Flexibel durch modulare Produktion

Neue Produktionsanlagen müssen flexibel und effektiv sein, um immer schnellere Chargenwechsel zu realisieren. Diese Anforderungen setzen Merck und Siemens bei der Entwicklung einer modularen Filteranlage um – und engagieren sich gemeinsam für die agile Standardisierung der modularen Produktion.

Jedes Jahr bringen Hersteller inzwischen neue Smartphones auf den Markt. Für den Pharma- und Chemiekonzern Merck KGaA als Produzent von Flüssigkristallen und OLED-Materialien für Displays aller Art wird es deshalb immer wichtiger, flexibel zu sein. „Die Prozesslebenszyklen werden immer kürzer“, erklärt Christian Schäfer, Teamleiter Automatisierungstechnik bei Merck bei einem Treffen mit seinen Siemens-Kollegen im Testlabor für Smart Automation in Karlsruhe.

Gemeinsame Pionierarbeit

„Die letzten drei Jahrzehnte funktionierte das so: Man schaute, was man herstellen will, und dann bestellte man eine spezialisierte automatisierte Anlage, die dann einige Jahre produzierte. Aber das funktioniert heute nicht mehr“, sagt Schäfer. Der Markt verlange immer schneller immer kleinere Chargen. Aber für jede Charge eine neue Produktionsanlage bauen? Unmöglich, insbesondere für Merck, ein Unternehmen, das kleine Produktmengen hochproduktiv herstellt. Die neuen Anlagen müssen flexibel und effektiv sein. „Unsere Antwort auf Industrie 4.0 heißt Modularisierung“, sagt Schäfer.

Unsere Antwort auf Industrie 4.0 heißt Modularisierung.

Christian Schäfer, Teamleiter Automatisierungstechnik, Merck KGaA

Dazu hat er sich mit den Kollegen von Siemens zusammengetan, für die der Bereich modulare Automation ebenso aktuell ist. „Wir sind in diesem Fall Produktvordenker, die kooperieren, um gemeinsam Pionierarbeit in der Standardisierung der modularen Automation zu leisten“, erklärt Mathias Maurmaier, Projektleiter für Engineering und Automation bei Siemens Process Industries and Drives.

Module seriell, parallel oder gemischt verknüpfen

Eine Spezialfirma aus der Schweiz wird Merck in Kürze eine neue Filteranlage liefern: Die Anlage wird aus verschiedenen Modulen bestehen, welche seriell, parallel oder gemischt produktabhängig verknüpft werden können. Jedes Modul ist mit einer Siemens-Steuerung ausgestattet und individuell zu betreiben.

 

Und mehr als das. In der NAMUR, der Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie, wird seit Jahren über die Normen bei der Modularisierung diskutiert. Siemens und Merck wollen vorne mit dabei sein. „Wenn wir dort zusammen auftreten und zeigen können, dass zum Beispiel die Facette des Human Machine Interface (HMI) sowie die Services funktionieren, die wir entwickelt haben, dann haben wir natürlich ein anderes Ansehen“, erklärt Schäfer.

Plug-and-Produce

Im Testlabor für Smart Automation in Karlsruhe führen die Kollegen die Funktionsweise vor. Wie an eine Raumstation können hier die Module an das Backbone angedockt werden. „Plug-and-Produce“ heißt das Zauberwort: Produktionsanlagen aus Modulen nach dem Baukastenprinzip, aber mit minimalen Engineeringzeiten. Einerseits ist dafür das „physische“ Einstecken der Module notwendig. Auf einer ganz anderen Seite steht aber die digitale Verschaltung.

Es wichtig, dass das Leitsystem die Module orchestrieren kann – und dazu müssen alle einen Standard sprechen.

Dieter Ziegler, Key Account Manager, Siemens AG

„Das wahre Knowhow steckt in der IT“, erklärt Dieter Ziegler, Key Account Manager bei Siemens. Jedes Modul verfügt über ein digitales Module Type Package (MTP), auf gut Deutsch: Dort steht, was das Modul kann. „Und dann ist es wichtig, dass das Leitsystem die Module orchestrieren kann – und dazu müssen alle einen Standard sprechen.“

Agile Standardisierung

Gerade an diesen Standards wird in der NAMUR und im Verein Deutscher Ingenieure (VDI) seit Jahren gearbeitet. Doch Siemens und Merck wollen nicht erst auf die endgültige Verabschiedung der Standards warten und dann loslegen. Stattdessen praktizieren die Partner die „agile Standardisierung“. „Wir warten nicht mehr, bis ein Standard nach jahrelanger Gremienarbeit komplett fertig gestellt ist, sondern entwickeln parallel zur Gremienarbeit erste Lösungen, um diese in Kundenprojekten einzusetzen“, erklärt Maurmaier. So profitieren die Kunden von Siemens frühzeitig von den Vorteilen eines neuen Standards.

 

Mit der Umstellung auf die modulare Produktion soll auch der Übergang von der Batch- zur kontinuierlichen Produktion ermöglicht werden. „Neben höherer Produktivität, größerer Prozessfenster sowie höherer Prozessstabilität bedeutet die per se geschlossene Fahrweise auch mehr Sicherheit für unsere Mitarbeiter“, so Schäfer.

Mut zur Innovation

Christian Schäfer ist ein Mann, dem man die Begeisterung bei der Pionierarbeit anmerkt – und der überzeugt ist, mit Siemens den richtigen Partner dafür gewählt zu haben. „Siemens gehört zu den Standardlieferanten von Merck“, erklärt er. „Siemens ist ein Vollsortimenter, hat eine große Prozessnähe, kennt unsere Bedürfnisse. Deswegen ist es möglich, gemeinsam komplexe Anforderungen in Einklang zu bringen“, so Schäfer.

 

Im Herbst 2018 soll das Filtermodul bei Merck einsatzbereit sein. Schäfer ist sich sicher: „Dann haben wir nicht nur eine funktionierende Anlage, sondern haben auch gemeinsam viel dazu gelernt.“

04.06.2018
Moritz Gathmann

Bildquellen: Siemens AG / Martin Leissl

Merck KGaA ist ein führendes Wissenschafts- und Technologieunternehmen in den Bereichen Healthcare, Life Science und Performance Materials. Seit seiner Gründung vor 350 Jahren in Darmstadt hat sich Merck KGaA zu einem globalen Unternehmen entwickelt. Rund 52.000 Mitarbeiter arbeiten in 66 Ländern an bahnbrechenden Lösungen und Technologien.

 

In den USA und Kanada ist Merck im Biopharma-Geschäft als EMD Serono, im Life-Science-Geschäft als MilliporeSigma und im Geschäft für Hightech-Materialien als EMD Performance Materials tätig.

 

Übrigens: Die Anfänge von Merck gehen bis zum Jahr 1668 zurück. Merck ist damit das älteste pharmazeutisch-chemische Unternehmen der Welt.

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