Átfogó digitális iker használatával magasraktár beüzemelési idejének 30 százalékkal történő csökkentése
„A Siemens világméretű jelenléte, a kiváló technológia és a jó partneri kapcsolat rendkívül megkönnyíti a munkánkat. Várom a következő közös projektet.” – Dietmar Lenk logisztikai mérnökség vezető, Ferrero
Ferrero
A Ferrero SpA, ismertebb nevén Ferrero Group vagy egyszerűen Ferrero, egy olasz márkás csokoládé- és cukrászipari gyártó és a világ egyik legnagyobb csokoládégyártója és cukrászipari vállalata. https://www.ferrero.com/
„A raktár stabilitását szemmel láthatóan növelte a Plant Simulation segítségével végrehajtott virtuális üzembe helyezés.” – Dietmar Lenk, logisztikai mérnökség vezető, Ferrero
KIHÍVÁSOK
- Tárolóhely megtakarítás magasraktár kialakításával
- Magasraktár üzembe helyezési idejének csökkentése
- Virtuális üzembe helyezés alkalmazása a hatékonyság növelése érdekében
A SIKER KULCSAI
- A Plant Simulation használata a magasraktár gyors indításához
- A virtuális üzembe helyezés alkalmazásának elősegítése a piacra jutás felgyorsításának érdekében
- Speciális vezérlési programozás fejlesztése PLC-vel és SCADA-val
- A Siemens világméretű jelenléte, kiváló technológiája és az erős partnerség
EREDMÉNYEK
- A magasraktár üzembe helyezési ideje 30 százalékkal csökkent
- 88 százalékkal csökkentette a cél rendelkezésre állás eléréséhez szükséges időt
- Javult az áruk gyártás utáni elosztási ciklusba történő szállításának sebessége
- A hibák körülbelül 95 százalékának a heves fázis előtti észlelése, jelentősen csökkentve a stresszt
Egyszerű logisztika
Egy magasraktár, ami alkalmas több száz vagy több ezer raklap tárolására 12-50 méter magasan, az egyszerre az álma és rémálma is a logisztikai szakértőknek. Álom mert viszonylag kis alapterületen sok árut lehet tárolni. Minél jobban gépesített és automatizált a folyamat a tárolás és visszavétel között, annál gyorsabban juthat el a termék jó állapotban a vásárlóhoz. A magasraktár bonyolultsága miatt azonban, amíg nincs beállítva és nem fut minden folyamata zökkenőmentesen, addig ez rémálom lehet a tervezők számára.
A Ferrero a Tecnomatix termékcsalád Plant Simulation segítségével új utat tör. A SIMATIC automatizálással kombinálva magasraktár gyors üzembehelyezésére szolgál.
A Tecnomatix az Xcelerator portfólió része, amely a Siemens Digital Industries Software átfogó és integrált szoftver- és szolgáltatásportfóliója.
A Ferrero csoport egy harmadik generációs családi vállalkozás, amelynek éves forgalma 12,3 milliárd EUR. A központja Albában, egy észak-olasz piedmonti városban található, ahol a jelenlegi cégvezető Giovanni Ferrero nagyszülei cukrászdát és édességgyárat alapítottak az 1940-es években. Sok gyerekkori emlék köthető a Ferrero-hoz az üzletekben Kinder csokoládé és Kinder tojás láttán. A duplo és hanuta gyűjthető képei legendásak, különösen amelyek a labdarúgó Világbajnokságra vagy Európa bajnokságra készültek. Számos ikonikus márkát gyártanak, mint például a Mon Chéri, a TicTac és a Ferrero bonbonok.
A magasraktárak nélkülözhetetlenek a Ferrero számára, amely arra törekszik, hogy az áruk a gyártás után a lehető leggyorsabban az elosztási ciklusba kerüljenek. Stratégiai csomópontot alkotnak a gyártás és az értékesítés közötti folyamatláncban. A magasraktárak üzembehelyezése azonban gyakran bonyolult és hosszadalmas tevékenység. Egy olyan automatizált magasraktár esetében, mint amilyen a közelmúltban épült a vállalat albai központjában, 25 hónap telt el a tervezéstől a bejáratási fázis befejezéséig. A hatalmas árumennyiség miatt minden elvesztegetett nap jelentős költségekkel jár.
Vezérlési technológia alapok
A Ferrero felkészült az üzembehelyezésre, miután az épület használatra kész állapotban volt, illetve a polcok rakodódarukkal és a szállítószalagok beállításra kerültek. Az első lépés a programozható logikai vezérlő (PLC), a felügyeleti vezérlés és adatgyűjtés (SCADA) specifikus vezérlési programozás kidolgozása volt. Az építkezés utolsó szakaszával párhuzamosan kezdődött. Az üzembehelyezésre csak akkor kerülhetett sor, ha a logisztikai berendezéseket és vezérlőket telepítették és a programozott teszteket lefuttatták. A komplexitás, illetve a raklapok szállítószalagokkal és rakodódarukkal történő együtt mozgatása miatt, ez az időigényes folyamat hat hónapig tartott.
Szükséges rendelkezésre állás
Az üzembe helyezést követően a raktár műszakilag befejezettnek minősül és már 80 százalékos rendelkezésre állást kell kínálnia mielőtt csatlakozik a vállalati erőforrás-tervezési (ERP) rendszerhez. A három hónapos kiterjesztett raktárkezelési integráció befejezése után, a valós működés egy két hónapos felfutási fázissal kezdődik. Ebben a fázisban lassan finomhangolásra kerül a teljesítmény, amíg a teljes rendszer, amely a szállítási technológiából, vezérlésekből, anyagáramlási rendszerekből, raktárirányítási rendszerből és ERP-ből áll, zökkenőmentesen nem működik együtt. Hat hónappal az indulás után 98 százalékos rendelkezésre állást szükséges elérni.
Virtuális üzembe helyezés
A Ferrero hasznot húz technológiai partnere, a Siemens sokoldalúságából, mivel a különböző részlegek magasraktárak telepítését, illetve PLC vezérléseket hajtástechnológiával és automatizálással egyaránt kínálnak. Dietmar Lenk, a Ferrero logisztikai mérnökség vezetője a magasraktárak üzembehelyezéséért felel. A legutóbbi projektjéhez az Alba központban Lenk és csapata valami újat mert csinálni: a virtuális üzembe helyezést. Mivel eredeti szakmája az automatizálási technológiához kapcsolódik és mivel évek óta követi a Siemens fejlődését a virtualizáció területén, a Tecnomatix Plant Simulation-t választották erre a feladatra. Habár a Plant Simulation eredetileg gyártóüzemek anyagáramlási szimulációjára került kifejlesztésre, a raktározási logisztika szektor magas követelményeinek is megfelel. A cél az üzembe helyezési idő 30 százalékos csökkentése volt.
Mivel a magasraktár-logisztika területén még nem készült hasonló projekt, a Siemens először egy Plant Simulation könyvtárat készített a szükséges komponensekkel. Ezt az erőfeszítést egyszer szükséges megtenni, a későbbi projektek is profitálnak belőle. Bár kilenc hétbe telt, Lenk nyugodt maradt: „A hasonló korábbi projektekből tudom, mennyire fontos, hogy hagyjunk egy bizonyos időt a próbaváltozatokra.” – mondta Lenk.
„Gyorsabb projekteredmények érhetők el később, magasabb folyamatminőség mellett. A 8000 raklap helyet és négy rakodódarut magában foglaló albai magasraktár üzembe helyezése virtuális támogatással 13 hétig tartott. 2019-ben, a Milánó melletti Pozzuoloban hagyományos módon üzembe helyeztünk egy szinte azonos magasraktárat. Az ezért felelős csapat azonban nagyobb volt és 19 hétre volt szükségünk. A megtakarítási célt tehát azonnal elértük!”
Hat hónap helyett három hét
Három héttel az albai rajt után lefuttatásra kerültek az első rendelkezésre állási tesztek az Európai Anyagkezelő Szövetség (European Materials Handling Federation, FEM) 9.222 szabályai szerint. A FEM szabályai a rakodódarukkal és állványos kiszolgáló egységekkel rendelkező rendszerek átvételére és rendelkezésre állására vonatkozóan elismert sztenderdek. A 98 százalékos rendelkezésre állási célt, amely általában hat hónapig tart, mindössze három hét alatt sikerült elérni, ami 88 százalékos csökkenést jelent.
Virtualizációs előny
„A raktár stabilitását szemmel láthatóan növelte a Plant Simulation segítségével végrehajtott virtuális üzembe helyezés.” – mondta Lenk. „Már hónapokkal a tervezett időpont előtt elértük a szükséges rendelkezésre állást az átfogó digitális iker kiváló minőségének és kifejezőképességének köszönhetően. Befejezéskor a mesteremberek és szerelők általában mérnökeinkkel tolonganak az építkezésen, ami nem könnyíti meg az üzembe helyezést. A virtuális üzembe helyezéssel sokkal korábban, nyugodt irodai légkörben dolgozhatunk.”
„Ez egy felbecsülhetetlen előny. A térbeli közelség elősegíti a koordinációt. Idáig például egy PLC programozó ült a vezérlőknél, amíg a SCADA adatgyűjtő kolléga a csarnok másik végén. A koordináció rádión történt. Ha probléma lép fel, nem biztos, hogy olyan egyszerű reprodukálni azt valós körülmények között. Ha viszont az összes programozó egy szobában van és együtt tudja követni a projektet, az nagyban megkönnyíti a dolgokat, mivel gyakorlatilag minden egy rendszeren történik és pontosan reprodukálható.”
„A szimulációs eredmények megbízhatósága felgyorsítja a projektet és javítja a valós működés minőségét. A PLC vezérlés körüli összes automatizálási technológiai programunkat előre és optimális körülmények között tesztelhetjük. Így a hibák körülbelül 95 százalékát észleljük és lényegesen kevesebb stressz ér bennünket az utolsó heves fázisban. Ha az üzembe helyezést a való életben úgy hajtanánk végre, mint az átfogó digitális iker használata előtt, akkor hozzáadódnának azok a fizikai pontatlanságok, amelyeknek nem egy rosszul programozott vezérlési logikában van az oka.”
„Ezek a fizikai pontatlanságok lehetnek például sérült raklapok vagy zsugorfólia-maradványok, amelyek irritálják a szenzorokat. Korábban ezek a hibaforrások keveredtek és sok időbe telt, amíg biztonságosan elválasztottuk őket egymástól. Ma a virtuális üzembe helyezéssel úgy tűnik, hogy valószínűleg már nincs szükségünk a két hónapos felfutási szakaszra a folyamatok stabilizálásához. Ez rendkívül bizakodóvá tesz bennünket, ezért a Plant Simulation-t használjuk a következő magasraktár kialakítására a belgiumi Arlonban, ahol 12 000 raklaphely és öt rakodódaru található.”
A valóságnál gyorsabban
A Tecnomatix Plant Simulation teljesítménye és pontossága az anyagáramlás szimulációban figyelemre méltó. Végül is mind a 6000 szenzor és 230 hajtóegység leképezésre került. Ahol a fizikai határok korlátozzák a valódi üzembe helyezés időhorizontját, ott a virtualizációval kiterjed. A valódi raklapokat csak bizonyos mértékig lehet gyorsítani, mielőtt a tömeg tehetetlensége problémákat okozna. Ennek megfelelően sok időbe telik, amíg a valódi raklap egy egész átfutást teljesít. A virtuális modell könnyen felgyorsítható, ami viszont felgyorsítja a tesztelést és a programozást. A Tecnomatix Plant Simulation segítségével a valós időhöz képest 50 000-szeres gyorsulás érhető el. A virtuális üzembe helyezési szektorban a PLC vezérlőrendszer korábban 1:1 valós időben állította be a tempót. A Plant Simulation és a PLCSIM Advanced kombinációja lehetővé teszi az ügyfél számára, hogy túlhúzza az időalapot. A PLCSIM Advanced és a Plant Simulation közötti alkalmazásprogramozási interfész (API) gondoskodik a két rendszer közötti szinkronizálásról, figyelembe véve a túlhajtási sebességet. Ily módon a szimuláció csatlakoztatható és végrehajtható bármilyen PLC kód módosítása nélkül.
Nagy szerencse
„Számunkra az első lépés a virtuális üzembe helyezés felé Albában egy nagy szerencse volt.” – mondta Lenk. „Bár két és fél hónapig volt egy koronavírus miatti leállásunk az építkezésen, az automatizálás fejlesztésében a virtuális üzembe helyezésnek köszönhetően nem volt megtorpanásunk! Ha fizikailag helyeztük volna üzembe, akkor ennek megfelelően lemaradtunk volna. A projekttervben nem szerepelt az új típusú gyári átvételi teszt, amit szerencsére a korona-korlátozások miatt virtuálisan el tudtunk végezni. A következő projektünkben a belgiumi Arlonban az automatizálás és a SCADA technológia kezelői képzéseket is az átfogó digitális ikerpár segítségével fogjuk véghez vinni. Ez számunkra nagyon kedvező, mert ez korábban csak röviddel a tényleges kezdés előtt volt lehetséges, ezzel pedig kicsik lettek a képzések időablakai.”
Virtuális üzembe helyezés meghatározása
Lenk a beüzemelés során nagy jelentőséget tulajdonít a virtuális üzembe helyezés definíciójának: „Nálunk különböző kivitelek vannak. Maradok a VDI (Német Mérnökök Szövetsége) réteg modell szerint történő ábrázolásánál. Ott az ERP (vállalati erőforrás-tervezés) rendszer található a legfelső szinten. A négy lehetséges terület, ahol virtuális tesztelés végezhető: a WMS (raktárirányítási rendszer), az MFS (anyagáramlási rendszerek), a vezérlési szint PLC-vel és a műszaki szint a szállító és felrakodó berendezésekkel. Vannak, akik már akkor szimulációról beszélnek, amikor csak a WMS rendszer vagy más egyedi szintek kerülnek virtualizálásra. A VDI definíciója szerint ez nem szimuláció, hanem az egyes tesztterületek emulációja. A VDI szerint a szimulációt az határozza meg, amit a Plant Simulation kínál, mivel a virtuális modell mind a négy területet lefedi, és az automatizálástól, beleértve a PLC-szoftvert, az összes rendszerrel való kommunikációig és a hardver leképezéséig terjed. Csak egy átfogóan leképezett Plant Simulation modell tesz lehetővé realisztikus tesztkörnyezetet megbízható eredményekkel.”
Fókuszban az SAP EWM
Albában még mindig használatban van egy saját tulajdonú WMS rendszer. A belgiumi Arlonban található magasraktárban a hangsúly a Ferrero szokásos SAP EWM moduljának beépítésén van. Tartalmazza a WMS-t és az MFS-t. A Plant Simulation segítségével a tárolási és visszakeresési folyamatok optimalizálhatók a különböző stratégiák virtuális próbáival. Emellett stresszteszteket is végeznek. Ezenkívül a tesztek végrehajthatók az SAP EWM szoftverfrissítéseivel védett virtuális környezetben az importálás előtt. Ezen túlmenően a folyamatban lévő magasraktári műveletekben újra és újra előforduló számos apró változtatási kérés most könnyedén lefuttatható a szimulációban, mielőtt az optimális változat a valós működésben életbe lépne.
A megoldások kölcsönhatása
Az első magasraktár virtuális üzembe helyezésének befejezése leegyszerűsíti a Ferrero munkáját a jövőben és jelentős előrelépést jelent: „A Siemens nagyon jó támogatást nyújtott számunkra a különböző területeken és hogy tovább optimalizáljuk a folyamatainkat.” – mondta Lenk. „A magasraktár építésétől kezdve a műszaki berendezéseken át az automatizálásig és szimulációig mindent egy szervezettől kapunk. A Siemens világméretű jelenléte, a kiváló technológia és a jó partneri kapcsolat rendkívül megkönnyíti a munkánkat. Várom a következő közös projektet.”
Érdekli a Plant Simulation? Kezdje el a 30 napos próbaidőszakot még ma!
