Line Management System
Die Verpackungsmaschinen der Firma Schubert bestehen aus verschiedenen Einheiten. Über ein Line Management System, das von SCS entwickelt wurde, lässt sich eine ganze Verpackungsstrasse überwachen und steuern.
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Ausgangslage
Eine Verpackungsstrasse besteht aus einzelnen Anlagenteilen mit je einer lokalen Steuerung. Ein übergeordnetes Line Management System muss die einzelnen Maschinen koordinieren – damit diese geordnet starten und stoppen. Bei einem Formatwechsel müssen die einzelnen Anlageteile in der richtigen Reihenfolge umkonfiguriert werden.
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Lösung SCS
SCS entwickelte für Schubert ein Line Management System (LMS), das per OPC UA und MQTT mit den Steuerungen der einzelnen Anlageteilen kommuniziert. Das LMS vermittelt auch zwischen den übergeordneten Systemen wie z.B. dem SAP und der Anlage. So können Produktionslose gestartet, Seriennummern verwaltet oder generell die Produktion dokumentiert werden.
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Mehrwert
Die individuell für Schubert programmierte Software deckt die Bedürfnisse exakt ab. Das grafische User-Interface am Anlageleitstand erleichtert die Arbeit in der Produktion und bei Formatwechseln, die nun über den zentralen Anlagenleitstand initiiert werden können. Das Line Management System garantiert ein konsistentes Track&Trace der verpackten Produkte.
Stückgut verpacken
Die Firma Schubert ist spezialisiert auf Verpackungsmaschinen für Stückgut im Bereich Lebensmittel und Pharma. Die Verpackungsstrassen bestehen aus einzelnen Anlagenteilen, die das Stückgut vorbereiten (vereinzeln, ausrichten), die Verpackung vorbereiten (Karton falten, Blister einsetzen), sie mit dem Stückgut füllen, verschliessen und labeln. Oft werden die einzelnen Verpackungen danach in grössere Kartons gefüllt und palettiert für den Versand.
Line Management System
Jeder einzelne Anlagenteil in der Verpackungsstrasse wird von einer lokalen Steuerung gesteuert. Um die gesamte Verpackungsstrasse zu koordinieren, setzt Schubert ein Line Management System (LMS) ein, das von SCS entwickelt wurde. Darüber lässt sich eine Verpackungsstrasse beispielsweise einrichten: Jeder Anlagenteil erhält die Informationen, welches Format, welches Produkt sie verpacken soll. Über das LMS lässt sich die Verpackungsstrasse dann starten: Es wird ein Produktionslos (Batch) erfasst mit den nötigen Informationen. Bei Medikamenten wird ein Bereich mit Seriennummern zugewiesen. Hier ist es Pflicht, dass jederzeit nachvollzogen werden kann, welches Produkt wann und wo produziert und verpackt wurde – siehe auch Abschnitt zu Track&Trace.
Anlage-Leitstand
Am Anlagenleitstand können die Mitarbeitenden die Verpackungsstrasse über ein grafisches User-Interface (GUI) steuern und überwachen. Hier starten und stoppen sie die Anlage. Beim Starten schickt das Line Management System den Steuerungen der einzelnen Anlagenteile alle nötigen Parameter, vom Format der Verpackung bis zur Seriennummer, die aufgedruckt werden soll. Beim Stoppen führt der Anlageleitstand die Maschinen in einen sicheren Zustand, bevor die Produktion gestoppt wird.
OPC UA und MQTT
Das LMS tauscht über OPC UA einzelne Werte und Meldungen mit den lokalen Steuerungen aus. Sind es grössere Datenmengen wie Seriennummern, wird MQTT eingesetzt, das zwar asynchron und langsamer ist, dafür grössere Datenmengen bewältigen kann. Das LMS kann auch mit einem übergeordneten Produktionssystem, typischerweise dem SAP der Firma verbunden werden.
Track & Trace
Um die Herstellung eines Produkts jederzeit nachvollziehen zu können, werden diverse Informationen wie Los- und Serien-Nummern vom LMS verwaltet. So bekommt das LMS vom übergeordneten Produktionssystem die gültigen Seriennummern, die meist über ein gedrucktes Label auf die Verpackung angebracht werden. Die Anlage überwacht, ob die Label korrekt gedruckt und aufgeklebt werden. Dann werden die Seriennummern als „produziert“ dem Produktionssystem zurückgegeben. Falls etwas nicht stimmt, werden sie als „rejected“ zurückgemeldet.
Das Betriebspersonal kann zur Qualitätskontrolle auf dem Anlagenleitstand die Bilder anzeigen lassen, welche die Anlage aktuell macht. Dies gibt dem Personal eine gute Übersicht und hilft bei Problemen in der Produktion.
Audit Trail
In der Pharma-Branche ist es wichtig, jederzeit zu dokumentieren, was gemacht wurde und von wem. Das LMS dokumentiert detailliert alle Schritte, beispielsweise Benutzeraktionen und Konfigurationsänderungen. Über ein User Management lässt sich genau definieren, wer welche Rechte hat am Anlagenleitstand. Oft wird das User Management automatisch mit dem MS Active Directory des Anlagenbetreibers synchronisiert.
Zuverlässiger Betrieb
Für die Kunden von Schubert ist es wichtig, dass die Anlagen zuverlässig arbeiten. Dass sie beispielsweise nach einem Notstopp oder Stromausfall zuverlässig wieder starten. Dazu wurde das Line Managment System unter anderem mit einer kleinen Notstromversorgung ausgerüstet. Die Software erkennt einen Stromausfall.
Ebenso wichtig ist eine robuste Software und die IT-Security. SCS arbeitet seit 2007 mit Schubert zusammen. Auf beiden Seiten teilen langjährige Mitarbeiter ihr Knowhow, das über die Jahre gewachsen ist. So sind die Wege kurz und die Zusammenarbeit effizient.
.Net und Angular
Die Server-Applikation des Line Management Systems wurde in C#/.NET geschrieben und speichert die Daten in einer SQL-Datenbank. Das GUI auf dem Anlageleitstand ist in Angular programmiert. Zusätzlich hat SCS einen Projektkonfigurator erstellt, worüber die umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten des LMS bequem genutzt werden können. Die Fertigungsstrasse kann damit auf dem Leitstand grafisch dargestellt werden.
