Käserei Holtsee: HACCP-Monitoring automatisch

Immer noch und immer wieder Thema in der Automatisierung: Informationsflüsse vom Papier auf elektronische Wege umleiten, Daten intelligent verteilen und Systeme angemessen reagieren lassen.

Autor: Hanjo Schlüter, erschienen in der molkerei-industrie 1/2011, S.28-30, PDF

Die Käserei Holtsee bei Kiel baut seit vier Jahren im Zuge umfangreicher Betriebserweiterung ihr Leitsystem auf und aus. Jüngste Implementierung: Die automatische Überwachung des Milcherhitzers als „Critical Control Point“.

Heute liefern 270 Erzeuger aus der Region rund 110 Mio. kg Milch im Jahr nach Holtsee. Der Betrieb produziert überwiegend verschiedene Tilsiter-Sorten, die sowohl unter eigener Marke als auch über Gut von Holstein vermarktet werden.  2006 startete Holtsee erste Projektabschnitte gemeinsam mit der inray Industriesoftware GmbH aus dem holsteinischen Schenefeld. inray ist spezialisiert auf Produktionsleitsysteme („MES“) und Produktionsüberwachung (Visualisierung, „SCADA“). Vorgabe des Technischen Leiters bei Holtsee, Tim Hansen: „Weg vom Papier. Und dabei Effizienz steigern.“

Leitsystem: Kesselmilch einstellen

Vom Labor bis zum Kesselmilchtank: Weg der Informationen bei Holtsee. (Vergrößerung per Mausklick)

Nicht nur, dass oft „mal schnell eine Auswertung ziehen“ aus Schrankwänden voller Aktenordner zum stundenlangen Unterfangen werden kann – Berichte könnten schließlich in Echtzeit auf Knopfdruck zur Verfügung stehen –, auch die Produktion kann durch intelligente Datenverteilung optimiert werden. So werden zum Beispiel die Daten aus der Rohmilchanalyse automatisch ins Produktionsleitsystem übernommen und daraus Vorgaben für die Steuerung der Standardisierung generiert. Die Folge: Die Kesselmilch kann produktspezifisch genau eingestellt werden, die Rohstoffausnutzung wird optimiert – der Einsatz sinkt, die Ausbeute steigt auch finanziell deutlich spürbar, „und der Käse gelingt noch gleichmäßiger“, zieht Tim Hansen Bilanz. In der Folge hat inray in Zusammenarbeit mit dem Steuerungsprogrammieren des Anlagenbauers Microflex Services GmbH aus Hamburg die Produktionsvorplanung projektiert und angebunden. Jetzt gibt der Produktionsleiter lediglich vor, welcher Käse wann produziert werden soll, und ordnet einen Kesselmilchtank zu. Die Steuerung der Standardisierung erhält diese Daten zusammen mit den Analysewerten aus dem Foss-System und kann termingerecht produktoptimiert die Kesselmilch bereitstellen.

Überwachung: HACCP

Tagesbericht der relevanten Parameter (CCP Milcherhitzer).(Vergrößerung per Mausklick)

Im nächsten Projektabschnitt hat Tim Hansen sich mit der Automatisierung des CCP-Monitorings auseinandergesetzt. Auch hier haben die Software-Experten von inray und die Anlagenbauer von Microflex zusammengearbeitet. Erster Schritt: Die Überwachung des Milcherhitzers im SCADA-System. Zielvorgabe ist die vollständige Automatisierung des Milcherhitzer-Monitorings und der Korrekturmaßnahmen, also

• die Überwachung der relevanten Messpunkte
• die Einleitung von Maßnahmen im Falle einer Grenzwertüberschreitung
• die Dokumentation von Messung und Maßnahmen.

Die eigentliche Datengewinnung aus Messfühlern und Steuerungen sowie das Anstoßen der entsprechenden Maßnahmen ist dabei Sache der SPS-Programmierer von Microflex. Die Verarbeitung der Daten zu aussagekräftigen Informationen und zur Bereitstellung der HACCP-Dokumentation liegt bei inray, deren bei Holtsee laufende Systeme im Prinzip nur um einen weiteren zu konfigurierenden Bericht zu ergänzen sind. Laut CCP-Spezifikation sind drei Parameter zu erfassen: Die Temperatur des Heißhalters (mind. 72 °C), die Heißhaltezeit (15 Sek.) sowie die Vermeidung der Vermischung von kalter und heißer Milch. Die Heißhaltezeit wird durch eine Begrenzung der Durchflussmenge im Heißhalter auf 25.000 l/h gewährleistet, die Vermischungssicherheit über Berechnung des Differenzdrucks im Milcherhitzer dokumentiert.  Zusätzlich ist durch interne Überwachung die Funktionsfähigkeit des Systems zu gewährleisten, bei Abweichung sind auch hier Maßnahmen einzuleiten (Verifizierung). Sollte einer der Grenzwerte überschritten werden oder die interne Überwachung eine Funktionsstörung des Systems feststellen, schaltet die Anlagensteuerung das „Umschaltventil“ von Produktion auf Umlauf: Die Milch gelangt nicht mehr in die Verarbeitung. Erst wenn die Störung behoben ist und die Werte wieder „stimmen“, kann der Bediener wieder manuell auf Produktion „schalten“.

IT-Struktur

Die von der Steuerung erfassten Daten reicht der OPC Router an die Datenbank weiter. Der Factory Application Server stellt umgehend die Charts in der MES-Web-Anwendung bereit, generiert und verschickt per E-Mail einmal täglich den PDF-Bericht. (Vergrößerung per Mausklick)

Die CCP-Parameter und der Zustand des Umschaltventils werden von der Steuerung kontinuierlich an die BDE-Erfassung von inray weitergemeldet. Der Weg der Daten führt über einen OPC-Server von Kepware und den OPC Router von inray in die Produktionsdatenbank. Der OPC Router ist eine (Software-)Drehscheibe zum Datenaustausch zwischen beliebigen OPC-Servern, Datenbanken und Web-Services mit Anbindungsmöglichkeiten an kaufmännische IT (ERP-Systeme) und Mailserver (automatischer Versand). Da der Router in Holtsee bereits im Einsatz war, musste für die Datenerfassung des Milcherhitzers nur eine weitere Verbindung über die grafische Oberfläche konfiguriert werden. Auswertung und Darstellung übernimmt inrays Factory Application Server (FAS). Neben der Produktionsplanung ist er in Holtsee bereits in etlichen weiteren Teilprojekten im Einsatz, benötigt für die Visualisierung der Erhitzer-Daten nur eine weitere Anwendungsseite und die vorkonfigurierten Berichte, die schnell zu projektieren sind. Die Darstellung erfolgt innerhalb der automatisch generierten Web-Anwendung. Oder einfacher gesagt: Der Bediener ruft die entsprechende Web-Seite im Intranet auf.

Die Messwerte des Lenkungspunkts „Milcherhitzer“ im Chart. HACCP-relevant ist das dokumentierte Schalten des Ventils während des Zustands „Produktion“ bei Über- bzw. Unterschreitung der Grenzwerte. (Vergrößerung per Mausklick)

Im Chart sieht er hier die aktuellen Kurvenverläufe von Temperatur, Durchflussmenge, Differenzdruck und im Gantt-Balken den Betriebszustand des Erhitzers und des Umschaltventils. Diese Daten werden als Bestandteil der HACCP-Dokumentation täglich als PDF-Bericht generiert. Das System signiert die PDF-Datei, versieht sie mit einem zertifizierten Zeitstempel und legt sie im Dateisystem ab. Damit entfällt der Papierausdruck. Gegenüber der Datenhaltung in der Datenbank bietet das signierte PDF den Vorteil der Unveränderlichkeit der Daten, der zertifizierte Zeitstempel bezeugt die Echtheit. Ein zu prüfender Bericht ist stets nur einen Mausklick entfernt – das regalmeterweise Suchen von Ordnern ist überflüssig geworden.