Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Prozessautomatisierung: Ausgabe 11/2014, 03.11.2014

Brauereitradition trifft auf Hightech

Im Streben nach mehr Effizienz und Effektivität bieten innovative Prozessleitsysteme Brauereien optimale Unterstützung. Neue technologische Funktionen machen Brauereiprozesse zukünftig noch effizienter, transparenter, einfacher und sicherer.

Autor: Dipl-Ing. Dirk Grafe, Dipl-Ing. Rüdiger Selig

Was in den späten Siebzigerjahren des vergangenen Jahrhunderts begann, hat seitdem die Brauindus­trie grundlegend verändert. Der entscheidende Schritt beim Übergang von den bekannten Mosaik-Steuertafeln zu rechnergestützten Mensch-Maschine-Schnittstellen war dabei die Entwicklung und Implementierung einer Rezeptsteue­rung. War diese anfangs eine mono­chrome Pseudodarstellung auf einem Prozessrechner in Form von Schrittlisten, so bildet heute die komfortable grafische Version eines der wesentlichen Fundamente für die effiziente Bedienung einer Brauerei.

Alles im Blick.

Der Operator hat dabei mit grafischen Oberflächen den aktuell laufenden Schritt, die vor- und nachgelagerten Schritte sowie parallele Prozesse im Blick, jeweils mit den zugehörigen Weiterschaltbedingungen und deren aktuellen Status. Das dem internationalen Standard ISA S88.1 konforme System kennt hierbei neben den Grundrezepten mit Parametern (Rezept-Prozedur) ein darauf basierendes sortenspezifisches Stammrezept mit spezifischen Parametern. Die grafische Rezeptansicht stellt die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Teil-Rezept-Prozeduren (TRP) dar, die den Teilanlagen entsprechen. Diese interagieren über Synchronisationen oder Alternativen miteinander. Läuft eine Charge, kann der Operator direkt in die Online-Ansicht dieser Rezeptprozedur springen. Er erkennt die jeweils aktiven Schritte sowie die aktuellen Ist-Werte der Parameter. Abweichungen und Fehler sind auf diese Weise einfach zu identifizieren, was eine schnelle Reaktion und damit Rückkehr zum Normalbetrieb erlaubt.

Auch die zukünftigen Versionen von Braumat, dem von Siemens entwickelten Prozessleitsystem für Brauereien, werden auf das grafische Rezeptsystem als Kernelement aufbauen. Den Forderungen im Einsatz nach immer höherer Flexibilität tragen dabei die Experten durch die Erhöhung der verwendbaren Parameter Rechnung.

Wissen bleibt auch bei Personalwechsel erhalten.

Unter dem Einfluss des generellen Trends zur Standardisierung, dem auch die Brauindustrie unterliegt, haben die Spezialisten das Prozessleitsystem konsequent von einer ehemals mehr projektspezifischen Applikation zum Standardprodukt weiterentwickelt. Das System unterliegt entlang seines gesamten Lebenszyklus einem Product-Lifecycle-Management-(PLM-)Prozess. Projektphasen, an deren Beginn und Ende jeweils Meilensteine stehen, beschreiben den Prozess. Klare und eindeutige Definitionen regeln unter anderem dabei, was bis zum jeweiligen Meilenstein zu erfolgen hat, etwa wie das Erreichte zu dokumentieren und zu archivieren ist, welche qualitätssichernde Massnahmen und Tests umzusetzen sind, und wie die Verantwortlichkeiten im betreffenden Prozessschritt sind. Ein wichtiges Ziel dieses Regelwerks ist es sicherzustellen, dass das Wissen und Know-how der Organisation und nicht einem einzelnen Individuum, etwa einem Produktentwickler, gehört. Der Nutzen für den Anwender liegt klar auf der Hand: Auch wenn die im Produktlebenszyklus involvierten Personen über die Zeit wechseln, so ist garantiert, dass alle relevanten Informationen und Daten den nachfolgenden Entwicklern, Systemdesig­nern, Produktmanagern oder anderen uneingeschränkt zur Verfügung stehen. Bei einer Anlagenlebensdauer, die sich in Dekaden bemisst, können Fachleute so Service und Support bei Wartung, Erweiterungen, Modernisierungen und natürlich auch Problembehandlungen sicherstellen. Das Unternehmen stellt dem Kunden Produkt-Features nach umfangreichen Systemtests als zugesicherte Eigenschaften zur Verfügung.

Upgrade spart Kosten.

Eine immer wiederkehrende Problemstellung ist die notwendige Modernisierung des Automatisierungssystems. Äussere Einflussfaktoren, wie die beständige Weiterentwicklung der Betriebssystemplattformen, machen dies in immer kürzeren Abständen erforderlich. Das Supportende für Windows XP am 8. April dieses Jahres war ein solcher Meilenstein für jeden Verantwortlichen einer Prozessautomati­sierung in einer Brauerei oder Mälzerei.

Seit der Windows-NT-Version 3.51, die Mitte der 90er-Jahre des 20. Jahrhunderts auf den Markt kam, legen die Experten einen Schwerpunkt in der Produktentwicklung auf die Abwärtskompatibilität des Systems. So steht heute für Upgrades ab der Windows-for-Workgroup-Version 2.13 auf die aktuelle Version die entsprechende Software zur Verfügung. Doch dem nicht genug: So verfügt die Software über eine besondere Funktionalität, nämlich die Möglichkeit, unter einer Version auf der PC-, der Operatorstations-(OS-)Ebene auf der darunterliegenden Automatisierungsstations-(AS-)Ebene in den einzelnen SPS-Systemen verschiedene Versionsstände betreiben zu können. Was hier unspektakulär klingt, ist für die Anwender von enormem Vorteil – es lässt eine grosse Varianz von Optionen für eine Modernisierung zu. An erster Stelle steht dabei das schrittweise Vorgehen, das heisst, das Upgrade der OS-Ebene kann getrennt von der AS-Ebene stattfinden. In vielen Fällen muss bei einem OS-Upgrade auch keine AS in den Stopp-Zustand versetzt werden. Der Brau- oder Mälzprozess lässt sich nahtlos fortführen. Nachfolgend können Anwender in weiteren Schritten die SPS stationsweise hochrüsten.

Dies reduziert das Risiko einer solchen Modernisierung auf ein Minimum, speziell hinsichtlich der Anlage. Üblicherweise geschieht das Upgrade einer AS an einem Wochenende, idealerweise an einem Tag – Abzug eines Backups, Einspielen des vorgetesteten neuen Softwarestandes, Test und Inbetriebnahme. Und sollte sich trotz aller Vorbereitungen ein Fehler eingeschlichen haben, dann können die Profis die Sicherung wieder einspielen und nach Problembeseitigung, in der nächsten geplanten Produktionspause, die Prozedur wiederholen.

Ist auf der AS-Ebene noch eine Simatic S5 im Einsatz, empfehlen die Fachleute den Austausch gegen eine aktuelle Simatic S7. In diesem Fall müssen sie die Software auf der SPS migrieren, wofür ein geprüfter und in der Praxis erprobter Workflow zur Verfügung steht. Die S5-Ein-/-Ausgabegeräte können Anwender dabei mehrheitlich über Adapter an die S7 anschliessen und so weiter verwenden.

Neben dem minimierten technischen Risiko ergibt sich aus dem «SPS-weisen» Vorgehen auch noch ein relevanter ökonomischer Vorteil: Eine Hochrüstung lässt sich in unabhängigen Einzelschritten planen und zeitlich so anpassen, dass diese mit den verfügbaren Maintenance-Budgets korreliert. Generell trägt die Option, ein Upgrade statt einer Migra­tion durchzuführen, aufgrund des geringeren technischen Aufwands dazu bei, eine bessere Position in Bezug auf die Lebens­zykluskosten zu erreichen.

Der nächste Meilenstein.

Der nächste Entwicklungsschritt in der über 35-jährigen Geschichte von Braumat wird in der Version 7 resultieren, die seit Ende des ersten Halbjahrs 2014 zur Verfügung steht. Die Grundstrukturen und Projektierungsverfahren bleiben dabei unverändert. Neben Deutsch, Englisch und Spanisch steht auch die in Version V6.0.1 eingeführte Systemsprache Chinesisch bereit. Weitere Sprachen, wie zum Beispiel Russisch oder Portugiesisch, sind als Option im Angebot.

Als Betriebssystemplattform verwenden die Fachleute weiterhin Windows 7 und Windows Server 2008. Die Unterstützung von Windows XP dagegen läuft aus. Hand-in-Hand-gehend mit dem Auslauf der Simatic S5 überarbeiten die Spezialisten im Zuge der Bereinigung des Systems die Software und erweitern das Mengengerüst.

Wesentliche Potenziale auf dem Weg zu einer höheren Effizienz liegen heute noch vielfach im Kaltblock der Brauereien verborgen. Dem Rechnung tragend, werden neue technologische Funktio­nen die Automatisierung typischer Kellerobjekte wie Gär- und Lagertanks sowie Rohrleitungen zukünftig deutlich erleichtern. Parallel dazu integriert der Hersteller eine Materialverwaltung, das heisst, Material wird zu einem elementaren Systembestandteil, auf welchen dann Module für Auftragsplanung, Produktion und Berichtswesen aufsetzen können.

Die Bedienung des Systems vereinfacht eine überarbeitete grafische Benutzerschnittstelle, wodurch sich auch die Bedürfnisse an heutige Operatoren anpassen lassen. So sind etwa Notizen sofort erkennbar, und Bildbausteine lassen sich «in Schwebe» halten.

Neue Funktionen werden den gestiegenen Sicherheitsanforderungen an heutige Automatisierungstechnik gerecht. Minimale Benutzerrechte, Software-Schutz der internen Schnittstellen und das Unterbinden der manuellen Weiterschaltung sicherheitskritischer Schritte werden die Produktion vor mutwilligen Angriffen und beiläufigen Fehlern sichern.

Ein weiteres wichtiges Augenmerk bei der Entwicklung der Version 7 liegt auf der Beibehaltung der effizienten Grösse und Struktur des Systems. So realisieren die Fachleute das erweiterte Reporting auch zukünftig über ein optionales systemgetestetes Interface zu einer bewusst extern gehaltenen SQL-Datenbank.



Weitere Informationen:
Siemens Schweiz AG




Den Prozess auf einen Blick – das grafische Rezeptsystem

Prozessleitsystem für Brauereien generalüberholt

Die konsequente Fortführung des nun schon über drei Dekaden andauernden Weiterentwicklungsprozesses stellt Braumat Version 7 dar. Der Fokus liegt dabei auf der Konzentration der Brau- und Mälzprozesse und der Fortschreibung der wichtigen Abwärtskompatibilität sowie der Implementierung neuer Funktionen zur Steigerung von Effizienz und Produktivität im Rahmen eines Standardprodukts. Dazu gehört der entsprechende Support.