Macht auch die Katze froh...

Prozessautomation

Prozesssteuerung - Damit der Katze ihr Futter schmeckt, muss dessen Rezeptur stimmen. Ein Tiernahrungsproduzent steuert daher seine Produktion über einen Kommunikationsprozessor, der die Daten direkt aus der Feldebene heraus für das ERP-System aufbereitet.

11. November 2011

Die Zahlen sind beeindruckend: Mehr als zwei Millionen Dosen und Schalen mit Hunde- und Katzenfutter verlassen Tag für Tag die Produktion bei Saturn Petfood. Allein die Dosenproduktion läuft im Takt von 1.200 Einheiten pro Minute – eine Menge, von der zum Beispiel eine Katze gut sechs Jahre leben könnte. Das zu Heristo gehörende Unternehmen mit rund 400 Mitarbeitern produziert am Standort Bremen über 1.000 Artikel. Die Gesamtproduktion entspricht einem Marktanteil von 18 Prozent und macht Saturn Petfood zu einem der vier größten Anbieter von Nassfutter in Europa.

Besucher des Werkes müssen ein Haarnetz und eine spezielle Schutzkleidung anlegen, bevor sie einen Blick auf die Produktion werfen dürfen. »Auch für Tiernahrung gelten die Produktionsbedingungen der Nahrungsmittelindustrie«, begründet Wolfgang Bohling, der bei Saturn Petfood das Automatisierungssystem am Standort verantwortet, diese Maßnahme und ergänzt: »Wir produzieren hier nach internationalen Standards, wie dem International Food Standard IFS und dem British Retail Consortium BRC.«

Laut Bohling ist bei dem nicht ganz alltäglichen Produktionsprozess eine maximale Geschwindigkeit genauso entscheidend wie eine reibungslose Datenkommunikation über große Entfernungen.

Ganz nach Geschmack

Hunde- und Katzennahrung ist so vielseitig, wie es Labels auf dem Markt gibt. Dahinter steckt die Rezeptdatenbank des Tiernahrungsherstellers mit Rezepturen, die die Prozesssteuerung in eine exakt dosierte Mischung aus den gewünschten Zutaten übersetzt. Den Haupt-anteil bildet dabei Fleisch, welches weltweit beschafft und tiefgefroren angeliefert wird. Im ersten Produktionsschritt zerkleinert eine Maschine den noch harten Grundstoff zu einer Art Granulat und führt dieses dem Mischer zu. Bei Saturn Petfood ist man stolz darauf, ausschließlich natürliche Grundstoffe einzusetzen.

Parallel dazu werden die übrigen Komponenten genau nach Rezept verwogen und ebenfalls in den Mischer gegeben. Im nächsten Produktionsschritt folgt das Zermahlen zu einem homogenen sogenannten Brät. Ein Förderband transportiert das Brät in Form mehrerer parallel verlaufender Streifen durch einen langen Dampftunnel. Das Ergebnis ist eine halbfeste Fleischmasse, die in mundgerechte Stückchen zerschnitten und zusammen mit kleingeschnittenem Gemüse zur Abfüllanlage gelangt. Hier befüllt die Anlage zunächst die Leerdosen oder Schalen mit der Fleisch-Gemüse-Mischung und anschließend mit Soße. Danach wird der Deckel aufgebracht und das Produkt ist bereit zur Sterilisation.

Die Sterilisation der Schalen läuft in Autoklaven ab, in denen das Futter erhitzt wird. Die sogenannte Turmsterilisation für die Dosen funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip. Aufgrund des Größenunterschiedes im Vergleich zu den Alu-Schalen ist ein längeres Erhitzen notwendig. Danach durchlaufen die fertigen Einheiten noch die Etikettierung und werden anschließend palettiert.

Ferngesteuerte Produktion

Heristo setzt unternehmensweit die ERP-Lösung von SAP ein. Dafür greifen alle Standorte über eine feste Telekommunikationsverbindung auf ein externes Rechenzentrum zu. Auch das Automationssystem des Tochterunternehmens steht über diesen Kommunikationsweg im ständigen Dialog mit dem ERP-System der Mutter. Das beginnt mit dem Abruf der einzelnen Produktionsaufträge und reicht bis zur Fertigmeldung einer Charge. Als Schnittstelle zwischen den Systemwelten dient ein Management-Rechner. Nach außen ist er mit dem Verwaltungsnetzwerk und damit dem weit entfernt arbeitenden ERP-System verbunden. Im Bereich der Produktion stellt er die Verbindung mit dem Automationssystem her.

Die Steuerungsebene des Automationssystems besteht im Wesentlichen aus einer Microsoft SQL-Datenbank und einer Steuerung Simatic S7-300 für jeden der fünf wesentlichen Produktionsbereiche. Unabhängig von der oben erwähnten Rezeptdatenbank, erfasst die SQL-Datenbank auch alle anderen relevanten Prozessdaten. Sie ist damit ein entscheidender Bestandteil einer Produktion nach den strengen Standards der Nahrungsmittelindustrie und gewährleistet eine lückenlose Rückverfolgung jeder Produktcharge.

Darüber hinaus dient die Microsoft-SQL-Datenbank auch als Datenpuffer und federt eventuelle Störungen im Dialog mit dem ERP-System ab. Auch werden hier Langzeitdaten über den Produktionsprozess gespeichert, die sich zum Beispiel zur Steuerung proaktiver Wartungskonzepte nutzen lassen und für die unterschiedlichsten Auswertungen zur Verfügung stehen.

Im Automotive-Sektor abgeschaut

Bei dem Projekt stand die Hermes Systeme GmbH aus Wildeshausen Saturn Petfood als Systemintegrator zur Seite und entwickelte zusammen mit dem Tiernahrungshersteller eine Lösung, wie sie sonst eigentlich nur im Automotive-Bereich üblich ist: Zur Kommunikation auf Steuerungsebene dient jetzt eine Industrial-Ethernet-Ringtopologie basierend auf Glasfaser-Technologie. Jede Simatic-Steuerung der fünf Produktionsbereiche ist mit einem Kommunikationsprozessor CP343-1 ERPC (Enterprise Connect) ausgestattet.

Dieser Kommunikationsprozessor (CP) ist das Besondere am Automationssystem bei Saturn Petfood. Er bildet eine intelligente Schnittstelle zwischen der Simatic-Steuerung auf der einen und dem Datenbankserver auf der anderen Seite. Mit seiner Hilfe werden die Prozessdaten aus dem laufenden Produktionsprozess direkt aus der Feldebene aufgenommen und in eine SQL-Datenbank gespeichert. Das ERP-System greift über eine eigene Datenschnittstelle auf diese Daten zu und gewährleistet so den unternehmensinternen Datenaustausch.

Ein entscheidendes Merkmal ist dabei, dass der CP die Daten automatisch zwischenspeichert. Sollte es zu einer Kommunikationsstörung mit den übergeordneten Systemen kommen, kann der Produktionsprozess unbeeinflusst weiter laufen. Der Kommunikationsprozessor gleicht die Daten dann später automatisch und ohne manuelle Eingriffe mit der Datenbank ab und überträgt sie zum ERP-System.

Eine Produktionsanlage mit einem Ausstoß von 1.200 Einheiten pro Minute verlangt Prozesssicherheit auf höchstem Niveau. Dazu kommt, dass es sich bei Tiernahrung um ein verderbliches Lebensmittel handelt. Um jegliche Qualitätsprobleme auszuschließen, darf die maximale Produktionsprozesszeit zwischen Mischung und Sterilisation nicht überschritten werden. Ein längerer Stillstand der Anlage kann zu Ausschuss in erheblichem Umfang führen.

Sicherer als Software

Für den Automatisierungsverantwortlichen Wolfgang Bohling ist diese Kombination aus einer Steuerung Simatic S7-300 und einem Kommunikationsprozessor CP343-1 ERPC von Siemens genau die richtige Basis für eine maximale Prozesssicherheit. »Jede Software ist eine potenzielle Fehlerquelle«, ist seine Überzeugung: »Mit den CPs gehen wir den direkten Weg und müssen uns weder um den Lebenszyklus von Hardware-Systemen noch um unterschiedliche Software-Releases kümmern.«

Eine Eigenschaft, die auch auf die Mensch-Maschine-Schnittstelle zutrifft. Die im Produktionsbereich aufgestellten Touch-Panels sind direkt mit der Steuerung Simatic S7-300 verbunden und erfordern keinerlei Administration. Zudem muss sich niemand umständlich am System anmelden, um irgendeine Funktion auf- oder Daten abzurufen. Da das System an jeder Stelle immer nur die Funktionen visualisiert, die der Bediener auch tatsächlich benötigt, ist die Bedienung denkbar einfach und der Schulungsaufwand minimal.

Und Bohling fügt hinzu: »Das ist Datenverarbeitung pur. Alles läuft auf der Automatisierungsebene ab, ohne dass irgendein PC benötigt wird. Dazu kommt, dass wir ganz einfach mit Standardkomponenten arbeiten können und keinerlei Spezialteile vorhalten müssen.«

Transparenz ist der Schlüssel zu einer effizienten Produktion auf der einen und einer flexiblen Produktionsplanung auf der anderen Seite. Bei dem Tiernahrungshersteller in Bremen geschieht dies durch eine direkte Kommunikation zwischen der Feldebene im Produktionsbereich und dem ERP-System. Die für die Produktionsplanung verantwortlichen Mitarbeiter können dadurch jederzeit verfolgen, welche Aufträge abgearbeitet sind und welche Chargen sich gerade in der Produktion befinden.

Doch das System bietet noch Potenzial für Erweiterungen. So planen die IT-Verantwortlichen bei Saturn Petfood eine Zwischenpufferung der aktuellen Auftragsliste. Ziel ist es, den direkten Datenaustausch vom ERP-System zu entkoppeln und auszuschließen, dass Kommunikationsprobleme zu einem Stillstand der Produktion führen können. Zudem will das Unternehmen die SQL-Datenbank redundant auslegen, um auch hier die Prozesssicherheit zu erhöhen.

Zukunftspotenzial eingebaut

Als weiterer Optimierungs-Schritt ist geplant, jede einzelne Charge über die jetzigen Fortschrittsmeldungen hinaus kontinuierlich zu verfolgen und zu visualisieren. Damit sorgt eine unscheinbare Komponente im Schaltschrank dafür, dass der gesamte Produktionsprozess transparent im System abgebildet wird und jederzeit online verfolgt werden kann.

Die Integration von Prozessdaten in die SAP-Produktionsplanung erfordert normalerweise eine komplexe Hard- und Software-Konfiguration. Der Tiernahrungsproduzent demonstriert in seinem Bremer Werk, dass es auch einfacher geht. Die Basis dafür sind die erwähnten Steuerungen Simatic S7 in Kombination mit den Kommunikationsprozessoren. Dabei erfolgt die gesamte Datenaufbereitung auf der Prozessebene. Eine SQL-Datenbank dient zur Langzeitspeicherung der Prozessdaten und sorgt für den Dialog mit dem ERP-System.

Erschienen in Ausgabe: 06/2011