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Sichere und zuverlässige Netzwerklösung ermöglicht erhöhte Produktivität bei Toro

Industrietaugliche Komponenten reduzieren Produktionsstillstände
Sichere Netzwerklösung steigert Produktivität

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Seit 1964 ist die norwegische Stadt Indre Arna die Heimat von Toro, einer Marke der Orkla-Group. Die Trockenmischungen für Suppen, Soßen und Kuchen dieses Unternehmens werden in einem hoch automatisierten Werk hergestellt. Aktuell wurde bei Toro ein industrielles Netzwerk von Siemens installiert, das auf einem stabilen, zuverlässigen und sicheren Kommunikationsbackbone für alle Prozesse im Werk von Indre Arna basiert und eine sehr gute Verfügbarkeit gewährleistet.

Der Einsatz modernster Produktionstechnologien war schon immer Teil der Tradition der norwegischen Firma Orkla. „Wir haben unsere Betriebsabläufe bereits Mitte der 90er-Jahre mit modernsten Automatisierungssystemen auf den neuesten Stand gebracht und auch heute noch ist das Werk in Indre Arna in dieser Hinsicht sehr fortschrittlich“, erklärt Ståle Faugstad, technischer Leiter für Automation und IT des Unternehmens. Nichtsdestotrotz ist eine Vielzahl von Komponenten am Ende ihres Lebenszyklus angekommen und es war für Orkla nicht möglich, die Netzwerksicherheit mit der bestehenden Infrastruktur an die heutigen Standards anzupassen.“

Reine IT-Lösung nicht ausreichend

Eine reine IT-Lösung erschien hier als unzureichend. „Wir können uns keinen Ausfall des Netzwerks erlauben, da wir sonst Produktionszeiten verlieren.“ Die Lösung musste folglich robuste, stabile, industrietaugliche Komponenten umfassen. „Für uns war außerdem eine Voraussetzung, dass wir das Netzwerk eigenständig vor Ort warten können. So haben wir im Fehlerfall kürzere Reaktionszeiten“, betont Faugstad. In einer IT-Umgebung mit Standardservice hat man üblicherweise lediglich ein Virtual Local Area Network (VLAN). Dies hat laut Faugstad zur Folge, dass sich jedes Problem schnell im ganzen Werk verteilt: „Es wurde klar, dass ein physisch getrenntes OT-Netzwerk notwendig sein würde. Gleichzeitig bedarf es einer Echtzeit-Kommunikation mit allen damit verbundenen Anforderungen. Schlußendlich sind Planung und Installation eines neuen OT-Netzwerks eine Herausforderung, sodass ein zuverlässiger Partner mit der notwendigen Beratungskompetenz integraler Bestandteil aller Aktivitäten sein musste. Wir haben in der jüngeren Vergangenheit mehrere neue Automatisierungsphasen durchlaufen, während derer wir unsere installierten Systeme modernisiert haben. So konnten wir ihre Leistung verbessern und sicherstellen, dass wir diese Komponenten langfristig warten können.“

Zu den zuletzt modernisierten Komponenten gehörten auch die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) der diversen Misch- und Verpackungsanlagen. In diesem Zuge führte Orkla die Steuerung Simatic S7–1500 ein. Im Werk kommen auch andere Systeme von Siemens zum Einsatz. Hierzu gehören u. a. Sitop-Stromversorgungen und Simatic-HMI-Systeme. Trotz allem wurde die Wartung der IT- und Automatisierungssysteme immer mehr zur Herausforderung und Orkla hatte zunehmend mit Stabilitätsproblemen des Netzwerks zu kämpfen.

Faugstad und sein Team prüften sorgfältig sämtliche Optionen und schlugen vor, ein neues, dediziertes Industrienetzwerk von Siemens für die OT einzuführen.

Verfügbarkeit ohne Ausfälle

Faugstad erinnert sich, dass die IT-Abteilung zunächst Bedenken bezüglich der Art und Struktur des OT-Systems hatte. „Wir konnten aber aufzeigen, dass das, was wir von dem Netzwerk benötigten, nicht allein mit einer IT-Lösung zu erreichen gewesen wäre, sondern dass auch Produktions- und Automatisierungsexpertise als Bestandteile der Anwendung erforderlich waren.“ „Ein Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen OT und IT ist die Verfügbarkeit ohne Ausfälle“, berichtet Faugstad weiter.

Das neue OT-Netzwerk besteht aus einem redundanten Backbone, das als industrieller Ethernet-Ring aus Glasfaser umgesetzt wurde und die einzelnen VLANs verbindet. Die Layer-3-Switches Scalance X bewältigen den Datenverkehr innerhalb des Backbones. „So können wir den Datenverkehr im OT-Netzwerk leiten, wodurch das Backbone sehr schnell und stabil wird“, erklärt Faugstad. Auch die Server für die virtuellen Daten sind an das Backbone angeschlossen: „Insgesamt haben wir 18 Server in einer virtuellen Umgebung, die Teil der von unserer IT-Abteilung verwalteten Orkla-Domäne sind. Die täglichen Wartungen machen wir aber selbst vor Ort. So profitieren wir vom Besten aus beiden Welten.”

Mit dem Backbone verbunden sind mehr als 40 VLANs für die Produktion. Diese sind mit Scalance-X-Switches ausgestattet und werden durch Industrial Security Appliances Scalance S geschützt. „Die stark segmentierte Architektur des Netzwerks ist ein weiteres Unterscheidungsmerkmal eines OT-Netzwerks zu einem IT-Netzwerk“, erzählt Faugstad: „Indem wir Abteilungen in eigenständigen VLANs isolieren, können wir die Auswirkungen auf lediglich eine Zelle begrenzen. Tritt eine Störung auf, kann es sein, dass die Kommunikation mit Teilen der Mischaggregate, der Verpackungsabteilung oder der Versorgungseinrichtungen Probleme aufweist. Es ist aber nicht gleich der gesamte Produktionsprozess betroffen.“

Echtzeit-Kommunikation erforderlich

Wie Faugstad weitererzählt, benötigen einige Teile des OT-Netzwerks Echtzeit-Kommunikation: „In unserer Produktion kommen viele Automated Guided Vehicles (AGVs) zum Einsatz, beispielsweise in den Bereichen des Wiegens und der Ausgabe. Einige dieser Fahrzeuge sind mit Waagen ausgestattet und müssen ihre Messungen in Echtzeit zur Bestätigung an die SPS kommunizieren – und das jedes Mal, da das Wiegen der Produkte und Zutaten für die Produktqualität von kritischer Bedeutung ist.“ In diesem Teil des Werks wird das kabelgebundene Netz durch die drahtlose Kommunikationslösung mit Scalance W erweitert, „mit der wir in keiner Weise jemals Probleme hatten“, sagt Faugstad.

Expertise und Services gefragt

Faugstad und sein Team haben die Anwendung für die AGVs selbstständig mit der Unterstützung von Siemens entwickelt.
„So konnten wir genau das umsetzen, was wir brauchten und es in die Automatisierungsebene integrieren“, erklärt Faugstad. „Deshalb haben wir auch Siemens als Partner ausgewählt. Siemens vereint die Expertise in den Bereichen Automatisierung und Netzwerk und man kann mit ihnen über die gesamte Anwendung sprechen. Wir hatten beispielsweise ein paar Schwierigkeiten mit der Kommunikation zwischen den VLANs, also haben wir das Siemens-Support-Team mit einbezogen. Sie haben die Ursache identifiziert und hatten innerhalb weniger Stunden eine Lösung parat. Und das alles, weil sie verstehen, wie die Kommunikation zwischen den Steuerungen funktioniert, sie kennen die Protokolle und wissen, wie man diese in ein OT-Netzwerk einbindet.“

Siemens unterstützte mit seinem Professional-Services-Team in den Planungs-, Design- und Umsetzungsphasen des industriellen Netzwerks und beriet Orkla dabei, die beste Netzwerkarchitektur und Systemlösung auszuwählen. Das Team wird sich auch künftig um die Wartung des OT-Netzwerks kümmern. „Das Resultat ist eine stabile, zuverlässige und sichere Lösung zur Datenerfassung, Auftragsbearbeitung und zum Anlagenservice“, sagt Faugstad. „Unsere Kollegen in der Automatisierung haben ihr eigenes VLAN für die Fernwartung der SPS und der Automatisierungssysteme. So können sie einen Großteil der Probleme von ihrem zentralen Büro aus über das Netzwerk lösen“, erklärt er. „Wir können Partnern und Anbietern einen sicheren VPN-Zugang zu den Maschinen und Anlagen bieten. Verwalten können wir diesen Zugang mittels einer Managementsoftware für VPN und Remote-Zugängen. Hierfür kommt bei uns Sinema Remote Connect zum Einsatz. Zum Identifizieren von Problemen innerhalb des Netzwerks und um diese anschließend eigenständig zu beheben, verwenden wir zusätzlich die Netzwerkdiagnose-Software Sinema Server. Sie ist so praktisch, dass Orkla in Betracht zieht, diese Lösung auch als Vorbild für andere Werke zu verwenden.“

Zukunftsperspektive

Die Lösung von Siemens bietet nicht nur eine stabile Kommunikation für den Betrieb. Das robuste und zuverlässige Netzwerk macht die tägliche Arbeit für sein Team und ihn um ein Vielfaches einfacher, wie Faugstad berichtet. „Da wir uns nicht länger mit Netzwerkproblemen auseinandersetzen müssen, haben wir die notwendigen Ressourcen für die Modernisierung und Erweiterung der Lösung.“ Zu den laufenden Projekten gehört auch eine eingehende Sicherheitsanalyse der VLANs zusammen mit kontinuierlichen Erweiterungen der Systeme und dem Einsatz der Produktionsdaten in neuen Anwendungen. „Wir sind bereits dabei, Leistungskennzahlen wie die Gesamtanlageneffektivität (OEE – Overall Equipment Efficiency) aus den Produktionsdaten zu ermitteln, die wir über das OT-Netzwerk generieren“, sagt er. „Jetzt diskutieren wir darüber, die OEE auf Basis von Bedienein-gaben zu messen und die HMI-Systeme mit den Berechnungen der Führungsebene zu verbinden. Dies war ebenfalls einer der Gründe, weshalb wir ein neues Netzwerk benötigten – damit wir in der Lage sind, unser Netzwerk mindestens für die nächsten 10 Jahre zu warten und zu modernisieren“, sagt Faugstad. „Und um die Funktionalität um neue Datenanwendungen zu erweitern.“

Siemens AG, Nürnberg


Autor: Olmo Castaneira Rios

Vertical Sales Manager
Food & Beverage,

Siemens


TORO:  Geschmackspionier seit über 70 Jahren

Gegründet im Jahr 1946 arbeitete Toro ursprünglich von einer Fabrik in der Bergener Nøstegatenstraße aus. Bei den ersten Produkten handelte es sich um Würfel aus Rinderbrühe, die der jungen Firma ihren Namen verliehen hat: „Toro“ ist das spanische Wort für Rind oder Stier. Im Laufe der Zeit erweiterte Toro kontinuierlich sein Angebot. Ein Meilenstein stellt dabei das Jahr 1964 dar: Toro brachte mit der Bergensk Fiskesuppe (Bergener Fischsuppe) weltweit die erste Fertigsuppe aus Fisch auf den Markt. Die Legende besagt, dass die Nachfrage nach diesem neuen Produkt damals so hoch war, dass das Verpackungsmaterial innerhalb kürzester Zeit aufgebraucht war und Nachschub aus der Schweiz eingeflogen werden musste. Angeblich bildeten sich vor der Toro-Fabrik lange Autoschlangen, die darauf warteten, dass die Produktion der beliebten Fischsuppe wieder aufgenommen wurde. Das Bergener Werk stellte sich rasch als zu klein für das schnelle Wachstum der Firma heraus, was einen Umzug des Betriebs nach Indre Arna nach sich zog. Im Laufe der vergangenen 50 Jahre wurde das Werk neun Mal erweitert, um mit der wachsenden Produktfamilie Schritt zu halten. Diese umfasst mittlerweile nicht nur Trockensuppen und Auflaufprodukte, sondern auch Back- und Waffelmischungen. Heute ist
die Marke Toro inklusive seiner Produktionsstätten Mitglied der Orkla Foods Norge.

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