IIoT-fähige Softwarelösung für industrielles Prozessmanagement Nachhaltiges Energiemangement

Energieverbräuche weltweit effizient im Griff

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Henkel sorgt weltweit für energieoptimierte Prozesse in seiner Supply Chain. Dabei setzt der global agierende Hersteller von Konsum- und Industriegütern auf die Softwarearchitektur System Platform 2017 von Schneider Electric. Mit der offenen Engineering- und Runtime-Architektur werden im Bereich Energiemanagement die Anforderungen der ISO 50001 effizient realisiert. Erklärtes Ziel des Unternehmens ist es, bis zum Jahr 2030 den CO2-Fußabdruck in der Produktion um 75 % zu reduzieren.

Als Global Player mit mehr als 53 000 Mitarbeitern weltweit und Standorten auf allen Kontinenten achtet Henkel (Umsatz 2017: ca. 20 Mrd. Euro) akribisch auf die Umsetzung seiner propagierten Nachhaltigkeitsstrategie: Mit weniger Ressourcen mehr erreichen. In der Konzernzentrale in Düsseldorf ist die Notwendigkeit dafür tagtäglich präsent: Hier, am größten Standort von Henkel weltweit, rollen Millionen Pritt-Stifte vom Band, werden bekannte Wasch- und Reinigungsmittel wie Persil oder Somat hergestellt. Das verbraucht viel Energie. Das engagierte Ziel von Henkel lautet deshalb, seinen CO2-Fußabdruck zu reduzieren – in der Produktion um 75 % bis zum Jahr 2030. Und das nicht nur in Düsseldorf, sondern an allen Standorten weltweit. Mehr noch: Schon bis 2020 will das Unternehmen seinen spezifischen Energieverbrauch um 30 % senken, alle Produktionsstätten gemäß ISO 50001 zertifizieren und die produktionsseitige Ressourceneffizienz der Supply Chain jährlich um 5 bis 6 % verbessern.

Zur Realisierung dieser Ziele hat Henkel im Jahr 2013 ein neues Environmental Management System (EMS) eingeführt. Der Aufbau sollte schrittweise erfolgen, beginnend mit der Implementierung eines Energie-Monitoring-Systems. Impulsgeber für das anspruchsvolle Unterfangen war der Geschäftsbereich Laundry & Home Care (Wasch- und Reinigungsmittel). Hier zeigte sich Verbesserungsbedarf bei der Erfassung, Nutzung und Kommunikation von Emissions- und Verbrauchsdaten entlang der globalen Supply Chain. Deshalb sollte künftig nicht nur eine hochmoderne Softwarearchitektur dafür sorgen, alle anfallenden Prozesse effizient und ganzheitlich im Griff zu halten. Es wurde auch entschieden, in diesem Bereich den Digital Backbone zu errichten, um darauf das entstehende Informationssystem flexibel und bedarfsorientiert auf- bzw. auszubauen.

Anforderungen und Umsetzung

Die Anforderungen an die neue Lösung waren klar umrissen: Das System sollte die globale Lösung für alle Werke sein und dabei zentral installiert und gewartet werden können. Dies auf Basis einer einheitlichen Datenbank, um Verbrauchsdaten strukturiert abzurufen und zu aggregieren. Zudem galt es, die Daten flexibel und herstellerneutral erfassen zu können – inklusive der Integration bereits vorhandener Software in das System. Gefragt war zudem ein zentrales Reporting von Leistungskennzahlen (KPI) sowie die Möglichkeit von Benchmarking über alle Produktionsstandorte. Die Intention hierbei: Best Practice Sharing. Dazu kam die Maxime: Das Ganze sollte online und in Echtzeit funktionieren – die Daten also jederzeit und überall aus dem Henkel-Netzwerk abrufbar sein. Außerdem sollte das System diese bei auftretenden Netzwerkproblemen auch effizient puffern.

Zur Umsetzung des Environmental Management Systems (EMS) hat Henkel die Softwaretechnologie von Schneider Electric gewählt. Diese verknüpft in idealer Weise die Eigenschaften von Scada-, HMI- und MES-Systemen in einer übergreifenden, herstellerneutralen und protokollunabhängigen Softwarearchitektur. Mit der Implementierung des Energie-Monitoring-Systems betraute das Unternehmen den erfahrenen Systemintegrator EMP GmbH aus Leverkusen. In enger Zusammenarbeit mit den Produktionsexperten von Henkel wurde eine vorkonfigurierte Energie-Monitoring-Applikation auf Basis der Process Historian Echtzeitdatenbank und der System Platform erstellt. Diese Standardanwendung zur Energieüberwachung wurde im Laufe der Implementierung durch Zusatzmodule ergänzt; das Projekt Mitte 2015 abgeschlossen.

Vorteile

Mit der eingesetzten Softwaretechnologie sind nun Controller und Softwaresystem vollständig entkoppelt. Für Henkel liegen die Vorteile auf der Hand: Das Unternehmen ist bei der Beschaffung und Umsetzung aller Hardware-spezifischen Themen vollkommen unabhängig, egal ob Datenbank-, Applikations-, Webserver- oder Sensor-Hardware. So ist Henkel auch in Zukunft in der Lage, nach Belieben Best-in-Class-Hardwareanwendungen umzusetzen, die über die SPS mit dem Netzwerk verbunden und von der Schneider-Software ausgelesen werden. Dabei war ein angestrebtes Ziel, die in den Werken bereits vorhandene Automatisierungsinfrastruktur zu verwenden. So werden neben der S7-Kommunikation auch Modbus-Kommunikation, OPC oder CSV-Datenexport zu bestehenden Systemen des EMS genutzt.

Damit eröffnete sich Henkel ein beachtliches Spektrum an Kontrollmöglichkeiten. Bis September 2017 wurden mehr als 3000 Messstellen für Elektrizität, fossile Brennstoffe, Druckluft, Dampf, Wasser und Abwasser in das System integriert. Diese erfassen nicht nur den Energieverbrauch der Gesamtfabrik, sondern lassen sich auch für einzelne Produktionsbereiche und Technologien aufschlüsseln. Der Verbrauch wird deutlich präziser gemessen, während die Ergebnisse anhand aussagekräftiger Parameter analysiert und ausgewertet werden. Henkel hat dazu einen Messstandard festgelegt, der die zur EMS-Kopplung notwendigen technischen Mindestanforderungen an die zu messenden Geräte eindeutig definiert und gleichzeitig fabrikspezifische Grenzwerte und Besonderheiten berücksichtigt. Alles in allem ist der Konzern somit imstande, Korrekturmaßnahmen einzuleiten, die zu einer erheblichen Verbrauchsreduzierung führen.

Effizienzsteigerung

Um die anspruchsvollen Nachhaltigkeitsziele im gesteckten Zeitrahmen zu erreichen, mussten neu ermittelte Maßnahmen zur Effizienzsteigerung auch schnell und verlässlich mit der neuen Softwaretechnologie implementiert werden können. So wurde der Digital Backbone bereits im Jahr 2014 mit einem Kontrollsystem für die Qualität der aufgebrachten Etiketten verbunden. Seitdem werden die Etiketten jeder Flasche fotografiert und ausgewertet, um die Qualität zu verbessern und Abfallmengen zu reduzieren. Die Statistikdaten werden ebenfalls erfasst und zum zentralen Reporting-System übermittelt.

Und im Jahr 2015 starteten Henkel und EMP gleich mit der Implementierung eines auf Performance basierenden MES-Moduls. Der bestehende Digital Backbone wurde um die OEE-Funktionalität (Overall Equipment Effectiveness) erweitert, was die Effizienz der Abfülllinien weiter steigerte: Dank der SAP-Schnittstellen können Daten der Linien- bzw. Maschinenzustände jetzt mit den Auftragsdaten verknüpft werden. Das erlaubt Henkel zusätzliche Auswertungen auf Auftragsebene. Die Daten zu Anlagenstillständen werden ebenfalls erfasst und entsprechend ausgewertet. Auf diese Weise können die Verantwortlichen nicht nur die Leistung aller Produktionslinien besser beurteilen, sondern auch zielgerichtete Verbesserungen in sämtlichen Anlagenkomponenten implementieren. Das Optimierungspotenzial aufgrund der OEE- und Stillstandskennzahlen ist für Henkel offensichtlich. Die genauen Kenntnisse über die Ausschussraten ermöglichen zum Beispiel signifikante Einsparungen in der Roh- und Packmaterialbeschaffung sowie weniger Abfall. Und ein erhöhter OEE-Wert der Abfülllinien bedeutet wiederum erheblich mehr Durchsatz. Damit kann Henkel zusätzliche Kapazitäten für alle Produkte freisetzen. Zudem wird der erforderliche CAPEX-Investitionsbedarf um ca. drei bis vier Linien reduziert.

Verständlich also, dass Henkel seine produktionstechnischen Stellschrauben permanent verfeinert. Nicht von ungefähr wurden an den Wasch- und Reinigungsmittel-Produktionsstätten Sensoren zur Aufnahme von Wetterdaten installiert. Durch die Korrelation von Energieverbräuchen mit den Wetterbedingungen kann nämlich die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Außentemperatur und der Luftfeuchtigkeit aufgezeigt werden. Seit 2017 wird nun auf dieser Basis die Produktions- und Logistikplanung gezielt verfeinert und in Abhängigkeit von der Wettervorhersage energetisch optimiert.

Doch damit nicht genug. Durch die einheitlichen Strukturen im globalen System und die Vergleichsmöglichkeiten zwischen den Standorten und Prozessen können Verbesserungen durch das Best Practice Sharing einfach multipliziert werden. Rund 600 Anwender nutzen mittlerweile das System. Nicht zuletzt hat Henkel dafür schon im Jahr 2016 einen Tableau Server für die Visualisierung und Auswertung der erfassten Daten aus allen beteiligten Systemen eingeführt. Im Shopfloor können relevante Informationen auf Touch Screens angezeigt werden, um die Performance regelmäßig in den Teams besprechen zu können. Spezielle Benutzerschulungen unterstützten die Einarbeitung und Nutzung des neuen Online-Systems.

Nachhaltiges Konzept

Insgesamt bietet die Schneider-Softwaretechnologie dem Bereich Wasch- und Reinigungsmittel von Henkel ein ansprechendes und nachhaltiges Konzept, das alle Ansprüche an die Informationssystem-Architektur erfüllt. Die bereichsübergreifende Integration und das Management von Geschäfts-, Fertigungs- und Produktionsprozessen sowie eine breite Palette von industriellen Anwendungen zur schnellen, ROI-orientierten Leistungsoptimierung waren ausschlaggebende Argumente für die Schneider-System-Platform. Dr. Dirk Holbach, Corporate Senior Vice President Global Supply Chain Laundry & Home Care, ist mit den Ergebnissen mehr als zufrieden: „Durch dieses Projekt ist es uns gelungen, die Daten über unsere Energieverbräuche weltweit und in Echtzeit allen Supply-Chain-Managern zur Verfügung zu stellen.“

Die Errungenschaften können sich sehen lassen: 24 % weniger Energieverbrauch mit dem Ergebnis von 15 Mio. Euro eingesparten Energiekosten, von denen 9 % dem neuen System zugeschrieben werden. Reduzierte Abfallmengen an den Abfülllinien, praktisch keine Falschetikettierungen (100 % Label Quality) und zum Thema Leistungsoptimierung gibt es bereits nach einem Jahr messbare Verbesserungen der OEE von 4,5 %. Damit hat sich der Digital Backbone im Henkel-Geschäftsbereich Wasch- und Reinigungsmittel als flexibel erweiterbare und skalierbare Lösung erwiesen – eine, die dem Unternehmen hilft, seine ambitionierten Ziele bis zum Jahr 2030 mit weiterer Automatisierung und Optimierung der Wertschöpfungsprozesse zu erreichen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0518schneider

Halle11.0, StandA3


Autor: Dr. Johannes Holtbrügge

Digital Transformation, Supply Chain Laundry & Home Care

Henkel Global Supply Chain


Autor: Bernhard Melchers

Manager Direct Sales,

Schneider Electric Software

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