Automatisches Steuerungs- und Informationssystem für mehr Konsistenz

Neues System sorgt für mehr Konsistenz

Herausforderung

  • Stellen Sie einen komplett manuellen Fertigungsprozess auf ein vollständig automatisiertes, informationsgestütztes Lade- und Mischsystem um, um Produktabweichungen zu verringern und Qualitätsprobleme zu eliminieren.

Lösungen

Ergebnisse

  • Berichte der Batch- und Zutatenverwaltung erleichtern die Fehlersuche.
  • Automatische Systeme haben manuelle Prozesse ersetzt und menschliche Fehler so fast vollständig eliminiert.

Hintergrund

Schmiermittel sind grundlegend für viele Branchen – vom Bergbau über den Schienenverkehr bis hin zur Raumfahrt. Sie halten Getriebe in Bewegung und reduzieren Reibung, was für mehr Leistung und Langlebigkeit sorgt. Mit ihnen transportiert die NASA Space Shuttles zum Startplatz.

The Whitmore Manufacturing Company® produziert diese Industrieschmiermittel sowie Dichtungsmittel, Beschichtungen, Reiniger und Öle. Das Unternehmen stellt jährlich über 7,2 Mio. Kilogramm Schmiermittel her – von biologisch abbaubaren und Trockenfilm-Schmiermitteln bis hin zu Hydraulikölen und Reifendichtungsmitteln.

Whitmore verwaltet alle Produktionsschritte von Schmiermitteln, von der Forschung und Entwicklung über die Rezeptierung von Produkten bis hin zu Anwendungsservices für Kunden aus aller Welt.

Vor Kurzem begann das Unternehmen mit einer 20 Mio. US-Dollar teuren, 1,1 ha großen Erweiterung der Firmenzentrale und Fertigungseinrichtung in Rockwall, Texas.

Herausforderung

Die Herstellung eines Whitmore-Schmiermittels beginnt in einem Batch-Mischer. Die Lösung wird dann innerhalb spezifischer Temperaturparameter erwärmt.

Bislang stützt sich die industrielle Schmiermittelbranche auf laborintensive Batch-Prozesse. Bei Whitmore mussten Bediener manuell die Menge an Rohstoffen einstellen, die an einer Lade- und Mischstation verarbeitet werden sollten.

Mitarbeiter mussten die Schläuche und Verteilerrohre manuell von jeder Ladestation an verschiedene Bereiche der Anlage bewegen.

Sobald die angeforderte Volumenmenge ausgepumpt war, schloss sich ein Ventil. Die Bediener mussten dann Luft durch die Schläuche blasen, um Produktrückstände zu entfernen. Eine vergessene Reinigung des Schlauchs konnte Verunreinigungen in nachfolgenden Batches bewirken, bei denen der gleiche Schlauch mit einem anderen Rohstoff verwendet wurde.

Die Bediener aktivierten manuell die Motoren zum Drehen und Erwärmen der Inhalte. Während sich das Schmiermittel erwärmte, mussten die Bediener das Temperaturmessgerät genau beobachten und den Mischer bei der für den jeweiligen Batch an Schmiermittel vorgeschriebenen Temperatur ausschalten.

Danach fügten die Bediener weitere Zutaten hinzu und wiederholten den Misch- und Erwärmungsvorgang, während sie mehrere Mischer und Temperaturmessgeräte gleichzeitig überwachten. Fehler an dieser Stelle trugen zur Mehrheit der Nacharbeitungen und Verluste von Batches bei.

Bei einer 20 Mio. US-Dollar teuren, 1,1 ha großen Erweiterung der Fertigungsstätte, die geplant war, musste Whitmore einen Produktionsprozess verbessern, der nicht nur zeitaufwändig war, sondern auch fehleranfällig.

Der gesamte Prozess war zeitaufwändig und fehleranfällig, wenn Whitmore-Mitarbeiter Schläuche zwischen Mischern austauschten oder sich in der Produktionsstätte bewegten, um die Batch-Temperaturen zu überwachen.

„Verunreinigungen im Schlauchinneren waren immer ein Problem“, sagt Tim Meyer, Quality Manager, Whitmore. „Bediener konnten den falschen Schlauch oder einen Schlauch auswählen, der nur unzureichend gereinigt worden war. Das führte zu Qualitätsproblemen bei unseren Produkten.“

Um die Anzahl der nicht konformen Batches zu senken, die Qualität zu steigern und die Erwartungen von Kunden weltweit zu erfüllen, entschied sich Whitmore für die Automatisierung der Schmiermittelherstellung sowie für den Abruf von Echtzeitinformationen aus der Fertigungsstraße.

Lösung

Whitmore-Ingenieure begannen, mit Innovative Control Inc., einem Rockwell Automation Recognized System Integrator, zusammenzuarbeiten und ein integriertes Steuerungs- und Informationssystem zu schaffen, das auf dem Rockwell Automation Integrated Architecture®-System basierte.

Das mehrjährige Projekt begann mit der Installation einer speicherprogrammierbaren Steuerung von Allen-Bradley® ControlLogix®, die nahtlos in die Allen-Bradley IntelliCENTER®-Motorsteuerungssoftware für die Lade- und Temperatursteuerungssysteme der Einrichtung integriert war.

FactoryTalk®­ View Site Edition-Software von Rockwell Automation bietet umfassenden und genauen Einblick in die neu automatisierten Schmiermittel-Lade- und Mischsysteme, dank enger Integration in die ControlLogix-Plattform und weitere FactoryTalk-Anwendungen.

FactoryTalk® Historian-Software überwacht wichtige Variablen, etwa Temperatur, Gewicht und Mischzeit von Schmiermitteln für die über 20 Mischer der Einrichtung. Bediener können nun leicht sehen, woher Veränderungen an Batches stammen, indem sie historische und Echtzeitdaten miteinander vergleichen.

Die historischen Daten werden in die FactoryTalk VantagePoint® EMI-Software von Rockwell Automation importiert, die eine bessere Zugänglichkeit zu kontextbezogenen Daten und zu Trendberichten bietet. Diese Manufacturing Intelligence-Lösung ermöglicht es Betreibern, Daten von mehreren Batches effizienter zu analysieren.

Whitmore-Ingenieure können jetzt Verbindungen zwischen den durchschnittlichen Zykluszeiten und Produktionsraten als Diagramm abrufen. Die Dashboards der Lösung ermöglichen Bedienern, das System aus der Ferne oder auf einem Mobilgerät zu überwachen und Fehler zu beheben.

Whitmore konnte die Produktionskapazität um 28 % steigern – mit 150 zusätzlichen Batches pro Jahr und einer Senkung der Zykluszeit um durchschnittlich 9 Stunden.

Die integrierte Plattform und zentrale Programmierumgebung der Steuerung hat die Interaktionen von Bedienern mit Materialien minimiert, die in die Schmiermittel gelangen.

Whitmore setzte auch einen elektronischen Batch-Ticket-Prozess mit der FactoryTalk Batch-Software um und unterstützte so den Workflow. Jedes Rezept und jede Formel wird von Ingenieuren in die FactoryTalk Batch-Anwendung programmiert. Dazu sind Genehmigungen nötig, bevor die Rezepte in die Produktion gehen.

Ergebnisse

Whitmore konnte alle über 20 Mischer ohne jegliche Ausfallzeit automatisieren und kümmerte sich dann um die Automatisierung der Motorsteuerungs- und Ladesysteme. Seit der Realisierung des vollautomatischen integrierten Steuerungs- und Informationssystems hat Whitmore die Produktabweichungen deutlich gesenkt. Dies wurde möglich, da durch das neue Verfahren manuelle Vorgehensweisen ersetzt und menschliche Fehler fast ausgeschlossen wurden.

Allein für Lithium-basierte Schmierfette konnte Whitmore die Produktionskapazität um 28 Prozent steigern – mit 150 zusätzlichen Batches pro Jahr und einer Senkung der Zykluszeit um durchschnittlich 9 Stunden.

Das neue System hat Abweichungen bei der Arbeitsreihenfolge minimiert – darunter auch Kosten und Materialnutzung. Die Produktion wird sorgsam überwacht und kontrolliert.

„Dank dieses Systems steht Whitmore an vorderster Front bei der Produktionstechnologie in der Schmiermittelbranche“, so Meyer. „Doch was noch wichtiger ist: Wir haben unsere Produktionsverfahren perfektioniert und unsere Kunden sind zufrieden.“

Die Ingenieure von Whitmore arbeiten mit dem IT-Team zusammen und integrieren neue Enterprise Resource Planning (ERP)- und Automatisierungssysteme. Sobald das Automatisierungssystem komplett in das ERP integriert ist, erwartet Whitmore sogar noch weitere Vorteile, darunter eine Bestandskontrolle in Echtzeit sowie eine bessere Berichterstellung.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von Whitmore Manufacturing Company in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk, Integrated Architecture, IntelliCENTER, PartnerNetwork und VantagePoint sind Marken von Rockwell Automation Inc.