Barcode statt Excel Wie halten Sie´s mit den Produktionsdaten? Modernes Batchsystem schlägt Excelliste

Autor / Redakteur: Gabriel Strecker* / Anke Geipel-Kern

Rezeptursteuerung und reproduzierbare Prozesse sind das A+O in der Compoundierung von Polyurethanen. Ein Chemieunternehmen hat seine Produktion mit einer zeitgemäßen Chargenrückverfolgung ausgestattet und setzt nun auf digitale Prozesse mit SAP-Anbindung.

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Statt Produktionsdaten auf Excellisten zu erfassen, nutzt ein Chemiekonzern ein modernes Rückverfolgungssystem.
Statt Produktionsdaten auf Excellisten zu erfassen, nutzt ein Chemiekonzern ein modernes Rückverfolgungssystem.
(Bild: ©industrieblick - stock.adobe.com)

Wie viel Energie wurde verbraucht, welche Roh- und Hilfsstoffe sind im Lager vorrätig, welcher Werker hat zu welchem Zeitpunkt, welche Tätigkeit durchgeführt? Fragen wie diese, stellen sich Produktionsleiter in der Chemie täglich. Vor allem im Batch- und Chargenbetrieb ist eine „sichere“ und reproduzierbare Produktion unabdingbar und zudem ein wichtiger Wettbewerbsfaktor, um schnelle Reaktionen auf Kundenwünsche und Marktanforderungen zu ermöglichen.

Statt Produktionsdaten auf Excellisten zu erfassen...

Doch viele Betriebe erfassen und protokollieren ihre Produktionsdaten immer noch mit Excellisten oder gar auf Papierausdrucken in Schränken voll mit Ordnern. Der globale Wettbewerb und die dadurch einhergehende Digitalisierung veranlasst immer mehr Chemieunternehmen nach digitalen Lösungsansätzen zu suchen.

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...nutzt ein Chemiekonzern ein modernes Rückverfolgungssystem

In diesem Fall geht es um einen global agierenden Chemiekonzern mit weltweit über 15.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von jährlich rund zehn Milliarden Dollar. In der globalen Chemie-Liga mischt das Unternehmen ganz oben mit: Der amerikanische Konzern belegt einen Rang in den Top 30 der größten Chemieunternehmen der Welt. Der Chemie-Riese produziert in seinen operativen Gesellschaften Ausgangsprodukte für eine Vielzahl von Branchen wie z.B. der Chemie-, Kunststoff-, Automobil-, und Pharmaindustrie.

In Deutschland unterhält das Unternehmen zwei Werke, die sich der Herstellung von Polyurethanen widmen, welche in der Produktion von Autositzen eingesetzt wird. Hierbei werden nach unterschiedlichen kundenspezifischen Rezepturen Mischungen und Compoundings hergestellt.

Die Aufgabenstellung: Die Werke sollten eine lückenlose Mischanlagenrückverfolgung mit einer Ankopplung an SAP erhalten. Kürzlich hat der Chemiekonzern diese Initiative am bayerischen Standort in Deggendorf umgesetzt: durch die Weidmüller GTI Software GmbH aus dem unterfränkischen Marktheidenfeld.

Mit der eingeführten Rückverfolgung stellt der Kunde sicher, dass die festgelegten Rezepturen bei der Produktion eingehalten werden – keiner Rezeptur können abgelaufene oder gar falsche Stoffe hinzugefügt werden.

Barcodes und QR-Codes enthalten alle Informationen

Wie das funktioniert, erläutert Jürgen Ludwig, Applikationsleiter bei der GTI: „Parallel zu dem neuen System wurde das komplette Lager mit Barcodes und QR-Codes versehen. Diese enthalten Informationen über den Wareneingang, Artikelnummer, Artikelbezeichnung und das Mindesthaltbarkeitsdatum. Bei der Verarbeitung der Materialien werden diese Informationen direkt per Scanner übernommen und ausgewertet.“ So wird z.B. automatisch geprüft, ob das Mindesthaltbarkeitsdatum (MHD) noch passt oder bereits überschritten ist. Der Werker wird so durch das Rezept geführt und Fehler werden verhindert.

Ohnehin dreht sich bei dem System alles um das Thema Rückverfolgung: Die verschiedenen Roh- und Hilfsstoffe werden in IBCs (Intermediate Bulk Container) verwogen und gelabelt. Wenn diese Mischung dann einem „Batch“ hinzugefügt werden soll, wird zunächst das Label des Batchbehälters gescannt. Das verhindert fehlerhafte Zuordnungen.

Alle Arbeitsschritte sind nun transparent

Das GTI-Batchsystem Dapros führt die Mitarbeiter Schritt für Schritt durch die Rezeptur und macht so die Vorgänge reproduzierbar. Entscheidend dabei war, dass das System auch Parallel-Vorgänge zulässt. „Der Kunde wünschte sich bei der Dosierung der Materialien einen hohen Freiheitsgrad“, erklärt Ludwig.

Dieser Freiheitsgrad ermöglicht es, die Reihenfolge der Zusammensetzung des Rezepts selber wählen. Dasselbe gilt auch für das Compounding, bei dem die Eigenschaften der Kunststoffe auf einen speziellen Anwendungsfall hin modifiziert werden. Das geschieht, indem zusätzliche Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive zugemischt werden.

Ludwig: „Unser System erlaubt es, Mischungen bereits im Compounding zu machen. Üblicherweise steht diese Mischung und deren Verhältnisse in der Rezeptur. Bei unserem Kunden entscheidet der Bediener vor Ort über die Reihenfolge und die Zusammensetzung der Stoffe im IBC. Die Rezeptur selbst ist durch das System vorgegeben.“

Da jetzt jeder einzelne Schritt bei der Produktion digital protokolliert wird, kann der Prozessingenieur die Arbeitsschritte seiner Facharbeiter jetzt exakt nachvollziehen. Potenzielle Fehlerquellen werden durch den Einsatz der Barcodes und der Scanner so gut wie ausgeschaltet.

Schritt für Schritt durch den Prozess

Start ist der Wareneingang. Hier werden alle Lieferungen erfasst, mit einem Barcode versehen, mit einem Rückschluss auf die Liefercharge gespeichert, ein Mindesthaltbarkeitsadatum festgelegt und der Wareneingang mit Klartext und QR-Code zur einfachen Weiterverarbeitung etikettiert. Der Vorteil: Die Barcodes verhindern eine spätere Verwechslung und der Einsatz von Rohstoffen mit abgelaufenem MHD wird ausgeschlossen. Für diese Aufgabe hat GTI ein individuelles Wareneingangsmodul entwickelt und installiert, das alle Vorgänge visualisiert.

Import von Stücklisten

Vom SAP-System des Kunden können nun Aufträge mit Stücklisten importiert werden. Aus einem Auftrag erzeugt die Software als nächstes ein Batch. Hierzu wird der Auftrag mit der Rezeptur und der zu produzierenden Unit (Blender) verbunden, sowie das Material dem Lagerort zugeordnet. Eine Plausibilitätsprüfung des Auftrags verhindert Abweichungen zu den Vorgaben. Sollte es zu Importfehlern gekommen sein, wird per Mail eine Warnung an das Fachpersonal verschickt.

Mit dem Anlegen des Batches steht der Auftrag im System zur Prozesssteuerung bereit. Mit dem Starten des Batches geht dieser in den Status „wird vorbereitet“ und die Rezeptschritte „Handzugabe“ werden in der Vorverwiegung vorbereitet. Danach wechselt der Status auf „vorbereitet“ und kann dann bei Bedarf erneut gestartet werden. Mit dem Modul Dapros-Manager kann der Produktionsleiter den Stand seiner Batches bzw. Aufträge überwachen und jederzeit eingreifen.

Rezepturen werden in dem Modul Dapros-Rezeptdesigner erstellt und setzen sich aus den einzelnen Schritten, den so genannten Phasen zusammen. Eine Besonderheit ist das von GTI entwickelte Konzept der Masterrezeptur, die auftragsspezifisch befüllt wird. Dieser Kniff wurde notwendig, da SAP lediglich Aufträge mit Stücklisten liefert. Trotz dieser Komplikation konnte der Endtermin gehalten werden.

Jeder Schritt wird geprüft

In dem Vorverwiegungsmodul werden die „Handzugaben“ in IBC (Intermediate Bulk Container) als Vormischung vorbereitet. Im Anschluss werden Materialnummer und MHD geprüft. Die Wareneingangsnummer wird durch einen einzigen Scan des Wareneingangsetiketts ins System übernommen. Nach korrekter Einwaage erfolgt sofort eine Rückmeldung an SAP, welches dieses Material auf ein „Vorbereitungslager“ umbucht und reserviert.

Auch das Zielgebinde wird gescannt und mit in den Datensatz der Rückverfolgung übernommen, um Kontaminationen über mehrere Batches hinaus zurückverfolgen zu können. Zum Anschluss wird eine Mischung im IBC durch einen QR Code und Klartext mit der Pre-Blend-Information etikettiert, welche dann in der Produktion erneut gegengelesen wird. Mit dem Abschluss der letzten Teilkomponente geht der Batch in den Status „vorbereitet“.

Das Herz der Blendherstellung sind die Mischer. Damit alle Mischer ausgelastet sind und die Produktion trotzdem so flexibel wie möglich ist, sind alle Mischer an dieselben Rohstofftanks angeschlossen. Das ermöglicht die Fertigung aller Rezepturen auf allen Mischern. Nach Abschluss des Batch erfolgt noch eine Auftragsrückmeldung an SAP.

Im interaktiven Reporting kann sich der Bediener selbst Listen rund um den Materialtransport zusammenstellen. Der Nutzer ist in der Lage durch Filter und Gruppierungen eigenhändig, leistungsfähige Auswertungen zu erstellen. Selbstverständlich stehen dem Kunden auch ausführliche Reports z.B. das Batchprotokoll im Dapros-Report-Manager zur Verfügung.

Als Leittechnik wird ein Batchsystem mit integrierter moderner vollgrafische Visualisierung eingesetzt. In einer ersten Ausbaustufe werden lediglich Dialog und die Blenderfüllstände und die angeschlossenen Waagenwerte dargestellt.

Agile Softwareentwicklung schafft Spielraum

Kurzfristige Änderungen, die aus unvorhersehbaren Aufgabenstellungen bei der Inbetriebnahme resultierten, konnten durch die agile Software-Entwicklung ebenso gut gemeistert werden, wie die internationale Zusammenarbeit mit der kundenseitigen SAP-Entwicklung für die SAP-Anbindung. Diese Anbindung beinhaltet Artikel und Aufträge. Daten wie verbrauchtes Material, hergestelltes Material, Arbeitsstunden etc. werden zurück an SAP geliefert.

Ludwig betont u.a. die gute und harmonische Zusammenarbeit mit den Kunden. „Der Kunde war erstaunt, dass wir solange vor Ort waren. Wir vertreten den Standpunkt: Wir verlassen die Baustelle erst, wenn alles bis zum letzten Detail funktioniert. Das spart uns im Nachgang die Nacharbeit, der Kunde ist äußerst zufrieden. Wir planen gerade die Ausbaustufe 2.“

Konkret heißt das: Das System von Weidmüller GTI begleitet momentan die Herstellung des Produktes. In der nächsten Ausbaustufe soll der Softwarepartner auch die komplette Abfüllung der Produkte realisieren. Auch dafür werden im SAP Aufträge angelegt. Nach erfolgter Abfüllung wird an das SAP-System zurück gemeldet. Bei dieser Ausbaustufe soll auch das Labor angeschlossen werden, um die Daten von Probenahmen und Laborfreigaben zu erfassen. An Umfang werde die nächste Ausbaustufe, die vorherige übertreffen, erklärt Ludwig.

* * Der Autor ist Communication Manager bei Weidmüller GTI Software in Marktheidenfeld. Kontakt: Tel. +49-9391-9896-815

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