Use Case Verpackungshersteller vernetzt mehrere hundert Maschinen

Autor / Redakteur: Thorsten Weiler* / Vivien Deffner

Im Zeitalter der Industrie 4.0 müssen sich Unternehmen digital neu aufstellen. Neue Vernetzungsmöglichkeiten von Produktion, Maschinen, Logistik und Vertrieb bringen zahlreiche Vorteile, aber auch Herausforderungen mit sich. Damit beschäftigt sich auch der Verpackungshersteller Greiner Packaging.

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Bei dem Verpackungshersteller Greiner Packaging wurden im Zuge des digitalen Wandels mehrere hundert Maschinen miteinander vernetzt, um die Produktivität zu erhöhen.
Bei dem Verpackungshersteller Greiner Packaging wurden im Zuge des digitalen Wandels mehrere hundert Maschinen miteinander vernetzt, um die Produktivität zu erhöhen.
(Bild: Greiner Packaging)

Der Prozess der Digitalisierung muss geplant, initiiert und konsequent durchgesetzt werden, was häufig große Investitionen und neue Partner auf den Plan ruft. Um als Unternehmen erfolgreich den Wandel zu durchlaufen, bedarf es eines guten Projektmanagements mit den richtigen Zielen. Denn auch die Verpackungsindustrie muss sich mit Möglichkeiten und Potenzialen in Zeiten von Industrie 4.0 auseinandersetzen, um von der fortschreitenden Digitalisierung zu profitieren.

Bereit für die Zukunft

So geht auch Greiner Packaging, ein Unternehmen für Kunststoffverpackungen aus Österreich, den digitalen Wandel an. Ziel des Unternehmens war es, durch Standardisierung weltweit die Qualitätsanforderungen in den Werken zu verbessern, um später die Produktivität zu erhöhen. Dafür sollten möglichst viele Maschinen gemeinsam angebunden und untereinander verknüpft werden. Dadurch können Daten ausgelesen, neue Qualitätsparameter entwickelt und die Effizienz sowie letztendlich die Produktivität, gesteigert werden.
Der Verpackungshersteller stand dabei vor großen Herausforderungen, denn die Maschinen in den Werken werden von unterschiedlichen Herstellern zugekauft. Das bedeutet, dass die Maschinen weltweit auch für andere Firmen und Produkte im Einsatz und nicht individuell für den Produktionsprozess des Unternehmens angefertigt worden sind. Zwischen Maschinenherstellern und ihren Kunden gibt es teilweise Differenzen, wenn es darum geht, die Daten einer Maschine auszuwerten beziehungsweise in welcher Form und für welchen Zweck. „Wir können die Hersteller gut verstehen. Einige von ihnen haben Bedenken, dass wir die Maschinen kopieren und selbst herstellen möchten, dabei wollen wir unseren eigenen Prozess verbessern,“ erklärt Andreas Kurzmann, International IT-Manager bei Greiner Packaging und verantwortlich für den Operational Technics (OT) Bereich. Das Unternehmen möchte die Maschinen mit Hilfe von neuer Software für die eigenen Abläufe optimieren, um die Produktionskapazitäten sowie die Qualität zu erhöhen. Dabei geht es nicht darum Arbeitsplätze zu reduzieren, sondern durch mehr Automatisierung den Produktionsprozess zu optimieren und weniger fehleranfällig zu gestalten.

Nahtlose Konnektivität mit rund 500 Maschinen

Für das Verknüpfen unterschiedlicher Maschinen und das Auslesen von Protokollen und Daten setzt das Unternehmen auf die Industrie-4.0-Software OPC Router von inray und die Konnektivitätsplattform KEPServerEX von Kepware.

Die Software ist im Hauptwerk des Verpackungsherstellers installiert worden und für das Verteilen der Daten und Verbinden von unterschiedlichen Systemen als zentrale Kommunikationsplattform im Einsatz. Für die Anbindung der einzelnen Maschinen in den verschiedenen Werken wird die Konnektivitätsplattform eingesetzt. Mit dem Ziel, möglichst viele Maschinen unterschiedlicher Hersteller miteinander zu verknüpfen, fiel die Entscheidung letztendlich auf die Manufacturing Suite der Plattform, welche Verbindungen mit einer Vielzahl von Fertigungsgeräten, inklusive Lese- und Schreibtransaktionen ermöglicht. Greiner Packaging rollte die Manufacturing Suite auf insgesamt drei Werke und später auch in weiteren Ländern aus.

Während der OPC Router zentral installiert ist, ist die Konnektivitätsplattform pro Werk im Einsatz und an die einzelnen Maschinen gekoppelt. Der IT-Manager erklärt, wie das Zusammenspiel genau abläuft: "Kepware ist an rund 500 Maschinen in 11 Werken angeschlossen, holt die Daten und bringt sie über ein SQL-Protokoll bis zum OPC Router in das Headquarter. Dieser empfängt die Daten und macht sie lesbar für unser MES, welches auf einer eigenen SAP-Datenbank läuft.“

Wo früher ein altes BDE-System in Österreich die Daten zusammengetragen und über Nacht ausgewertet hat, läuft die Übertragung nun in Echtzeit und rund um die Uhr. Das Holen der Daten bis zum Bereitstellen dauert etwa ein bis zwei Sekunden und insgesamt werden circa 1.2 Gigabyte an Daten pro Tag übermittelt. Ein großer Vorteil: Es muss nicht mehr bis zum nächsten Tag auf die Ergebnisse gewartet werden. Jede Sekunde werden die Informationen der Maschinen abgefragt und landen im SAP-MES. Fehler fallen dadurch nicht erst im Nachhinein auf und die Fehlerquellen können ganz genau lokalisiert werden. Rund um die Uhr lässt sich überwachen, wie viele Maschinentakte in Echtzeit und welche Aufträge gerade laufen. So kann durch leichte Anpassungen der Taktzeit flexibel auf Kapazitätsschwankungen, Maschinenausfälle und Wartungen reagiert werden. Über das Monitoring kann auch erkannt werden, welche Maschinen gerade verbunden sind und ob es einen ungeplanten Anlagenstillstand gibt, der zeitnah behoben werden kann.

Erst Standardisierung - dann Optimierung

Industrie 4.0 und Digitalisierung der Industrie sind oft leicht gesagt, jedoch ein komplizierter Prozess. Greiner Packaging arbeitet in seinen Werken mit verschiedenen Produktionstechnologien, wie beispielsweise Spritzguss und Tiefziehen sowie diversen Dekorationstechnologien, wie Bedrucken, Etikettieren, Sleeven oder In Mold Labeling. Für die Spritzgussmaschinen wurde ein Kommunikationsstandard entwickelt, der mittlerweile als Euromap-63-Treiber auch für andere Anwender erhältlich ist. Der Treiber stellt eine direkte Verbindung zu Euromap-Geräten mit der heutigen OPC-Kommunikationstechnologie her und stellt einen sicheren Kanal für Informationen von automatischen Linien und unabhängigen Geräten bereit. Damit bringt der Treiber die Maschinen in die OPC UA Architektur und in die Industrie-4.0-Umgebung. Durch die weiteren Plug-ins der installierten Konnektivitätsplattform können die Daten der Spritzgussmaschine verschiedenartig verwendet werden. Die OPC Server Funktion erlaubt außerdem beliebig vielen Client Applikationen die Daten abzufragen und zu nutzen.

Eine Herausforderung dabei: Der Mitarbeiter in der Produktion muss sowohl mit der Software als auch dem IT Spezialisten zusammenarbeiten. Die Produktionsmitarbeiter empfinden Ausfälle und Störungen oft subjektiv und das Monitoring ist wenig genau. Vor allem die Begründung, warum eine Maschine ausgefallen ist, ist im Schichtbetrieb schwer zu finden. Arbeitsplätze abzubauen liegt jedoch nicht im Fokus, sondern die Standortsicherung mit neuster Technologie. Kurzmann erklärt: „Es wird weiterhin Mitarbeiter geben müssen, die die Maschinen bedienen, das Monitoring überwachen und wichtige Know-how-Träger der Maschinen, ihrer Funktionsweise und Eigenarten sind. Dies kann eine Software nicht übernehmen.“ Es sei wichtig, erst die Daten zu standardisieren und damit überall die Qualitätsanforderungen zu verbessern. Es sollen einheitliche Parameter geschaffen werden, um die Digitalisierung als Ganzes voranzutreiben. Die Datenauswertung über die Software hilft dabei die Maschinen und Prozesse langfristig zu verbessern.

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Einen weiteren Mehrwert, den Greiner Packaging mit der Digitalisierung seiner Produktion anstrebt, ist die Berechnung neuer KPIs. Mit dem Einsatz der neuen Software können sie die OEE, die Gesamtanlageneffektivität, auslesen und damit auch verbessern. In Zukunft möchte der Verpackungshersteller im Sinne des Optimierungsprozesses gleiche Qualitätsstandards weltweit umsetzen. Das bedeutet ein gleiches Produkt in Österreich, aber auch Mexiko produzieren zu können. Das Know-how der Mitarbeiter und die neusten Auswertungen der KPIs fließen dabei in die Software und werden als Standard und Wissensträger in allen Ländern und Werken, die die Software nutzen, ausgerollt.

* Thorsten Weiler ist Head of Marketing und Sales bei der inray Industriesoftware GmbH.

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