Eine verteilte virtuelle Umgebung für Qualifizierungs- und Testarbeiten an den Logistiksystemen im Verpackungszentrum eines Pharma-Unternehmens-Simulation/Digitale Fabrik

Infos aus der Industrie Simulation/Digitale Fabrik Eine verteilte virtuelle Umgebung für Qualifizierungs- und Testarbeiten an den Logistiksystemen im Verpackungszentrum eines Pharma-Unternehmens Dipl.-Ing. Nico Zahn, Fa. TS concept GmbH, D-Bingen Dipl.-Ing. Heiko Reitzer, Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG, D-Ingelheim Bei dem Neuaufbau oder bei Ände- rungen einer industriellen Anlage sind nicht nur Fördertechnik, Maschinen und sonstige Betriebsmittel aufzu- bauen und in Betrieb zu nehmen. In Nur für den privaten oder firmeninternen Gebrauch / For private or internal corporate use only modernen Anlagen, welche mit Sen- sorik wie z. B. Barcode-Scannern oder RFID-Lesegeräten und komplex ver- netzten Rechnersystemen ausgestat- tet sind, gilt es, die steuernden und in die Supply Chain integrierten Infor- mationsprozesse ebenfalls reibungs- los und fehlerfrei zu implementieren. Inbetriebnahme- und Anlaufphasen müssen möglichst kurz gehalten werden, Störungen der laufenden Pro- duktion sind unbedingt zu vermeiden. Abb. 1: Zeitersparnis durch Simulation Der hier dargestellte Fall beschreibt ein virtuelles Testsystem, das die TS concept GmbH aus Bingen am Rhein im Frühjahr 2009 zusammen mit der Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG in Ingelheim entwickelt und umgesetzt hat (Abbildung 1). Motivation Oft wird die IT-Struktur für eine Anla- ge aus den Anforderungen der Prozes- se am Ende der Planungsphase abge- leitet. Eine Planung und Optimierung der IT-Struktur und eine daraus resul- tierende Rückwirkung auf die Gestal- tung der Prozesse erfolgt in den sel- Abb. 2: Bei dem hier gezeigten Beispiel handelt es sich um ein Test- tensten Fällen. Ein nicht oder nur un- system für das LogiPack-Center (LPC) in Ingelheim zureichend funktionierendes IT-Sy- stem kann aber massive Auswirkun- gen auf die Leistung einer Anlage ha- ben. Wer mit dem Aufbau einer ergonomi- schen, optimalen Informationsstruk- tur für eine komplexe Anlage beauf- tragt ist, steht also vor der Herausfor- derung, festgelegte Anforderungen er- füllen zu müssen, aber Tests erst nach dem vollständigen Aufbau des realen Systems, oft unter Zeitdruck, durch- führen zu können. Die Komplexität der Prozesse wird in der Anfangsphase Abb. 3 : Schnittstellen häufig unterschätzt, unerwartete Kon- stellationen können entstehen und es APVnews 01/10 11 Infos aus der Industrie kommt zu unvorhergesehenen Verzö- in einem Workshop mit allen Lieferan- Vorteile gegenüber der konventionel- gerungen im Projekt. ten der Teilsysteme und einem inter- len Vorgehensweise nen Projektteam definiert wurden, Einige Vorteile der Nutzung des Testsy- Als Folge zieht sich die Fehlerbehe- sind: stems schlagen sich direkt in Ko- bung bis weit in die Inbetriebnahme- • Es werden zwei getrennt von einan- steneinsparungen nieder. Andere sind oder gar Betriebsphase. Notwendige der, unabhängig nutzbare Systeme monetär nicht zu beziffern. Änderungen werden aufgrund fehlen- aufgebaut. Eines für die Entwick- der Testmöglichkeiten verschoben lung und eines für die Qualifi- 98 % Kosteneinsparung: oder gar vermieden. In der Pharmain- zierung. a) Es werden geringere Testkosten dustrie kommt hinzu, dass die Anlagen • Prozesse müssen ablaufsynchron zu verursacht. Im Realsystem waren vor qualifiziert und die mittels IT-Struktur dem Realsystem abgebildet werden. jedem Test Vorbereitungen nötig abzubildenden Prozesse validiert wer- • Das Simulationssystem soll leicht (Material bereitstellen, Umstellen den müssen. Dabei muss dokumen- änderbar sein. Es wird eine Bau- des Betriebes von Produktiv- auf Ent- tiert nachgewiesen werden, dass Pro- steinbibliothek erstellt, welche alle wicklungssystem), und es wurde Nur für den privaten oder firmeninternen Gebrauch / For private or internal corporate use only duktionsanlagen bzw. IT-Strukturen verwendeten Elemente enthält. mehr Personal benötigt, um die Tests nach dem Neuaufbau oder einer • Fehlbedienungen an der Anlage sol- durchzuführen. Des Weiteren kommt Änderung die Anforderungen eines len im Simulationssystem nachge- es beim Arbeiten mit dem virtuellen strengen Qualitätssicherungssystems stellt werden können. Testsystem zu keinem Produktions- erfüllen. • Der Datenverkehr muss an allen ausfall mehr. Tests im Simulationssy- Schnittstellen mit zeitlichem Bezug stem, welche man nur durch Tests Die Lösung hierfür ist ein virtuelles aufgezeichnet und dem Anwender in Produktiver Zeit hätte ersetzen Testsystem. Dies meint die Abbildung lesbar zur Verfügung gestellt können, verursachen nur ca. 2 % der des realen Systems in einem Simulati- werden. entsprechenden Kosten im Realsy- onsmodell. Auf dieses wird die IT- • Es ist eine hinreichende Beschrei- stem. Struktur des produktiven Systems auf- bung der Systeme zu erstellen, so gesetzt. Somit hat der Anwender die dass diese für die Verifizierung des b) Das Entwickeln, Testen und Qualifi- Möglichkeit, Tests und Änderungen Systems und als Nachschlagewerk zieren ist parallel möglich. Hierdurch parallel zur Produktion oder im Vorfeld für geschulte Bediener genutzt wird ein paralleles Arbeiten möglich, was zu einer kürzeren Umsetzungs- des Anlagenaufbaus durchzuführen werden kann. dauer führt. (Abbildung 2). • Es kommen nur Standard-PCs des Unternehmens zum Einsatz. Nicht direkt monetär bewertbare Das LPC ist ein modernes Ver- Einsparungen: packungszentrum mit einer Kapazität Verteiltes System a) Durch die umfangreichen Testmög- von bis zu 240 Mio. Packungseinheiten Da es sich um ein verteiltes Testsystem lichkeiten während der Entwicklung, p. a., Arbeitsplätzen für 300 Mitarbei- handelt, stellen die umfangreichen welche unabhängig vom realen Sy- ter, einem fahrerlosen Transportsy- Schnittstellen zwischen den Systemen stem zur Verfügung stehen, erreicht stem (FTS), Fördertechnik, einer direk- eine wesentliche Herausforderung dar. man innerhalb der IT-Struktur eine ten Anbindung an das Logistikcenter • Kommunikation mit dem Material- höhere Stabilität der Prozesse und da- und einem innovativen Materialfluss- flussrechner (Socket-Kommunika- mit eine höhere Qualität der Lösung in konzept, welches ohne Kommissionie- tion) kürzerer Zeit. Hierdurch wird das Risi- rung auskommt. • Datenübernahme aus SAP mittels ko für das eingesetzte Kapital verrin- RFC (Remote Function Call) gert. Die Aussage eines Entwicklers: Das inzwischen im Dreischichtbetrieb • S7-SPS-Kommunikation OPC (OLE „Nach den Ergebnissen der ersten Si- produktiv genutzte LPC ist durch neue for process control) mulation habe ich unser Konzept noch Produkte und Optimierungsmaßnah- • Ausgabe von scanbaren Barcodes einmal komplett überarbeitet …“ men häufig Änderungen unterworfen.