Prozessautomatisierungssystem Bereit für mehr Bier: So steigerte eine kanadische Brauerei die Produktionskapazität

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Was tun, wenn die Nachfrage nach Craft Beer die Produktion an die Leistungsgrenze bringt? Das Ausweichen auf Drittanbieter bringt Schwierigkeiten bei der Einhaltung von Qualität mit sich. Ein Anlagenausbau wiederum ist mit hohen Kosten verbunden. Eine kanadische Craft Beer Brauerei hat mit der Implementierung eines Prozessautomatisierungssystems eine Lösung gefunden, die nicht nur auf die Produktionskapazität einzahlt.

Craft Beer avancierte in den letzten Jahren zum Trend-­Getränk. Diese rasant ansteigende Popularität brachte ­Sleeman Breweries an den Rand seiner Produktionskapazität. In seiner Okanagan Spring Brewery (OSB) in Vernon, British Columbia, konnte das Unternehmen mit der Nachfrage nach seinen OSB-Bieren auf dem Markt kaum Schritt halten. Das Management-Team suchte nach Möglichkeiten, um die Produktionsmenge über das Maximum von acht Suden pro Tag zu steigern.

Wenn das Unternehmen die Produktionskapazität in der OSB nicht steigern konnte, würde es wohl eine neue Anlage bauen müssen, was mit hohen Investitionskosten verbunden wäre. Zu dieser Zeit hatte Sleeman Dritthersteller verpflichtet, um den Kundenbedarf decken zu können. Nicht die beste Lösung, was Verwaltungskosten, gleichbleibend hohe Qualität und ein konsistentes Geschmacksprofil sowie die Einhaltung von Lieferterminen anging.

Es ging nicht nur darum, dass die Anlage die Produktion nur begrenzt steigern konnte. Vielmehr basierte auch die Infrastruktur auf einem veralteten, teilautomatisierten Steuerungssystem. Änderungen am Brauprozess – u.a. das Hinzufügen neuer Rezepte – mussten manuell vorgenommen werden, wodurch sich das Risiko menschlicher Fehler und von Inkonsistenzen erhöhte. Während des ­gesamten Produktionsprozesses mussten Bediener zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein. Wenn der Bediener die Produktion vor Ort nicht in Gang hielt, kam es zur Unterbrechung des Brauprozesses.

Diese Einschränkungen machten es Sleeman nahezu unmöglich, schnell auf Geschmacksänderungen oder Trends der Verbraucher in der Industrie zu reagieren. Auch erschwerte die manuelle Herangehensweise den Zugriff auf exakte und zeitnahe Produktionsmetriken, die für die vollständige Steuerung des Brauprozesses erforderlich sind. Chargenberichte wurden ad hoc erstellt und erforderten die Eingabe von Zahlen auf Papier, was den Echtzeitzugriff auf kritische Informationen wie Drücke und Durchflussraten einschränkte.

Bessere Steuerung für bessere Biere

Das Sleeman-Team entwickelte und implementierte in Zusammenarbeit mit Mc Rae Integration, einem Rockwell Automation Recognized System Integrator, ein integriertes Prozessautomatisierungssystem, um die Kapazität zu steigern, Risiken zu mindern und den Zugriff auf Echtzeitproduktionsdaten zu ermöglichen.

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Das Sleeman-Team strebte eine Standardisierung auf eine Lösung für alle Anlagen an. Mit nur einer Plattform könnten Führungskräfte die Produktionsmetriken und Betriebsdaten für alle Anlagen am Unternehmensstandort einsehen. Eine gemeinsame Plattform würde unternehmensinternen Mechanikern und Elektrikern die Umstellung von einer Anlage zur anderen erleichtern und der Teilebestand könnte optimiert werden.

„Eine Plattform würde uns Einblicke in die Produktionslinien bieten und Zusammenhänge zwischen den Anlagen verdeutlichen. Somit könnten wir auf Erfolgen aufbauen und unsere Ziele hinsichtlich einer kontinuierlichen Verbesserung erfüllen, während wir weiterhin ein herausragendes Bier brauen“, so Stefan Tobler, Braumeister bei OSB. „Wir hatten die Standardisierung auf Rockwell Automation-Systeme bereits in unseren anderen Brauereien abgeschlossen und wussten, dass uns Mc Rae dabei unterstützen würde, unsere Ziele hinsichtlich einer einzelnen Plattform auf der Grundlage der Rockwell Automation-Technologie zu erfüllen.“

Mc Rae implementierte ein stufenweises Konzept auf Basis des Plant PAx-Prozessleitsystems (Distributed Control System, DCS) von Rockwell Automation und der Mc Rae-eigenen Software Meridian Brew Soft und Brew Sight, jetzt Factory Talk Brew.

Das System umfasst eine Berichterstellungs- und Protokollierungssoftware, die zentrale Prozessdaten erfasst, verfolgt und aufzeichnet, um Trends im Brauzyklus hervorzuheben. Dadurch können Bediener bei Bedarf proaktiv Änderungen an den Suden vornehmen. Die Rockwell Automation-­Prozessobjektbibliothek stellt einen vordefinierten Steuerungscode und Faceplates zur Verfügung. Das System unterstützt die Bediener bei Sleeman dabei, neue Chargen zu konfigurieren und Rezepte zu entwickeln. Mc Rae passte die Lösung mit seinen Softwarelösungen für Brauanwendungen an, sodass Bediener den Prozess mithilfe benutzerfreundlicher Webschnittstellen komfortabel steuern können.

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Allen-Bradley Power Flex 525- und Power Flex 755-Frequenzumrichter von Rockwell Automation ermöglichen eine flexible Motorsteuerung im Brauprozess und helfen dabei, Gerätediagnosen an das Steuerungssystem zu kommunizieren.

Zum Abschluss der Implementierung arbeitete Mc Rae mit dem IT-Team von Sleeman zusammen, um die virtualisierten VM ware-­Server zu installieren. Das Sleeman-Team hatte bereits einige Jahre zuvor in seinem Werk in Vernon redundante Server implementiert, doch es war schwierig, die Kosten für die Anlagen niedrig zu halten und den zusätzlichen Speicherplatz zu verwalten. Die virtualisierten VM ware-Server boten automatische Redundanz für Produktionsdaten dank einer verbesserten Datenwiederherstellung und eines erweiterten Datenspeichers. Ein virtualisierter Server kann bis zu vier physische Backup-­Server ersetzen, wodurch sich die Hardwarekosten der Anlage erheblich senken lassen. Zudem kann das Sleeman-Team dadurch Kopien der virtualisierten Server erstellen, um Simulationen offline auszuführen und Produktionsänderungen vor ihrer Umsetzung zu testen.

Innerhalb von zwei Wochen nach der Implementierung erhöhte Sleeman die Produktion in seinem Werk in Vernon um 50 Prozent und konnte anstatt acht Suden nun zwölf Sude pro Tag verarbeiten. So kann das Brauereiteam jetzt alle Biere vor Ort und ohne Fremdhersteller brauen. Kosten für eine neue Anlage oder für umfangreiche Aufrüstungen oder Ergänzungen entfielen.

Die Bediener können den Brauprozess jetzt besser steuern. Mithilfe von auf Web-Browsern basierenden Rezepten lässt sich ein neues Rezept einfacher entwickeln, eine Test-Charge erstellen und das Rezept für zusätzliche Tests und für die Produktion im System speichern. Brauereileiter können Prozess- und Rezeptänderungen ganz einfach über eine Web-Browser-­Schnittstelle und ohne zusätzliche Mitarbeiter vornehmen.

Das Management kann mögliche Probleme in der Produktion überprüfen, indem es die Trenderstellungsfunktionen des Plant PAx-Systems und die Berichterstellung der Software Brew Sight nutzt. Mithilfe von Ausnahmeberichten erstellt das System Berichte zur Verfolgung des Fortschritts bei der Fermentation der Sude und informiert die Brauereileitung über eventuelle Abweichungen der Brauvariablen. Das Brauteam kann bei Bedarf korrigierend einschreiten und Ausfallzeiten verringern, anstatt den Sud später in kleinen Mengen zu überarbeiten und abzustimmen.

Doch das Sleeman-Team ist noch nicht fertig – geplant ist die Implementierung der Plant PAx-Plattform im übrigen Teil des Vernon-­Werks, z.B. für die Tankfarm und die Abfüllanlagen. Mit fortschreitender Standardisierung in allen Bereichen der Sleeman-Werke verbessert sich auch die Transparenz im Unternehmen, sodass effizientere Entscheidungen getroffen werden können.

* * Der Autor ist Sales Manager Enduser bei Rockwell Automation, Düsseldorf. Kontakt: Tel. +49-211-415530

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