Durchgängiges Automatisierungskonzept für die Gelatine-Produktion

Im November 2006 nahm nach einjähriger Bauzeit eine der modernsten Fabriken zur Herstellung von Gelatine, Fett und Eiweißhydrolysaten ihren Betrieb auf. Der Betreiber, die Firma Econtis, setzt auf eine moderne und hygienische Verarbeitung, die in ein zertifiziertes Qualitätssicherungssystem eingebunden ist und garantiert erstklassige Erzeugnisse für vielfältige Anwendungen.

Gelatine wird zum Gelieren von Nahrungsmitteln (z.B. Gummibärchen, Götterspeise, Sülze) eingesetzt. Außerdem verwendet man sie zur Herstellung von Filmschichten (vor allem Fotopapier) und zur Herstellung arzneilicher (Weich- und Hart-)Kapseln, um die wichtigsten Einsatzgebiete zu nennen.

Herstellung der Gelatine
Bei der Econtis wird die Gelatine im so genannten „sauren Aufschlussverfahren" in schonender Weise gewonnen und zu Trockenprodukten verarbeitet. Das gesamte Verfahren beinhaltet folgende Teilprozesse: Anlieferung und Einlagerung der Rohstoffe, Waschen der angelieferten Rohstoffe, Säurebehandlung, Extraktion, Neutralisation, Entsalzung, Filtration, Eindickung, Sterilisation, Trocknung, Zwischenlagerung, Mahlen und Mischen sowie Verpackung und Transport des Endprodukts zum Kunden.

Systemlösung und Rückverfolgbarkeit
Bei der Betrachtung der verschiedenen Teilprozesse, wie z.B. Anlieferung und Einlagerung der Rohstoffe oder Säurebehandlung und Extraktion sowie Mahlen und Mischen wird deutlich, dass man für eine übergreifende Systemlösung neben dem Automatisierungssystem auch ein Warenwirtschaftsystem benötigt. Im Rahmen der Lösung legte Econtis großen Wert darauf, dass jedes Softwarepaket eine Schnittstelle zur gemeinsamen Datenbank bereitstellt und damit die qualitätsrelevanten Parameter unter der Chargenbezeichnung gespeichert werden können. So lässt sich der gesamte Weg eines Produktes jederzeit zurückverfolgen - von der Beschaffung und Anlieferung der Rohstoffe, bis hin zum Endprodukt und Auslieferung an die Kunden (Chargenrückverfolgung). Mit der Lieferung der Prozessmesstechnik, des Prozessvisualisierungs- und des Warenwirtschaftsystems sowie der Rezeptursteuerung beauftragte Econtis die Fa. Endress + Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG in Weil am Rhein.

Moderne Systemarchitektur
Basis einer übergreifenden Systemlösung ist eine moderne und leistungsfähige Systemarchitektur, basierend auf digitaler Datenkommunikation. Für die Vernetzung der Bedienstationen und der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) mit dem zentralen Datenserver, wird bei Econtis Industrial Ethernet eingesetzt. Damit ist ein sehr schneller und zuverlässiger Datenaustausch auf Leitebene sichergestellt. Die Prozessmessgeräte werden über Profibus mit der zugeordneten Steuerung verbunden.

Datensicherheit und Messgeräte
Bei dem von Endress + Hauser gelieferten Hewlett-Packard-Server wird Sicherheit ganz groß geschrieben: Zur Datenspeicherung ist ein RAID 5-System integriert, das auf vier Festplatten basiert. Der Begriff RAID ist eine Abkürzung von „Redundant Array of Independent Disks". Ein RAID-System dient zur Organisation mehrerer physikalischer Festplatten eines Computers zu einem logischen Laufwerk mit dem Ziel eines größeren Datendurchsatzes und einer höheren Datensicherheit. Im Serverschrank ist darüber hinaus ein Bandlaufwerk eingebaut, mit dem Tagessicherungen durchgeführt werden. Über einen am Serverschrank angeschlossenen Router sind Fernwartungen möglich.
Um den Herstellungsprozess der Gelatine zuverlässig überwachen und steuern zu können, werden leistungsfähige und präzise Messgeräte benötigt. Econtis entschied sich für den Einsatz von Messgeräten mit integrierter Profibus -Schnittstelle. Daraus ergeben sich verschiedene Vorteile:
geringerer Verkabelungsaufwand gegenüber konventioneller Technik,
hohe Genauigkeit bei der Übertragung der Messgrößen,
Übertragung von Statusinformationen zusammen mit den Messwerten,
schneller und zentraler Zugriff auf die Geräteparameter.
Über 100 Messgeräte der Firma Endress + Hauser sind im Einsatz. Dabei handelt es sich um Füllstand-, Durchfluss-, Temperatur- und Druckmessstellen. Darüber hinaus wurden ebenfalls Überfüllsonden und pH-Messgeräte mit Profibus Schnittstelle eingesetzt. Die über 100 Messgeräte sind auf 11 Bussegmente verteilt und über Segmentkoppler mit den Steuerungen verbunden.
Als zentrale Bediensoftware für die Parametrierung der Messgeräte wird Endress + Hauser Field Care eingesetzt. Field Care ermöglicht eine übergeordnete Verwaltung und Dokumentation der eingestellten Geräteparameter aller Messgeräte. Über das Industrial Ethernet und das Profibus-Netzwerk ist ein schneller und zuverlässiger Zugriff auf die einzelnen Geräte möglich.

Prozessvisualisierung
Der Herstellungsprozess mit den einzelnen Teilprozessen muss ständig überwacht werden, um nachhaltig die hohe Produktqualität sicher zu stellen. Daher wurden in den verschiedenen Bereichen Bedienstationen installiert, die mit dem zentralen Datenserver verbunden sind. Die Bedienstationen zeigen dem Anlagenbediener die aktuellen Prozesszustände und informieren über anstehende Stör- oder Warnmeldungen. Für die Prozessvisualisierung lieferte Endress+Hauser die Software Control Care P View und erstellte die kundenspezifischen Prozessbilder.

Warenwirtschaft und Rezeptursteuerung
Die Software für die Warenwirtschaft, bzw. Lagerwirtschaft dient dazu, die angelieferten Rohwaren, die durchgängig mit Etiketten gekennzeichnet sind, in das System unter einem bestimmten Lagerplatz einzubuchen und zu speichern. Für die Produktion werden die Rohwaren aus dem Lager ausgebucht und nach dem Durchlaufen der verschiedenen Produktionsschritte als Zwischenprodukte dem Zwischenlager wieder zugebucht. Die Zwischenprodukte werden im hauseigenen Labor auf verschiedene Merkmale hin geprüft und bestimmten Qualitätsstufen zugewiesen. Die Rezeptursteuerung optimiert auf Basis der im Zwischenlager vorhandenen Zwischenprodukte unterschiedlicher Qualitäten, die Herstellung des kundenspezifischen Endprodukts.
Endress + Hauser empfahl Econtis für diese Aufgabe die Business Software „Office Line" der Firma Sage. Diese Software hat sich in vielen Unternehmen bewährt und ist modular aufgebaut. Neben dem Softwaremodul Warenwirtschaft gibt es noch Module für Rechnungswesen, Produktion, Personalwesen und Customer Relationship Management. Ein weiterer Grund für die Entscheidung für Office Line ist die vorhandene Schnittstelle zum MS SQL Server als Datenbank, die auch von der Prozessvisualisierung genutzt wird. Somit ist eine gemeinsame Datenbasis als Grundlage für die durchgängige Chargenrückverfolgung geschaffen.

Fazit
Die Gelatineproduktion bei Econtis basiert auf einer modernen, durchgängigen und ausbaufähigen Automatisierungslösung in Verbindung mit einer Business Software für die Warenwirtschaft und Rezeptursteuerung. Damit wurde das Ziel einer gleich bleibend hohen Produktqualität und Chargenrückverfolgbarkeit in vollem Umfang erreicht.

Endress + Hauser Messtechnik 
GmbH & Co. KG, Weil am Rhein
kerstin.loeffler@de.endress.com
www.de.endress.com