Anwenderbericht: Integration von Fertigungslinien senkt Kosten

Anwenderbericht: Einfache Integration von Fertigungslinien senkt Kosten

Ein großer Anbieter von Verbrauchsgütern automatisierte seinen Berichtsprozess, erhöhte die Anlagentransparenz und senkte seine Ausgaben durch die Ermöglichung wiederholbarer Integration.

Von Sheila Kennedy, Co-Autorin

Die Herstellung von Verbrauchsgütern ist ein Geschäft mit niedrigen Gewinnspannen und hohen Volumina. Um konsistente und vorhersagbare Ergebnisse zu erzielen, sind anpassungsfähige und effiziente Produktionsprozesse erforderlich. Wie ein Hersteller von Konsumgütern im mittleren Westen der USA feststellen musste, ist es weitaus einfacher und kostengünstiger, dieses Ziel zu erreichen, wenn man rechtzeitig Zugriff auf genaue Betriebsdaten erhält.

Auf Unternehmensebene versucht der große, multinationale Anbieter, seine Wettbewerbsfähigkeit und Rentabilität durch verantwortungsbewusstes Wachstum zu steigern. Diese eine Anlage produziert durchschnittlich mehr als 30 Mio. Liter an Körperpflegeprodukten pro Monat, und der Ausstoß soll sich im Jahr 2015 noch um 25 % steigern.

Aufgrund der manuellen Berichterstattung über Gesamtanlageneffektivität (OEE) und Leistung war es der Einrichtung nicht möglich, einen optimalen Betriebszustand zu erreichen. Das veraltete Konzept brachte nur die Grundmetriken hervor. Der Hauptbericht der Anlage lieferte zum Beispiel lediglich Bestandsdaten, die Gesamtanlageneffektivität, die Betriebszeit sowie die Zeit im angehaltenen Zustand mit einer entsprechenden Aufschlüsselung. Der arbeitsintensive Zusammenstellungs- und Analyseprozess für die monatlichen Berichte dauerte eine Woche und verschlang neben mehreren hundert Seiten Papier auch einige Kalkulationstabellen.

„Den Bericht zu erstellen dauerte lange“, erinnert sich Scott Swindells, Electrical Engineer bei der Barry-Wehmiller Design Group, einem Systemintegrator und Rockwell Automation Solution Partner, mit dem der Hersteller eine Partnerschaft zur Integration der Steuerungssysteme und für andere Engineering- und technologische Lösungen eingegangen war.

„Es gab eine lange Verzögerungszeit ab Ende eines Monats, bis die Berichte des vergangenen Monats bzw. seit Jahresbeginn verfügbar waren“, erklärt Swindells. „Die Genauigkeit war gefährdet, weil der manuelle Berichtsprozess der Interpretation durch den Bediener der Fertigungslinie unterlag. Außerdem fehlten Details, zum Beispiel spezifische Informationen zur Ursache von Unterbrechungen der Fertigungslinie, und auf Maschinenebene gab es gar keine Informationen.“

Das Unternehmen kam um eine Automatisierung und Verstärkung des Berichtsprozesses und um eine Erhöhung der Anlagentransparenz nicht herum, wenn es seine Ziele nach konsistentem, wettbewerbsfähigem, rentablem und verantwortlichem Wachstum erreichen wollte.

Ein Plädoyer für Veränderungen

Im Juli 2013 schlug die Barry-Wehmiller Design Group der Anlage vor, eine RAPID Line IntegrationTM-Lösung von Rockwell Automation in Betracht zu ziehen, um die Probleme in der Berichterstattung zu beseitigen und Zugriff auf automatisierte Echtzeitinformationen zur Verpackungsmaschine zu erhalten.

RAPID Line Integration ermöglicht die einfache, effiziente und wiederholbare Integration von vorhandener Fertigungssystemausrüstung wie auch von zukünftigen Fertigungslinien. Bei herkömmlichen Ansätzen an die Integration von Fertigungslinien kommt es oft zu hohen und unvorhersagbaren Kosten und zu Mehrarbeit. RAPID Line Integration hingegen beruht auf einer einheitlichen Benutzerschnittstelle und einer einheitlichen übergeordneten Steuerung, einer auf Standards basierenden, einheitlichen Ausrüstungsschnittstelle und einer virtuellen Serverumgebung – Merkmale, die Kosten und Zeit bei der Bereitstellung und Optimierung von Fertigungsausrüstung sparen.

Die Ausrüstungsschnittstelle basiert auf dem Branchenstandard für Batch-Steuerung PackML/ISA-88, was die Integration vereinfacht. Virtuelle Servertechnologie ermöglicht es, vor der Inbetriebnahme vor Ort die Einrichtung und Präkonfiguration der Integration vorzunehmen, wodurch sich eine schnellere und genauere Verbreitung ergibt. Nach der Integration können die Benutzer über eine Standardbetriebsstation die Leistung der Fertigungslinie konfigurieren, steuern und analysieren. Eine integrierte Fehler- und Ereignishandhabung verbessert die Berichterstellung zu Ausfallzeiten und deren Ursachen.

Die Barry-Wehmiller Design Group empfahl der Anlage die Übernahme einer RAPID Line Integration-Lösung zur integrierten Steuerung und Leistungsüberwachung, um detaillierte Echtzeittransparenz für den gesamten Verpackungsbetrieb bis hinab auf Maschinenebene zu erreichen. Dies würde die auf Papier und Stift beruhende Datenerfassung durch ein voll ausgestattetes, automatisiertes Datenerfassungssystem ersetzen. Es böte eine Auswahl an Standardberichten und die Flexibilität, Berichte zu bestimmten Zwecken zu erstellen – und alles wäre über webbasierte Berichtsservices abrufbar.

Werksweite Integration

Das klang überzeugend, und so wurde das Projekt innerhalb eines Monats fundiert. Von September 2013 bis Juni 2014 wurde RAPID Line Integration werksweit unter Nutzung der vorhandenen Netzwerk- und IT-Infrastruktur in insgesamt 92 unterschiedlichen Maschinenzentren bereitgestellt, die zehn Verpackungsstraßen abdeckten.

„Die Barry-Wehmiller Design Group war für die gesamte Integration verantwortlich“, erzählt Swindells. „Wir installierten und konfigurierten die IT-Infrastruktur, programmierten alle Maschinen und die Leitungsschnittstellen, stellten die Standardberichte bereit und entwickelten die an die Spezifikationen des Unternehmens angepassten Berichte.“

Schnell wurden auch FactoryTalk® Metrics und FactoryTalk Transaction Manager von Rockwell Automation dem vorhandenen virtualisierten Server-Pool hinzugefügt. Die Vorlagen für die Bedienerschnittstelle von RAPID Line Integration wurden in die FactoryTalk View SE-Bedienerschnittstellenserver der vorhandenen Steuerung der Fertigungslinie integriert. Die Maschinenzentren erhielten eine universelle RAPID Line Integration-AOI-Schnittstelle (Add-On Instruction – Add-On-Befehl) als Kommunikationsmittel für den Aufseher, der für das RAPID Line Integration-System zuständig ist.

Zusätzlich erstellte die Barry-Wehmiller Design Group bislang sechs angepasste Berichte:

1. Anlagenüberblick: Überblick über die gesamte Anlage nach Fertigungslinie, einschließlich der hergestellten Produkttypen, der Gesamtzahl der Flaschen, der Gesamtanlageneffektivität sowie eines Vergleichs zwischen idealer und tatsächlicher Geschwindigkeit.

2. Größte Anlagenverluste nach Einzelereignissen: Überblick über die gesamte Anlage nach Fertigungslinie einschließlich der drei Ereignisse mit den größten Verlusten nach Anzahl der Vorkommnisse.

3. Größte Anlagenverluste nach Gesamtereigniszeit: Überblick über die gesamte Anlage nach Fertigungslinie einschließlich der drei Ereignisse mit den größten Verlusten nach Gesamtdauer.

4. Anlagen-Marquee: Ein für einen Großbildschirm formatierter Überblick, der den aktuellen Status der Fertigungslinie und die aktuelle Produktion der Schicht im Vergleich zur Produktion der vergangenen 60 Minuten darstellt (hergestellte Produkte, tatsächliche Anzahl im Vergleich zur idealen Anzahl, Gesamtanlageneffektivität).

5. Anlagenberichtsbogen: Überblick über die gesamte Anlage, die Gesamtanlageneffektivität aller Maschinen, die verfügbare Zeit, Betriebszeit und Ausfallzeit.

6. Vollständiger Anlagenberichtsbogen: Überblick über die gesamte Anlage bzw. Fertigungslinie mit Daten aus dem ganzen Jahr, aufgeschlüsselt nach Monat, dazu Aufschlüsselung der Gesamtanlageneffektivität, der effektiven Gesamtproduktivität der Ausstattung (TEEP), der Betriebsstunden und der Verluste nach Kategorie (Abschaltungen, kürzere Unterbrechungen, Umrüstung, Logistik, Ausfälle).

Transparente Gesamtanlageneffektivität in Echtzeit

Der Anbieter von Verbrauchsgütern verfügt nun über exakte, automatisierte Statusinformationen zu jeder Verpackungsmaschine in der Einrichtung. „Dank RAPID Line Integration verfügt die Anlage nun über Echtzeitzugriff auf Daten zur Leistung der Fertigungslinien und bietet außerdem detaillierte Informationen zu Unterbrechungen samt Berichten über deren Ursache“, führt Swindells aus. „Ein schneller Zugriff auf große Mengen an historischen Daten ist nun ebenfalls möglich.“

Da sich jetzt die Produktionsdaten der gesamten Anlage aus einem Jahr zusammenfassen und bei Bedarf innerhalb von Minuten darstellen lassen, werden jedes Jahr hunderte an Arbeitsstunden frei, die für betriebliche Verbesserungen eingesetzt werden können.

Damit jeder im Fertigungsbereich sehen kann, wie gut die einzelnen Fertigungslinien funktionieren, wurde in der Anlage ein HDTV-Großbildschirm installiert, direkt über dem Haupteingang zum Fertigungsbericht. Dort wird das Anlagen-Marquee angezeigt, eine Folge von angepassten, detaillierten Berichten.

Die Barry-Wehmiller Design Group, ein Rockwell Automation Solution Partner, ist ein kompletter Anbieter von Betriebslösungen für die Steuerungssystemintegration, die Automatisierung sowie für Engineering- und Technologieservices in den Sektoren Verbraucherprodukte, Life Sciences und Industrie. Der Hauptsitz des Unternehmens liegt in St. Louis, Missouri. Von dort aus und aus den mehr als 30 Niederlassungen in den USA und in Puerto Rico bietet es Services für elektronisches Design an, Verpackungs- und Prozessautomatisierungslösungen, Projektmanagement, Validierungslösungen und Lösungen zur Einhaltung von Vorschriften.

Barry-Wehmiller Design Group

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