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Auf Rekordergebnisse getrimmt

: Andritz


Autonome Fahrzeuge bedienen sich verschiedenster Methoden, um Daten über ihre Umwelt zu sammeln und diese an moderne Automatisierungs- und Steuerungssysteme weiterzugeben, die daraufhin anhand dieser Inputs die passenden Navigationsstrecken ermitteln. Die Entwicklung autonomer Zellstofffabriken mit Metris OPP von Andritz geht einen ähnlichen Weg – und Eldorado Celulose ist als Early Adopter bei der Anwendung dieser Technologie ganz vorn dabei. Ein Projekt, das sich in kürzester Zeit amortisiert hat, wie die beeindruckenden Ergebnisse bei Eldorado zeigen.

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Bereits in den frühen 1920ern wurden Automatisierungsexperimente von Betriebsabläufen angestellt. Die ersten autonomen Fahrzeuge setzten sich schon in den 1980ern in Bewegung. Seither schreitet die Entwicklung autonomer Fabriken immer schneller voran – dank intelligenter Sensoren und gewaltiger Rechnerkapazität in geballter Form, wie in Metris OPP (Optimization of Process Performance) von Andritz. So steckt in Metris OPP die Kombination hochentwickelter Software und menschlichem Expertenwissen. Dieses System zielt darauf ab, das Produktionsgeschehen durch Data Mining und Steuerungsstrategien zu verbessern, um in Folge Kosten zu reduzieren und Gewinne zu steigern. Seit über zehn Jahren gibt es das System in verschiedenen Ausprägungen, welche laufend optimiert und weiterentwickelt werden. Aktuell kommt Metris OPP bereits in mehr als 50 Anlagen in 14 Ländern zum Einsatz. Das wohl eindrucksvollste Metris OPP-Projekt ist die autonome Fabrik Eldorado Celulose bei Três Lagoas in Brasilien.

Automatisiert oder autonom?

„Ein autonomer Betrieb bedeutet eigenständiges Funktionieren“, erklärt Leonardo Soares Figueiredo, OPP-Projektmanager von Andritz bei Eldorado. „Für die meisten Tätigkeiten bei Eldorado gibt es zum heutigen Zeitpunkt noch einen Bediener am Steuer, daher ist vielleicht „automatisierte Fabrik“ eine treffendere Beschreibung dessen, was wir heute tun – wobei unser Blick in die Zukunft hin zu Autonomie gerichtet ist.” Für Carlos Monteiro, Produktionsleiter bei Eldorado, ist es einerlei, ob es sich um Autonomie oder Automatisierung handelt – er setzt auf Ergebnisse: „Das weiß ich aus sicherer Erfahrung – die
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Die Kontrollwarte von Eldorado ist die Zentrale, von der aus die Produktion gesteuert und überwacht wird. Die Metris OPP-Software, welche mit dem DCS verbunden ist, dient zur erweiterten Steuerung von Fiberline-Prozessen und ist damit auch mit den Prozess-, Wartungs- und Asset-Management-Informationen im Netzwerk verbunden.

Die Kontrollwarte von Eldorado ist die Zentrale, von der aus die Produktion...

Ergebnisse im ersten Jahr können sich sehen lassen.“ So wurden demnach eine Steigerung der Betriebseffizienz von 89,2 auf 93 % sowie eine Senkung der variablen Kosten um 7 % geschaffen, wobei die Produktion von 38.000 Tonnen ADT über dem budgetierten Wert lag und die Steuerung zu 95 % im Automatikmodus war.

Metris OPP

Eine Steigerung der Betriebseffizienz um 3,8 % mag sich nicht nach einer sensationellen Verbesserung anhören. Doch in einer Fabrik mit einer Produktionsleistung von derzeit 1,7 Mio. Tonnen pro Jahr, entspricht dieser Wert letztendlich Millionen brasilianischer Real. Dass die Leistung von Eldorado ohne zusätzliche Kapitalinvestition dauerhaft 13 % über jenem Wert liegt, für den die Anlage ausgelegt wurde, beweist die Effizienz von Metris OPP.

Doch warum sollte eine Fabrik, deren Betriebsleistung bereits im obersten Drittel liegt, sich für ein Service wie Metris OPP entscheiden? „Wir haben ein gutes Management und eine strenge Kostenüberwachung“, betont Leonardo Pimenta, der bei Eldorado für die technische Steuerung und Überwachung sowie für das Metris OPP-Projekt verantwortlich ist. „Darüber hinaus sind wir aber auch bestrebt, unsere Position immer weiter zu verbessern. Dazu liegt unser Fokus auf allen Details, um im Wettbewerb stets die Nase vorn zu haben. Metris OPP ist ein Werkzeug, das uns dabei hilft, unseren Vorsprung beizubehalten.“

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Schritt für Schritt erfolgt die Transformation

Eines ist auch klar: Der hohe Automatisierungsgrad von Eldorado konnte nicht über Nacht erreicht werden, denn alle Prozessänderungen in der Fabrik wurden und werden schrittweise und tagtäglich umgesetzt. Der Vorteil dieser Vorgangsweise liegt in der nahtlosen sukzessiven Integration der Prozessoptimierungen, ohne Störung des Routinebetriebs.

„Die wesentliche Herausforderung war nie das Engineering an sich, vielmehr sind es die notwendigen Anpassungen an die Arbeitsweise des Bedienpersonals und der Fabrikleitung“, erklärt dazu Figueiredo. „Und wir sind überzeugt, dass unser Schlüssel zum Erfolg sich darin findet, dass Prozesse besser durch automatische, hoch entwickelte Prozesskontrolle gesteuert werden können, als durch den manuellen Benutzereingriff“, definiert Pimenta die Vorgehensweise der Transformation und ergänzt: „Die Stabilität unserer Prozesse ist ein wesentlicher Faktor. Denn mit jedem Regelkreis im Automatikbetrieb verdienen wir Geld.“

Laufende Messung der KPIs

„Zugegeben, die Ziele waren ziemlich hoch, die wir uns gesteckt hatten – speziell für unsere bereits gut geführte Fabrik“, gibt Figueiredo zu. „Aber gemeinsam mit Andritz haben wir alles darangesetzt, diese hohen Ziele trotzdem zu erreichen. Im August 2016 unterschrieben wir eine Vereinbarung, wonach alle Basisarbeiten bis zum Jahresende abzuschließen waren, damit wir im Jänner 2017 damit beginnen konnten, die Ergebnisse zu messen.“

Was gemessen
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V. l.n.r.: Arthur Santos, Andritz OPP-Analyst, berichtet Carlos Monteiro, Produktionsleiter von Eldorado, während eines Lokalaugenscheins bei der Faserlinie über die aktuellsten Fortschritte. Laut Monteiro hat OPP einen „großen Unterschied“ für die Performance von Eldorado gemacht.

V. l.n.r.: Arthur Santos, Andritz OPP-Analyst, berichtet Carlos Monteiro, Produktionsleiter...

wird, wird auch bezahlt: Entsprechend dieser Vereinbarung definierten Eldorado und Andritz schon zu Projektbeginn klare Key Performance Indicators (KPIs) als Planungsziele, um den Erfolg zeitgerecht messen zu können. Denn diese KPIs bildeten die Grundlage für die 30 %ige Begleichung an Andritz und waren demnach wichtige Faktoren des Abkommens. Bei Eldorado konzentrierte man sich dazu auf folgende drei als am kritischsten eingestuften Leistungskennzahlen: Betriebssicherheit im Bereich 90 bis 93 %, Senkung der variablen gegenüber den budgetierten Kosten und schlussendlich, dass alle automatischen Routinen mindestens 90 % der Zeit aktiv sind.

Arthur Santos, Metris OPP-Spezialist bei Andritz, ist überzeugt davon, dass die Basisarbeiten der Regelkreisanalysen und die Feinabstimmung sämtlicher Regler zum Projekterfolg Eldorados beigetragen haben: „Alles beginnt mit verlässlichen Daten aus verlässlichen Instrumenten und Sensoren. Dazu haben wir über 40 gemeinsame Projekte mit Kombinationen aus smarten Sensoren, APC, Loop-Tuning, Data-Mining usw. abgeschlossen, um die Infrastruktur und eine standardisierte Betriebsweise zu schaffen.“

Zu 98 % automatisiert

Heute läuft Eldorado zu 98 % im automatisierten Betrieb, wodurch das Werk von der Standardsteuerung zum vollautomatischen Betrieb ohne manuelle Bedienung und sogar noch weiter zum unbemannten Betrieb ohne Überwachung übergehen konnte. Dennoch sind es zumeist immer noch die Bediener, die den Produktionsprozess in Gang setzen und auch stoppen sowie die Steuerung übernehmen, wenn Störungen oder Stillstände auftreten, was in den verbleibenden 2 bis 3 % der Steuerungsaufgaben der
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V. l.: Das Eldorado Brasil Celulose’s Senior Management Team: Luiz Roberto Araujo, Maintenance; Marcos Steyer, Woodyard and Chip Preparation; Murilo Sanches, Recovery, Utilities and Energy; Leonardo Pimenta, Technical Control Manager; Marcelo Martins, Production Manager. In diesem Team arbeiten Verfahrenstechniker und Ingenieure von Eldorado und Metris OPP Analytiker von Andritz, Seite an Seite für die Prozessverfügbarkeit von Eldorado.

V. l.: Das Eldorado Brasil Celulose’s Senior Management Team: Luiz Roberto...

Fall ist. Für die restliche Zeit ihrer Schicht können sich die Bediener jedoch getrost weniger banalen Tätigkeiten zuwenden, als es die Steueraufgaben sind: „Im Automatikbetrieb können wir diesen Mitarbeitern anspruchsvollere Aufgaben zuweisen“, freut sich Pimenta. „Klarerweise kann auch der beste Bediener der Welt nicht jeden Tag rund um die Uhr wachsam und im Dienst sein.“

Der gesamte Erfolg des Eldorado-Projekts kann sich denn auch sehen lassen: In weniger als einem Jahr wurden einige wichtige Meilensteine erreicht, wie der neue Rekord für die vierteljährliche Produktion zwischen Jänner und März, der darauf folgende monatliche Produktionsrekord im Mai, der erneute vierteljährliche Produktionsrekord von April bis Juni und zu guter Letzt das nochmals getrimmte Rekordergebnis für die durchschnittliche Produktion im August.

Automatische Anfahrsequenzen

Bei der Bleichanlage wurde eine automatische Anfahrsequenz implementiert und getestet. „Die Bediener müssen nur einen Knopf drücken und die Anlage fährt selbständig hoch“, erzählt Santos und geht dazu ins Detail: „Nachdem der Prozess begonnen hat, übernimmt Metris OPP die Steuerung bei der Herstellung von Bleichmitteln. Die Erweiterung dieser Sequenz in unserer autonomen Fabrik hat sich bereits konkret bezahlt gemacht, weswegen wir nun auch eine ähnliche Anfahrsteuerung für die Laugenprozesse entwickeln.“

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V. l.: Tiago Garcia (Utilities DCS Operator), Douglas Freitas (Power Boiler DCS Operator), Adriano Cabral (Automation Analyst) und José Spadon Jr. (Fiber Line DCS Operator).

V. l.: Tiago Garcia (Utilities DCS Operator), Douglas Freitas (Power Boiler...

Unterstützung für risikobasierte Wartung

Drei Ingenieure für Prozessverfügbarkeit zählt das Andritz-Eldorado-Team, das mit dem Metris OPP-Projekt beschäftigt ist. Nach Aussage von Luiz Roberto Araujo, Leiter Wartung und Instandhaltung bei Eldorado, unterstützen diese drei Männer die Firmenvorgabe der risikobasierten Wartung, bei der die Informationen vom Prozess und von den Komponenten in ein und derselben Datenbank zentral gespeichert werden.

Es klingt einfach, doch die Arbeitslast ist enorm. Die OPP-Analysten von Andritz sehen sich die SAP-Software für Wartung und Planung sehr genau an, um die wesentlichen Informationen über die in Eldorados Datenbank gespeicherten Assets herauszufiltern und mit den Prozessinformationen aus dem DCS zu kombinieren. Das gesamte Team arbeitet daran, dass diese Kommunikation zwischen den Datenbanken in beide Richtungen funktioniert.

„Dadurch bekommen wir einen deutlich besseren Wissensstand über unsere Assets“, erläutert Araujo. „Den Prozess zu verstehen ist wesentlich für das Verständnis darüber, wie gesund unser Werk ist – das frühzeitige Identifizieren der Gefahren verhindert ungeplante Stillstände.“ Jedes Asset wurde abhängig von der Bedeutung der Komponente für den Werksbetrieb einer der Kategorien A, B, C oder D zugeteilt. „Wir überwachen die Risiken für jedes Asset und fokussieren die Risiken mit der höchsten Priorität für die wichtigsten Assets”, erklärt Araujo. „Mit einem Blick auf einen Monitor sehen wir, wohin wir unsere Aufmerksamkeit lenken müssen,
um unnötige Stillstände zu vermeiden. Das Ergebnis davon ist, dass wir aktuell mit 95 % Gesamtanlagen-Verfügbarkeit arbeiten – das ist außerordentlich beachtlich.“

Metris OPP macht den großen Unterschied

„Eldorado hat bezüglich seiner Performance mit Hilfe von Metris OPP einen großen Sprung nach vorne erreicht. Innerhalb kurzer Zeit haben wir exzellente Ergebnisse erzielt”, betont Carlos Monteiro, Produktionsleiter von Eldorado. Und Pimenta holt dazu aus: „Wir hätten einen Teil unseres Vorhabens auf eigene Faust probieren können, aber wir entschieden uns für Andritz als erfahrenen Partner. Andritz verfügt über die entsprechenden Werkzeuge sowie Erfahrung und kann uns dabei helfen, rascher ein viel höheres Leistungsniveau zu erreichen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass man stark profitieren kann, wenn man statt zusätzlicher Investitionen versteckte Kapazitäten aus den eigenen Anlagen herausholt.“

Weitere laufende Projekte

Und noch weitere Projekte sind derzeit im Gang, damit auch künftig stets beste Produktionsauslastung über die gesamte Fabrik ermittelt werden kann. „Dazu entwickeln wir eine Software, die sämtliche Füllstände der Fabrik überwacht und verknüpfen diese Infos mit wesentlichen Prozessvariablen. Diese Software wird entscheidend für die Erreichung eines höheren Autonomiegrads der Fabrik sein, weil sie ein mächtiges Werkzeug zur Steuerung der gesamten Produktion anhand von Echtzeitdaten ist“, betont Santos.

Eldorado arbeitet auch gemeinsam mit Andritz an einem Augmented-Reality-Projekt: Der Blick mit einer AR-Brille auf eine Komponente soll erreichen, dass das Wartungspersonal sofort Vor-Ort-Informationen erhält. Derzeit erzielt Eldorado auch bedeutsame Fortschritte, indem den Bedien- und Wartungsmitarbeitern Checklisten auf
ihren Mobilgeräten zur Verfügung gestellt werden.

Weiters laufen Metris OPP-Projekte zur Optimierung des Auslaugeverfahrens, der Energieeffizienz des Drehrohrofens und der Entwicklung sonstiger neuartiger Steuerstrategien. Im Laufen ist auch die Entwicklung von Machine-Learning-Tools, automatisierter Data Analytics zur Vorhersage von Prozessunterbrechungen sowie Zweiwegkommunikation zwischen Metris OPP und der SAP-Software der Fabrik.

Das Eldorado-Projekt ist einzigartig, da gleich vom Start weg ein Team aus Andritz- und Eldorado-Mitarbeitern gebildet wurde, das tagtäglich zusammenarbeitet. „Dazu finden sich Ingenieure für die Prozesswartung und -verfügbarkeit und Metris OPP-Analysten im selben Raum ein,“ erzählt Santos begeistert. „Wir stimmen uns ständig ab, tauschen uns aus und lösen Probleme gemeinsam.“



Die Kontrollwarte von Eldorado ist die Zentrale, von der aus die Produktion gesteuert und überwacht wird. Die Metris OPP-Software, welche mit dem DCS verbunden ist, dient zur erweiterten Steuerung von Fiberline-Prozessen und ist damit auch mit den Prozess-, Wartungs- und Asset-Management-Informationen im Netzwerk verbunden.
V. l.n.r.: Arthur Santos, Andritz OPP-Analyst, berichtet Carlos Monteiro, Produktionsleiter von Eldorado, während eines Lokalaugenscheins bei der Faserlinie über die aktuellsten Fortschritte. Laut Monteiro hat OPP einen „großen Unterschied“ für die Performance von Eldorado gemacht.
V. l.: Das Eldorado Brasil Celulose’s Senior Management Team: Luiz Roberto Araujo, Maintenance; Marcos Steyer, Woodyard and Chip Preparation; Murilo Sanches, Recovery, Utilities and Energy; Leonardo Pimenta, Technical Control Manager; Marcelo Martins, Production Manager. In diesem Team arbeiten Verfahrenstechniker und Ingenieure von Eldorado und Metris OPP Analytiker von Andritz, Seite an Seite für die Prozessverfügbarkeit von Eldorado.
V. l.: Tiago Garcia (Utilities DCS Operator), Douglas Freitas (Power Boiler DCS Operator), Adriano Cabral (Automation Analyst) und José Spadon Jr. (Fiber Line DCS Operator).


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