Chemieunternehmen automatisiert Abfüllprozess

Viele Unternehmen beginnen ihre Produktion weitreichend zu automatisieren, um effektiver und weniger fehleranfällig zu werden. Dabei müssen verschiedene Maschinen und Systeme im Produktionsprozess miteinander kommunizieren können. Die Open Platform Communication (OPC) ist ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll, welches den Datenaustausch zwischen diesen Anwendungen ermöglicht. OPC basiert auf Standardschnittstellen für automatisierten Datenaustausch über alle Ebenen hinweg und ist damit ein wichtiges Kommunikationstool für die Industrie 4.0. Alte Kommunikationswege werden dabei Schritt für Schritt abgelöst und die Produktion wird modernisiert. Der OPC Standard wird vor allem dort eingesetzt, wo Regler, Sensoren und Steuerungen unterschiedlichster Hersteller miteinander und gegebenenfalls auch noch mit weiteren Systemen kommunizieren müssen. Die Erfassung von Prozessdaten und deren Visualisierung ermöglicht sowohl eine Überwachung als auch eine Optimierung der gesamten Produktionsschritte.

Automatisierung einer Abfüllanlage für Spezialchemikalien

Ein Traditionsunternehmen für die Herstellung von Spezialchemikalien hat sich die Automatisierung und Optimierung ihrer Produktion als Ziel gesetzt. Im Zuge der Prozessoptimierung entschied sich das Unternehmen seine Abfüllanlage komplett zu erneuern und die einzelnen Arbeitsschritte deutlich zu vereinfachen und weniger fehleranfällig zu gestalten. Bei der Abfüllanlage wird Kunststoff – beispielsweise zur Abdichtung – in Gebinde abgefüllt. Gebinde ist eine Transporteinheit für die Zusammenfassung von Waren. Dabei werden in der Logistik die Waren in verschieden großen Verpackungseinheiten gebündelt. Anschließend werden diese auf Paletten geladen und mittels Folien oder Bändern fixiert.
Bislang wurde der Kunststoff in Eimer abgefüllt und von einem Roboter auf einer Palette platziert. Daraufhin musste in Handarbeit die finale Anzahl der Gebinde bzw. Eimer an das System zurückgemeldet und durch einen Mitarbeiter das Etikett von Hand auf die Paletten geklebt werden. Anschließend wurde manuell ein Transportauftrag ins System eingegeben, sodass ein Staplerfahrer der Logistik die Palette abholen und für die Auslieferung bereitstellen konnte. Dieser Prozess war sehr aufwendig und fehlerbehaftet, weshalb sich der Hersteller entschied, den Ablauf zu automatisieren.

Kommunikation und automatisierter Datenaustausch unterschiedlicher Systeme

Nach ausführlicher Recherche ist der Verantwortliche für die SAP Basis & Subsysteme des Unternehmens auf das Softwareprodukt „OPC Router“ der Firma inray gestoßen. Vor allem das gute Preis-Leistungs-Verhältnis hat ihn dabei besonders überzeugt: „Zuerst haben wir die Testversion installiert, was problemlos ohne weiteren Support funktionierte. Mit Inbetriebnahme der neuen Anlage im Mai wurde der OPC Router in seiner Vollversion dann direkt mit in die neue Anlage integriert.“ Für das Chemieunternehmen war dies der erste Einsatz einer softwarebasierten Middleware im Betrieb.

In der neuen Abfüllanlage werden die Gebinde automatisch auf einem Förderband abgefüllt, ein Roboter platziert diese anschließend, nach einem vorher eingestellten Palettierschema, auf den Paletten. Die Palette erreicht voll automatisch einen Drehtisch mit Etikettierer. Während des gesamten Prozesses fragt der OPC Router kontinuierlich alle benötigten Daten der angebundenen Systeme. Wenn er ein Telegramm empfängt – beispielsweise für den automatischen Drehtisch – greift er aus der SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) die Anzahl Gebinde ab, die sich auf der Palette befinden, sowie die Prozessauftragsnummer. Die Information wird übersetzt und die richtige Menge mit Hilfe eines Remote Function Calls (RFC) in SAP hinzugebucht. Mit Remote Function Calls können Funktionen in entfernten Systemen aufgerufen werden. Dabei ist die Kommunikation per RFC nicht nur zwischen zwei SAP-Systemen möglich, sondern auch zwischen einem SAP- und einem Nicht-SAP-System. Im Anschluss wird im SAP, dem ERP-System des Unternehmens, automatisch das Etikett für die Palette erstellt und ausgedruckt. Dieses wird maschinell, ohne das manuelle Aufkleben durch einen Mitarbeiter, an der Palette angebracht. Der Staplerfahrer erhält aus dem System eine Meldung auf seinen Terminal, sobald die Palette abholbreit ist. Nach Ablauf des gesamten Prozesses, wird die vollständige Meldung mit Hilfe des OPC Routers an die SPS zurückgegeben und zusätzlich in einer SQL Datenbank gespeichert. So wird das Monitoring gewährleistet und Störungen oder Ausfälle lassen sich später zurückverfolgen. Durch die integrierte Datenbank kann jede Sekunde des Abfüllprozesses zurückverfolgt werden.

Intuitive Handhabung und optimierte Prozesse

Bereits seit dem 1. Mai 2019 läuft die neue Abfüllanlage und ist äußerst produktiv. „Wir sind bisher sehr zufrieden mit unserer Wahl und konnten noch keine Ausfälle oder Störungen verzeichnen. Der OPC Router läuft äußerst zuverlässig.“, erklärt der Kunde.

Das Unternehmen hatte auch einen anderen Anbieter ins Auge gefasst, sich aber nach erfolgreichem Abschluss der Testphase über rund vier Monate für den OPC Router von inray entschieden. Dabei verlief die Installation komplett unabhängig von dem Industriesoftware Hersteller. „Wir haben am Anfang natürlich Kontakt mit dem Supportteam gehabt, welches uns immer zeitnah Rückmeldung gab, doch die Bedienung ist sehr einfach und intuitiv.“ Zudem entschied das Unternehmen nach erfolgreicher Testphase einen eigenen Mitarbeiter zum Experten zu machen. Deshalb nahm dieser an einer Schulung bei inray vor Ort teil, um sich mit dem OPC Router genauer auseinanderzusetzen. inray bietet laufend aktuelle Workshoptermine auf der eigenen Website an, um seine Kunden optimal zu unterstützen.

Die Koppelung mit SAP war für das Chemieunternehmen eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für die neue Kommunikationslösung. Die zu beschaffende Kommunikationsplattform musste eine SAP-Schnittstelle haben, da SAP das zentrale System im Unternehmen darstellt. Die Kommunikation der Systeme funktioniere mit dem OPC Router von inray hervorragend, erklärt das Unternehmen.

Durch den Einsatz der neuen Maschine mit Siemens SPS und OPC Server konnte das Unternehmen die Anzahl der Arbeitsschritte in dem Abfüllprozess deutlich reduzieren. Das heißt allerdings nicht, dass die Mitarbeiter nun überflüssig sind. Wo vorher Handarbeit stattfand, kontrolliert nun ein Mitarbeiter über einen Terminal alle Arbeitsschritte der Maschine und behält den Überblick. Dies ist weitaus zuverlässiger und lässt sich über die angeschlossene SQL-Datenbank gut überwachen. Bei der manuellen Eingabe der Daten zur Rückmeldung, kam es vorher oft zu Tipp- und Eingabefehlern, welche sich nun vermeiden lassen. Die Abfüllung ist zudem schneller und effizienter geworden, da zum Beispiel die manuelle Etikettierung jetzt vollautomatisch läuft. Auch kommt es nicht mehr zu Rückstau, der zuvor händisch von einem Mitarbeiter gelöst werden musste.

Fazit

Derzeit ist die Abfüllanlage die einzige Maschine, die mit der neuen Technik läuft. Laut dem Kunden ist allerdings ein Folgeprojekt bereits in Planung. „Wir möchten als nächstes unsere Transportwege in der Logistik optimieren. Zum Beispiel, wo eine Palette genau hinfahren soll, d.h. in welche Transportlinie, nachdem sie eingeschweißt wurde.“ Das Projekt sei momentan noch sehr früh in der Planung. Der OPC Router von inray hat jedoch überzeugt. Auch bei dem nächsten Projekt, soll eine Siemens SPS mit OPC Server die Basis bilden und die Abfragen direkt an SAP stellen. Die intuitive Bedienung, die Schnittstelle zu SAP und das gute Preis-Leistungs-Verhältnis sprechen bei dem OPC Router für sich. Durch die einfache Handhabung konnte sich die inray-Lösung klar von der Konkurrenz abheben. Der eintägige Workshop war dabei völlig ausreichend, um die neue Software korrekt zu implementieren. Trotzdem ist der Support von inray 24 Stunden und an sieben Tagen der Woche gegeben – falls doch einmal etwas sein sollte.