Produktionssteuerung, MES und SCADA für 15 Produktionslinien erfolgreich modernisiert

Kurzbeschreibung

Für K+S Bernburg modernisierte Artschwager + Kohl die komplette Produktionssteuerung für bis zu 15 Produktionslinien. Im Rahmen des Projekts wurden die bestehende Siemens S5-Steuerungslandschaft durch eine moderne Siemens S7-Architektur ersetzt, ein neues Manufacturing Execution System (MES) eingeführt sowie die zentrale Produktionsvisualisierung vollständig neu entwickelt.

Zusätzlich wurden zahlreiche Schnittstellen zu Produktionsmaschinen, Abfüllanlagen, Palettierern, Fördertechnik, Drucksystemen und der vorgelagerten Verfahrenstechnik neu aufgebaut.

Das Ergebnis ist eine moderne und zukunftssichere Produktionsplattform mit durchgängiger Produktionssteuerung, zentraler Anlagenvisualisierung und transparenter Produktionsdatenerfassung.

Ausgangssituation

Im Werk Bernburg produziert und verpackt K+S Industrie- und Speisesalze auf bis zu 15 Produktionslinien.

Die Produktionsbereiche umfassen unter anderem:

• BigBag-Abfüllanlagen
• Sack- und Tütenabfüllanlagen
• automatische Palettierung
• Fördertechnik
• Hochregallager-Anbindungen

Die bestehende Produktions- und Automatisierungslandschaft war über viele Jahre gewachsen und basierte vollständig auf Siemens S5-Steuerungen.

Um die Produktionsprozesse langfristig zukunftssicher betreiben zu können, sollte die gesamte Plattform modernisiert werden. Neben der Steuerungstechnik sollten auch die Produktionsvisualisierung sowie das Manufacturing Execution System (MES) vollständig erneuert werden.

Herausforderung

Die größte Herausforderung bestand darin, dass nicht nur einzelne Komponenten modernisiert werden mussten, sondern die komplette Produktionsplattform.

Hierzu gehörten unter anderem:

• Migration der Siemens S5-Steuerungen auf Siemens S7
• Neuaufbau des SCADA-Systems
• Einführung eines neuen MES
• SAP-Anbindung der Produktionssteuerung
• Integration der Produktionsmaschinen
• Anbindung der Palettierer
• Integration der Fördertechnik
• Neuaufbau der Kommunikation zur Verfahrenstechnik
• Modernisierung der Bedien- und Visualisierungssysteme

Sämtliche Funktionen, Signale und Kommunikationsbeziehungen mussten analysiert, dokumentiert, migriert und getestet werden.

Gleichzeitig sollten Produktionsunterbrechungen auf ein Minimum reduziert werden.

Zielsetzung

Ziel des Projekts war die Schaffung einer modernen Produktionsplattform für bis zu 15 Produktionslinien.

Dabei sollten:

• die bestehende S5-Steuerungstechnik ersetzt werden
• Produktionsaufträge digital verarbeitet werden
• Produktionsdaten automatisiert erfasst werden
• eine zentrale Anlagenvisualisierung entstehen
• die Transparenz über sämtliche Produktionsbereiche erhöht werden
• Produktions- und OEE-Daten verfügbar gemacht werden
• die Wartbarkeit und Zukunftssicherheit der Anlage verbessert werden

Lösungsansatz

Artschwager + Kohl entwickelte eine vollständig neue Produktionsplattform auf Basis moderner Automatisierungs- und Produktionssysteme.

Die Lösung vereint Produktionssteuerung, MES und SCADA in einer gemeinsamen Architektur und schafft durchgängige Informationsflüsse zwischen Produktion, Automatisierung und ERP-System.

Modernisierung der Steuerungsarchitektur

Ein zentraler Bestandteil des Projekts war die Migration der bestehenden Steuerungstechnik.

Fünf Siemens S5-945 Steuerungen wurden durch eine zentrale Siemens S7-416 ersetzt.

Die vorhandene Steuerungssoftware wurde vollständig analysiert, auf die neue Plattform portiert und gezielt erweitert.

Dadurch konnten bestehende Produktionsabläufe erhalten und gleichzeitig auf eine moderne Automatisierungsarchitektur überführt werden.

Einführung eines neuen MES

Für die Produktionssteuerung entwickelte Artschwager + Kohl ein neues Manufacturing Execution System auf Basis von ProLeiT Plant iT.

Das MES übernimmt unter anderem:

• Produktionsaufträge aus SAP
• Auftragsverwaltung für bis zu 15 Produktionslinien
• Versorgung der Produktionslinien mit Auftragsdaten
• automatische Produktionsdaten-Rückmeldungen
• Erfassung von Produktions- und Prozessdaten
• Bereitstellung von OEE-Kennzahlen

Dadurch entstand eine durchgängige Produktionssteuerung zwischen ERP-System und Fertigungsebene.

Neues SCADA-System für zentrale Produktionsvisualisierung

Parallel zum MES wurde die bestehende Produktionsvisualisierung vollständig neu entwickelt.

Das neue SCADA-System ermöglicht die zentrale Überwachung und Bedienung aller Produktionslinien.

Produktionsdaten, Anlagenzustände und Störmeldungen werden in Echtzeit visualisiert und stehen Bedienern, Instandhaltern und Produktionsverantwortlichen zentral zur Verfügung.

Die neue Visualisierung verbessert Transparenz, Diagnosemöglichkeiten und Bedienkomfort erheblich.

Neuaufbau der Maschinen- und Anlagenanbindungen

Neben Steuerung, MES und SCADA wurden zahlreiche Schnittstellen innerhalb der Produktionsumgebung neu aufgebaut.

Hierzu gehörten unter anderem:

• Produktionsmaschinen
• Abfüllanlagen
• Palettierer
• Drucksysteme
• Fördertechnik
• Hochregallager-Anbindungen
• vorgelagerte Verfahrenstechnik

Dadurch konnten sämtliche Produktions- und Materialflussprozesse nahtlos in die neue Systemarchitektur integriert werden.

Vollständige Vorabtests im Büro und Umstellung während der Reparaturpause

Um die kurze Umstellungszeit vor Ort abzusichern, wurde die komplette Software bereits vor der eigentlichen Inbetriebnahme bei Artschwager + Kohl im Büro aufgebaut und getestet.

Dazu gehörten insbesondere:

• SPS-Software auf Basis Siemens S7
• MES-Funktionen
• SCADA-System
• Maschinen- und Anlagenanbindungen
• Schnittstellen zu Produktionsmaschinen
• Anbindungen an Palettierer und Fördertechnik
• Kommunikation zur vor- und nachgelagerten Verfahrenstechnik

Durch diese umfangreichen Vorabtests konnten zentrale Funktionen, Schnittstellen und Kommunikationsabläufe bereits vor der Reparaturpause validiert werden.

Der Austausch der bestehenden Siemens S5-Steuerungen durch die neue Siemens S7-Steuerung sowie die Neuanbindung der Produktionsmaschinen, Palettierer, Fördertechnik und Verfahrenstechnik erfolgten anschließend während der geplanten Reparaturpause.

So konnte die eigentliche Umstellung vor Ort strukturiert und mit minimiertem Risiko durchgeführt werden.

Umsetzung

Artschwager + Kohl übernahm im Rahmen des Projekts:

• Reengineering der bestehenden Systeme
• Migration von Siemens S5 auf Siemens S7
• Entwicklung des MES auf Basis ProLeiT Plant iT
• Entwicklung des neuen SCADA-Systems
• Maschinen- und Anlagenanbindungen
• Integrationstests
• Inbetriebnahme
• Schulung und Produktionsbegleitung

Ergebnis

Mit der erfolgreichen Modernisierung entstand eine vollständig erneuerte Produktionsplattform für bis zu 15 Produktionslinien.

Neben der Migration der Siemens S5-Steuerungen wurden das Manufacturing Execution System (MES), das SCADA-System sowie sämtliche relevanten Schnittstellen zu Produktionsmaschinen, Fördertechnik, Palettierern und Verfahrenstechnik modernisiert.

Die neue Architektur ermöglicht:

• transparente Produktionsprozesse
• zentrale Anlagenvisualisierung
• automatisierte Produktionsdatenerfassung
• OEE-Auswertungen in Echtzeit
• durchgängige Produktionssteuerung
• höhere Wartbarkeit und Zukunftssicherheit

Damit wurde die Grundlage für eine moderne und langfristig erweiterbare Produktionsumgebung geschaffen.

Mehrwert für den Kunden

Vollständige Modernisierung der Produktionsplattform

Steuerungstechnik, MES und SCADA wurden gemeinsam erneuert und in einer einheitlichen Architektur integriert.

Erfolgreiche S5-Migration

Die bestehende Siemens S5-Landschaft wurde vollständig durch eine moderne S7-Plattform ersetzt.

Höhere Transparenz

Produktionsdaten, Anlagenzustände und Störungen stehen zentral und in Echtzeit zur Verfügung.

Durchgängige Produktionsdatenerfassung

Produktions- und Prozessdaten werden automatisch erfasst und für Auswertungen bereitgestellt.

OEE-Kennzahlen in Echtzeit

Verfügbarkeit, Leistung und Qualität der Produktionslinien können kontinuierlich analysiert werden.

Zukunftssichere Produktionssteuerung

Die neue Plattform schafft die Grundlage für zukünftige Erweiterungen und Optimierungen.