Mühle+Mischfutter (Heft 16 vom 23.8.2012) - ESA

Neues Leitsystem
Effizienz bei Futtermittelproduktion maximiert
Von Ing. Andreas Bergmayr und Ing. Helmut Mitteregger, Wolfern/Österreich
Das oberösterreichische Unternehmen ESA GmbH (Elektronische
Steuerungs- und Automatisierungs GmbH) hat ein umfassendes
Modernisierungsprojekt beim Futtermittelhersteller Likra
West realisiert. Das Werk Ingolstadt wurde mit leistungs fähiger
Prozesssteuerungstechnologie ausgestattet, die durch Einsatz
des „ESAweight“-Leitsystems die Produktionseffizienz maximiert.
Durch das „Retrofit“-Projekt konnten Kapazitäts -
steigerungen von durchschnittlich 70% erreicht werden.
Mit ihrer über 50 Jahre reichenden Tradition ist die Likragroup
international anerkannter Partner der Landwirtschaft. Tiernahrung
von der Likra West GmbH erfüllt hohe Qualitätsstandards
und unterliegt strengsten Normen in der Produktion. Die
Unternehmensgruppe mit Hauptsitz in Linz/Österreich bietet
ein vollständiges Futtersortiment und ausgefeilte Spezialfuttermittel
an.
Abb. 1: Die moderne Leitwarte bei Likra steuert auf Basis des Systems „ESAweight
7.5“ sämtliche Anlagen.
Die Firma ESA arbeitet mit Kunden in allen Industriebereichen
zusammen. Im Sektor Futtermittel finden sich über zwanzig Referenzen
– allesamt Unternehmen der Branche, die mit dem leistungsfähigen
Prozessleitsystem „ESAweight“ beste Erfahrungen
gemacht haben. Seit über zehn Jahren setzt auch der
Likra-Standort Linz auf das System von ESA.
Abb. 2: Übersicht des Profibus-Netzwerkes der neuen Automatisierungsstruktur
Abb. 3: Die vorherige Schaltwarte
Integriertes Gesamtsystem
Als „Retrofit“ bezeichnet man generell die Methode, veraltete
Anlagen auf einen moderneren Stand zu bringen. Durch die
Umrüstung lässt sich oft die Betriebssicherheit und Produktivität
erheblich steigern. Ausschlaggebende Beweggründe für derartige
Projekte sind unter anderem gesetzliche Vorschriften
(TÜV, Rückverfolgung), verfahrenstechnische Änderungen, Ausfallsicherheit
(Ersatzteile, Wartungen) sowie Anbindung an ein
Warenwirtschaftssystem. Um den Anlagenstillstand so gering
wie möglich zu halten, ist jedoch eine minutiöse Planung der
Umbauphase entscheidend. Dies wurde bei dem Projekt Likra,
wie auch in allen anderen Fällen, vom Team der Firma ESA in
enger Abstimmung mit dem Kunden realisiert.
Ein Kernpunkt des hier beschriebenen Auftrages der Likra West
GmbH war die Vorgabe an ESA, dass die neue Steuerung nach
aktuellsten Produktionsmethoden der industriellen Verarbeitung
und vollautomatisch betrieben werden kann. Zudem sollte
die Bedienung der Anlage möglichst einfach erfolgen, um die
Konstanz der Produktqualität und Bedienerfreundlichkeit zu
garantieren. Das gesamte Konzept wurde auf Basis des Produktionsleitsystems
„ESAweight 7.5“ in Kombination mit einer
Steuerungseinheit „Simatic S7“ realisiert. Um die Voraussetzung
für die Vollautomatisierung zu schaffen, wurden alle Anlagenteile
von der Rohwarenannahme über die Mischlinien und die
Pressenlinien bis hin zu den Fertigwarensilos mit Absackung
und Loseverladung modernisiert.
Zügige Umsetzung
Die Likra West GmbH hat sich aus mehreren Gründen für eine
Steuerung der Firma ESA entschieden. Unter anderem konnte
eine sehr kurze Inbetriebnahmezeit garantiert werden, entscheidend
für die Aufrechterhaltung der laufenden Produktion.
Es wurde ein etappenweiser Umstellungsplan festgelegt, bei
dem jeweils die Anlage am Freitagabend gestoppt wurde. Bereits
Montag früh konnte über die neue Steuerung produziert
werden. So war es möglich, die gesamten Umbauarbeiten in
vier Schritten durchzuführen. Seitens des Managements der
Likra West GmbH merkt Betriebsleiter Detlef Milz an: „Die Zusammenarbeit
mit ESA war sehr gut und verlief äußerst professionell.
Der Zeitplan wurde exakt eingehalten.“
Die Aufgabenstellung sah u. a. auch vor, die Elektroinstallationen
komplett zu erneuern. Im Zuge des Projektes erfolgte
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Abb. 4: Prozessbild im Bereich Annahme
die Implementierung des Prozessleitsystems in den Bereichen
Warenübernahme, Umlagerung, Automatik- und Handdosierung,
Mahlen, Mischen, Pressen, Absacken und Verladen. „Alles
in allem haben wir für dieses Projekt an die 5000 Mannstunden
aufgewendet“, erläutert der Projektleiter Ing. Andreas Bergmayr
von ESA. Dies ist ein Anhaltspunkt für die Größenordnung
des Projektes, das die komplexen Anlagen in Ingolstadt praktisch
auf neue „Automatisierungssäulen“ stellte.
Für die reibungslose Implementierung der Steuerungssysteme,
welche auf die bestehenden Anlagenteile optimal abgestimmt
wurden, erwies sich der modulweise Aufbau des „ESAweight“-
Systems als sehr vorteilhaft. Es umfasst effizient konfigurierbare,
standardisierte Software-Module, die Produktionsanlagen
jeder Größenordnung vernetzen. Zentrale Verwaltung und Erfassung
des aktuellen Systemstatus sind jederzeit gewährleistet.
Zusätzlich zum zentral integrierenden Kernmodul „ESAmanager“
für die Verwaltung werden im Likra-Projekt die Module
„ESAtrade“ zur Warenannahme und -ausgabe, „ESAruntime“
und „ESAcom“ für die Dosieraufgaben, „ESApress“ im Bereich
der Pressen, „ESAtrans“ und „ESApack“ für den Verpackungsbereich
eingesetzt. Weitere Module sind unter anderem „ESAmix“
bei Aufgaben der Veredelung und „ESAbigbag“. Generell verfügen
Kunden durch den Einsatz der „ESA“-Module über zahlreiche
Vorteile, da sie auf Basis der Erfahrungswerte laufend
Abb. 5: Dieser Screenshot zeigt Bereiche der FuK-Dosierung.
Prozesssteuerungstechnologie
weiterentwickelt werden. Sie reduzieren die notwendigen Eingaben
auf ein Minimum und integrieren umfassende Funktionalitäten.
„Wir haben durch die neue Produktionssteuerung
große Kapazitätssteigerungen von durchschnittlich 70% erzielt“,
präzisiert Detlef Milz und ergänzt: „Die Übersichtlichkeit
und Transparenz wurde erheblich verbessert gegenüber dem
früheren Schaltbild. Das ist ein wesentlicher Vorteil für unsere
Mitarbeiter. Die Aufträge können viel schneller abgearbeitet
werden.“
Hocheffiziente Steuerung
Die gesamte Steuerschrankstruktur ist dezentral aufgebaut, sodass
im Wesentlichen alle ein bis zwei Stockwerke Etagenverteiler
zur direkten Ansteuerung der Aggregate installiert sind. Die
Verbindung zur EDV-Anlage läuft über Ethernet quasi in Echtzeit.
Alle Peripherie-Geräte wie Austragssysteme, Waagen und
autarke Steuerungseinheiten wurden über Profibus komplett
Abb. 6: Dosierung der Mineralstoffe für die Futtermittelproduktion
im System integriert. Dies garantiert sowohl eine zentrale Verwaltung
aller Daten als auch eine permanente Online-Kontrolle.
Mehrere parallel betriebene Arbeitsplätze sichern eine effiziente
und vor allem übersichtliche Anlagensteuerung. Schließ -
lich verfügt die neue Anlage über eine multimediale Anlagenvisualisierung.
Der Fernzugriff via VPN erlaubt den Verantwort-
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Neues Leitsystem
lichen von Likra und ESA einen raschen Zugriff auf die Anlage.
Eine Anbindung an das bestehende Warenwirtschaftssystem
(ERP-System „Axapta“) zum Online-Datenaustausch von Auftrags-
und Produktionsdaten rundet die Gesamtfunktionalität
ab. Zusätzlich wurde ein zeitgemäßes Wartungsmanagement
integriert, um proaktiv Instandhaltung zu ermöglichen. Bei den
seitens des Managements genannten Vorteilen der neuen Lösung
von ESA wurde zudem auch erwähnt, dass eine beträchtliche
Energieeinsparung realisiert werden konnte. Dies beruht
etwa auf der gezielten Antriebssteuerung gegenüber dem permanenten
Betrieb diverser Motoren im alten Anlagendesign.
Pressenanlage
Am Beispiel des Pressenmoduls „ESApress“ kann die effiziente
Ablaufsteuerung u. a. detailliert nachvollzogen werden. Das
Modul steuert die Weiterleitung der Produktionslote aus den
Pressenvorzellen und startet den jeweiligen Pressenauftrag.
Alle Daten werden hierbei online visualisiert und zur Rückverfolgbarkeit
lot- und chargenbezogen protokolliert. Während
des Pressenvorganges wird online über den Durchsatz aus der
Quell- in die Zielzelle gebucht, nach Leermeldung der Pressenvorzelle
erfolgt eine Korrekturbuchung. Über eine Quell- und
Abb. 7: Visualisierung eines der Pressenmodule
Zielzellenselektion wird der eigentliche Pressen-Auftrag gestartet.
Vom Prozessrezept werden alle hinterlegten Produktionsdaten
für diese Linie an das Steuerungssystem übergeben. Dies
beginnt bei der Zuteilungsregelung und endet bei der Durchsatzleistung.
Allgemein gilt: Sind Komponenten wie Expander,
Hygieniser, Konditionierer, Kühler, Krümmler, Fettaufsprüher
enthalten, so befinden sich die hierfür erforderlichen Einstellungen
ebenfalls im Prozessrezept. Alle Einstellungen sind händisch
übersteuerbar, ein automatisches Hochlaufen der Pressenanlage
ist möglich. Sind Probenentnahmestellen vorgesehen, erfolgen
die Entnahmen automatisch, soweit möglich. Ansonsten erscheint
eine quittierpflichtige Anweisung für den Bediener und
wird entsprechend der Benutzeranmeldung protokolliert.
Verladung und Absackung
Der Kreis zum Kunden wird über die Loseverladung und die Absackung
geschlossen. Die Aufträge werden direkt im übergeordneten
Warenwirtschaftssystem erstellt und in das Modul
„ESAweight“ importiert. Über die integrierte Tourenplanung
können die Verladeaufträge beliebig zusammengestellt werden.
Bei Aktivierung eines derartigen Auftrages müssen noch
die Daten für Frächter, Lkw etc. eingetragen werden. Analog
zur Annahme erfolgt die Ausfertigung eines Ladescheines mit
eindeutiger Vorgangsnummer. Wird am Bedienmodul an der
Verladestation die Vorgangsnummer aktiviert, so erscheint die
komplette Tour mit allen Detaildaten. Die Lkw-Zellenbelegung
Abb. 8: Absackung der Produkte
kann sowohl im Auftrag vorgegeben als auch vom Fahrer frei
gewählt werden. Nach dem Start erfolgt die Verladung automatisch,
wobei das Steuerungssystem mit selbst optimierten Nachläufen
genau auf die Vorgabemenge dosiert. Sobald die Verladung
beendet ist, werden die eichfähigen Daten selbsttätig
ausgelesen und protokolliert, gleichzeitig wird die Quellzelle
nach dem FIFO-Prinzip um die verladene Menge reduziert. Die
Auftragsnummer mit zugehöriger Lot-Nummer der Produktion
wird eindeutig dieser Kundenlieferung zugeordnet. Mehrkammerbelegungen,
Umsetzen des Lkw etc. sind durch einfache Bedienung
vor Ort möglich. Nach Abschluss der gesamten Tour
kann automatisch ein Lieferschein mit gewünschter Deklaration
erstellt werden.
Abb. 9: Anlagenbereiche für Verladung
Fazit
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Likra West
GmbH mit dem Produktionsleitsystem „ESAweight 7.5“ erhebliche
Effizienzsteigerungen erzielt hat. Die Abläufe wurden optimiert
und beschleunigt, sodass eine wesentlich schnellere Auftragsabwicklung
erfolgt, bei durchgängiger Qualitätsorien-
tierung und Rückverfolgbarkeit. Dank der zügigen Projektumsetzung
im kalkulierten Zeitplan war stets die Aufrechterhaltung
des Produktionsbetriebes gewährleistet. „Das Team von
ESA hat auch bei Änderungswünschen sofort verstanden, wie
man es gerne ausgeführt haben möchte und immer alles prompt
erledigt“, so Betriebsleiter Detlef Milz abschließend.
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