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Steuerungssystem für Verpackungsanlage modernisiert

Dänischer Margarineproduzent installiert Technologie für Industrie 4.0
Steuerungssystem für Verpackungsanlage modernisiert

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Die dänische Molkerei Dragsbaek produziert pro Woche rund 400 t Margarine. Da die Verpackungsanlage bereits seit 17 Jahren läuft, war eine Nachrüstung erforderlich. Zusammen mit Picca Automation und Rockwell Automation hat Dragsbaek das Steuerungssystem der Anlage modernisiert. Lösungen wie eine integrierte Sicherheits-SPS mit CMX/CLX-Steuerung führten unter anderem dazu, dass die Anlage besser ausgenutzt werden kann und das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten gesunken ist.

Das Unternehmen Dragsbaek, 1923 in der Stadt Thisted gegründet, stellt Margarine für gewerbliche und private Kunden in Dänemark und weiteren Ländern her. Beliefert werden Großbäckereien, Supermärkte und Gastronomiebetriebe. Die Verpackungsanlagen in der Fabrik in Thisted laufen seit 17 Jahren rund um die Uhr und produzieren jede Woche etwa 400 t Margarine.

Seit der Installation der Produktionssysteme vor 17 Jahren hat sich viel geändert. Heute wollen Unternehmen ihre Produktion vernetzen. Dadurch können sie nicht nur die Kosteneffizienz und die Sicherheit ihrer Anlagen steigern, sondern erhalten auch zusätzliche Einblicke in die Produktion sowie einen genauen Überblick über entscheidende Kennzahlen.

Für den Produktionsleiter von Dragsbaek, Karsten Rokkedahl, war es wichtig, dass das Unternehmen mit den Entwicklungen in der Branche Schritt hält und die Produktion mit dem geeigneten Rüstzeug für die Zukunft ausstattet. Während das bestehende Steuerungssystem der Verpackungsanlage dem Unternehmen zuverlässig die gewohnten Dienste leistete, begann Rokkedahl, einige Stellschrauben für Verbesserungen zu bemerken. So hatten die Mitarbeiter, die im Umfeld der Verpackungsanlage tätig waren, kaum Möglichkeiten die spezifischen Kennzahlen der Linie einzusehen. In der Folge wurden die verfügbaren Ressourcen nicht optimal genutzt. Zudem sorgte die schiere Größe der Maschine dafür, dass die Fabrikhalle zu Produktionshochzeiten überfüllt war, was potentielle Sicherheitsrisiken nach sich zog. Für die Zukunft der Produktion noch besorgniserregender war jedoch, dass viele Maschinenkomponenten veraltet waren und teilweise keinerlei Ersatz mehr beschaffbar war. Neue Teile und Ersatz für ausgefallene Komponenten konnten immer schwerer aufgetrieben werden, die Zukunft für Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten war ungewiss.

Nachrüstung erforderlich

Um diesen Umstand zu ändern, begann Rokkedahl schließlich Ende 2019 damit, gemeinsam mit seinem Systemintegrator Picca Automation Gespräche über die Zukunft der Anlage zu führen. Zentral war dabei die Frage, wie das alte Steuerungssystem modernisiert werden könnte. Basierend auf diesen ersten Gesprächen wurden dem Produktionsleiter zwei Optionen vorgestellt. Die erste beinhaltete den Plan, die bestehende Anlage zu demontieren und eine neue Produktionslinie zu installieren. Dabei würde es sich um einen kompletten Neuaufbau handeln, der mit erheblichen Kosten verbunden gewesen wäre. Die zweite Option, die sich schlussendlich auch als deutlich attraktiver erwies, basierte auf der Zusammenarbeit mit Picca Automation und Rockwell Automation. Hierbei sollte die Anlage komplett renoviert und an entscheidenden Stellen des Steuerungssystems mit moderner Technologie umgerüstet werden. So sollten moderne und neue Komponenten die bestehende Anlage ergänzen, um die gewünschten Ziele zu erreichen. Auf dem neuesten Stand wäre es dann möglich, die Anlage mit fortlaufenden Upgrades zu versorgen, sobald neue Funktionen auf dem Markt verfügbar wären. Zudem sollte durch die Modernisierung auch der benötigte Platz reduziert werden.

Um diese Umrüstung umsetzen zu können, musste die Anlage mehrere Wochen den Betrieb einstellen, während eine Backup-Maschine die Produktionslücke schließen sollte. Währenddessen wurde die eigentliche Anlage in eine weitere Werkshalle transportiert, um die neuen Teile zu installieren und die Modernisierungsarbeiten durchzuführen. Dabei umfassten die umfangreichen Arbeiten unter anderem die Installation einer neuen integrierten Sicherheits-SPS mit CMX/CLX-Steuerung, ISA-101-HMI-Bedienpanels, die über ein intelligentes Bedienfeld verfügen, 24 neue Servoantriebe auf Grundlage von CAM-Programmierung, ein modernes intelligentes Rezeptursystem, neue Alarmsysteme zur Unterstützung der Anwender und Instandhalter sowie eine implementierte Elektroinstallation.

Anlage an individuelle Bedürfnisse angepasst

Konzipiert ist diese umgerüstete Anlage dabei als Gesamtlösung, die speziell auf die Bedürfnisse von Dragsbaek hinsichtlich Steuerung, Sicherheit und Datenerfassung im Verpackungsbereich zugeschnitten ist. Zeitgleich ließ sich mittels der modernen Komponenten die Größe der Gesamtanlage deutlich reduzieren. Für den Fall, dass Blockaden oder andere Produktionsprobleme auftreten sollten, nutzt die neu konzipierte Anlage zudem intelligente programmierte Steuerungen, die einen minimierten Bedarf an Software-Support aufweisen.

„Weitreichende Hoheit und Kontrolle über die Verpackungsvorgänge war für uns bei der Konzeption des Systems essentiell. Dabei wollten wir nicht unsere bestehenden Prozesse gefährden. Im Fokus standen die Verbesserung und Optimierung, um unseren Kunden allzeit den besten Service bieten zu können. Dabei war es uns auch ein Anliegen, dass die Anlage auch in Zukunft problemlos anpassbar und aufrüstbar ist, gleichzeitig aber zuverlässig dem Regelbetrieb standhält. Nur auf diese Weise können wir entspannt über einen Zeitraum von fünf oder mehr Jahren in die Zukunft blicken“, so Rokkedahl.

Platzeinsparungen realisierbar

Die Umbaumaßnahmen dauerten weniger als zwei Monate. Bereits im Januar 2020 konnte der modernisierte Maschinenpark wieder in Betrieb genommen werden. Entscheidend war dabei in den ersten Wochen eine gewisse Einarbeitungszeit für das Personal, das sich mit den neuen Schnittstellen und Betriebsabläufen vertraut machen musste.

Laut Jan Skovsgaard Jørgensen, Projektleiter bei Picca Automation, bot sich während der Umrüstung und dem damit verbundenen Abschalten der Hauptanlage zudem die Möglichkeit umfangreiche Tests durchzuführen. „Bereits bei unserer ersten Beurteilung des Projektes und bei der Einschätzung des Umfangs der Arbeiten fiel uns auf, dass zentrale Elemente des Steuerungssystems wie der Schaltschrank an der Wand der Produktionshalle befestigt waren. Durch diesen Umstand hatten die Anlagenbediener und Arbeiter nur sehr wenig Platz, um die notwendigen Arbeiten durchführen zu können. Um die gewünschten Erfolge zu erzielen, empfahlen wir daher, die gesamte Anlage aus der Halle zu transportieren und im Zuge der Umbauarbeiten zentrale Steuerungselemente wie den Schaltschrank in die Anlage zu integrieren. Durch dieses Vorgehen bot sich uns zudem der notwendige Platz, einzelne Komponenten zu testen und in die Anlage zu implementieren. In der Folge konnten wir die von Dragsbaek gewünschte hohe Zuverlässigkeit mit den notwendigen Platzeinsparungen erreichen“, berichtet Jørgensen.

Obwohl das gesamte Umrüstprojekt insgesamt einige Risiken beinhaltete, war sich Rokkedahl zu jeder Zeit sicher, dass das Projekt ein Erfolg werden würde, da er mit einem Team arbeiten konnte, das sein Vertrauen genoss. „Sowohl Picca Automation als auch Rockwell Automation verfügen über umfangreiche Erfahrungen mit ähnlichen Projekten. Wir konnten daher vollends darauf vertrauen, dass das Projekt reibungslos und weitsichtig umgesetzt werden würde, um das dabei vorhandene Risiko so gering wie möglich zu halten“, fügt der Produktionsleiter hinzu.

Aufbruch in die Zukunft

Mehr als sechs Monate nach Fertigstellung des Projekts sind die Ergebnisse mehr als ermutigend. Dragsbaek ist nun in der Lage, Margarineblöcke wesentlich präziser zu schneiden und zu portionieren. Die Abweichung, die standardmäßig bei den Blöcken entstehen kann, konnte auf diese Weise von 30 g auf lediglich 3 g reduziert werden. Zudem schätzt das Unternehmen, dass sich die Effektivität der Anlage durch die neuen Lösungen für das Steuerungssystem etwa verzehnfacht hat und bis zu 2,1 t Rohstoffe pro Woche eingespart werden können. Daneben hat man bei Dragsbaek nun durch umfangreichere Qualitäts- und Designkontrollen die Möglichkeit, die fertigen Produkte frisch und präsentabel zu liefern.

Darüber hinaus konnte Dragsbaek auch die Betriebszeit optimieren. So schätzt man innerhalb des Unternehmens, dass diese jetzt um 6 bis 8 % über den Ausgangswerten liegt. Die Mitarbeiter sind mit den Umstellungen zufrieden und bemerken, wie die neuen Funktionen der Anlage ihren Alltag einfacher gestalten. „Das Rezeptursystem gibt uns die Möglichkeit, Änderungen und kleine Anpassungen vorzunehmen. Diese Maßnahmen werden im System abgespeichert. Vor der Umstellung waren handgeschriebene Blöcke innerhalb der Produktion keine Seltenheit. Diese Digitalisierungsmaßnahmen sind bei der täglichen Arbeit eine enorme Unterstützung“, berichtet Rokkedahl.

Für den Produktionsleiter ist der Blick in die Zukunft aber ein weiterer entscheidender Grund dafür, warum sich die Maßnahmen gelohnt haben. Die Ausrüstung, sowohl Software als auch Hardware, kann viel einfacher modifiziert und aufgerüstet werden. Daneben können wichtige Teile wesentlich einfacher ausgetauscht werden. Besonders erleichternd ist für Rokkedahl auch, dass das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten deutlich reduziert werden konnte.

Für die Zukunft ist der Plan, sich fit für Industrie 4.0 und die dazu benötigte Konnektivität zu machen. Die neu geschaffenen Grundlagen für IIoT sollen innerhalb der Anlage weiter ausgebaut und schlussendlich auch genutzt werden.

„Während wir zuvor nicht einmal die Möglichkeit hatten, kleinere Anpassungen an der Anlage vorzunehmen, sind wir nun in der Lage einzelne Aspekte schnell zu modernisieren. Unsere Anlage läuft wesentlich stabiler und störungsfreier und die Effizienz ist massiv gestiegen. Darüber hinaus ist die Hardware der Maschine durch die Restaurierung mit neuen verfügbaren Standardkomponenten für eine lange Lebensdauer zukunftssicher“, resümiert Rokkedahl.

Rockwell Automation GmbH, Karlsruhe


Autor: Jesper Amsinck

Nordic Channel Sales Manager,

Rockwell Automation

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