Maximale Effizienz – Operational Excellence. Optimierungspotentiale in der Produktion konsequent nutzen

Ganzheitliche Lösungen entlang des Lebenszyklus von chemisch-pharmazeutischen Anlagen anbieten - von der Entwicklung über Planung und Bau bis hin zur Prozessoptimierung bestehender Betriebe:

Das sind in Kurzform die Kompetenzen von Bayer Technology Services. Das Leverkusener Unternehmen beschäftigt dazu weltweit über 2.100 Experten in Leverkusen und anderen deutschen Standorten sowie in Regionalbüros in USA, Belgien, Mexiko und China.

Operational Excellence bezeichnet einen Ansatzpunkt von BTS, die Produktion in Chemie- und Pharmaunternehmen zu optimieren - und dazu veranstaltet das Unternehmen im Oktober einen hochkarätigen Workshop.

CHEManager befragte dazu Dr. Norbert Kuschnerus, Leiter der Division Process Management Technology.

Die Fragen stellte Dr. Dieter Wirth.

CHEManager: Herr Dr. Kuschnerus, was verstehen Sie bzw. Bayer Technology Services unter „Operational Excellence"? Wo liegen Ihre Ansatzpunkte?

Dr. N. Kuschnerus: Operational Excellence, kurz OpX, ist für mich das Streben nach Produktion ohne Verschwendung, d. h. das Führen von Produktions- und logistischen Prozessen am technischen und wirtschaftlichen Optimum.

Das Entscheidende für Operational Excellence ist, dass der Solution Provider das technische und methodische Portfolio beherrscht und es systematisch einsetzt. BTS bietet ganzheitliche, integrierte Technologien und Methoden an, die die gesamte Bandbreite abdecken:

Von der Verfahrensbewertung und -optimierung über die dynamische Modellierung der Verfahren, ebenso wie die auf Modellen basierende Auswahl der Instrumentierung und das Design der Automatisierung, bis hin zu Performance Monitoring Plattformen, MES-Systemen und der Optimierung der Materialflüsse, des Working Capital und der Supply Chain.

Durch das Zusammenspiel unserer Methoden und Lösungen designen und implementieren wir für unsere Kunden ein maßgeschneidertes Operational Excellence Programm und unterstützen sie dabei, es nachhaltig zu betreiben.

Jeder strebt nach „Operational Excellence". Aber gibt es - insbesondere seitens der kleinen und mittleren Chemie- und Pharmaunternehmen Unternehmen - nicht auch Vorbehalte, sich dabei „in die Karten gucken" sprich durch einen externen Technologiedienstleister wie BTS helfen zu lassen?

Dr. N. Kuschnerus: Solche Vorbehalte spüren wir in den letzten Jahren immer weniger, kaum bei kleinen und mittleren Unternehmen; wenn, dann eher bei Unternehmen, die im Wettbewerb zu den Bayer-Teilkonzernen stehen.

Wir kommunizieren ganz offen, dass wir keine Dienstleistungen für Verfahren anbieten, die in direkter Konkurrenz zu Kernverfahren der Bayer-Teilkonzerne stehen. Offenbar spricht es sich herum, dass wir Vertraulichkeit und Geheimhaltung äußerst ernst nehmen.

So gewinnen wir immer mehr Vertrauen in der Branche und mittlerweile zählen zahlreiche Unternehmen der Chemie- und Pharmaindustrie zu unserem Kundenkreis.

Wo sehen Sie bei den Unternehmen, die BTS mit dem Workshop anspricht, die größten Chancen für Verbesserungen?

Dr. N. Kuschnerus: Aufgrund der Erfahrung von über 100 Projekten zur Operational Excellence in den letzten fünf Jahren haben wir ein gutes Gespür für die Hauptkostentreiber. Wenn man den reinen Produktionsprozess betrachtet, dann sind es zunächst Energie und Rohstoffe, dann das eingesetzte Kapital, d.h. die Nutzung der Anlagenkapazität.

Personalkosten spielen eher eine untergeordnete Rolle. In den Logistikprozessen geht es im Wesentlichen um eine Optimierung des Umlaufvermögens und ebenfalls um eine Optimierung der Anlagennutzung.

Diese groben Aussagen taugen allerdings nicht für ein konkretes Projekt sondern vermitteln nur einen ersten Eindruck. In unseren Projekten wird die jeweilige Situation vorbehaltlos nach der DMAICMethode (Define, Measure, Analyze, Improve, Control) aus dem 6-Sigma-Prozess analysiert und erst dann ziehen wir die Schlussfolgerungen.

Mit Manufacturing Execution-Systemen, kurz: MES, können u. a. die Prozessdaten besser beherrscht werden. Ist MES eigentlich noch zeitgemäß oder können andere Systeme diese Aufgaben nicht besser erfüllen?

Dr. N. Kuschnerus: Was ist eigentlich MES? Für uns ist es nicht mehr und nicht weniger als eine Ansammlung von Funktionen, die man zur Betriebsführung benötigt. Um es konkreter zu fassen, beziehen wir uns dabei nahezu ausschließlich auf die ISA95-Norm und die NAMUR-Arbeitsblätter NA94 und NA110, wie viele andere Unternehmen auch.

Dazu gehört ebenfalls die Darstellung und Dokumentation von Prozessdaten. Die Darstellung alleine, wie es viele kommerzielle MES-Plattformen anbieten, reicht bei weitem nicht aus. Aus diesem Grund unterlagern wir in unseren Projekten eine Data Acquisition, die mit statistischen Methoden die Daten auswertet und auch mit von uns erstellten Prozessmodellen vergleicht.

Nur so kann der Kunde beurteilen, ob sein Prozess wirklich am verfahrenstechnischen Optimum fährt. MES wird also immer die wichtige Plattform zur Darstellung und Dokumentation des Prozessgeschehens sein, aber ohne unterlagerte Data Acquisition ist sie nach unserer Meinung nicht ausreichend für Operational Excellence.

Welche praktischen Beispiele können Sie für erfolgreiche MES-Projekte anführen?

Dr. N. Kuschnerus: Wir führen seit Jahrzehnten MES-Projekte durch und betreuen Kundenapplikationen auf Wunsch. Aus der gesammelten Erfahrung ist unser eigenes Betriebsführungssystem „e-DiS" entstanden, mit dem wir Projekte für Batch- und Kontibetriebe realisieren. Daneben führen wir auch Projekte auf Basis von Partnerprodukten durch.

Wir sind zudem Partner von Siemens A&D und Werum und setzen die Produkte Simatic IT und PAS-X ein.

Abhängig von der Aufgabenstellung, den technischen und organisatorischen Anforderungen, empfehlen wir unseren Kunden das passende Werkzeug. In allen Projekten waren wir deshalb erfolgreich, weil unsere Mitarbeiter IT-Know-how und Betriebserfahrung in der Branche besitzen und für unsere Kunden einsetzen.

Praktische Beispiele sind die betriebliche Auftragsverwaltung und -dokumentation mit Interaktion von MES und PLS zum Auftragshandling und zur Erfassung aller Detaildaten und mit Interaktion von MES und ERP auf Basis verdichteter Daten.

Für unsere Kunden ist die detaillierte Dokumentation der Prozess- und Auftragsdaten verbunden mit komfortabler Auswertung der archivierten Daten eine wesentliche Funktion, um Operational Excellence zu erzielen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die gute Zusammenarbeit unserer PLS- und MES-Experten. Statt jedes Teilsystem getrennt zu betrachten, wird die gesamte Systemarchitektur aus PLS und MES optimal gestaltet.

Die Standardsoftware „e-DiS" aus Ihrem Hause ist ein Betriebsführungssystem für Batch- und Konti-Betriebe. Wo liegt der wesentliche Nutzen?

Dr. N. Kuschnerus: e-DiS fokussiert genau auf die Unterstützung der Operational Excellence. Das heißt, es hat die wichtigen Grundfunktionen zur Produktionsplanung und ist besonders stark in der Prozessanalyse und -dokumentation, und zwar in Echtzeit mit integriertem Frühwarnsystem, das auf Abweichungen vom idealen Prozesszustand hinweist.

Es ist auf Batch-Prozesse optimiert und wird vor allem auch dafür eingesetzt. Aufgrund dieser Fokussierung ist es nicht so komplex wie viele MES-Suiten und kann daher für diese spezielle Aufgabe deutlich kostengünstiger angeboten werden als ein umfassendes MES, das alle Funktionen der ISA95 oder NA94 erfüllt.

Mit PerMonDO hat BTS eine Lösung für das Performance-Monitoring entwickelt. Was kann diese Methode?

Dr. N. Kuschnerus: PerMonDO ist eine Methode für hochpräzises Performance-Monitoring.

Ergänzend zu e-DiS umfasst PerMonDO die von uns durchgeführte Analyse des Prozesses, das Auffinden von Schwachstellen, was häufig der schwierigste und intensivste Teil eines PerMon-DO-Projektes ist, das Implementieren von Software-Bausteinen im Prozessleitsystem oder auch als eigenständiges System, wobei eDiS dann eine Option ist, das Ergänzen von Instrumentierung, meistens aus der Prozessanalysentechnik, das kontinuierliche Überwachen des Prozesses.

Wir bieten dies sowohl als Dienstleistung als auch als Training des Betriebspersonals an. Gerade bei den PerMonDO-Projekten gehen wir streng nach der oben erwähnten DMAIC-Methode vor.

Analytik mit Standard-Messgeräten gehört zum Produktionsalltag. Kann die Online- oder Prozessanalytik die Produktion nennenswert weiter verbessern? Welche Verfahren/Möglichkeiten kann BTS in der Online-Analytik anbieten und inwieweit muss man dabei die Welt der Standard-Geräte verlassen?

Dr. N. Kuschnerus: Die moderne Online-Analytik hat eine Schlüsselrolle im Erreichen von Operational Excellence, vor allem bei der besseren Ausnutzung der immer teurer werdenden Rohstoffe.

Traditionell wird die Produktion nach indirekten Prozessparametern wie Druck, Temperatur und Durchfluss gefahren. Nach erfolgter Produktion stellt man im Labor fest, ob das Produkt den Qualitätsanforderungen des Kunden entspricht oder nicht. Wenn nicht, wird es wieder aufgearbeitet oder zu einem oftmals niedrigen Preis an einen anderen Kunden mit geringeren Qualitätsanforderungen verkauft.

Mit moderner Online-Analytik steuern Sie den Produktionsprozess direkt nach der geforderten Produktqualität, wir nennen dies „Quality-based Process Control".

Die Fehlproduktionsmenge geht drastisch zurück, Sie sparen Laboranalytik und können das Produkt viel schneller für den Kunden freigeben, das heißt, Sie reduzieren auch noch das Working Capital.

BTS bietet die erforderlichen Methoden an: Natürlich alle klassischen Methoden, darüber hinaus sämtliche Bereiche der Spektrometrie mit unserer SpektroBAY-Produkt-Linie oder Online-Chromatographie mit dem BaychroMat Prozessanalysensystem.

Mit Hilfe einer von BTS entwickelten sterilen Probenahme kann es auch für die biologische Prozess-Chromatographie und Bestimmung der Anzahl von Zellen in Fermentationsprozessen eingesetzt werden.

Die Prozessleittechnik bzw. der Automatisierungsgrad von Prozessanlagen ist ein wesentlicher Hebel zu einer kosteneffizienten Produktion. Kann man diese Möglichkeiten nicht auch in älteren Anlagen sinnvoll bzw. wirtschaftlich erfolgreich nutzen? (Thema - Ein Widerspruch?"

Dr. N. Kuschnerus: Selbstverständlich nutzt man die Methoden der Automatisierung auch in älteren Anlagen. Wir führen den größten Teil unserer Projekte in bereits bestehenden Anlagen durch.

Das hat viele Gründe, die wichtigsten sind, dass die Anlagen gebaut wurden, bevor Und zweitens gibt es leider immer noch Investoren, die solchen Methoden erst zugänglich werden, wenn der Druck des Wettbewerbs für sie schmerzhaft wird und nicht bereits bei der Erstinvestition.

Voraussetzung für OpX-Projekte ist lediglich ein Prozessleitsystem, möglichst mit einer installierten Prozessdatenarchivierung. Wenn es ein modernes System mit offenen, normierten Schnittstellen ist, ist die Arbeit für uns leichter. An Anlagen, die nicht einmal ein Leitsystem haben, auch das gibt es heute noch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, gehen wir mit unseren Methoden nicht heran, sondern empfehlen, zunächst ein modernes Prozessleitsystem zu installieren.

Der zweite Aspekt der Automatisierung ist die Instrumentierung selbst. Die Sensoren und Aktoren bestimmen, welche Information wir aus dem Prozess herausholen können und wie wir den Prozess beeinflussen können.

Wenn hierfür Nachrüstungen notwendig sind, so ist die Investition meist im überschaubaren Rahmen und wir geben dafür konkrete Empfehlungen und führen es auch gerne durch. Die Basis-Automatisierung ist also extrem wichtig, deshalb beziehen wir sie auch ausdrücklich in die OpX-Projekte mit ein.

Was ist - zusammenfassend - Ihrer Meinung nach ausschlaggebend für das Erreichen von Operational Excellence?

Dr. N. Kuschnerus: Mit OpX von BTS werden Optimierungspotentiale in Produktion und Prozesssteuerung konsequent ausgeschöpft, denn nur so lässt sich die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig steigern.

Die tiefgreifende Verfahrens- und Automatisierungskompetenz ist Basis unserer umfassenden Technologien und Methoden, die wir integriert anbieten. Nur mit diesem ganzheitlichen Know-how schaffen wir die Voraussetzung für maximale Effizienz - für Operational Excellence.

Workshop „Operational Excellence 2007"

Zukunftssichere Produktionsprozesse erfordern tiefgreifende technologische Verfahrenskompetenz. In dem kostenfreien Workshop „Operational Excellence 2007" am 23. Oktober im Kloster Eberbach in Eltville zeigt Bayer Technology Services (BTS) neue Wege, wie man seine Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig optimieren kann. Folgende Vorträge werden gehalten:

Mit Process Management zu Operational Excellence
Dr. Norbert Kuschnerus, BTS, Head of Division Process Management Technology

Prozessdaten mit modernen MES-Systemen beherrschen und nutzen - Anwendungsbeispiele aus der chemischen Industrie
Martin Zeller, BTS, Head of Competence Centre Manufacturing Execution Systems

Prozessoptimierung durch Performance Monitoring und Six Sigma am Beispiel der Farbstabilität einer Industriechemikalie
Dr. Guido Dünnebier, BTS, Senior Project Manager Advanced Process Control

Moderne Online-Analytik zur automatisierten Prozessführung - Die Praxis in der chemischen Industrie
Dr. Martin Gerlach, BTS, Head of Department Process Analyzer Technology

Anforderungen und Herausforderungen an die Online-Analytik
Dr. Hans Tups, BTS, Head of Regional Office Frankfurt

Lebenszyklus von Anlage und Leitsystem - ein Widerspruch?
Dr. Ulrich Schlagowski, BTS; Head of Competence Centre Process Control Technology, Site Dormagen

Operational Excellence in der Praxis - ein Ausblick
Dr. Reiner Hotop, BTS, Head of Department Process Control Technology

Kontakt :
Bayer Technology Services GmbH
Frau Fink
D-51368 Leverkusen
Tel.: +49/(0)214/30-80007
Fax: +49/(0)214/96-62530
E-Mail: workshop@bayertechnology.com

www.bayertechnology.com