Die Georgsmarienhütte GmbH zählt zu den führenden europäischen Anbietern für Stabstahl, Halbzeug, Rohstahl und Blankstahl aus Qualitätsstahl und Edelbaustahl. Sie ist Teil der Georgsmarienhütte Holding GmbH (GMH Gruppe), einem Verbund aus 49 mittelständisch ausgerichteten Unternehmen in Deutschland, Österreich, Belgien, Brasilien, Australien und in den USA. Die Kunden des Stahlwerks fertigenKurbelwellen, Pleuel, Nockenwellen, Antriebswellen, Getriebeteile, Fahrwerksteile und mehr.
Täglich fallen Unmengen an Daten an, die manuell fast unmöglich zu verarbeiten sind, wie Gasanalysen und Prozesswerte des Ofens,Produktionsvorgaben und Schrottanalysen. Mit Hilfe des FactoryTalk VantagePoint EMI von Rockwell Automation und einer Microsoft Business Intelligence (BI) Infrastruktur sollten die Arbeiten der Abteilung Verfahrenstechnik erleichtert werden und die Ergebnisse über einen Webbrowser den Mitarbeitern in der Produktion zur Verfügung stehen, um den Schmelzvorgang langfristig und nachhaltig zu optimieren.
Herausforderungen im Projekt
Rund 80 Prozent des Umsatzes erzielt die Georgsmarienhütte GmbH heute mit der Automobilindustrie und ihren Zulieferern. Die Anforderungen an die Produkte sind daher sehr vielfältig. Alle Produkte der Georgsmarienhütte müssen höchsten Qualitätsansprüchen genügen, weshalb das Unternehmen mit technisch hoch anspruchsvollen Anlagen auf dem neuesten Entwicklungsstand arbeitet. Alle Prozesse, die die Endprodukte von der Erschmelzung bis zum Versand durchlaufen, erfüllen die hohen Anforderungen eines umfangreichen Qualitätsmanagementsystems.
Die Kundenwünsche und Anforderungen des Stahlwerks werden umgesetzt in Sollwerte für Fertigungs-, Prüf- und Versandanweisungen. Die jeweiligen Fertigungs- und Prüfdaten werden in EDV-Systemen erfasst und gespeichert. So kann der Fertigungsprozess jederzeit zurückverfolgt werden. An allen Arbeitsplätzen wird qualitätsgesichert nach einem einheitlichen integrierten Managementsystem gearbeitet. Dieses ausgeklügelte Zusammenspiel von Daten aus der Werkshalle, aus Produktions- und Qualitätsprozessen und deren Auswertung und Umsetzung war der Zündfunke für ein Projekt mit Rockwell Automation.
Produktionsprozess und Lösungsstrategie
Der Produktionsprozess der Georgsmarienhütte GmbH ist komplex: Vom Elektrolichtbogenofen, in dem zu 100 Prozent Schrott als Ausgangsprodukt verwertet wird, gelangt der geschmolzene Stahl zur Sekundärmetallurgie. Die aufeinanderfolgenden Bestandteile des zweiten Produktionsschritts sind zwei Pfannenöfen, eine Vakuumanlage sowie eine Feinkonditionierungsanlage. Danach wird der flüssige Stahl entweder in einer Stranggießanlage mit sechs Strängen vergossen oder aber, der Stahl wird als Blockguss weiter verarbeitet zu Rohblöcken von 3,5t bis zu 44t für das Freiformschmieden.
GASCON ist ein Prozess-Analyse-System, das die Georgsmarienhütte selbst entwickelt hat. Herzstück ist ein vollautomatisiertes Abgas-Analyse-System, das mit einem Massenspektrometer arbeitet. Gasproben gelangen direkt über den Ofendeckel des Elektrolichtbogenofens zum Messgerät. Ein weiterer Bestandteil des Analyseverfahrens ist die online Visualisierung der tatsächlich verbrauchten sowie der erzeugten Energie. Die Basis hierfür schaffen unterschiedliche Datenbanken und Mess-Systeme, die auch Microsoft Access, Microsoft SQL-Server , OPC und bereits existierende Visualisierungsanwendungen von Drittanbietern einschließen. Zugang zu den Analysen und dem System benötigen hauptsächlich zwei Anwendergruppen beim Stahlunternehmen und zwar die Werker in der Stahlwerksproduktion und die Verfahrensingenieure. Bisher fehlte eine gemeinsame Oberfläche, auf der all die notwendigen Information zur Prozesssteuerung und -optimierung zu finden sind, ein Interface zu allen darunterliegenden, proprietären Systemen. Der Graben zwischen Produktionsnetzwerk und Büronetzwerk ließ diese Integration nicht zu. Mit VantagePoint von Rockwell Automation haben Werker und Ingenieure heute genau dieses Interface zwischen allen Nutzergruppen und den unterschiedlichen Quellsystemen der Daten zur Verfügung.
FactoryTalk Vantage Point EMI basiert auf Microsoft- Technologien, zum Beispiel .Net Services, MS SQL Server und Web Services. Anwender bei Georgsmarienhütte können Daten unter Verwendung der unterschiedlichsten Werkzeuge zu Berichten zusammenstellen und diese anschließend mit dem FactoryTalk VantagePoint EMIPortal betrachten. Das gesamte physische als auch logische Modell, die Konfiguration und die Reports werden heute in Georgsmarienhütte in einem Microsoft SQL Server gespeichert. Zusätzlich wurde eine MS Access Datenbank auf MS SQL migriert, um die Performance zu steigern und den Administrationsaufwand zu reduzieren. „Es ist eine mittlerweile alte und ebenso bekannte Wahrheit: Wer einen Prozess optimieren will, muss erst einmal messen“, erklärt Dr.- Ing. Jianxiong Deng, der für die Einführung von FactoryTalk VantagePoint EMI in der Abteilung Verfahrenstechnik der Georgsmarienhütte GmbH verantwortlich ist. „Dabei kommen erhebliche Datenmengen zusammen. Es genügt allerdings nicht, diese Daten vorrätig zu haben. Man muss sie auch verstehen und auswerten, um Nutzen daraus zu ziehen und sie zu einem wertvollen Wirtschaftsgut für das Unternehmen zu machen. Genau hierbei unterstützt uns FactoryTalk VantagePoint EMI.“
FactoryTalk VantagePoint EMI stellt abstrakte Layer bereit, die das physikalische Datenmodell mit dem logischen Datenmodell verbinden. Die einzelnen Datenquellen werden im physikalischen Modell über Standard-Konnektoren an FactoryTalk VantagePoint EMI angebunden. Im logischen Modell werden die Daten aus dem physikalischen Modell in einen für den Benutzer verständlichen Zusammenhang gebracht. Der Benutzer hat im logischen Modell auf alle Daten Zugriff, die für ihn wichtig sind, ohne zu wissen, aus welcher Datenquelle diese Informationen kommen. Er kann auf alle relevanten Daten mit seinem Webbrowser zugreifen und benötigt keine spezifische Client-Installation. Dies erhöht zum einen die Akzeptanz der Anwender und reduziert zum anderen den Administrationsaufwand erheblich. Das VantagePoint Real-time Dashboard ermöglicht einen Live-Einblick in den Produktionsprozess. Mit einer Aktualisierungsrate von zehn Sekunden wird der tatsächliche Energieverbrauch des Lichtbogens angezeigt. Auch Wirkungsleistung sowie Bearbeitungszeit des aktuellen Batches werden visualisiert. Diese Messwerte liefert MS SQL. Das Sicherheits-System von FactoryTalk VantagePoint EMI ermöglicht jeder Nutzergruppe die Erstellung eigener Reports und Trend analysen, die ausschließlich von definierten Gruppenmitgliedern genutzt werden können, aber auch für andere Nutzergruppen zur Verfügung gestellt werden können. Mithilfe des FactoryTalk VantagePoint EMI Portals können in Georgsmarienhütte alle ‚aktuellen’ Chargen, sprich die letzten 100, eingesehen werden. Ein wichtiges Element des GASCON-Systems ist die Analyse der chemischen Zusammensetzung des Ausgangsprodukts pro Charge. Dafür wird eine Ergebniskalkulation mittels Excel-Tabelle verwendet. Factory Talk VantagePoint nutzt durch die perfekte und harmonische Integration mit Microsoft-Technologien diese Tabellen zur Darstellung. Alle Batch-Informationen aus dem Produktio snetzwerk werden durch das Trend- Modell von VantagePoint gemapped. Dabei eröffnen integrierte Zeit-Angaben (Wann war die Charge in welcher Anlage im Produktionsprozess?) die Möglichkeit, per Klick einen Trend zu erzeugen.
Ergebnisse und Ausblick
Mit der Implementierung von Factory Talk VantagePoint EMI hat die Verfahrenstechnik in Georgsmarienhütte einen Effizienz-Sprung gemacht. Alle benötigten Daten stehen jedem berechtigten User – sei er in der Produktion oder Verfahrensingenieur – zur richtigen Zeit über den Webbrowser zur Verfügung. Sie haben gleichsam Zugriff auf Daten aus dem Büro- und dem Produktionsnetzwerk. Dr. Deng von der Verfahrenstechnik der Georgsmarienhütte GmbH ist begeistert: „Sämtliche Daten sind zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar. Jeder berechtigte Mitarbeiter kann Daten mit seinem Office-PC einsehen und benötigt keinen zusätzlichen PC am Arbeitsplatz wie in der Vergangenheit. Wir haben so das Projektziel, den Schmelzvorgang besser zu verstehen und zu optimieren, in die Tat umgesetzt.“ Der einfachere Zugang zu Datenquellen war eines der erklärten Ziele, das mit Einsatz der Software-Lösung von Rockwell Automation erreicht werden sollte. Auch die einfache und vor allem intuitive Bedienung der zentralen Reporting-Oberfläche, über die sich die Mitarbeiter im Stahlwerk sehr positiv geäußert haben, war eine Grundvoraussetzung für den Erfolg des Vorhabens. Sehr zufrieden ist man auch mit der Stabilität und Performance des neuen Systems. Aktuell beschränkt sich das Factory Talk VantagePoint EMI auf die Auswertung der Daten für den Elektrolichtbogenofen. In Zukunft kann die Lösung auf weitere Produktionsanlagen ausgedehnt werden.