MES Lösungen in der Praxis

Transkript

1 MES Lösungen in der Praxis MES im Fokus 3. Februar

2 MES Lösungen in der Praxis Produktionsmanagement und Produktrückverfolgung in den Branchen Papier- und Kartonproduktion Galvanik Anlagen Druckguss Anlagen Fertigungs- und Bearbeitungsanlagen Einblick Lösungen Prozessoptimierung 2

3 Unternehmensüberblick GAW Group Gründung: 1951 Mitarbeiter: 500 Standort: Graz AutomationX Gründung: 1989 Mitarbeiter: 66 Standort: Graz Gesamtlösungen in der Automatisierungstechnik Seit über 25 Jahren Eigenes Produkt: MES, SCADA, SPS Weltweit über ax Systemlösungen Lösungen für Industrie und Infrastruktur 3

4 MES Referenzlösung in der Papierindustrie Automatische Planung der Streichfarbenaufbereitung in der Papierfabrik Sappi Alfeld (DE) Ausgangssituation: Streichfarbenverluste und Folgekosten Ziele Reduzierung von Materialverlusten durch Vermeidung von Restmengen Unterstützung des Bedienpersonals Lösung Werksweite Produktionsplanung für die SFA auf Basis der übergeordneten Papier- Produktionsplanung Kontinuierliche Anpassung entsprechend der aktuell laufenden Produktion Coating Color Production Management CCPM 4

5 CCPM: Ausgangssituation bei Sappi Alfeld Umstellung auf Spezialpapiere Häufiger Sortenwechsel Hohe Anzahl der Streichwerke Überschüsse bzw. Verluste bei Produktionsschwankungen zentrale Streichküche - 1 Mitarbeiter PM 1 PM 4 1 coater PM 2 PM 3 3 coater 2 coater PM 5 SM 2 2 coater 4 Farbmischer zur Versorgung von 8 Streichwerken 5

6 CCPM: Verluste und hoher Aufwand Streichküche ERP Planung (MICS) Qualität (QIS) PM2: PLS (Siemens PCS7) QLS (Metso) PM3: PLS (ABB Freelance & ax) QLS (Accuray) PLS Streichküche (ax) PM4: PLS (ABB Freelance) QLS (ABB Freelance) SM2: PLS (Siemens S5) QLS (Accuray) 6

7 CCPM: Schließen des Kreises Streichküche ERP Planung (MICS) CCPM (ax) Qualität (QIS) PLS Streichküche (ax) PM2: PLS (Siemens PCS7) QLS (Metso) PM3: PLS (ABB Freelance & ax) QLS (Accuray) PM4: PLS (ABB Freelance) QLS (ABB Freelance) SM2: PLS (Siemens S5) QLS (Accuray) 7

8 CCPM: Funktionsschema Produktionsplan aus ERP (Menge, Rezept, Sorte, Zeitplan) Detailplanung aus ERP-Daten Berücksichtigung von Material in Rohren / Tanks, Reinigungs- und Füllsequenzen Kontinuierliche Kalkulation der Restmenge Automatische Fertigung der Ansätze, Sortenwechsel Tracking (Rohmaterialchargen), Rückmeldung Materialverbrauch, Soll/Ist-Vergleich 8

9 CCPM: Applikation Datenübertragung der Anfertigungen und Rezepte von Sappi-ERP an AX Berechnung der Plan-Streichfarbenverbräuche Bildung von Produktionszyklen gleicher Farbsorten (Rezepte) Ermittlung von Chargen je Produktionszyklus entsprechend der Anlagengrößen und Belegung Zuordnung der Mischer und Vorratsbehälter 9

10 CCPM: Applikation Rollierende, maschinenübergreifende Planungsrechnung alle 5 Minuten Berücksichtigung von Material in Rohrleitungen und Vorratsbehälter Durchfluss bzw. Streichfarbenauftrag (Farbverbrauch) zu produzierende Papier-Restmenge an der Maschine (lfm) Produktionsprogramm Restmengenberechnung und Anpassung der Chargenplanung 10

11 CCPM: Applikation Rechtzeitige Reduktion der Chargengröße beim letzten Ansatz bei Sortenwechsel Planung der Reinigungschargen an Hand einer Streichfarbenverträglichkeitsmatrix Manuelle Eingriffsmöglichkeiten 11

12 CCPM: Applikation Zentrale Anzeige der Produktionsdaten der Maschinen und Coater Übersichtliche Darstellung der geplanten Chargen mit Start-, Endzeit, Größe sowie Mischer- und Behälterzuordnung Darstellung auch als Gantt-Diagramm 12

13 CCPM: Applikation Automatische Übergabe der geplanten Ansätze an das Prozessleitsystem (GAW/AX) 20 Minuten Vorlaufzeit für Manuelle Eingriffsmöglichkeit vor automatischem Start Rückmeldung der tatsächlich produzierten Chargen und Mengen Umfangreiche Auswertemöglichkeiten wie Chargenprotokolle, Soll/Ist Vergleiche, Trends, usw. 13

14 CCPM: Auswertung Auswertung durch den Endkunden nach den ersten 4 Monaten nach Einführung ROI < ½ Jahr Einsparungen der Streichfarbenverluste höher als erwartet Deutliche Entlastung der Mitarbeiter Erfolg durch intensive Konzepterarbeitung und Einbindung der Key User 14

15 MES Referenzlösung in der Kartonindustrie Produktrückverfolgung für die Streichfarbenaufbereitung in der Kartonfabrik Mayr-Melnhof (AT) Ziele Erfüllung von Gesetzlichen Forderungen aus dem Lebensmittelbereich Minimierung der Aufwände bei eventuellen Reklamationen Lösung Implementierung einer automatischen Rückverfolgung von der Anlieferung bis zum Endprodukt 15

16 Produktrückverfolgung Farbe: Leistungsumfang Anlagenumfang: 5 Mischer, 80 Tanks, 40 Produkte LKW Zug BigBag Produktverfolgung (Pulver + Flüssig) vom Lieferanten zum Endprodukt Silos Anbindung an ERP System Markierungssysteme und Scanner (BC, QR, RFID) Anbindung an PLS ax PLS inkl. ISA-95/ISA-88 Batch Anbindung an Fremdsysteme Portier, Waagen, Zähler, Steuerungen, DB s, Labor, Material als Pulver Geschichtet Material flüssig Gemischt (Chargen gemischt) Hopper Mischer BigBag IBC Vorratsbehälter Arbeitsbehälter Endprodukt 16

17 Produktrückverfolgung Farbe: Funktion Abbildung der Lieferanten und Lagerorte Materialien werden über Lose verwaltet Bei jedem Materialtransfer werden die Lose automatisch umgebucht Pulverprodukte in Schichten mit Vermischungs-Hysterese Flüssigprodukte vermischt, bis zur Lagerortentleerung Manuelle Buchungen und Korrekturen sind möglich 17

18 Produktrückverfolgung Farbe: Auswertungen Je Endprodukt: Welche Rohmaterialien von welcher Anlieferung Je Anlieferung: In welchem Endprodukt und in welchem Lagerort Materialloshistorie: Wann wurde von wo nach wo umgelagert Lagerstände: Je Lagerort werden die Materiallose angezeigt 18

19 MES Referenzlösung Galvanik MES für Bandgalvanik Anlagen der Firma Enayati (DE) Applikationserstellung läuft Integration im ersten Halbjahr 2017 Ausgangssituation Steigende Endkundenanforderungen: Flexibler und Transparenter Auswirkung auf Produktion und Planung Viele gewachsene Einzelsysteme und Papierlösungen Ziele Ablöse und Zusammenfassung der Einzelsysteme und Papierlösungen Unterstützung der Produktion und Planung Bessere Nachvollziehbarkeit, Transparenz Über 25 Galvaniklinien Jeweils ein ax SCADA+SPS System Übergeordnetes ax Energiemanagement 19

20 MES Bandgalvanik: Funktionsauszug Übernahme der ERP Aufträge und Auftragsreihung je Anlage in der MES Planung Bedienerverwaltung und Anzeige von Auftragsinfos wie Kunde, Auftragsnummer, Eingabe bzw. Einlesen von Betriebszuständen: Produktion, Rüsten, Wartung, Störung, Stillstandsgründe Produktionsdaten: Stückzahlen, Qualitätsinfos, Ausschuss, Sperrgründe Etikettendruck für Spulen, Rückstellmuster, Stammdatenverwaltung: Parametersatz je Artikel 20

21 MES Bandgalvanik: Übersicht und Auswertungen Übersicht aller Anlagen/Stationen mit aktueller Produktionsinfo (Status, Soll/Ist) OEE je Anlage und übergeordnet Automatische Generierung von Reports inklusive Versand Auftragsdokumentation: Spulenliste, Sperrscheine, Prüfprotokolle, usw. Auftragshistorie 21

22 MES Bandgalvanik: Ausbauphasen Anbindung von Messgeräten z.b. Schichtdicke Automatische Parameterübergabe an die Steuerungen Betriebsmittelverwaltung Automatische Auftragsplanung 22

23 MES Referenzlösung Druckguss Anlagen Produktverfolgung für Leichtmetall Druckguss Anlagen im Automotive Bereich für die Georg Fischer Werke Altenmarkt, Herzogenburg (AT) und Suzhou (CN) Produktkennzeichnung über Präger und Drucker Lückenlosen Erfassung von Prozess- und Chargendaten sowie Qualitätsdaten Umfangreiche Auswertungen und automatischer Berichtsversand Modulare Einbindung über zig Bearbeitungsstationen, Online erweiterbar Werksübergreifende Produktionsverkettung 23

24 Produktverfolgung Druckguss: Umfang ax Server System auf virtueller Serverumgebung Dezentrale Steuereinheiten (axcontroller) für die verschiedenen Bearbeitungsstationen ax Server auf virtuellen Maschinen 16 ax Controller 38 Client Stationen 11 Datenbank Anbindungen 16 Nadelpräger, 28 Kameras, 30 Handscanner 30 SPS und Peripherieeinheiten 3 Automatisierungslinien mit autarken ax5 Systemen 24

25 Produktverfolgung Druckguss: Architektur Betriebssicherer Stationsbetrieb der einzelnen Produktionseinheiten Lückenlosen Erfassung von Prozess- und Chargendaten sowie Qualitätsdaten Online erweiterbar im Produktionsbetrieb 25

26 Produktverfolgung Druckguss: Auswertungen Konfigurierbare Produktionsberichte Automatische Generierung und Versand von PDF Tagesberichten Auswertungen auf Produkt- oder Anlagen-Basis 26

27 Produktverfolgung Druckguss: Auswertungen Störmeldungsmanagement Erfassung und Auswertung der Anlagenstörungen hinsichtlich Häufigkeit und Dauer Fehlerkalender 27

28 Produktverfolgung Druckguss: Visualisierung Ein zentrales Visualisierungs-/Bediensystem Optimierte Bedienerführung an Bearbeitungsstationen User Interface für Touch Panels 28

29 MES Referenzlösung Kompressor Fertigung Produktionsmanagementsystem für die Herstellung von Kältekompressoren für das Secop Werk in Fürstenfeld (AT) Auftragsmanagement MDE/BDE Produkt- und Schüttgut-Datenaufzeichnung und Auswertung (Traceability) Lagerstandverwaltung Störmeldungen, Betriebsmeldungen, Stückzahlen OEE FTS Einbindung 29

30 MES Kompressor Fertigung: Umfang 3 Produktionslinien 8 redundante ax Serversysteme + 4 redundante ax Serversysteme auf virtuellen Plattformen 65 Bedienstationen Einbindung von 250 SIMATIC Steuerungen Kopplungen Profibus DP/FDL, OPC, serielle Schnittstellen 30

31 MES Kompressor Fertigung: Auftragsmanagement Auftragsübernahme und Rückmeldung von Kundenaufträgen Schnittstelle zu Oracle E-Business/SAP Zentrale Umstellung neuer Produkttypen auf Basis aktivierter Kundenaufträge Fertigung von Kleinserien (z.b. 80 Stück) ohne Umstellung (Rüsten) möglich Autarke Auftragsbearbeitung Reihung und Feinplanung von Aufträgen Kommissionierung 31

32 MES Kompressor Fertigung: MDE / BDE Visualisierung von Aufträgen, Fertigungsprozessen und Wartungsvorgaben Logistischer Ablauf von Kommissionierungen Führung des Lagerbestandes Bedienerführung bei manuellen Tätigkeiten (Einsatz von mobilen Scannern) Produktverfolgung und Identifikation mit Barcode Scannern Archivierung von Mess- und Produktionsdaten inkl. statistischer Auswertungen 32

33 MES Kompressor Fertigung: OEE Ermittlung und Darstellung der OEE (Overall Equipment Effectiveness) Erfassung der relevanten Daten/Informationen (Schicht-Daten, Produktdaten, Taktinformationen, Stückzahlen, Unterbrechungen) Benchmark der Anlagen/Linien, Zustandsverlauf von Maschinen Statistik und Klassifizierung von Unterbrechungen, Statistik von Ausschussteilen OEE wird für die Rückmeldung der Kundenaufträge verwendet 33

34 MES Kompressor Fertigung: Infrastruktur Einbindung Infrastruktur Einbindung FTS (Fahrerloses Transportsystem automatische Jobvorgabe) Zentrale Verwaltung der Überkopfanzeigen (Andon Boards) Einbindung der Brandmeldeanlage Torsteuerung 34

35 MES Referenzlösungen im Bereich Bahn Logistiksystem für die Radsatzaufbereitungsanlage der ÖBB in Knittelfeld (AT) Produktverfolgungssystem für die Radsatzanlage der SBB in Bellinzona (CH) 35

36 MES Resümee Referenzlösungen Erfolgsfaktoren bei MES Projekten Sorgfältige Konzept und Pflichtenheft Phase Frühe Einbindung von Key-Usern des Endkunden Inkrementelle Projektentwicklung (SCRUM-Ansatz) Workshops mit Key-Usern während der Applikationserstellung (Feedback-Schleifen) Aktive Einbindung der Key-User in der Integrationsphase Kundennutzen und Vorteile durch AutomationX Zahlreiche Kommunikationsschnittstellen: ERP, Fremdsysteme, Peripherie, Offenes modulares System Erfahrung mit kundenspezifischen Gesamtlösungen Umfangreiche SCADA Grundfunktionalität Anpassungen und Weiterentwicklung durch den Endkunden möglich 36

37 Advanced Process Control APC Model Predictive Control MPC Einsatz von Prozessmodellen auf Basis von historischen Messwerten oder mittels physikalischer Modelle PID: reagiert auf Ist Wertänderungen, dadurch hohe Varianz am Messwert MPC: kennt (berechnet) das zukünftige Prozessverhalten, dadurch reduzierte Varianz am Messwert MPC der Autopilot für ihre Prozesse PID MPC 37

38 MPC Nutzen / Ergebnis Reduzierte Varianzen Höhere Qualität und Stabilität Reduktion von Zusatzstoffen, Chemikalien Reduktion von Rohmaterial und Ausschuss Energieeinsparung Entlastung der Operatoren ROI < 12 Monate Beispiel: Aschegehalt in der Papierindustrie 38

39 MPC Systemansatz / Modellierung Ausarbeiten von einflussrelevanten Messwerten und Parametern Aufzeichnung einer repräsentativen Datenreihe Korrelationsanalyse anhand der Datenreihen; welche Größen wirken wie stark Mathematische Abbildung der Hauptkomponenten in MPC Modellen 39

40 MPC Verbindung zur Anlage MPC beeinflusst den Sollwert der PID Regler der Hauptkomponenten Zuschaltbar durch den Operator MPC ermöglicht eine bessere Beherrschung langer Totzeiten 40

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