnte außerdem ohne jeglichen
Produktionsausfall durchgeführt werden.
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CT 600
CHEMIE TECHNIK Nr. 9 2005 (34. Jahrgang)
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