Überwachung und Dokumentation
der Anlagenreinigung

Kontext

Reinigung von Produktionsanlagen

Die Reinigung von Anlagen ist ein zentraler Aspekt der industriellen Produktion. Insbesondere in Branchen wie der Lebensmittel- und Getränkeproduktion, der Pharmaindustrie oder der chemischen Industrie müssen Unternehmen hohe Sauberkeits- und Hygienestandards erfüllen, welche auch die eingesetzten Produktionsanlagen miteinschließen. Die Sauberkeit der Anlagen hat in vielen Fällen direkte Auswirkungen auf die Qualität oder Verwertbarkeit der produzierten Produkte.

Der reibungslose Ablauf der Reinigungsvorgänge muss daher gewährleistet werden. Störungen können dazu führen, dass keine Produktion möglich ist, aufwändigere alternative Reinigungsverfahren durchgeführt werden müssen oder Produkte unverwertbar werden.

Da während einer Reinigung keine Produktion an der betroffenen Anlage möglich ist, stellt die Koordination von Reinigungsvorgängen mit Produktions-, Rüst- und Wartungsprozessen eine wichtige Aufgabe in der Produktionsplanung und -steuerung dar.

In der Industrie kommen verschiedene Reinigungsverfahren zum Einsatz, welche auf die spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten einer Produktionsumgebung abgestimmt sind (z.B. Art der Verunreinigungen, Material der Produktionsanlagen, Hygienestandards, …).

Ein Beispiel für eine komplexe automatisierte Reinigungsmethode ist das Cleaning in Place (CIP)-Verfahren, welches u.a. in der Getränke- und Pharmaindustrie Anwendung findet und die reproduzierbare Reinigung von Anlagen an Ort und Stelle ermöglicht. Unternehmen können dadurch die Konsistenz des Reinigungsprozesses sicherstellen.

Moderne Reinigungssysteme nutzen Sensoren und Steuerungssysteme, um Daten wie die Konzentration der Reinigungsmittel, Temperaturen oder die Dauer der Reinigung zu erfassen. Dadurch können Reinigungsvorgänge und etwaige Abweichungen nicht nur dokumentiert, sondern auch (in Echtzeit) visualisiert und überwacht werden.

Use Case

Dokumentation und Echtzeit-Überwachung von Reinigungsvorgängen mit manubes

Mit manubes können Daten lokaler Produktionssysteme in der Cloud erfasst, verwaltet und visualisiert werden. Produzierende Unternehmen können diese Möglichkeiten nutzen, um Reinigungsvorgänge zu dokumentieren und damit verbundene Parameter und Statusinformationen sowohl historisch als auch in Echtzeit darzustellen (siehe auch Produktionsüberwachung).

Das folgende Beispiel einer automatisierten Anlagenreinigung demonstriert, wie manubes-Nutzer ausgewählte Prozessparameter automatisch aufzeichnen, innerhalb eines Datenmodells speichern und auf passende Weise visualisieren können.

Die relevanten Daten werden in diesem Fall über einen OPC UA Server ausgelesen. Darüber hinaus ermöglicht manubes auch Verbindungen zu Datenbanken, APIs oder MQTT-Brokern.

Ausgangssituation

Eine Abfüllanlage in der Getränkeproduktion wird jeden Tag im Zeitraum von 9.00 bis 10.00 Uhr gereinigt. Dazu werden Spülwasser und Reinigungsmittel durch Rohrleitungen gepumpt.

Die Steuerung des Reinigungssystems nutzt Sensoren, um die Temperatur und Durchflussmenge an den Rohrleitungen zu messen. Außerdem sind Daten zum Betriebsstatus der zu reinigenden Anlage verfügbar.

Die Bereitstellung der Datenpunkte erfolgt über einen OPC UA Server.

Zielsetzung

Der Getränkehersteller möchte den aktuellen Status der Abfüllanlage und die an den Rohren gemessene Temperatur und Durchflussmenge in Echtzeit visualisieren. Zudem soll die zeitliche Entwicklung der Werte dargestellt werden, um mögliche Probleme oder Normabweichungen sofort zu erkennen.

Zudem sollen abgeschlossene Reinigungsvorgänge mit ihrem Start- und Endzeitpunkt in eine Datenbank geschrieben werden. Auch aufgetretene Störungen sollen erfasst werden.

Zuletzt soll bei abgeschlossener Reinigung eine E-Mail-Benachrichtigung an ausgewählte Empfänger versendet werden.

Die Visualisierungen sollen einem ausgewählten Personenkreis zur Verfügung stehen. Der Zugriff soll von überall und sowohl auf Desktop- als auch Mobilgeräten möglich sein. Relevante Informationen müssen responsiv und übersichtlich dargestellt werden.

Datenaufzeichnung

manubes ist in der Lage, Steuerungsdaten aus lokalen Produktionsnetzwerken über industrielle Standardschnittstellen in der Cloud zu erfassen.

Dazu werden mithilfe von Edge Nodes sichere Zugriffspunkte in lokale Produktionsnetzwerke geschaffen. Anschließend können Edge Connectoren erstellt werden, um Daten lokaler OPC UA Server oder Datenbanken gezielt in die manubes-Umgebung zu transferieren. Ein intuitiver Assistent leitet manubes-Nutzer durch die Optionen zur Datenaufzeichnung.

Auch lokale Datenbanken, MQTT-Broker und Web-APIs können als Datenquellen an manubes angebunden werden.

In diesem Beispiel werden folgende Datenpunkte durch OPC UA Server bereitgestellt und in manubes aufgezeichnet:

• Status: Aktueller Status der Anlage (Reinigung, Produktiv oder Störung)
• Temperatur: Temperaturmessung an den zu reinigenden Rohrleitungen
• Durchflussmenge: Durchflussmenge-Messung an den zu reinigenden Rohrleitungen

Im nächsten Schritt sollen diese Daten für den mobilen Zugriff visualisiert werden. Der erfasste Statuswert wird zudem genutzt, um abgeschlossene Reinigungsvorgänge in einem Datenmodell zu dokumentieren.

Datenvisualisierung

Mit dem manubes Page Designer können Unternehmen benutzerdefinierte Visualisierungen erstellen, die von umfangreichen Echtzeit-Dashboards bis hin zu interaktiven Auftragstabellen für die cloudbasierte Produktionssteuerung reichen.

In diesem Beispiel werden die mit der Reinigung verbundenen Daten in einem Time Series Chart visualisiert (siehe Abbildung unten). Dieses stellt die Entwicklung der Temperatur- und Durchflussmengenwerte in Kurvenform dar und ermöglicht es, benutzerdefinierte Zeiträume zu betrachten. Der Status wird in Form einer Gantt-Darstellung im oberen Bereich angezeigt, sodass jedem Zeitraum auf einen Blick ein Status zugeordnet werden kann.

Bei Bedarf können einzelne Werte auch in Form von dynamischen Labeln oder Gauges visualisiert werden.

Automatisierte Dokumentation der Reinigungsvorgänge

Mit dem manubes Workflow Designer können Datentransfers und andere Prozesse in der Produktion gesteuert und automatisiert werden, darunter auch die Erfassung abgeschlossener Reinigungsvorgänge in einem Datenmodell.

Dazu wird zunächst mit dem Datamodel Designer ein passendes Datenmodell erstellt.

In einer Datentabelle können alle abgeschlossenen Reinigungsvorgänge mit einem Startzeitpunkt, Endzeitpunkt und einer Reinigungs-ID gespeichert werden. Wenn mehrere Anlagen gereinigt werden, können Reinigungsvorgänge zusätzlich mit einer Anlage verknüpft werden. Auch aufgetretene Fehler lassen sich in einer eigenen Datentabelle speichern, wobei z.B. das Datum und der Fehlertext erfasst werden können.

Der Workflow zur Protokollierung der Reinigungsvorgänge wird über Statusänderungen ausgelöst. Hierzu kann beispielweise ein OPC-Datensatztrigger eingesetzt werden, der auf Wertänderungen eines in regelmäßigen Abständen aufgezeichneten OPC UA-Datenpunktes reagiert.

Im letzten Schritt wird eine E-Mail-Benachrichtigung an einen ausgewählten Empfängerkreis versendet. Betreff und Nachrichtentext können manuell eingegeben oder mit Datenquellen verknüpft werden.

Cloudbasiertes Produktionsmanagement mit manubes

manubes ist eine Cloud-Plattform, die explizit auf die Bedürfnisse der industriellen Produktion zugeschnitten ist. Mit manubes entwickeln Unternehmen jeder Größe schnell zukunftsfähige Lösungen in den Bereichen Produktionsplanung, Produktionsüberwachung und Produktionssteuerung.

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