Große Hersteller chemischer Produkte verfügen über Anlagen, die auf die Massenproduktion eines Stoffes ausgerichtet sind, aber flexibles, schnelles Wechseln des Fertigungsvorgangs nicht erlauben. Für diese Massenproduktion werden auch Zusatzstoffe und Grundstoffe in geringen Mengen benötigt, deren Produktion im eigenen Haus sich für die Betreiber großer Chemiefabriken meist nicht auszahlt. Jedoch sind die Anforderungen an diese Vorprodukte genauso hoch wie an die Endprodukte, das heißt: einwandfreie Qualität und Rückverfolgbarkeit müssen jederzeit gewährleistet sein.

Eine weitere Herausforderung stellt sich durch die Umgebungsbedingungen. Entflammbare Gase und Dämpfe setzen zwingend Geräte voraus, die für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich zertifiziert sind.

Ursa Chemie aus Montabaur in der Nähe von Koblenz stellt Vor- und Zwischenprodukten für die chemische Industrie her. Ursa kann in 13 Kesseln chemische Zwischenprodukte herstellen, weitere vier Kessel werden ausschließlich zur Fertigung für die Kosmetikindustrie genutzt. Die Ausstattung und die produktionstechnischen Möglichkeiten stehen denen großer Chemieunternehmen in nichts nach, so dass vom einfachen Mischprodukt bis zum komplexen Reagenzprodukt alle Chemikalien hergestellt und verarbeitet werden können. Im Jahr 2004 begann die schrittweise Umstellung der Kessel von manueller Bedienung hin zur automatisierten Fertigung. Das Alleinstellungsmerkmale von Ursa - die hohe Flexibilität in der Produktion und die Möglichkeit, schnell auf kurzfristige Anfragen von Kunden zu reagieren - sollten auf jeden Fall gewahrt werden. Um dieses Projekt zuverlässig umzusetzen, griff Ursa auf die Unterstützung eines Partners zurück.

Beherrschung der „Basics"

Der mittelständische Systemintegrator Focus Industrieautomation aus Merenberg ist eine von weltweit 73 von Siemens auditierten und zertifizierten Firmen, die hervorragende Kompetenz mit der Scada-Software Simatic WinCC nachweisen können. 30 Mitarbeiter realisieren Projekte in einer Vielzahl von Branchen, darunter auch in der chemischen Industrie. Auf dieses Branchenwissen baute Ursa und lies sich von Focus ein Konzept erarbeiteten, wie die bei chemischen Prozessen notwendigen Automatisierungsschritte bspw. „Rühren" und „Heizen" in sogenannte Basics zerlegt und definiert werden können.

Seitdem besteht bei Ursa jeder Herstellungsprozess einer Chemikalie aus einer Kombination dieser Basics. Ein Basic verfügt über Parameter, die dem herzustellenden Produkt angepasst werden müssen. Bspw. muss beim „Heizen" eingestellt werden, wie schnell eine bestimmte Temperatur erreicht werden soll und wie hoch die zulässige Höchsttemperatur ist. Diese Parameter werden in einer SQL-Datenbank gespeichert. Die Basics sind der Grundstein für die Flexibilität von Ursa. Bei neuen Prozessen müssen sie lediglich richtig kombiniert und mit den jeweiligen Parametern versehen werden und der Produktionsprozess kann starten.

Eine hochverfügbare, redundant aufgebaute speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Simatic S7-417H liest die Werte aus der Datenbank und steuert den Produktionsprozess. Die Datenerfassung und -weitergabe - beispielsweise die Regelung von Ventilen und das Erfassen von Temperaturwerten - erfolgt an den Kesseln über dezentrale Peripheriebaugruppen Simatic ET 200S. Mike Hofmann, Projektleiter von Focus stellt fest: „Im Vergleich zur früheren, manuellen Situation ist Ursa nochmal deutlich flexibler geworden."

Überall alles im Blick

Zur Implementierung neuer Funktionalitäten und um den Bedienkomfort weiter zu steigern, erfolgte in den letzten eineinhalb Jahren im laufenden Betrieb die Implementierung einer Visualisierungslösung mit Simatic WinCC. Die Scada-Software greift auf dieselbe SQL-Datenbank zu, in der das Produktionsplanungssystem von Ursa die Reihenfolge der Basics und die dazugehörigen Parameter festlegt. Die Anbindung an die Produktionsdatenbank war dank der offenen Schnittstellen einfach. Dabei reichen die Darstellungsmöglichkeiten in WinCC von einer Übersicht aller Kessel mit den wichtigsten Informationen auf einen Blick bis zu einer detaillierten Darstellung einzelner Kessel mit Daten zu Ventilstellungen, Temperaturen, Füllmenge und weiteren Betriebsdaten.

WinCC ist als Mehrplatzsystem eingerichtet. Bediener können von 13 über die Anlage und die Schichtführerbüros verteilte Clients gleichzeitig auf das System zugreifen. Die in der Anlage eingesetzten Clients sind dabei als explosionsgeschützte Thin Clients ausgeführt. Per Handeingabe können - nach Authentifizierung über Log-in und Passwort - Parameter angepasst und Basics hinzugefügt oder entfernt werden. Zur weiteren Erhöhung der Übersichtlichkeit nutzt Focus eine selbst angepasste Version der Funktion „Basic Process Control". Diese bietet die Möglichkeit, auf einfache Weise eine Bildnavigation innerhalb des WinCC-Projektes zu erstellen, diese mit einer Anzeige von Sammelmeldungen zu versehen und einfach und schnell in jedes Bild zu integrieren. Für den Bediener bedeutet das: er bekommt auf einen Blick eine Übersicht über seine Anlagenbereiche und dort aufgetretene Fehlermeldungen und Alarmzustände und kann schnell direkt zu dem betreffenden Detailbild navigieren, um dort die Meldungen einzusehen, Prozesszustände zu prüfen und Maßnahmen zu ergreifen.

Bei kritischen Produkten wie beispielsweise bei Bremsflüssigkeiten für die Automobilindustrie, muss die Nachverfolgbarkeit der Produktion gewährleistet sein. Hierzu wurde das Scada-System um das Add-On PM-Quality erweitert. Dieses ermöglicht die lückenlose Dokumentation chargenbezogener Werte und Meldungen. So kann dem Kunden zu jedem Produkt eine Auswertung erstellt und mitgegeben werden.

Mehr Effektivität und Effizienz

Das Beispiel von Ursa und Focus zeigt, wie eine gut durchdachte Automatisierung durch ein Scada-System bei der Produktion sinnvoll unterstützt wird. Für die Umsetzung war Focus als Siemens Solution Partner für Automatisierungslösungen und als Spezialist für die Scada-Software WinCC mit langjähriger Branchenerfahrung die richtige Wahl. Rainer Bloedhorn-Dausner, Geschäftsführer von Ursa freut sich: „Unsere Kunden erleben immer einen Aha-Effekt, wenn sie unsere moderne Anlage und die technischen Möglichkeiten sehen." Durch die Automatisierung und Visualisierung wurden zusätzlich Verbesserungen in sämtlichen Bereichen realisiert -, von einer geringeren Fehlerquote und dem damit verbundenen Rückgang von Ausschuss bis zur genaueren Rückverfolgbarkeit über die gesamte Prozesskette.

Firmeninfo

Die Ursa Chemie GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen, das sich auf Dienstleistungen und Lohnfertigung für die chemische Industrie spezialisiert hat. Die Firma wurde 1970 als Subunternehmen der Ursapharm GmbH in Lahnstein für die Herstellung pharmazeutischer Rohstoffe und Materialien gegründet und siedelte 1992 nach Montabaur um. Seit dem Jahr 2003 spezialisierte sich das Unternehmen auf die Herstellung von Vor- und Zwischenprodukten für die chemische Industrie. Die Leistungen von Ursa beschränken sich nicht auf den Herstellungsprozess von Chemikalien. Sie reichen von der Entwicklung neuer Stoffe über den Rohstoffeinkauf bis hin zur Zwischenlagerung und Auslieferung der Produkte.

Die im hessischen Merenberg ansässige focus Industrieautomation GmbH versteht sich als Systemintegrator von Automatisierungslösungen für Prozesse, Maschinen und Anlagen, sowie Gebäude. Das Leistungsspektrum reicht von der Beratung über die Entwicklung, Realisierung und Inbetriebnahme bis hin zum Service. Die 30 Mitarbeiter des mittelständischen Unternehmens haben Erfahrung in zahlreichen Branchen, beispielsweise in der Automobil-, Chemie- und Metallindustrie, aber auch im Lebensmittel-, Pharma- und Wasser-/Abwasserbereich. Die weltweit agierende Firma feierte 2012 ihr 20-jähriges Bestehen und ist seit 2005 als Siemens Solution Partner und seit 2009 zusätzlich als WinCC-Spezialist von Siemens zertifiziert.