K+S Sonderdruck Verfahrenstechnik 2020

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04 www.verfahrenstechnik.de

April 2020

TITELSTORY

DIGITALISIERUNGS­ OFFENSIVE SAP MII als Plattform für Industrie 4.0

SONDERDRUCK

MESSEN, REGELN, AUT O M ATI S I E R E N I T IT E L

Digitalisierungsoffensive SAP MII als Plattform für Industrie 4.0

Historisch gewachsene Prozesse und Strukturen zu verändern, braucht Zeit, ist jedoch angesichts der globalen Veränderungen und des digitalen Wandels alternativlos.

Deshalb hat sich ein Unternehmen mit SAP MII als zentralem MES gewappnet, um weitere Industrie4.0-Anforderungen anzugehen und erfolgreich umzusetzen.

D

ie K+S AG setzt konsequent auf das Potenzial einer nahtlosen vertikalen ­ Prozessintegration und nutzt dafür SAP MII (SAP Manufacturing Integration and Intelli­ gence) als Plattform für integrierte Werks­ anwendungen. Um deren Umsetzungs­ geschwindigkeit bei maximaler Prozess­ sicherheit zu erhöhen, kommen die vom Implementierungspartner IGZ entwickelten SAP MII Best-Practice-Pakete zum Einsatz.

Die Wurzeln von K+S reichen zurück bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts, als Berg­ arbeiter in Deutschland erstmals Kalilager­ stätten erschlossen und die Düngemittel­ produktion aufnahmen. Heute ist das ­börsennotierte Bergbauunternehmen mit mehr als 14 000 Mitarbeitenden interna­ tional präsent und erwirtschaftet einen Autor: Andreas Busch, Verkaufsleiter SAP Manufacturing, IGZ Ingenieurgesellschaft für logistische Informationssysteme mbH, Falkenberg

erschienen in VERFAHRENSTECHNIK 04/2020

Umsatz von rund 4 Mrd. EUR (Geschäfts­ jahr 2018). Die Mission von K+S ist es, das Leben durch die Veredelung von Minera­ lien zu unverzichtbaren Produkten für Landwirtschaft, Industrie, Verbraucher und Gemeinden zu bereichern.

Bereits 2008 hat sich K+S für die Einfüh­ rung des zum damaligen Zeitpunkt neuen SAP Extended Warehouse Management (SAP EWM) zur direkten Anbindung eines automatischen Hochregallagers am Stand­ ort Bernburg für IGZ als Implementierungs­ partner entschieden. Im Bereich der Pro­ duktion wurde die SAP Strategie von K+S bereits 2009 mit der Einführung der offenen Plattform SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII) konsequent wei­ terverfolgt und damit die Voraussetzungen geschaffen, den kontinuierlichen Verbesse­ rungs- und Harmonisierungsprozess in den Werken verstärkt voranzutreiben.

Einheitliches Integrationskonzept Die Entscheidung für SAP MII war begrün­ det in der Reduzierung der Schnittstellen­ varianten von Produktionslösungen durch ein einheitliches Integrationskonzept. SAP MII verbindet heute operative Abläufe in Produktion, Verladung, Logistik und In­ standhaltung inklusive der zugehörigen Maschinenanbindungen mit dem SAP ERPSystem der K+S Gruppe. Innerhalb der ­vergangenen zehn Jahre entstanden so, in enger Zusammenarbeit mit den Prozess­ verantwortlichen und fachlichen Experten der K+S Standorte, diverse Industrie 4.0 Inte­grations-Lösungen.

Ende 2017 wurde dann die neue K+SGruppenstrategie „Shaping 2030“ vorge­

stellt, die als Kompass für die zukünftige Konzernentwicklung dient. Die vorberei­ tenden Initiativen mit Einsatz von SAP MII konnten in diese Strategie uneingeschränkt aufgenommen werden. Besonders wichtig war K+S dabei stets, dass die mit IGZ entwi­ ckelten SAP MII Template-Anwendungen mittels Konfigurierbarkeit auch flexibel auf die spezifischen Bedürfnisse der einzelnen Werke anpassbar sind.

Die Einführung von SAP MII markiert gleichzeitig die Fortsetzung des strategi­ schen Einsatzes von SAP im Industrie-4.0Umfeld bei K+S und den Beginn einer ­langjährigen Zusammenarbeit mit IGZ. In dieser Zeit wurden vier MES-Template-­ Anwendungen für erweiterte Kernbereiche entwickelt und auf verschiedene Werke ausgerollt: Fill+Pack (Abfüllung und Ver­ packung von Sack- und Big-Bag-Ware), IVL (Integrierte Schüttgutverladung auf Lkw, Bahn und Schiff ), PM-Integration (Instand­ haltung auf Basis von Sensordaten) sowie OEE (Erfassung und Auswertung der ­Gesamtanlageneffektivität).

Abläufe passgenau abbilden Bei einem Template handelt es sich prak­ tisch um eine Designvorlage. „Wir nehmen eines unserer Werke, bauen die Anwen­ dung mit Weitblick auf und übertragen ­diese auf weitere Standorte, das spart Zeit und verringert den Ressourceneinsatz“, be­ richtet Martin Pflüger, Head of IT Plant ­Integration & Maintenance bei K+S. „Natür­ lich lässt sich das Modell aufgrund ge­ wachsener Strukturen nicht stets 1:1 adaptie­ ren. Aber dank der Konfigurierbarkeit kön­ nen auch die spezifischen Anforderungen

T I T EL I M E S S E N , R E G EL N , A U T OMATI SI E R E N

Verpackungslinien automatisch mit zugehö­ rigen Parametern versorgt. SAP MII meldet Mengen und Qualitätsinformationen in Echtzeit an das ERP-System zurück, sodass auch auf Dispositionsebene Transparenz herrscht. Die Mitarbeiter im Shop-Floor profitieren von aktuellen Statusinformatio­ nen der angebundenen Aggregate und er­ kennen ad hoc Störungen sowie deren Gründe. „Eine weitere Vereinfachung besteht da­rin, dass Etiketten, die an den Säcken und Palet­ ten anzubringen sind, nicht mehr ­manuell erzeugt werden müssen“, ergänzt Martin Pflüger. Stattdessen generiert das MII-Sys­ tem auch diese automatisch und sorgt für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit.

Reibungsloser Datentransfer

der einzelnen Werke abgedeckt werden.“ SAP MII hat bis dato existierende Inselsysteme abgelöst, die hohen Betreuungsaufwand verursachten, die Datenkonsistenz beein­ trächtigten und teils nicht mehr erweiterbar waren. Stattdessen lassen sich heute rele­ vante Shop-Floor-Abläufe passgenau auf nur e­ iner einzigen Plattform abbilden. Über das SAP MII Best Practice „Fill+ Pack“ erfolgt die Produktionssteuerung nicht mehr papier- sondern systemgestützt – und dies einheitlich für verschiedene An­ lagentypen. So werden parallel zum Auf­ tragsstart über den Produktionsleitstand die

Ein Großteil des Aufkommens an loser ­Ware wird in den Werken der operativen Einheit „Europe+“ heute über den dialog­ gesteuerten, integrierten Verladeleitstand (IVL) abgewickelt. Die kerngeschäftsnahe Werksanwendung auf Basis von SAP MII dient einer hochautomatisierten Verladung von Schüttgut und verbindet die SAP ­Transportlogistik mit Fahrzeug-, Radlader-, Gefäß- und Bandwaagen für die Lkw-, Bahn- und Schiffsbeladung. Dabei werden Beladezeiten, Gewichte sowie registrierte Lkw-Kennzeichen, Waggon- und PlombenNummern direkt an das SAP ERP-System übermittelt und der automatische Druck der Lieferpapiere angestoßen.

Im Zuge des IVL-Rollouts auf den Salz­ standort Borth wurde 2014 mit Einführung der automatisierten, RFID-unterstützten Lkw-Beladung ein für K+S elementarer ­Meilenstein in der Prozessautomatisierung erreicht. Dort sind täglich bis zu 11 Lkw für

den Transport von rd. 4 000 t Steinsalz zum nahegelegenen Hafen Wesel im Einsatz. ­Gesteuert durch die Prozessleittechnik sind bei einer Umlaufzeit von weniger als 60 Mi­ nuten somit stündlich bis zu 20 Lkw zu beund entladen. Erforderliche Daten werden vom SAP-System geliefert und nach Ab­ schluss der Verladung ebenso automatisiert vom PLS-System in die SAP-Welt übertragen.

Der Verladeprozess im Werk wird über ­eine vom SAP MII ausgestellte RFID-Karte gesteuert. Der Lkw-Fahrer erhält mit der ­Karte Zugang zum Werksgelände, führt da­ mit selbstständig die Leerverwiegung des Lkw durch und meldet sich anschließend an der Verladestelle an, wo der Lkw automatisch mit dem richtigen Produkt sowie der ermit­ telten maximalen Zuladung beladen wird. „Uns war schon sehr früh klar, dass nicht nur ein optimaler Verkehrsfluss wichtig ist.

Mindestens ebenso wichtig ist der reibungs­ lose Transfer auf der Datenautobahn“, be­ richtet Dirk Heinrich, Leiter Produktion und Technik über Tage (Werk Borth). „Daher musste eine Verknüpfung der SAP-Systeme mit der Prozessleittechnik des Werks und des Verladebetriebs im Stadthafen realisiert werden. Gemeinsam mit der K+S IT und IGZ konnte eine sehr effektive Lösung ­gefunden werden, die seit Anfang 2015 p ­ erfekt läuft.

Dies ist ein äußerst erfolg­reiches Beispiel für Industrie 4.0 in der Grundstoffindustrie.“

Globale Erfordernisse abgedeckt Nachdem sich K+S bereits 2011 Lizenzen für die Kali-Gewinnung in Kanada gesichert hatte, wurde in den Folgejahren in Bethune (Provinz Saskatchewan) ein hochmodernes Werk gebaut: K+S Potash Canada (KSPC).

Angesichts des Tatbestands, dass in den

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Im Bereich der Produktion wurde die SAP-Strategie von K+S bereits 2009 mit der Einführung der offenen Plattform SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII) konsequent weiterverfolgt

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SAP-MII-Linienleitstand mit Visualisierung aller einzelnen Aggregate erschienen in

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SAP MII-Leitstand für Abfülllinien von Konsumgütern in Bernburg

Weiten Kanadas Züge mit bis zu 177 Waggons zu je 103 t (Zuladung) verfahren, waren im Vorfeld des IVL-Rollouts im Jahr 2017 An­ passungen an der MII-Anwendung vor­ zunehmen. So hat IGZ zusammen mit den Prozessspezialisten von K+S das Template für KSPC mit Zusatzfunktionen bestückt, über die eine Liefer- und Reihenfolgen­ bildung für die Zugbeladung sowie eine ­automatisierte Waggon-Positionierung möglich ist. Zudem wurde zur Unterstüt­ zung der Qualitätskontrolle eine Funktion zur Bildung von Probengruppen samt LabelDruck umgesetzt.

Darüber hinaus sind eine adäquate War­ tungsplanung und Steuerung auf Basis ­aktueller Maschinenwerte für K+S von fun­ damentaler Bedeutung. Diese erfolgte oft ungeachtet der tatsächlichen Maschinen­ laufzeiten nach einem starren Zeitintervall oder bereits zählerstandsbasiert, jedoch via Handnotiz und manueller Nacherfas­ sung im ERP. Zur Eliminierung von Un­ schärfen sollten Messwerte von verbauten Motoren, Pumpen, Getrieben und Turbi­ nen automatisiert in das SAP ERP über­

nommen und dort ausgewertet werden können. Gelöst wurde dies durch die Inte­ gration von Sensorwerten aus Prozessleit­ systemen mittels SAP MII und der SAP PMgestützten Wartungsplanung. „Vorteil ist, dass die Wartungsplanung jetzt unter Be­ rücksichtigung aktueller Werte, ohne zeit­ lichen Versatz und medienbruchbeding­ ten Eingabefehlern, erfolgen kann“, wirft Martin Pflüger ein.

Auch das neue Kali-Werk in Bethune ­sowie der Salzstandort Silver Springs in den USA werden demnächst von der SAP MII PM-Integration profitieren, wie aktuell schon Zielitz in Sachsen-Anhalt. Um Stö­ rungen zu minimieren und effektiver zu arbeiten, werden mittels SAP MII rund ­ ­1 000 Messpunkte über OPC erfasst, zusam­ mengefasst und an das Instandhaltungs­ modul im SAP ERP weitergeleitet. Ausge­ klügelte Funktionalitäten in der MII-An­ wendung ermöglichen die Konfiguration und das Mapping von Sensordaten sowie die Erstellung von Dashboards. Laufzeiten und Zustandsdaten werden direkt online

SAP MII OEE-Anwendung auch K+S-spezi­ fische Kennzahlen Berücksichtigung. „Die OEE Onlineerfassung kann das Bewusstsein im Produktionsmanagement verändern.

Störungen und Leistungen sind offensicht­ lich und werden nicht mehr als gegeben ­akzeptiert, sondern ständig hinterfragt“, er­ gänzt Martin Hanewinkel, Leiter Siedesalz­ betrieb Werk Bernburg. „Man kennt die Laufzeiten und Kosten jedes Artikels und ­jeder Maschine. Diese Daten helfen uns, Treiber für Verluste und Verschwendung aufzuspüren und zukünftig auszuschließen.“ Nachdem auf Basis der konzerninternen SAP MII-Strategie in den vergangenen Jahren bereits zahlreiche Integrations-Projekte er­ folgreich umgesetzt worden sind, hat sich die Dynamik der Digitalisierung der Werke durch die Initiative „Shaping 2030“ nochmals ver­ stärkt. Im Hinblick auf das MES sind hierbei insbesondere verbesserte Echtzeit-Kennzahlen (OEE) sowie ein weiter beschleunigter Roll­ out der MII-Applikationen „Fill&Pack“, „IVL“ und „PM-Integration“ zwecks Systemkonsoli­ dierung über diverse internationale Werke

Die globalen Veränderungen und der digitale Wandel erfordern veränderte Strukturen und Prozesse. erfasst. Die Kopplung von SAP MII mittels OPC an die Automationsebene wurde durch den im SAP MII enthaltenen Connec­ tor SAP Plant Connectivity gelöst.

von Relevanz. „Bei der Umsetzung der gro­ ßen Bandbreite von K+S-Werksanwendun­ gen nutzte K+S vor allem die starke Flexibili­ tät von SAP MII sowie die branchenspezifi­ schen Best Practice Lösungen der IGZ“, kom­ mentiert IGZ Bereichsleiter Christian Köllner Weitere 4.0-Aufgaben in Arbeit den erreichten Stand bei K+S. Das jüngst entwickelte OEE-Template-­ „Historisch gewachsene Prozesse und Paket fokussiert die Gesamtanlageneffekti­ Strukturen zu ändern, braucht Zeit“, sagt vität von Verpackungsanlagen. Neben dem Martin Pflüger. „Angesichts der globalen „Weihenstephaner Standard“ finden in der Veränderungen und des digitalen Wandels ist dies jedoch alternativlos.“ Mit SAP MII als zentralem MES sei K+S bestens gewappnet, weitere Industrie 4.0-Anforderungen anzu­ gehen und erfolgreich umzusetzen. Auch wird die von jährlichen Strategieworkshops begleitete sehr gute Zusammenarbeit mit IGZ fortgesetzt. „Der Schlüssel für erfolgrei­ che Integrationsprojekte liegt in der engen, interdisziplinären Zusammenarbeit von ­Automatisierungstechnik und IT, verbun­ den mit der Expertise innovativer Prozess­ eigner. IGZ, das SAP Projekthaus für Logistik und Produktion aus Falkenberg, hat in die­ sem Kontext fortwährend ausgewiesenes Know-how für Prozessleit- und Anlagen­ integration inklusive Maschinenanbindung unter Beweis gestellt“, so Pflüger weiter. Der Rückgriff auf SAP MII-Templates habe zu­ dem die Vorhaben beschleunigt und garan­ tiere eine zielsichere Umsetzung.

Fotos: IGZ

www.igz.com erschienen in VERFAHRENSTECHNIK 04/2020