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Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Einsatzgebiete der Informationstechnologie bei der Getränkeabfüllung
Brunnenfachgespräch 2004Freiburg 24. 11. 2004
Univ.-Prof. i. R. Horst WeisserDr.-Ing. Tobias VoigtDipl.-Ing. Axel Kather
Lehrstuhl für LebensmittelverpackungstechnikFreising-Weihenstephan
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
IT-Architektur im GetränkeabfüllbetriebErgebnisse der Weihenstephaner Standardisierung
AbfüllanlagenProzesstechnik
MES PPLIMS
ERP
Leitsysteme
Steuerungen Steuerungen
BDE
Abnahmeleitfaden
Inhalte (Datenpunkte),Tagnamen, Tagnummern,XML-Gerätebeschreibungsdatei
Bidirektionale KommunikationBefehlssätze (in Zukunft XML)Formate, Testbarkeit
Tracking & Tracing,Kennzahlen, Auswertefunktionen, Reporting
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
OMAC Packaging Workgroup
In der OMAC (Open Modular Architecture Controls) Packaging Workgroup treffen sich in den USA zwischenzeitlich die großen Enduser− Anheuser Busch, General Mills, Hershey
Foods, Kraft Foods, M&M Mars, Nabisco,Procter & Gamble, Ralston Purina, SAB Miller, Unilever
und sprechen über Anforderungen und Standardisierungen.Die heutigen Anforderungen der Enduser sind nicht mit den konventionellen Automatisierungskonzepten realisierbar.Nur mit modernen, flexiblen Automatisierungslösungen lassen sich diese hochgesteckten Ziele erreichen.Die Vision ist plug-and-play und nicht plug-and-pray!!!
http://www.arcweb.com/omac/default.htm
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Weihenstephaner Standards
Teil 1: Physikalische Schnittstellenspezifikation
Teil 2: Inhaltliche Schnittstellenspezifikation
Teil 3: Datenauswertung und Berichtswesen
Teil 4: Überprüfung und sicherer Betrieb
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Automatisierte innerbetriebliche Chargenverfolgung
Prozessleitsystem mit Chargenrückverfolgung
Lager-verwaltugs- /
Stapler-leitsystem
Datenerfassungs-/ IT-System für Abfüllanlagen
In Abfüllaufträgenwerden aus
ProduktionschargenVersandeinheiten
Problem: Zuordnung
(Prozess-) Chargen
Roh-stoffe
Halb-fabrikate
Produkt (Getränk)
Getränke-packung
Versand-einheit
Verkaufs-einheit
Versandein-heiten (NVE)
Lager Ladung
Verknüpfung
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Definition der Produktionseinheiten
Paletten-belade-
maschine
Einpack-maschine
Ausstattugs-maschine
Füll-maschine
Verschließ-maschine
Getränk
Verschluss
Ausstattung
Sekundärver-packung
(Kasten,Karton,...)
Tertiärver-packung(Palette,...)
Getränke-packung
Verkaufs-einheit
Primärver-packung(Getränke-behältnis)
Drucktank, Ausmisch-
tank, ...
Versand-einheit
Die Ausgangsstoffe bestimmen eine
Abfüllcharge(Gleiches Getränk in
identischem Behälter)
Aus einer oder mehreren
Abfüllchargen entstehen ein oder
mehrere Abfüllaufträge (kontinuierlich
produzierte Menge eines Abfüllartikels)
Abfüllcharge:Homogene Menge gleichartiger Getränkepackungen, bei welchen das gleiche Produkt (Getränk) in identische Getränkebehältnisse (Primärverpackung) gefüllt wurde.Abfüllauftrag:Abgegrenzte und kontinuierlich abgefüllte Menge eines bestimmten Abfüllartikels.Abfüllartikel:Kleinste Einheit oder Kundenpackung, die einzeln bestellt und nicht in kleinere Ein-heiten aufgeteilt werden kann. (Verkaufs-oder Versandeinheit)Wird eindeutig durch das abgefüllte Produkt (Getränk), das Getränkebehältnis, seine Ausstattung (inkl. Verschluss) und seine Umverpackung festgelegt.
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Chargen und Auftragsbezogener Datenaustausch
Füll-maschine
Palettenbelade-/ -ausstattungsmaschine
Ausstattungs-maschine
Chargenund Auftrags-start,-wechsel,-ende
Chargen -start,-wechsel,-ende
Datenerfassungs-/ IT-System für Abfüllanlagen
Chargen-nummer
Chargen-und Auftrags-nummer,NVE
Batch-ID Batch-ID Batch-ID
Order-ID
SSCC
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
U.leit-
ebene
Produktions-leitebene
Prozess-leitebene
Unternehmens-LeitungManagement
Kaufmänischer BereichTechnisches ControllingQualitätsmanagementLeiter Technik/Produktion
LaborInstandhaltungAbteilungsleiter AbfüllungSchichtführer
Berichtsempfänger im Abfüllbetrieb
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Technische Berichteauf Basis chargenbezogener Betriebsdaten
09.10.99 16:29
Ist PlanArt.-Nr.: 123 Drucktank: 14 Start: 07:15 07:00Artikel: Pils 0,5l Abfüllanl.: 2 Ende: 13:35 13:30
Arbeitszeit 06:20 06:30
Ist Planhl 1785,5 1800 -14,5 -0,81%Flaschen 354687 360000 -5313 -1,48%Kästen 17713 18000 -287 -1,59%Paletten 354,2 360 -5,8 -1,61%
Schwand 0,79%Biersteuer 1771 hl
Wirkungsgrad Anlage: 89,60% Ausnutzungsgrad Anlage: 92,50%
Nach Dauer (min) Nach Häufigkeit (Anzahl)Aggregat Dauer Aggregat HäufigkeitVollgutkontr. 23 Füllmasch. 9Füllmasch. 18 Einpacker 5Einpacker 12 Bepalettierer 3EtiMa 5 EtiMa 2Auspacker 3 Auspacker 1
Ist Plan Abweichung Menge/Flasche EinheitGebinde 356040 360000 -3960 -1,10% 1,00000 FlaschenH2O kalt 720 720 0 0,00% 0,00202 hlCO2 1,895 1,9 -0,005 -0,26% 0,00001 kgKK 354458 360000 -5542 -1,54% 0,99556 KK
Mittel Min Max EinheitO2 vor Füller 0,24 0,09 0,31 mg/lCO2-Gehalt 5,41 4,98 5,53 g/lTemp. Lauge ReiMa 82,9 78,1 85 °CLeitwert Lauge ReiMa 210 180 225 mSAbfülltemperatur 3,1 2,9 3,4 °C
Laborbefund DT 14 ohne mikrobiologische BefundeChemisch-technische Analyse OK
Ausschleusungsrate Inspektionsmaschine 0,17% entspricht 612 Flaschen
Geplatzte Flaschen 98Unterfüllte Flaschen 456Unverschlossene Flaschen 187
Datum: 01.09.99
Abweichung
ChargenberichtChargen-Kennung: 0224-99-123-2
Mengen
Stammdaten
Kennzahlen
Füllerrelevante Störungen
Verbrauchsdaten
Qualitätsdaten
17500176001770017800179001800018100
Ist PlanVerkaufseinheiten (Kästen)
09.10.99 16:29
Beginn 07:00 Schichtf. MaierAbfülllinie 2 Ende 16:00 Personal 5,0
Pausen 01:00 Pers.-Zeit 2380 min
1 2 3 SummeChargen-Nr 0217-99-123-2 0218-99-246-2 0221-99-127-2Artikel-Nr 123 246 127Artikel Pils 0,5 Hopfenhell 0,5 Pils 0,33
Abgefüllte hl 945,5 238,7 456,3 1640,5Abgefüllte Flaschen 189100 47740 138264 375104Abgefüllte Kästen 9455 2387 5761 17603
Anlauf 00:30 - - 00:30Ablauf - - 01:00 01:00Rüstzeiten - - 00:30 00:30sonstige Nebenzeiten 00:02 00:18 00:05 00:25Summe Nebenzeiten 00:32 00:18 01:35 02:25
Wirkungsgrad Anlage 88,50% Einstellausbringung 60000Ausnutzungsgrad Anlage 90,70% Durchschnittsausbringung 53120
Dauer/min Häufigkeit
Entpal. 23 4Kastenkontr. 0 0Auspacker 20 8ReiMa 5 2Inspektor 6 2Füllmasch. 42 9EtiMa 18 7Vollgutkontr. 7 3Einpacker 15 5Bepal. 16 3
Ausschleusung hart 502 Flaschen, Ausschleusung weich 260 Flaschen
Grund AnzahlSeitenwand 1 83Seitenwand 2 81Seitenwand 3 91Boden 1 75Boden 2 77Flüssigkeit 1 101Flüssigkeit 2 98Mündung 117Verschluss 34Metall auf Boden 5
Datum: 31.08.99
SchichtberichtFrühschicht
Stammdaten
Chargen
Kennzahlen
Störungen
0
5
10
15
2 0
25
3 0
35
4 0
45
Dauer/min
Häufigkeit
Inspektionsmaschine
0
2 0
4 0
6 0
8 0
10 0
12 0
14 0
09.10.99 16:29
sortiert nach
Art.-Nr. Artikel Aktuell Vorjahr Abweich. Aktuell Vorjahr Abweich.123 Pils 0,5 5416,1 5458,6 -42,5 123568,2 125468,9 -1900,7246 Hopfenhell 3877,3 3880,4 -3,1 65987,3 65988,0 -0,7127 Pils 0,33 3001,3 3125,2 -123,9 52456,2 53069,9 -613,7560 HW hell 2987,9 2651,0 336,9 51500,0 48799,2 2700,8580 HW dunkel 2450,6 2231,7 218,9 47650,2 44365,9 3284,3341 Dunkel 0,5 1750,6 1710,2 40,4 39845,2 39254,6 590,6756 Bock hell 965,4 952,9 12,5 21003,6 20857,4 146,2774 Bock dunkel 897,5 901,2 -3,7 17890,5 17796,3 94,2995 Light 0,33 450,3 503,2 -52,9 10254,3 13564,8 -3310,5
Summe 21797,0 21414,4 382,6 430155,5 429165,0 990,5
Abgefüllte hl Kumuliert vom 01.01. bis heute
vom: 04.09.99 bis: 08.09.99
Abfüllbericht
Menge
Übersicht
Kumulierte Mengen
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000
Pils 0,5
Hopfenhell
Pils 0,33
HW hell
HW dunkel
Dunkel 0,5
Bock hell
Bock dunkel
Light 0,33
hl
Aktuell
Vorjahr
09.10.99 16:29
Abfüllanl. 2Uhrzeit 07:30
EtaEntpalettiermaschine 0,789Kastenkontrolle 0,856Auspackmaschine 0,921Reinigungsmaschine 0,902Inspektionsmaschine 0,897Füller/Verschließer 0,890Ausstattungsmaschine 0,905Vollgutkontrolle 0,915Einpackmaschine 0,923Bepalettiermaschine 0,897
06:30 06:45 07:00 07:15 07:30
=Produktion =Störung =Flaschenmangel
=Bedienereingriff =füllerrelevante Störung =Flaschenstau
Anteil Dauer (min)Entpalettiermaschine 0,00% 0,0Kastenkontrolle 0,00% 0,0Auspackmaschine 0,00% 0,0Reinigungsmaschine 0,00% 0,0Inspektionsmaschine 68,50% 7,5Füller/Verschließer 15,40% 1,7Ausstattungsmaschine 16,10% 1,8Vollgutkontrolle 0,00% 0,0Einpackmaschine 0,00% 0,0Bepalettiermaschine 0,00% 0,0
vom: 04.09.99 bis: 04.09.99
StörungsrückverfolgungStörbericht
Rückverfolgung
füllerrelevante Störungen
09.10.99 16:29
Aggregat
Dauer (h)
Betrieb 06:57Automatik 05:57Hand 00:02Wartet 00:17Störung 00:58
sortiert nach Dauer (min) sortiert nach HäufigkeitFlaschenbruch 36 Flaschenbruch 18Druckluftmangel 8 Allgem. elektr. Störung 8Ventildefekt 6 Allgem. mech. Störung 5Allgem. elektr. Störung 5 Druckluftmangel 3Allgem. mech. Störung 2 Produktmangel 3Produktmangel 1 Ventildefekt 1
Summe Fremdstörungen (min): 9Summe Eigenstörungen (min): 49
Wirkungsgrad Durchschnitt: 91,54%Wirkungsgrad Vorgabe: 92,00%Wirkungsgrad Abweichung: -0,46%
Einstellausbringung 0,5 NRW 55000Durchschnittsausbr. 0,5 NRW 37850
Einstellausbringung 0,33 Vichy 60000Durchschnittsausbr. 0,33 Vichy 41558
Betriebszeit im Zeitraum 06:57Gesamt seit letzter Inspektion 187:32 Letzte Inspektion 05.07.99Gesamt seit letzter Abschmierung 52:28 Letzte Abschmierung 25.08.99
Inspektion fällig am 05.11.99Abschmierung fällig am 11.10.99
vom: 04.09.99 bis: 08.09.99
Maschinenbericht
Füllmaschine 2
00:00
01:12
02:24
03:36
04:48
06:00
07:12
08:24
Betrieb Automatik Hand Wartet Störung
h
Betriebszeiten
Störungshitliste
90
90,5
91
91,5
92
92,5
04.09. 05.09. 06.09. 07.09. 08.09.
%
Kennzahlen
Wartungsdaten
Längerfristige Berichte
QS-Berichte
AbfüllberichtSchichtbericht
Störberichte Maschinen-bericht
Artikelberichte
Chargenbericht
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Zeitbegriffe und Kennzahlen nach DIN 8782Effektive Laufzeit Maschinen oder
anlagebedingte Störzeit
Allgemeine Laufzeit
Maschinen oder anlagenfremde Störzeit
BetriebszeitArbeitszeit
Nebenzeiten(Anlauf, Auslauf, Reinigen, Rüsten, Warten, Pause, ... )
Nennausbringung Qn einer Maschine oder Anlage:Ausbringung, für welche eine Maschine/Anlage ursprünglich konzipiert und gekauft wurdeEinstellausbringung Qest einer Maschine oder Anlage:Ausbringung, mit welcher eine Maschine/die Füllmaschine einer Anlage bei störungsfreiem Betrieb arbeitetEffektivausbringung Qeff einer Maschine oder Anlage:Zahl korrekt abgefüllter Behälter, bezogen auf die Allgemeine LaufzeitDurchschnittsausbringung Qm einer Maschine oder Anlage:Zahl korrekt abgefüllter Behälter, bezogen auf die Arbeitszeit
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Kennzahlen nach DIN 8782Effektive Laufzeit Maschinen oder
anlagebedingte Störzeit
Allgemeine Laufzeit
Maschinen oder anlagenfremde Störzeit
BetriebszeitArbeitszeit
Nebenzeiten(Anlauf, Auslauf, Reinigen, Rüsten, Warten, Pause, ...)
Wirkungsgrad η einer Maschine oder Anlage:
Liefergrad λ einer Maschine oder Anlage:
Ausnutzungsgrad ϕ einer Anlage:
LaufzeitAllgemeineLaufzeitEffektive
est
eff ==η
nn
m
QtArbeitszeiBehälterrabgefülltekorrektStückzahl
⋅==ϕ
nn
eff
QLaufzeit AllgemeineBehälterrabgefülltekorrektStückzahl
⋅==λ
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Kennzahlen nach DIN 8782Effektive Laufzeit Maschinen oder
anlagebedingte Störzeit
Allgemeine Laufzeit
Maschinen oder anlagenfremde Störzeit
BetriebszeitArbeitszeit
Nebenzeiten(Anlauf, Auslauf, Reinigen, Rüsten, Warten, Pause, ...)
Wirkungsgrad η einer Maschine oder Anlage:
Liefergrad λ einer Maschine oder Anlage:
Ausnutzungsgrad ϕ einer Anlage:
LaufzeitAllgemeineLaufzeitEffektive
est
eff ==η
nn
eff
QLaufzeit AllgemeineBehälterrabgefülltekorrektStückzahl
⋅==λ
nn
m
QtArbeitszeiBehälterrabgefülltekorrektStückzahl
⋅==ϕ
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Im BDE-System zu ermittelnde Kennzahlen
Kennzahl Bedeutung
Maschinenwirkungsgrad Eη Technische Beurteilung einzelner Aggregate
Anlagenliefergrad BDEAλ Technische Beurteilung der
Gesamtanlage Anlagenausnutzungsgrad Aϕ Wirtschaftliche Beurteilung der
Abfüllarbeit
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Erforderliche Grundfunktionen eines Datenerfassungssystems
ProzessvisualisierungOnline-Darstellung von Daten in Balkendiagrammen und Trend-ChartsAnlagen- und Maschinenbewertung nach vergleichbaren KennzahlenWerkzeuge zur Schwachstellenanalyse
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Automatisierte Schwachstellenanalyse
Problemstellung am Gantt-Chart der Maschinenzustände
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Vorgehensweise beim wissensbasierten Erkennen von Füllerstillstandsverursachern
aufbereiten, visualisierenaufbereiten, visualisieren
BetriebsdatenBetriebsdaten KNNKNN
Experten-wissen
Experten-wissen
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Epoche
Tra
inin
gsfe
hler
L: 0,6; M: 1; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0,2L: 0,2; M: 0,8; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0L: 0,9; M: 0,8; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0,5L: 0,3; M: 0; F: 0
trainieren
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Epoche
Tra
inin
gsfe
hler
L: 0,6; M: 1; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0,2L: 0,2; M: 0,8; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0L: 0,9; M: 0,8; F: 0,2L: 0,6; M: 0,8; F: 0,5L: 0,3; M: 0; F: 0
trainieren
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Ant
eil b
ezog
en a
uf F
ülle
rstil
lstä
nde
[%)
Belade
r
Entlad
er
Etikett
ierer
Reinigu
ngsm
asch
ine
Auspac
ker
Binder
Sonsti
ges
Anteil verursachter Füllestillstandszeitaufgrund von Füllermangel oder -stau
WissenVorver-arbeiten
auto-matisches
Inter-pretieren 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Ant
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Belade
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Binder
Sonsti
ges
Anteil verursachter Füllestillstandszeitaufgrund von Füllermangel oder -stau
Wissen
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Binder
Sonsti
ges
Anteil verursachter Füllestillstandszeitaufgrund von Füllermangel oder -stau
WissenVorver-arbeiten
auto-matisches
Inter-pretieren
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Forschungsbedarf zur SchwachstellenanalyseGeplantes Forschungsprojekt:
Wissensbasierte Werkzeuge zur Schwachstellenanalyse in der GetränkeabfüllungAusgangsbasis:
Standardisiert (kostengünstig) erfassbare Maschinendaten
Datentabellen (Störungshitlisten, Meldungsprotokolle, ...)
Kennzahlen
Aber: Warum ist meine ermittelte Kennzahl zu niedrig?
Ziel: Effiziente Werkzeuge auf Basis kognitiver AlgorithmenAufzeigen von logistischem Optimierungspotential (Losgrößenplanung, Nebenzeitenterminierung, ...)
Verursachergerechte Zuordnung der Effizienzverluste (Füllerstillstandsverursacher, technische Anlagenschwachstellen, ...)
Durchführung am Lehrstuhl für Lebensmittelverpackungstechnik in engem Kontakt und unter Einbeziehung aller profitierenden Branchen (DBB, GdB, VdF, Maschinehersteller, Systemanbieter,...)
Wir suchen: Projektpartner aus der Industrie!
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Feuerwehr-strategie
(ausfallbedingt)
volle Nutzung der Bauelemente-lebensdauergeringe Planunggeringer Personalbedarf
- volles Risiko- keine Planbarkeit
Präventiv-strategie(periodisch
vorbeugend)
hohe Zuverlässigkeithohe Planbarkeit
- hoher Wartungsaufwand
- eingeschränkte Bauelemente-lebensdauer
- Planungsaufwand
Inspektions-strategie(zustands-orientiert
vorbeugend)
hohe VerfügbarkeitNutzung der Bauelemente-lebensdauerPlanbarkeit
- Inspektionsaufwand- hoher
Planungsaufwand
Erhöhen der Maschinenverfügbarkeitendurch Wartung und Instandhaltung
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
EDV-gestützte Instandhaltungsplanungs-und Steuerungs-Syteme (IPS)
IPS-Einsatz ist vor allem bei periodischer Wartung und Inspektion sinnvollZiele:− Erhöhen der produktiven Zeitanteile des Instandhaltungspersonals− Erhöhen der Planungssicherheit und -genauigkeit− Einführen oder Intensivieren von Inspektion, Wartung und geplanter
Instandsetzung− Erhöhen der Materialverfügbarkeit− Reduzieren der Materiallagerbestände− Erkennen störungsärmerer bzw. instandhaltungsfreundlicherer
Anlagen und Maschinen− ggf. optimales Dimensionieren der Fremdinstandhaltung
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Funktionen eines IPS
Auftragserstellung und AuftragsverfolgungWartung und InspektionMaterialbestandsverwaltungAnlagenstrukturierungStammdaten und BasisfunktionenBerichteindividuelle AbfragefunktionenHistoriendatei
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Auftrag abschließen
Maschine
Auftrag in SIPSRückmeldung in SIPS
BDE Meldung in SIPS
BDE
History periodisch
Syskron - Instandhaltungs-Planungs-System SIPS
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Fein – und Grobübersicht über notwendige Tätigkeiten
Status Priorität
Periodisch vs. einmalig
Geplante Dauer
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Instandhaltungs-System MaximoZustandsorientierte / vorbeugende Instandhaltung
höhere Anlagenverfügbarkeit / Effektivität
Störfallanalysen / Maschinentagebuch
KHS-Datenbestand / kein weiterer Aufwand
weltweites Standardprodukt für den gesamten Betrieb
schnelle / einfache Ersatz- / Verschleißteil-identifikation
einfaches Bestellwesen (auch E-Commerce)
DV-technisch an allen Maschinen verfügbar
Steuerung Ersatzteilvorräte / Lagerwesen
Umfassendes Dienstleistungspaket mit MRO Software
Investitionssicherung durch IH
Brunnenfachgespräch, 24.11.2004 Weisser, Voigt, Kather
Messdatenerfassung für Fernüberwachung und Teleservice
Hardwareanforderungen an heutige Messdatenerfassungssysteme− Kombination aus flexibler Filtertechnik− einfacher Datenübermittlung und − Selbständigkeit („Stand-Alone-Systeme“)Der Trend der Hardwareentwicklung zeigt, dass die Verwendung von Ethernet und TCP/IP im Bereich der Sensorik und Aktorik immer öfters anzutreffen ist, denn die Vorteile von Ethernet liegen auf der Hand: − große Verfügbarkeit− schneller Datentransport− flexible Ankopplung an jeden Rechner möglich− Störfestigkeit sowie Betriebssystemunabhängigkeit sind ideale Eigenschaften für
den Einsatz im Teleservice und in der Fernüberwachung sowie bei der Datenerfassung innerhalb eines Firmen-Datennetzes
Widak, Heiko: Netzwerktransparentes Messdatenerfassungsmodul für Fernüberwachungs- und Teleserviceaufgaben. Karlsruhe, FH, Dipl.-Arb., 2002
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AlarmmeldesoftwareÜber spezielle Alarmmelde-Software können BDE-Systeme oder Maschinensteuerungen vollautomatisch E-Mails oder SMS-Nachrichten verschicken, um auf Fehler oder Störungen aufmerksam zu machen oder auf fällige Wartungsarbeiten hinzuweisen und so eine optimale Anlagenverfügbarkeit zu erreichen. Per E-Mail kann z. B. auch ein Abbild der von der Störung betroffenen Steuerung mit gesendet werden. So lässt sich der Fehler schneller identifizieren und beheben – dank Teleservice auch über Internet oder via ISDN-oder Modemverbindung.Damit wird der Schritt von der reaktiven zur präventiven Wartung vollzogen. Der Nullfehlerbetrieb rückt in greifbare Nähe.
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Siemens – Alarmmanagement mittels Funkserver
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Heuft PILOT -TerminalGrafische Benutzerführung für vernetzte Geräteund Maschinen mit HEUFT TX TechnologieZugriff auf alle Gerätefunktionen und -daten überein lokales Netzwerk, Intranet oder InternetTCP/IP DatenübertragungsprotokollVernetzung über Standard Ethernet TechnologieVollständige Unterstützung von HEUFT PEM (Personal Event Messenger) zur Weiterleitung von Betriebsmeldungen per E-Mail oder SMSBebilderte Online-Ersatzteillisten der angeschlossenen Geräte mit Bestellmöglichkeit per E-Mail an die interne Einkaufsabteilung oder direkt zum Hersteller mittels HEUFT PEM
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KHS ReDiS – Remote Diagnostic Service – 1Für den KHS-Diagnoseservice REDIS (RemoteDiagnostic Service) wird entweder eine ISDN-Leitung bzw. die entsprechende Satellitenverbindung benötigt. REDIS beinhaltet die Analyse von Maschinen und Anlagen im Stammhaus vom Bildschirm aus. Alle wesentlichen Aspekte der Maschinentechnik werden abgefragt. Auch das kleinste Detail wird auf optimale Funktionsfähigkeit hin geprüft. Ist die Diagnose abgeschlossen, erhält der Getränkebetrieb umgehend die entsprechende Auswertung. Auf die Steuerung der Maschine ist auf Wunsch ein direkter Zugriff möglich. Realisierbar ist auch eine Neueinstellung aus der Ferne nach entsprechender Analyse in Sekundenschnelle.
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KHS ReDiS – Remote Diagnostic Service – 2
Ist der KHS-Spezialist vor Ort gefragt, tritt er zukünftig nicht mehr alleine auf. Durch einen Datenhelm oder über eine Kamera ist er an das komplette Know-how des Stammhauses angeschlossen. Spezialisten des Stammhauses können den Blick in die Maschine auf dem Bildschirm jederzeit nachvollziehen und sofortige Hilfestellung leisten.
Diese Hilfestellung sieht so aus, dass beispielsweise komplette Schaltpläne in die Brille des Datenhelmes eingeblendet oder über eine Kamera zur Verfügung gestellt werden. Denkbar ist ebenfalls die Kommunikation mit den Mitarbeitern des jeweiligen Getränkebetriebes über Datenhelm oder Kamera.
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PROLEIT Plant Acquis iTPlant Acquis iT erfasst, verarbeitet und archiviert Prozess-, Produktions-, Betriebs- und Maschinendaten.Archivdaten können sowohl zeitbezogen als auch chargen-, schicht- oder auftragsbezogen erfasst werden.Über Auswertungsmodule kann in den erfassten Daten recherchiert werden.
Der Plant Acquis iT Messenger ist ein Benachrichtigungsdienst. Meldungen werden mittels Pagerdiensten oder SMS sowohl an Mobiltelefone als auch an Pager gesendet. Sie können quittiert werden.
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Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
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Computersimulationen
Die Informationstechnologie kann bereits in der Planungsphase von Abfüllanlagen wichtige Dienste erweisen. Neben den heute üblichen CAD-Plänenist vor allem der Einsatz der Computersimulation zu nennen.Studien mit ereignisdiskreten Materialflussmodellen geplanter oder bestehender Anlagen ermöglichen:− Vergleiche unterschiedlicher Aufstellungsvarianten− Vorhersagen von Effizienzkennzahlen− Fundierte Pufferzeitengestaltungen− Ausbringungsauslegungen
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Bildschirmabzug des Computersimulationsmodellseiner Mehrwegabfüllanlage
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Am Lehrstuhl entwickeltes Konzept zurübergeordneten Anlagenregelung
Stand der Technik: konstante Transportgeschwindigkeiten,Stufenregelung über Stauschalter
hoher StaudruckLärmScuffinglange Totzeitenvorgeschalteter Puffer
SM SS
S2
S1
v2
v3 v1
SMSM SS
S2S2
S1S1
v2v2
v3v3 v1v1 Qzu
Qab
QzuQzu
QabQab
entwickelt: kontinuierliche Regelung anhand des Pufferfüllungsgrades f
staudruckarm schnelles Schließenvon Lücken durch variierte Stauschalter-anordnung
SM SS
v2
v3 v1S1
S2
SMSM SS
v2v2
v3v3 v1v1S1S1
S2S2
Qzu
Qab
QzuQzu
QabQab
geringePuffertotzeiten
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Übergeordnete AnlagenregelungFuzzy-Control der Maschinenausbringungen anhand einer Beispielregel
Eingangs-werte
Abweichung vom Sollfüllungs-grad eines Puffers von 4%
Fuzzi-fizierung
ist zu 0,8dem Set null und zu 0,2 dem Set positiv zugehörig
InferenzWENN Abweichungpositv (0,2) UNDFüllerausbringung normal (1,0)DANNEtikettiererausbring.hoch (0,2) ...
Defuzzi-fizierung
Etikettierer-ausbringungzu 0,2 hochund zu 0,8normal
SollwerteEtikettierer-ausbringung106%(bezogen auf max. Fülleraus-bringung)
Ergebnisse vergleichender Simulationsstudien
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
0,92
ungeregelt Maschinen-regelung
Transport-regelung
komplettgeregelt
effektive Füllerlaufzeit Liefergrad nach DIN 8782
05
101520253035
Palet-tenent-ladem.
Aus-packm.
Reini-gungsm.
Inspek-tionsm. +Füll- und
Ver-schließm.
Ausstat-tungsm.
Ein-packm.
Paletten-beladem.
Stop
and
Gos
/h
ungeregelt MaschinenregelungTransportregelung komplett geregelt
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Produktionsfeinplanung im Flaschenkeller
Abfüllplan
Absatzmengen/-termine
Anlagen-kapazitäten
Artikel-vielfalt
Lager-kapazitäten
Schichtpläne, Feiertage
Personal-verfügbarkeit
Material-bestände
Ziel im Sinne einer hohen Anlagenverfügbarkeit:
Vermeiden von Umstellungen mitRüst- und Einstellverlusten
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Abfüllplanung
Die Fülle der unterschiedlichen Einflussfaktoren auf die Gestaltung der Abfüllfeinplanung nach− Losgrößen− Abfüllchargen− Anlagenbelegung und − Personaleinsatz
legt nahe, auch hierbei IT-Werkzeuge einzusetzen. Folgende Funktionen sind anzustreben:−Übersichtliche Planung im Gantt-Chart (Plantafel)− Planungskontrolle/-simulation− Planungsoptimierung
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Werum Pas-Plan – Feinplanung für Abfüllanlagen
ProduktionsplanungGrob- und Feinplanung,
Planungshorizont flexibel einstellbar Planungssimulation Anzeige und Überwachung von Planungs- und Produk-tionsdaten/Soll-Ist-Vergleich Materialplanung Prüfung der Materialverfügbarkeit
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Feinplanung von Abfüll- und Verpackungsanlagen
Feinplanung von Abfüll- und Verpackungsanlagen für Produktion, Wartung und Instandhaltung
Dokumentation des Ist-ZustandesProzessleitsystem Anlagenqualitätsmgmt.Lagerverwaltungssystem
AQMPL LVS
SIPSPP
ERP-SystemeEnterprise Resource Planning(SAP, Baan, JD Edwards, PeopleSoft, etc)
MiddlewareSmartMES
AnlageFeldebene
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Gliederung1 Einleitung2 Informationstechnische Integration
− Weihenstephaner Standard für kostengünstige Systemanbindung3 Dokumentation
− Chargen- und Artikelverfolgung, Rückverfolgbarkeit− Berichtswesen
4 Datenauswertung− Kennzahlen− Erforderliche Grundfunktionen− Schwachstellenanalyse mit künstlichen neuronalen Netzen
5 Wartung und Instandhaltung− Instandhaltungs-Planungssystem− Fernwartung per Internet und Modem− Störungsmeldung per GSM
6 Anlagengestaltung− Computersimulation von Abfüllanlagen− Übergeordnete Anlagenregelung zum Verbessern des Laufverhaltens− Abfüllfeinplanung
7 Zusammenfassung und Ausblick
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Markteinschätzung von SiemenszentralvorstandProf. Dr. Klaus Wucherer, München
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Fazit
Beim Inbetriebnehmen und Betreiben von Einzel-aggregaten und Gesamtanlagen gewinnt die moderne Kommunikationstechnik künftig zunehmend an Bedeutung. Durch gezielten Know-how-Transfer lassen sich Inbetriebnahmephasen schlanker und durchgängiger gestalten und zudem entscheidend verkürzen.Moderne Diagnosetechnik verbunden mit den ergänzenden E-Techniken wird künftig die Getränkebranche revolutionieren und gleichzeitig die Effizienz von Abfüllanlagen noch weiter steigern.
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Dissertationen Kehl, H.: Organisation und Technik integrierter Informations- und Kommunikationssysteme in Brauereien. Freising-Weihenstephan: TU München, Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 1996Spitz, B.: Rechnerintegrierte Produktion in Brauereien - Systemanalyse für den Aufbau eines produktionsspezifischen Auswertesystems auf der Basis von Datenbanktechnologie. Freising-Weihenstephan: TU München, Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 1997Rädler, T.: Modellierung und Simulation von Abfüllinien. Freising-Weihenstephan: TU München, Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 1999Vey, S.: Anlagenplanung in Brauereien und Getränkebetrieben unter Verwenden von Standardsoftware. Freising-Weihenstephan: TU München, Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 2000Scharbrodt, M.: Produktionsplanung in der Prozessindustrie: Modelle, effiziente Algorithmen und Umsetzung. München: TU München, Institut für Informatik und Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 2000Voigt, T.: Neue Methoden für den Einsatz der Informationstechnologie bei Getränkeabfüllanlagen. Freising-Weihenstephan: TU München, Lehrstuhl für Brauereianlagen und Lebensmittel-Verpackungstechnik, Dissertation, 2004
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Homepage Weisser
http://www.wzw.tum.de/~weisser