Seit über 40 Jahren produziert Lenzing Plastics Folien, Bändchen und Garne, Gewebe und Laminate mit hohen Festigkeiten – meist aus Polyolefinen und Fluorpolymeren hergestellt. Neben einer Vielzahl an Standardprodukten werden Spezialprodukte entwickelt und hergestellt. Bedingt durch ein variantenreiches Nischenangebot muss der Produktionsbetrieb von Lenzing Plastics somit sehr flexibel agieren können. Das permanent wechselnde Produktportfolio und die einzelnen entsprechend kleinen Losgrößen fordern die Produktion durch immer wieder zu modifizierende Maschineneinstellungen und Fertigungsabläufe heraus.

Dazu kommt, dass die Lieferungen an die Kunden in aller Welt ‚just in time‘ abzuwickeln sind. Bedingungen für einen reibungslosen, effizienten wie auch entsprechend adaptiven Fertigungsablauf sind eine lückenlose Aufzeichnung und Analysefähigkeit sämt-licher Prozessdaten.

„Das Ziel der lückenlosen Abfrage unserer Prozessdaten beschäftigte uns bei Lenzing Plastics sicherlich schon rund zehn Jahre. Da wir eine sehr variantenreiche Produktion im Vier-Schicht-Betrieb betreiben, ändern sich permanent die Maschineneinstellungen für die unterschiedlichen Produkte. Deshalb war es für uns von höchstem Interesse, auf verlässliche, lückenlos aufgezeichnete Prozessdaten zugreifen zu können, um beispielsweise zu eruieren, wie wir für ein bestimmtes Fertigungsverfahren die Maschineneinstellungen getätigt hatten, oder um bei einer Reklamation eventuell auftretende Fehler rasch ermitteln zu können. Darüber hinaus wollten wir Versuche in der Produktentwicklung möglichst elegant und fehlerfrei dokumentieren können, um so rascher die optimalen Maschineneinstellungen zu finden“, erklärt Alexander Grafinger, Prozessingenieur bei Lenzing Plastics, und führt dazu weiter aus: „Voraussetzung für all diese Anforderungen war somit im Wesentlichen, dass wir unsere Materialnummern, die unsere Produkte spezifizieren, wie auch die Stück- und Auftragsnummern der Fertigung aus dem SAP generieren konnten, um diese mit unseren Prozessdaten zu verbinden.“

Reinhard Schafleitner, in seiner Eigenschaft als Head of IT bei Lenzing Plastics, ergänzt dazu: „Vor etlichen Jahren haben wir damit begonnen, eine eigene Datenbank für die Sammlung unserer Prozessdaten aufzubauen – diese war jedoch bezüglich ihrer ­Stabilität beziehungsweise Zuverläs-sigkeit der Datenaufzeichnung nicht ­optimal. Zudem gelang es uns nicht, eine vernünftige Datenauswertung vorzunehmen – bei sämtlichen Versuchen kam die Datenbank stets zum Absturz. Die in Folge entstandenen Datenlücken waren dann auch für immer und ewig verloren und behinderten uns massiv bei den Maschinenein­stellungen in der Produktionsplanung. Aufgrund eines Applikationsberichtes in einer Fachzeitschrift, wurden wir dann auf das Datenerfassungssystem GE Historian aufmerksam.“ Es gab ­einige Gründe, die für den Einsatz ­dieses Systems sprachen: Denn GE ­Historian ist optimiert für die Aufnahme großer Mengen an Prozessdaten aus verschiedensten Datenquellen. Es komprimiert Daten und bietet gleich­zeitig schnelle Schreib- beziehungs­weise Lesegeschwindigkeiten bis zur Echtzeit-Erfassung im Mikrosekundenbereich. Zudem ermöglichen die spe­ziellen Komprimierungsalgorithmen der Software eine sichere Datenspeicherung über Jahre hinweg – und das ohne aktive Wartung oder Back-Up-Routinen.

Die Anbindung

Verschiedene Filterfunktionen können für eine bessere Übersicht sorgen und helfen, ­bestimmte Betriebssituationen hervorzuheben.

© T & G Automation

Daraufhin entschied man sich für eine Implementierung: Mit Begleithilfe von T&G Automation wurde das Datenerfassungssystem installiert und mit sämtlichen schon im Hause vorhandenen historischen Daten gefüllt.

Für die kommunikationstechnische Anbindung der Steuerungen und un-terschiedlichen Leitsysteme wurden S7A-Treiber/OPC-Server verwendet, da diese einer der leistungsfähigsten I/O-Treiber und OPC-Server für die Siemens-S7-Produktfamilie und das Profibus DP/FMS-Protokoll sind. Die I/O-Treiber empfangen von den Maschinensteuerungen und den Leitsystemen die Daten und geben diese an das Prozessdatenarchiv GE Historian weiter. Über das GE Historian Analysis-Tool werden in Folge die Daten für unterschiedlichste Szenarien ausgewertet und über einen Web-Browser den zugriffsberechtigten Personen zu Verfügung gestellt.

Redundanz schafft ­Verfügbarkeit

Mit der GE-Historian-Software lassen sich alle Daten sammeln, speichern und anschließend auf die verschiedenen Systeme verteilen.

© T & G Automation

Ziel des Projektes war es, auch zukünftige Anforderungen an die Verfügbarkeit erfüllen zu können. Hierfür erstreckt sich GE Historian auf drei Bereiche. Erstens kann wie bei einer relationalen Datenbank im Datenspeicher ein Clustering durchgeführt werden. Zweitens besteht eine weitere Redundanz-ebene bei der Kollektorfunktion – wenn geschäftskritische Datenerfassungspunkte vorliegen, können die Kollektoren selbst redundant konfiguriert werden. Zudem gibt es einen Schutz vor Netzwerk- und Server-Unterbrechungen: Durch eine spezielle Funktion zum Speichern und Weiterleiten werden Daten im Falle einer Unterbrechung am Kollektor gepuffert. Ist der Server wieder online geschaltet, wird automatisch eine neue Verbindung hergestellt und die Puffer werden hochgeladen. Auf diese Weise lässt sich ein Datenverlust ausschließen.

Mit Historian lassen sich darüber ­hinaus höhere Standards der Datensicherheit durchsetzen. So können Sicherheitsparameter auf der Funktionsgruppen- oder auf der Tag-Ebene implementiert werden. Weiterhin lassen sich nahezu alle Änderungen, unter anderem in Bezug auf Benutzerzugriff, Konfiguration, Sicherheitsverletzungen und Systemalarme, automatisch nachverfolgen. Es wird sogar eine Kopie der ursprünglichen Tag-Werte gespeichert, falls man diese ändert.

Überblick dank Drag & Drop

„Unsere große Hoffnung, aus älteren Prozessdaten Maschinenparameter oder Messfrequenzgrößen für gegenwärtig veränderte Produktionsverfahren zu Rate ziehen zu können, hat sich bereits nach einem guten halben Jahr erfüllt“, sagt Alexander Grafinger. Zum Beispiel können die verschiedensten Daten einer Maschine ge­meinsam erfasst und als Gruppe angezeigt werden. So erhält der Bedie-ner unmittelbar sämtliche relevanten Messwerte der Maschine vom GE-Webserver dargestellt.

Die modell­basierte Auswertung eines Kom­pressors nach ISA-95-Standard mit dem Analyse-Tool von GE.

© T & G Automation

Mittels Drag & Drop können dann einzelne Daten beziehungsweise Datenpakete in Trendbereiche gezogen oder auf einem Trenddiagramm abgelegt werden. Außerdem ermöglichen umfangreiche Gestaltungs- optionen den individuellen Aufbau von Visualisierungen. So kann beispielsweise ein Meister einsehen, ob während seiner vier Schichten sämtliche Maschinen ununterbrochen in vollem Tempo gefahren werden, oder inwiefern sich ein Ausfall beziehungsweise eine Verzögerung begründet.

Auf diese sogenannten Analysis-­Re- ports können über einen Webbrowser sämtliche berechtigte Personen zugreifen und entsprechend ihrer Intentionen zum Beispiel Text/Zahlenwerte oder auch aussagekräftige Diagramme selbst generieren. Werden andererseits für eine Besprechung Reports einzelner Maschinen benötigt, so lassen sich diese in eine Word- oder Excel-Datei exportieren – auf diese Weise hat man die nötigen Dokumentationen auch in Papierform zu Hand.

Sollte sich ein Mitarbeiter nicht im Werk befinden, kann dieser per VPN eine Verbindung über seinen Home-PC, sein Tablet oder sein Smartphone zu sämtlichen Datenaufzeichnungen generieren. Ferner ist es so von auswärts möglich, beispielsweise die Ursache einer Störung zu eruieren und ein Behebungs-Szenario vorzuschlagen. Insofern könnte obendrein der Instandhaltungsservice vom Datenarchiv von GE profitieren.

Autor: Martin Toth ist Projektbetreuer bei T&G Automation.