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Automatisierung

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Leitstand Werk Nord live ausprobieren
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Projektbeispiel · Werk Nord

Werk Nord – von der Anfrage bis zur Übergabe

Ein Getränkehersteller ruft an: Er will wissen, warum seine Linien stehen, und Chargen schnell zurückverfolgen. Wir zeigen Schritt für Schritt, wie daraus Leitstand, MES und Handy-App entstehen.

Isometrische Illustration von Werk Nord: vier Silos, das Tanklager, fünf Mischer der Sirupküche, fünf Abfülllinien und das Hochregallager mit Verladung.

Steckbrief

Abfülllinien
5
Feldgeräte
290
Datenpunkte
2.846
Bildschirmseiten
≈ 200
Sprachen
14

Schritt 1 · Anfrage

Der Anruf

Ein Getränkewerk mit fünf Abfülllinien plant mit Papier und Excel. Warum eine Linie stand, weiß am Schichtende niemand genau – und Rückverfolgung heißt Ordner wälzen.

Illustration: Telefon und Notizblock mit einer ersten Skizze der Anlage.

Was die Ingenieure tun

  1. Ausgangslage aufnehmen: Wo entstehen heute Daten, wer schreibt sie auf, wer braucht sie?
  2. Ziele klären: Stillstände mit Grund erfassen, Chargen rückverfolgen, Aufträge planbar machen.
  3. Belegschaft einbeziehen: Im Werk werden viele Sprachen gesprochen – die Oberfläche muss das können.
  4. Rahmen festlegen: Ansprechpartner, Zeitplan und Termin für die Begehung vor Ort.

Entscheidung

Erst zeigen, dann schreiben

Statt eines langen Konzeptpapiers bauen wir früh einen klickbaren Prototyp der Oberfläche. Bei Werk Nord stand er am ersten Projekttag. So sprechen Kunde und Ingenieure über dasselbe Bild – nicht über Begriffe, die jeder anders versteht.

Ergebnis Zielbild auf einer Seite und klickbarer Layout-Prototyp

Schritt 2 · Begehung

Begehung und Bestandsaufnahme

Wir gehen den Materialfluss ab: Rohstofflager, Tanklager, Sirupküche, fünf Abfülllinien, Warenausgang. Jedes Anlagenteil, jeder Datenpunkt und jede Rolle kommt auf die Liste.

Illustration: Ingenieur mit Tablet vor einem Anlagenteil, daneben eine Checkliste mit erfassten Datenpunkten.

Was die Ingenieure tun

  1. Anlagenteile erfassen: 4 Silos, 8 Tanks plus CO₂-Tank, 5 Mischer à 5.000 L, 1.200 Palettenplätze.
  2. Feldgeräte zählen: 290 Ventile, Pumpen, Motoren, Maschinen, Regler, Füllstände und Durchflüsse.
  3. Rezepte aufnehmen: vier Sirupsorten, je Ansatz sechs Schritte vom Wasserdosieren bis zum Umpumpen.
  4. Stillstandsgründe festlegen: Maschinenstörung, Tank leer, Packmittel fehlt, Stau, Formatwechsel, Reinigung, Pause.
  5. Rollen klären: Bediener, Schichtleitung, Planung, Qualitätssicherung, Administration – wer darf was auslösen?

Entscheidung

Tanks ohne feste Sorte

Die vier Fertigsirup-Tanks bekommen keine feste Sorte. Gewechselt wird über einen leeren Tank; jede Linie zieht über einen Ventilknoten aus einem wählbaren Tank. Das kostet Ventile, macht die Planung aber deutlich beweglicher.

Ergebnis Lastenheft mit 290 Feldgeräten, vier Rezepten und fünf Rollen

Schritt 3 · Plan

Der Plan

Bevor programmiert wird, steht die Architektur. Sie legt fest, wo Daten entstehen, wo die Logik läuft und wer was bedienen darf.

Illustration der Architektur: Feldebene und Simulation über OPC UA, Gateways, darüber Leitstand, MES und Handy-App.

Was die Ingenieure tun

  1. Werk nach ISA-95 und ISA-88 gliedern – international übliche Modelle für Werk, Anlagen, Rezepte und Chargen.
  2. Ein Backend für das MES, zwei lastverteilte Server für den Leitstand, ein eigener Server für die Historie, dazu einer für Entwicklung und Rückfall.
  3. Bedienkonzept nach ISA-101, der Norm für übersichtliche Bedienbilder: Anlage grau, Farbe nur für Zustand und Alarm.
  4. Eine Anmeldung für alle Oberflächen: Single Sign-on, die Rollen kommen aus dem Benutzerkonto.
  5. „MES as Code“: Modell, Rezepte und Oberflächen entstehen per Skript und sind versioniert.

Entscheidung

Alles genau einmal

Steuerungsanbindung, Alarme, MES-Module und Automatiken laufen auf genau einem Backend. Die Leitstand-Server zeigen nur an und schicken Befehle zur Prüfung dorthin. Liefe die Logik zweimal, würden Mengen doppelt gebucht.

Ergebnis Architekturbild und Pflichtenheft: fünf Gateways, ein Modell, ein Bedienkonzept

Schritt 4 · Engineering

Leitstand, MES und Handy-App

Jetzt entstehen die Oberflächen – mit Ignition von Inductive Automation und den MES-Modulen von Sepasoft. Bilder, Datenpunkte und Übersetzungen erzeugen wir per Programm, nicht per Mausklick.

Illustration von drei Bildschirmen: Leitstand, MES-Plantafel und Handy-App.

Was die Ingenieure tun

  1. Leitstand in drei Ebenen: Werkslage, Bereich, R&I-Bild – bis zum Bedienfenster jedes einzelnen Geräts.
  2. Alarme in vier Prioritäten P1–P4; quittiert wird nach Sichtung, nicht pauschal per „Alle quittieren“.
  3. MES: Aufträge, eigene Plantafel, Batch nach ISA-88, OEE (Gesamtanlageneffektivität) mit Stillstandsgründen, SPC (statistische Prozesskontrolle).
  4. Track & Trace: Rückverfolgung vom Rohstoff über Sirup-Batch und Fertigcharge bis zur Lieferung – und zurück.
  5. Handy-App mit großen Tippzielen; alle Oberflächen in 14 Sprachen umschaltbar.

Entscheidung

Auftragsregeln in die Datenbank

Die Statusregeln für Aufträge liegen in gespeicherten Prozeduren der Datenbank. Die Oberfläche liest nur und ruft diese Prozeduren auf; ihr Datenbankbenutzer darf nichts direkt ändern. So kann kein Bild einen Auftrag in einen unzulässigen Zustand bringen.

Ergebnis Rund 200 Bildschirmseiten in 7 Projekten, 5.011 Begriffe in 14 Sprachen

Schritt 5 · Test

Test im digitalen Zwilling

Eine Simulation spielt die Steuerungen aller Anlagenteile über OPC UA, den herstellerneutralen Standard für Datenaustausch in der Automatisierung. So testen wir mit 290 Geräten, bevor eine echte Anlage angeschlossen ist.

Illustration: Mischer unter der Lupe mit Prüfhaken und Messkurven.

Was die Ingenieure tun

  1. Simulation mit 290 Feldgeräten und 2.846 Datenpunkten im Takt von 500 Millisekunden laufen lassen.
  2. Mengen bilanzieren: Ein Ansatz ergibt 4.407,5 L Fertigsirup – die Buchung muss auf den Liter stimmen.
  3. Reviews durchführen: Code in neun Bereichen, Batch-Kette, Abgleich mit der Herstellerdoku, Bedienbarkeit.
  4. Befund messen, Ursache belegen, beheben, erneut messen – und alles schriftlich festhalten.

Entscheidung

Messen statt vermuten

„Die OEE-Berechnung ist langsam“, lautete die erste Vermutung. Eine Laufzeitmessung je Teilschritt zeigte: 86 % der Zeit lagen in den Materialbewegungen. Wir optimieren erst, wenn eine Messung zeigt, wo die Zeit tatsächlich bleibt.

Ergebnis Prüfberichte mit Messwerten; 57 von 58 Ansätzen vollständig gebucht

Was beim Bau von Werk Nord wirklich passiert ist

Diese sechs Befunde sind beim Bau von Werk Nord tatsächlich aufgetreten. Jeder ist belegt, die Ursache benannt und die Lösung geprüft.

Der Wasser-Batch

Befund

Ein Mischer übergab 5.000 L Wasser als Zitronensirup an den Tank.

Ursache

Ein abgebrochener Ansatz hatte 2.600 L Wasser im Mischer hinterlassen. Der nächste Ansatz startete ohne Füllstandsprüfung, gebucht wurden Sollwerte.

Lösung

Ein Ansatz startet nur auf einem freien und leeren Mischer. Gebucht werden die gemessenen Istmengen, nicht die Sollwerte.

Eine Zeile pro Sekunde

Befund

Bei jedem Auftragswechsel meldete das MES „Error recording OEE values“ – genau in der Sekunde des Wechsels.

Ursache

Die OEE-Erfassung der MES-Module von Sepasoft schreibt je Sekunde und Anlage nur eine Zeile. Wir beendeten den alten Lauf und begannen den neuen im selben Aufruf.

Lösung

Wechsel in zwei Stufen: alten Lauf beenden, neuen Lauf im nächsten 10-Sekunden-Takt beginnen. So bekommt jeder Lauf seine eigene Zeile.

Rückverfolgung ohne Lücke

Befund

82 von 391 Sirup-Ansätzen in drei Tagen hatten keine Ausgangscharge. Dort riss die Rückverfolgung ab.

Ursache

Eine Entnahme ließ sich nicht über mehrere Chargenstände verteilen. Unser Behelf „Blend Lot“ buchte falsch: für Tank TK01 50.271 L gegen 24.213 L physisch.

Lösung

Zuerst die Buchungskette repariert: danach 57 von 58 Ansätzen vollständig. Dann der Abgleich mit der Herstellerdoku: die vorgesehene Funktion Auto Lot Completion statt Eigenbau, Schwellwert bemessen an der kleinsten Entnahme.

Kapazität statt Programmfehler

Befund

Linien standen still, obwohl Aufträge vorlagen. Erster Verdacht: ein Programmfehler.

Ursache

Die Bag-in-Box-Linie füllt reinen Sirup und zog 31.000 von 34.324 L Sirupbedarf. Vier Sirup-Tanks reichen für diese Auftragsmischung nicht.

Lösung

Kein Code „repariert“, sondern den Engpass belegt. Die Plantafel rechnet Tankfüllstände je Sorte mit und meldet einen Sirupengpass als Planungsalarm.

Historie −93 %

Befund

Die Tag-Historie schrieb 28,6 Messpunkte pro Sekunde, rund 235 MB am Tag.

Ursache

Aufgezeichnet wurde zu viel und zu oft. Dazu kam eine Schreibverstärkung von 437 Partitionskopien je Stunde.

Lösung

Signale ausgewählt, Tag-Gruppen und Totbänder gesetzt (gespeichert wird erst ab einer Mindeständerung): 2,05 Messpunkte pro Sekunde, rund 17 MB am Tag – keine Kurve fehlt.

Die PLI-Brücke

Befund

Sepasoft Batch Procedure und die Steuerung verstanden sich nicht: Befehle und Zustandsnummern passten nicht zueinander.

Ursache

Die Steuerung hat eine eigene Zustandsmaschine. Genau so sieht es auch bei Bestandsanlagen aus.

Lösung

Eine Brücke übersetzt Befehle und Zustände am PLI (Phase Logic Interface, Schnittstelle zwischen Batch-Steuerung und Anlage). Der erste echte Batch lief in der ersten Projektnacht durch.

Wir schreiben auch auf, wo wir uns geirrt haben: Unsere Diagnose „Die Batch-Engine setzt die Istmenge auf null“ war falsch – die Null schrieb unsere eigene Brücke. Das steht als Nachtrag offen im Prüfbericht.

Schritt 6 · Übergabe

Übergabe und Betrieb

Fertig ist eine Anlage erst, wenn die Menschen im Werk sie sicher bedienen. Deshalb schulen wir nach Rollen und bleiben nach dem Start erreichbar.

Illustration: Schichtleiterin mit Handy vor einer Abfülllinie, daneben ein Haken.

Was die Ingenieure tun

  1. Schulung nach Rollen: Bediener, Schichtleitung, Planung, Qualitätssicherung, Administration – jeweils an den eigenen Bildern.
  2. Gastzugang einrichten: ansehen ohne Anmeldung, bedienen nur mit Rolle; auf dem Handy auch per Passkey.
  3. Dokumentation übergeben: Architektur, Bedienkonzept, Setup-Skripte und Prüfberichte.
  4. Betrieb begleiten: kostenpflichtiger 24/7-Support für Bestandskunden, Weiterentwicklung in kleinen, geprüften Schritten.

Entscheidung

Sehen frei, bedienen mit Rolle

Die Anmeldung im Leitstand ist freiwillig. Ohne Anmeldung sieht man alles, kann aber nichts auslösen. Jeder Befehl braucht eine Rolle, wird im Backend geprüft und mit Benutzer protokolliert. So bleibt der Leitstand offen für alle, die informiert sein müssen.

Ergebnis Geschulte Rollen, Dokumentation, Setup-Skripte und ein fester Ansprechpartner

Ergebnis

Was entstanden ist

In sechs Schritten ist aus einer leeren Projektmappe ein bedienbares Werk geworden – simuliert, aber mit allem, was ein echtes Projekt braucht.

simulierte Feldgeräte
290
OPC-UA-Datenpunkte
2.846
Bildschirmseiten in 7 Projekten
≈ 200
Sprachen, 5.011 Begriffe
14
Datenmenge der Historie
−93 %
bis zur ersten Vorführung
6 Tage

Werk Nord zeigt, wie wir arbeiten: erst verstehen, dann planen, dann bauen – und jeden Befund messen, bevor wir ihn beheben. Sechs Tage nach dem Start haben wir die Anlage Inductive Automation und Sepasoft vorgeführt. Weil Modell, Bilder und Übersetzungen per Skript entstehen, ist ein zweites Werk im Kern eine Kopie mit anderen Stammdaten.

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