BASF profitiert von schneller Realisierung und reduzierten Instandhaltungskosten

Erfolgreiche Migration eines Automatisierungssystems in einem Verladezentrum für Polymerdispersionen

Normalerweise sind Inbetriebnahmen von nervöser Betriebsamkeit und hektischer Fehlersuche geprägt, insbesondere wenn nur drei Tage Zeit sind. Dass dies auch ganz anders ablaufen kann, zeigt das Beispiel einer Migration in einem Versandbau der BASF am Ludwigshafener Verbundstandort – einen halben Tag früher als geplant rollten die LKWs bereits wieder sicher befüllt vom Gelände. Erfolgsfaktor Nummer 1: Eine strukturierte Vorgehensweise und intensive Testphase, in der jede Funktion genau geprüft und penibel dokumentiert wurde.

Es ist Freitagnachmittag: Wo andere sich schon längst Gedanken über ihren Feierabend machen, herrscht am Versandbau Hochbetrieb. Mehrere LKWs warten, um ihre Ladung - eine unscheinbare milchige Flüssigkeit - aufzunehmen. Obwohl jedes Produkt auf den ersten Blick gleich aussieht, verfügt jede dieser Dispersionen über ganz spezielle Eigenschaften. Die innovativen Polymerdispersionen aus der Produktion der BASF dienen z. B. als Einsatzstoffe für selbstklebende Etiketten und als Zusatzstoffe für die Bauchemie. Interessant an diesen Dispersionen: In den wässrigen Lösungen verteilen sich winzige Polymerkügelchen. An der Luft verdunstet das Wasser, die Kunststoffkügelchen rücken enger zusammen und verschmelzen schließlich miteinander. Durch diese Funktionsweise eignen sich Polymerdispersionen hervorragend, um Materialien zu verbinden, zu veredeln oder vor unerwünschten Einflüssen zu schützen.

Bis eine Polymerdispersion jedoch genau über die gewünschten Eigenschaften verfügt, ist eine enge Zusammenarbeit mit Rohstofflieferanten, Herstellern von Farben und bauchemischen Produkten sowie Verarbeitern nötig. „Alle Produkte werden anwendungsspezifisch hergestellt“, erklärt Ulrich Frübis, Senior Engineering & Maintenance Manager Dispersions for Adhesives & Constructions bei BASF und verantwortlich für das Migrationsprojekt. Die Polymerdispersionen verkörpern damit exakt die Philosophie des Chemieunternehmens. Schließlich lautet eine der vier strategischen Leitlinien der BASF, den Kunden erfolgreicher zu machen. „Dazu gehört, dass wir die Produkte auch gemeinsam mit dem Kunden entwickeln“, führt Frübis aus.

Die Komplexität ist bis in die Automatisierung spürbar: Mehr als 100 verschiedene Produkte, die im Nachbarbau produziert werden, müssen sorgsam abgefüllt werden. Die Verschaltung der Anschlüsse, Schläuche und Ventile in dem 1996 errichteten Versandbau ist alles andere als einfach. So muss sichergestellt werden, dass der Transfer der Dispersionen vom Quellbehälter über einen Schlauchbahnhof zu der jeweiligen Verladestelle, sei es nun LKW, IBC oder Fass, richtig abläuft. Aber auch Reinigungsprozesse und Spülungen der Schlauchverbindungen und Behälter müssen berücksichtigt werden. Bei der Errichtung entschied man sich daher für eine dezentrale Automatisierung (Allen-Bradley® PLC-5® Steuerung von Rockwell Automation) via ControlNet™. Neben der Steuerung der Verladeanlage wurden auch die Produktionsbereiche, die mit Leitsystemen anderer Hersteller arbeiten, angebunden. Weitere Vorgaben an die Automatisierung waren – und sind es bis heute - die Flexibilität und eine hohe Verfügbarkeit, sowie eine möglichst einfache Instandhaltung.

Vorgezogene Migration
Rund zwölf Jahre lief die Anlage einwandfrei. In dieser Zeit wurde sie kontinuierlich optimiert. Heute verfügt die Anlage über 3600 I/O-Punkte. Was sich in der Vergangenheit bewährt hat, sollte auch in Zukunft reibungslos funktionieren. Daher starteten die Automatisierungsverantwortlichen der BASF eine detaillierte Life-Cycle-Betrachtung. Die Kernforderung: Das System sollte sich bis 2018 sicher betreiben lassen.

Untersuchungen ergaben, dass bestimmte Komponenten in einigen Jahren nicht mehr zur Verfügung stehen bzw. nicht länger unterstützt würden – eine Migration im Jahr 2011 war also zwingend erforderlich. Bis dahin wollte das BASF-Team jedoch nicht warten. „Aufgrund der niedrigeren Instandhaltungskosten entschlossen wir uns, die Migration vorzuziehen. Diese hat sich dank der Kostenvorteile dann wiederum schnell gerechnet“, erinnert sich Frübis. Da Rockwell Automation nicht zu den Standardzulieferern der BASF gehört, musste zunächst das BASF-Fachzentrum für Automatisierung in einer Einzelfallbetrachtung ihre Beurteilung für dieses Projekt abgeben. Das Konzept von Rockwell Automation überzeugte jedoch alle Beteiligten. „Wir konnten weite Bereiche der vorhandenen Remote I/O-Ebene übernehmen“, begründet Frübis die Entscheidung. „Hätte man diese austauschen müssen, wie bei der Einbindung eines anderen Herstellers nötig, wären die Kosten um ein Vielfaches höher gelegen.“ Zudem fand die von Rockwell Automation gelieferte PlantPAx®-Lösung, die Management, Engineering, Test und Installation umfasste, großen Anklang.

Ehrgeiziger Zeitplan
Für die Umsetzung des Projekts waren lediglich acht Monate vorgesehen. Mit drei Tagen noch kürzer bemessen war die Zeit für die eigentliche Inbetriebnahme.
Zunächst ersetzte das Team von Rockwell Automation die PLC5-Steuerungen durch drei redundante Allen-Bradley® ControlLogix® PACs. Weitere Neuerungen betrafen das 10Mbit Ethernet-Netzwerk für die PCs, welches gegen ein 100Mbit mit zwei Stratix 8000™ Switches von Rockwell Automation® getauscht wurde. Auch Anzeige- und Bedienkomponenten wurden erneuert, wobei es diese jedoch mit den gleichen Funktionalitäten wie die alten Geräte auszustatten galt. Die alte Visualisierung wurde durch ein FactoryTalk® View Client-Server System mit redundantem Server ersetzt. „Aufgrund der Migration ist das System einfacher und leistungsfähiger“, macht Frübis deutlich. „Darüber hinaus haben wir uns für ein redundantes System, z. B. bei Steuerungen oder den Servern für die Visualisierung, entschieden.“

An einem Samstagmorgen im Februar war es dann so weit - die Anlage wurde abgestellt und die komplette Verladung stand still. Auch der Transfer aus der Produktion zum Versandbau war in dieser Zeit nicht möglich. Doch nicht für lange: „Das komplette System war vormontiert, so dass nur noch das ControlNet angeschlossen werden musste. Nach zwei bis drei Stunden konnten wir die Anlage wieder starten und mit den Tests beginnen“, verweist Frübis auf die unspektakuläre Inbetriebnahme. „Die alten Remote I/O-Module arbeiteten ohne Probleme mit den neuen Steuerungen zusammen.“ Bereits am Montagmorgen begann die erste Testverladung auf einen LKW und am Nachmittag, also einen halben Tag früher als geplant, lief die Verladung wieder wie am Schnürchen.

Perfekte Vorbereitung
Gründe für den gelungenen Wechsel waren eine exzellente Vorbereitung und eine intensive Testphase in Karlsruhe. Über zwei Wochen prüften beide Teams alle Funktionen bis ins Detail. Die gewissenhafte Vorbereitung in der virtuellen Welt lohnte sich dann, als es an die echte Inbetriebnahme ging. Etwas Tüftelarbeit war dann nur noch bei der Modbus-Anbindung an das Leitsystem zur Produktion vonnöten. Da jedoch alle anderen Funktionen wie geplant arbeiteten, war dies kein größerer Stolperstein in der heißen Phase der Inbetriebnahme.

Ein besonderer Vorteil war, dass Rockwell Automation ein umfangreiches Fachwissen, gepaart mit Erfahrung im Projektmanagement in der Pharmaindustrie vorzuweisen hatte und dieses Projekt ähnlich strukturiert anging. „Am Anfang war ich etwas skeptisch, weil die Verladung eine kritische Stelle in der Produktion ist und weil Rockwell Automation kein Standardlieferant der BASF ist“, gibt Frübis zu, der sich allerdings schnell von der GMP (Good Manufacturing Practices)-nahen Vorgehensweise bei der Projektabwicklung beeindruckt zeigte. „Dies hat wesentlich dazu beigetragen, dass das Projekt so reibungslos ablief“, ist der Automatisierungsexperte überzeugt. „Dies ist mir zum ersten Mal beim FAT (Factory Acceptance Test) aufgefallen, der sauber durchgeplant war. Alle Prüfblätter waren dokumentiert, unterschrieben und abgeheftet. Überzeugend ist zudem, dass Rockwell Automation das Qualitätsniveau über Jahre gleich hoch halten konnte.“ Diese Vorgehensweise ist in der regulierten Pharmabrauche aufgrund der zahlreichen internationalen Audits längst Standard, bei einer Verladeanlage in der chemischen Industrie würden andere Hersteller den ungleich höheren Aufwand eher scheuen. Dies könnte sich in Zukunft ändern, wie Frübis klar stellt: „Eine solche strukturiertere Projektabwicklung ist für jeden Systemlieferanten aus Gesichtspunkten der Qualitätssicherung sinnvoll und wird an Bedeutung gewinnen – auch außerhalb der Pharmaindustrie.“

Rockwell Automation nutzt seine Erfahrung aus den Pharmaindustrien, aber auch anderen Branchen, bei seiner neuen Ausrichtung im Bereich der Prozessautomatisierung. Das PlantPAx-System des Unternehmens stellt einen großen Schritt in Richtung anlagenweite Integration dar. BASF erhielt so eine Prozesssteuerungslösung, die exakt auf die Anforderungen des Unternehmens zugeschnitten war, so dass das Unternehmen die Produktivität maximieren und dabei Kosten sparen konnte. Die PlantPAx-Plattform beinhaltet flexible, voll integrierte und skalierbare Lösungen, die in kleinen oder großen Maschinen sowie in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen können. Die grundlegende Technologie hinter PlantPAx erlaubt den ungehinderten Informationsfluss von den Feldgeräten, über die Steuerungs- und Überwachungsebene bis hin zur Anbindung an die Business-Anwendungen.

Fazit
Auch rund vier Monate nach der Inbetriebnahme läuft die Verladung der Polymerdispersionen ohne technische Probleme. Der abgeschlossene Life Cyle-Vertrag beinhaltet einen Ersatzteilvertrag zu definierten Kosten sowie TechConnect-Telefonsupport und Servicebereitschaft rund um die Uhr. Diese Vereinbarung sichert bis 2018, dass die Zusammenarbeit weiterhin so einvernehmlich funktioniert. Aber auch weitere Verbesserungen sind durchaus eingeplant. So wird derzeit das System zur weiteren Effizienzsteigerung optimiert. „Die Migration verlief effizient und war aus meiner Sicht ein voller Erfolg“, äußert sich Frübis zufrieden zum Abschluss. „Für eine vergleichbare Anwendung mit Migration aus dem System von Rockwell Automation würden wir die gleiche Vorgehensweise mit hoffentlich dem gleichen Erfolg wählen.“

Nähere Informationen erhalten Sie per E-Mail unter: info_at@ra.rockwell.com Betreff: BASF