Leistungsfähig ab dem ersten Tag
Komplexe Anlagen in Betrieb zu nehmen ist immer eine große Herausforderung. Im Fall von Rockfon, Hersteller von Akustikplatten, musste die neue, automatisierte Verpackungsanlage von Beginn an vollständig betriebsfähig sein. Durch die Kooperation mit Siemens und die Nutzung von Totally Integrated Automation (TIA) konnte die Anforderung der Systemintegrator ACE sicherzustellen.
produziert in ihrer Fabrik in Wijnegem in Belgien Metallprofile für feuerfeste und akustische Deckensysteme. Nach deren Fertigstellung werden die Metallprofile von zwei Mitarbeitern von Hand in Kartons verpackt. Dabei handelt es sich um eine körperlich anstrengende und aufreibende Arbeit. Zudem schränkt das gesetzlich festgelegte Höchstgewicht für Hebe- und Hubbewegungen das Endgewicht der Kartons ein. Damit war für Rockfon klar, d asse seine bessere V er packungs lösung benötigte.
Aufgrund der gesteigerten Nachfrage nach den Produkten und des damit verbundenen höheren Volumens erkannten die Verantwortlichen bei Rockfon die Verpackung s automatisierung der Profile als Schlüssel zum Erfolg. „Es war an der Zeit, den V er packungs prozess eines unserer beliebtesten Produkte einer gründlichen Veränderung zu unterziehen “, berichtet Martin eS teenaerts,V erfahrens technikerin bei Rockfon.
Neue Aufgaben für Mensch und Maschine
Ein Hauptanliegen von Produzenten sind die Herausforderungen für Arbeitnehmer, die mit der Digitalisierung einhergehen. Rockfon wollte mit diesem Projekt demonstrieren, dass erfahrenes Personal immer auch für höherwertige Aufgaben eingesetzt werden kann. Die neue Rollenzuteilung für die Mitarbeiter stellte allerdings den einfachen Teil des Automatisierungsprojekts dar. Eine Anlage zu entwickeln, die komplexe, menschliche Bewegungen imitiert, und ein zuverlässiges Netzwerk bereitzustellen, das diese unterstützt, stellten die größeren Herausforderungen dar. Hochmotiviert ging der bei Rockfon langjährig tätige Systemintegrator ACE Ingenieurs- & Adviesbureau an diese Aufgaben heran. Koen Aerts, Projektleiter für Automation bei ACE, war überzeugt, dass es dabei um „eine großartige Möglichkeit zur Konstruktion einer Verpackungsanlage mit modernster Technologie“ging.
Nahtloser Wechsel ist gefordert
Die dringlichste Aufgabe bestand darin, die Flexibilität menschlicher Gliedmaßen durch die Präzision eines Roboters zu ersetzen. Profile von einem Fließband zu heben und in einen Karton zu legen, mag für eine Person keine besondere Herausforderung sein. Aber eine Anlage zu entwickeln, die Profile greifen, heben und fein säuberlich in einen Karton legen kann, verlangte fortschrittliches Engineering und eine entsprechend ausgefeilte Software.
Die Tatsache, dass der Wechsel vom manuellen zum automatisierten Verpacken nahtlos stattfinden musste, stellte die zweite Herausforderung dar. Schließlich wollte Rockfon die Kosten sowie die Ausfallzeit, die eine Feineinstellung der Systemarchitektur nach sich zieht, unbedingt vermeiden. Die smarte Verpackungsanlage sollte vom Tag eins an vollumfänglich funktionieren.
Die It-richtlinie von Rockfon erwies sich als weitere Hürde, da sie die Einbindung der Anlage in das Unternehmensnetzwerk untersagte. Folglich brauchte man ein fortschrittliches Netzwerk, das die Durchführung von Wartung und Ser
vice per Fernzugriff erlaubte. Von zentraler Bedeutung waren hier besonders zwei Anforderungen: eine hohe Datengeschwindigkeit und der Schutz vor Hackerangriffen.
Vertrauen in die Technik von Siemens
Für jede Komponente der smarten Verpackungsanlage mit unterschiedlichen Herstellern zusammenzuarbeiten, hätte die Komplexität der Umsetzung erhöht. Basierend auf der langjährigen Zusammenarbeit mit Siemens wusste man bei ACE, dass auf deren Technik für das Antriebssystem Verlass ist. Auch bei Rockfon selbst waren bereits zahlreiche Komponenten von Siemens im Einsatz und so stieß der Ausbau der Zusammenarbeit auf Zuspruch.
Nach der Auswertung der projektspezifischen Anforderungen entschied man sich bei ACE für ein vollumfängliches Totally-integrated-automation-projekt. Bei dem Tia-konzept wird immer mit dem Herzstück der Automatisierung, der SPS, begonnen und dann nahtlos zu den Hmipanels und Antriebssystemen übergegangen, die auch über das Engineeringframework Tia-portal integriert sind. Das System der bestehenden Profil-verformungsmaschine, die hauptsächlich auf Relaissteuerung basierte, wurde in die Siemens-steuerung Simatic S7-1500 integriert. Für ACE stellte das Tia.portal die optimale Plattform zur Lösung aller projektrelevanten Herausforderungen dar.
Komplexität erfordert eine kontinuierlich anpassbare Lösung
Es war von Anfang an klar, dass an der Software für die smarte Verpackungsanlage vor dem ersten Einsatz zahlreiche komplexe Änderungen vorgenommen werden müssten. Anstatt also die Software vollständig zu entwickeln in der Hoffnung, dass sie am ersten Tag einsatzfähig ist, entschieden sich Siemens und ACE für den Weg der kontinuierlichen Integration. Dabei arbeiteten Entwickler im Laufe des Projektes gemeinsam an der Software, ideal hierfür geeignet zeigte sich das Tia-portal.
Beim Prototyp der Anlage konnten die Kinderkrankheiten schnell überwunden werden. „Wir haben erst kürzlich die virtuelle Inbetriebnahme-software NX Mechatronics Concept Designer und PLCSIM Advanced von Siemens erworben. Hätten wir diese bereits in der Konzeptionsphase des Systems gehabt, hätten wir sie sicherlich dafür eingesetzt, das Verhalten der Profile an neuralgischen Punkten entlang der Verpackungslinie vorherzusagen“, erklärt Koen Aerts.
Sicherer Support mithilfe von Sinema Remote Connect
Mit der von ACE implementierten, modernen Siemens-netzwerkarchitektur konnte sichergestellt werden, dass sowohl Wartung als auch Updates aus der Ferne durchführbar sind. Das Herzstück bildet hierfür Sinema Remote Connect. Über das Netzwerkgerät konnten die
Entwickler von ACE durch den Austausch von X.509-sicherheitszertifikaten aus der Ferne sicher auf die smarte Verpackungsanlage zugreifen.
Mittels Sinema Remote Connect integrierte ACE zudem Diagnosetools zur Maximierung der Anlagenverfügbarkeit und Produktivität. Dazu gehörten auch eine ausfallsichere Zentralbaugruppe (CPU) und Profisafe für eine nahtlose Integration der Sicherheitsfunktionen in die Anlagenautomatisierung. Anstatt bei jedem Alarm die Anlage anzuhalten, konnte Rockfon das Protokoll einsehen und dann tätig werden, um mit der Zeit die Produktivität zu verbessern.
Schneller und sicherer Zugang mit 3G-industrierouter
Den Zugang mit hohen Datenraten und einer hohen Prozessverfügbarkeit durch Sinema Remote Connect setzte ACE mittels eines einzigen 3G-industrierouters, dem Siemens Scalance M874-3 um. Über den industrietauglichen Router ist ein sicherer Fernzugriff zum Netzwerk gemäß den Empfehlungen der IEC 62443 möglich. Alle Daten werden verschlüsselt und sämtliche nicht authentifizierte Verbindungsanfragen abgelehnt. Die Daten werden zusätzlich mittels Firewalls und Vpn-verschlüsselung gesichert.
Zur Verbindung von Geräten mit Scalance M installierte ACE einen Ethernetfähigen Switch Scalance XB216 von Siemens. Steuerung und Diagnose dieses leichten, industrietauglichen Switches erfolgen dabei zentral über das Tia-portal. Der Switch leitet Profinet-frames mit einer erhöhten Priorität weiter, was sich in einer hohen Stabilität und Sicherheit niederschlägt. Die Verfügbarkeit steigt und eine Echtzeit-kommunikation ist sichergestellt.
Enge Zusammenarbeit bis zum Abschluss des Projektes
Ab dem Moment, als man sich auf eine Automatisierungsarchitektur von Siemens geeinigt hatte, begann ACE mit der Durchführung von Design, Konstruktion und Prüfung der smarten Verpackungsanlage. Siemens unterstützte die Engineering-phase mit der Dimensionierung der Antriebe. Während der Planungs- und Entwicklungsphase arbeiteten ACE und Siemens Hand in Hand und stellten so den reibungslosen Abschluss der Installationsphase sicher. Und dank der mittels Tia-portal durchgeführten Tests und Qualitätschecks war die Verpackungsanlage von Anfang an in der Lage, einwandfrei zu greifen, zu heben und zu verpacken.
Ein Erfolg für Integratoren und Mitarbeiter
Der Erfolg der smarten Verpackungsanlage ist nur die eine Hälfte der Geschichte. Die neue, automatisierte Anlage wird durch einen einzigen Mitarbeiter, der zwei Linien gleichzeitig überwacht, bedient. Ein vielversprechendes Zeichen für die Zukunft ist, dass die Bediener umgeschult und nun Spezialisten für die neue Verpackungslinie sind. Dies zeigt, wie der Einsatz neuer Automatisierungstechnologien helfen kann, höherwertige Aufgaben zu schaffen und gleichzeitig aufreibende manuelle Tätigkeiten abzubauen. Auch die Produktivität konnte gesteigert werden: So ist die Verpackungsanlage mittlerweile voll betriebsfähig und Produktionszyklen laufen in drei Schichten, was wiederrum die Betriebskosten signifikant reduziert.
Planung zur Einführung weiterer Automatisierungstechnologien
Nach den positiven Erfahrungen mit der smarten Verpackungsanlage hat Rockfon zwei identische Anlagen in zwei anderen Linien installiert. ACE hat bei der Installation dieser Anlagen erneut Siemenstechnik verwendet. Rockfon plant nun, zwei weitere Linien mit größerem Volumen zu automatisieren.
„Rockfon ist auf dem direkten Wege, sich die Vorteile der Automatisierung hinsichtlich Produktivität und Leistung in allen Werken zu Nutze zu machen“, erläutert Carlo Vanschoenwinkel, Rockfons Betriebsleiter für Netz und Logistik. „Die technische Expertise von ACE und die Technologie der kontinuierlichen Integration von Siemens geben uns volles Vertrauen, dass wir am Einführungstag stets betriebsfähig sein werden.“