Die Module von DaProS®-Batch

DaProS®-Batch Module

DaProS®-Batch Module optimieren den Ablaufprozess in Ihrer Produktion. Ein modulares System zur Steuerung und Überwachung rezepturgesteuerter Batch-Prozesse.

DaProS®-Batch ist ein innovatives Prozessleitsystem für mittelständische Unternehmen

Die GTI-process zielt mit ihrer Leittechnik auf die typischen Anforderungen der mittelständischen Unternehmen. Dort sind preiswerte und langlebige Systeme gefragt, die mit dem Unternehmen mitwachsen und auch in den abzudeckenden Aufgaben schrittweise erweitert werden können. Nur so ist die Investitionssicherheit und eine schnelle Amortisation gegeben.

Aus diesen Anforderungen resultiert ein modulares System, das vom unterstützten Mengengerüst und im Ausbau der einzelnen Komponenten auf eine Anlage abgestimmt und auch zu späteren Zeitpunkten beliebig um weitere Funktionsmodule ergänzt werden kann.

Deshalb gliedert sich unser Leitsystem in unterschiedliche Module, die beliebig miteinander kombiniert werden können. Da das Ganze auf einem offenen Datenbanksystem aufsetzt, ist die Anbindung an bestehende EDV-Systeme leicht möglich. Dies wird zudem unterstützt durch geeignete Import- und Exportfunktionen.

uebersicht-module

Die einzelnen Module im Überblick

Die Softwaremodule der Produktfamilie DaProS®-Batch sind unterschiedlich aufgebaut. Der EquipmentDesigner ist eine eigenständige Software, die ohne Fremdsoftware alleine aufgerufen werden kann. Genauso der RecipeDesigner und der UserManager. Andere Komponenten wie BatchManager, ReportManager, UnitManager (=Plugins) etc. sind Softwaremodule, die nur in einer Rahmenapplikation dem DaProS®Manager ablaufen können. Diese Plugins werden installiert und in den DaProS®Manager eingebettet.     Der DaProS®Manager übernimmt das Fenster- und Neuhandling und sorgt für ein einheitliches Aussehen der Komponenten.

DaProS®Manager Steuerung

      Die Steuerung des Managers und seiner Plugins erfolgt über ein Ribbon.
Über den BatchManager werden die zu produzierenden Chargen definiert. Dabei werden den Rezepturen mit den gewünschten Produktionsmengen den Linien zugeordnet. Falls in den Rezeptablauf eingegriffen werden muss, kann dies über die Oberfläche des BatchManagers erfolgen, der alle Vorgänge protokolliert.
Batchplanung
Um einen neuen Batch zu planen, ist es nötig ein vorhandenes Rezept auszuwählen und die zu produzierende Menge zu definieren. Zu diesem Zeitpunkt können noch nicht spezifizierte Parameterwerte in den jeweiligen Rezeptschritten erfasst werden. Da alle Rezepte als Klassenrezepte erstellt werden können, besteht die Möglichkeit, erst beim Anlegen eines Batches die gewünschten Units zuzuordnen. Diese Technik reduziert die Anzahl der Rezepturen deutlich und verhindert Fehler durch nicht aktualisierte Rezepturen.   Wenn mit der Materialverwaltung gearbeitet wird, kann anhand geplanter Batches eine Compound-Liste (Vorverwiegung) erstellt werden. Diese Liste beinhaltet alle Rohstoffe, die vor dem Batchstart verwogen und an den Verwendungsort transportiert werden müssen. Diese können dann über das Compounding an einem getrennten Ort verwogen und für den Batch gelabelt werden.
UnitManager
Mit dem BatchManager wird der UnitManger installiert. Hier wird angezeigt, welche Unit durch welchen Batch belegt wird. Mit entsprechenden Rechten kann eine Unit ent- bzw. gesperrt werden Der BatchManager und UnitManger ist momentan nur mit deutscher Oberfläche verfügbar. Der BatchManger ist für Maus-Tastaturbedienung ausgelegt.  
Batchsteuerung
Im BatchManger stehen Funktionen wie • Batch starten • Batch stoppen • Batch in Pause • Schritt wiederholen • Schritt abbrechen uvm.
Auftragsbezug
Bei der Batchplanung kann in einem ersten Schritt ein Bezug zu einem importierten Auftrag hergestellt werden. Batchrelevante Daten wie Batchnummer, Menge, produzierende Unit, Planstartzeit, Rezept… werden automatisch übernommen.
Im UnitManager wird der Belegungs- bzw. Sperrungszustand der Units dargestellt. Der UnitManager wird neben anderen Komponenten wie der BatchManager oder der ReportManager im DaPros®Manager abgebildet. Er bietet sozusagen den Rahmen für diese Softwaremodule. Die Plugins werden installiert und in den DaPros®Manager eingebettet. Der DaPros®Manager übernimmt das Fenster- und Neuhandling und sorgt für ein einheitliches Aussehen der Komponenten.
Das BatchControl ist das zentrale Überwachungs- und Steuermodul. Hier wird ein Batch gestartet, pausiert, abgebrochen, Schritte wiederholt, neu gestartet unterbrochen… Weiterhin zeigt das Modul während der Produktion eines Batches dessen aktuellen Status sowie sämtliche Soll- und Istwerte an. Es ist touchfähig und kann somit zur Bedienung in der Produktionsumgebung eingesetzt werden. Das BatchControl ist eine reduzierte Variante des BatchManagers. Es ist keine Batchplanung möglich. Es ist das Modul zur Batchsteuerung in der Produktionsumgebung und ist voll Touch bedienbar. Batchsteuerung Funktionsbeispiele: Batch starten – Batch stoppen – Batch in Pause – Schritt wiederholen – Schritt abbrechen – Lagerort tauschen – Prozessunit wechseln uvm.
Um in der Batchverarbeitung geräteneutrale Rohstoffbezüge einbringen zu können und Handzugaben über eine Vorverwiegung zu fahren, wurde der Material Manager realisiert. Er verwaltet einen Materialstamm mit Materialbezeichnung, Materialnummer und einem Kommentar. Über die Rohstofftankzuordnung können diese Materialien beliebigen Tanks bzw. Silos zugeordnet werden. Selbstverständlich kann bei einer Umbelegung eines Tanks diese Zuordnung wieder verändert werden. Materialien werden heute in der Regel durch den Export/Import-Server von einem ERP System automatisch übernommen. Ist keine Übernahme gewünscht oder verfügbar, so kann mit diesem Modul der Materialstamm erstellt und gepflegt werden.
Um in der Batchverarbeitung geräteneutrale Roh­stoffbezüge einzubringen wurde der Wareneingang realisiert. Über die Lagerort/Material-Zuordnung können Materialien beliebigen Tanks bzw. Silos zugeordnet werden. Selbstverständlich kann bei einer Umbelegung eines Tanks diese Zuordnung wieder verändert werden. Zusätzlich ist die Vergabe einer Wareneingangsnummer am Lagerort möglich. Diese Wareneingangsnummer dient dann bei der Protokollierung als direkter Herkunftsnachweis.
In DaProS® ist eine einfach Lagerverwaltung ohne Bestandsführung implementiert, in der die zur Produktion benötigten Rohstoffe verwaltet werden. Hier können alle auf der Anlage befindlichen Lager angelegt werden. Die in der Anlage verfügbaren Units (z.B. Silos, Lagertanks) können auch als Lagerorte gelten. Units als Lagerorte haben den Vorteil, dass auf diese automatisch zugegriffen werden kann.  
Alle Handzugaben werden über ein integriertes Vorverwiegemodul (Compounding) mit Schnittstellen zu den Waagen in der Produktionsvorbereitungsphase verwogen und mittels Barcode gelabelt. Bei der Produktion werden die Handzugaben mittels Bedienerdialog angefordert und der Barcode geprüft, bevor das Material dem Prozess zugeführt werden kann. Verwechslungen von Materialien sind ausgeschlossen und eine Chargenrückverfolgung ist gewährleistet. Für Handzugaben werden die Rohstoffe über das Vorverwiegemodul batchorientiert verwogen, Istwerte gebindeorientiert protokolliert und alle Gebinde per Barcodelabel und im Klartext gekennzeichnet. Für die Handzugaben kann so eine 100%ige Kontrolle der Zugabe erfolgen.   Die Oberfläche für die Vorverwiegung ist sehr komfortabel und einfach in der Bedienung gestaltet und unterstützt Touchpanels. Es können gleichzeitig mehrere Waagen für unterschiedliche Verwiegebereiche unterstützt werden. Alle Vorverwiegungen werden in der Datenbank mit Angabe der Liefercharge protokolliert und können im Batchbericht mit ausgedruckt werden. Zu Plausibilitätsprüfungen kann ein EAN Code 128 gelesen werden. Aus diesem wird die Materialnummer entnommen und gegen den Verwiegeauftrag geprüft. Beim gleichen Scan, wird eine Wareneingangsnummer automatisch übernommen. Somit kann ein Bezug auf die Liefercharge hergestellt werden.
Der DaProS® ProductionViewer wird zum Darstellen von importierten Aufträgen verwendet. Die aus dem ERP importierten Produktionsaufträge werden tabellarisch dargestellt. Es stehen diverse Gruppierungsmöglichkeiten zur Verfügung. Eine „Ampel“ für den Auftragsstatus wird aus dem verknüpften Batch abgeleitet. Nicht produzierte Aufträge können gelöscht werden. Materialien werden heute in der Regel durch den Export/Import-Server von einem ERP System automatisch übernommen. Dem Auftrag können zusätzlich Stücklisten hinterlegt werden, um Materialmengen für die Produktion vorzugeben.  
Das Batchsystem bietet viele Berichte zur Auswertung an. Neben Produktionsübersichten mit dem zugehörigen Materialeinsatz gibt es für jeden produzierten Batch ein detailliertes Protokoll mit der exakten Abfolge der Produktionsschritte, deren Parametern, dem zeitlichen Verlauf und den eingesetzten Materialien mit dazugehörigen Chargen-IDs. Über zusätzliche Reports können Chargen verfolgt werden. Der Reportmanager dient dem Abruf und der Darstellung von Reports und Statistiken über eine einfach zu bedienende Oberfläche. Neben standardisierten Reports können kunden- und projektspezifische Reports erstellt und in die Oberfläche mit aufgenommen werden. Dabei stellt der ReportManager ein Konfigurationstool (Konfigurator) zur Verfügung, mit dem neue Reports integriert werden können. Der ReportManager bietet einen komfortablen Rahmen zur Auswahl der Reports und berücksichtigt dabei über die integrierte Benutzerverwaltung die hinterlegten Zugriffsrechte der einzelnen Benutzer. Die Oberfläche ist multilingual aufgebaut und kann in beliebige Sprachen umgesetzt werden. Mit dem Reportmanager eine unbegrenzte Anzahl verschiedener Reports aufnehmen und auf der Oberfläche darstellen. Dazu bedient er sich einer an Outlook angelehnten Auswahlleiste, die dann verschiedene Reports, nach Gruppen eingeteilt, anbietet.    

Viele Funktionen integriert:

 
  • Die Oberfläche beinhaltet viele nützliche Zusatzfunktionen, die bei allen Reports zur Verfügung stehen. So besteht die Möglichkeit, alle Daten eines Reports in sehr einfacher Form zu anderen Programmen zu exportieren (*.pdf, *.xls, etc.).
  • Die Suchfunktion erleichtert das schnelle Auffinden bestimmter Einträge.
  • Alle Reports können vor dem Ausdruck mit verschiedenen Größenfaktoren betrachtet werden.
  • Mit dem Konfigurator steht ein Tool zur Verfügung, das die Aufnahme neuer Reports erlaubt und die Gliederung und Darstellung im Auswahlmenü von bestehenden Reports verändern lässt. Dazu bietet er für neue Reports die Zuordnung im bestehenden Menübaum an.
  • Darüber hinaus kann für jeden Report getrennt der Datenbankanschluss festgelegt werden. Zum Schutz vor unberechtigtem Zugriff sind die notwendigen Benutzerrechte konfigurierbar.
Der DaProS® UserManager ist ein Programm zur Administration der Benutzerdaten. Er dient zum Erstellen und Pflegen von Benutzern und Benutzergruppen und deren Rechte. Die DaProS®-Benutzerverwaltung stellt eine umfassende Softwarekomponente dar, die alle Informationen über Benutzer der Produkt­gruppen PROCON-WIN und DaProS® bereitstellt. Änderungen an den Benutzern, Hinzufügen in eine Gruppe, Entfernen aus einer Gruppe, Login, Logout etc. werden in einem Logbuch dem sog. Audit Trail gespeichert. Es werden Schnittstellen zur Verfügung gestellt, die einerseits eine Pflege der Benutzerdaten über Masken ermöglichen und andererseits den programm­technischen Zugriff auf Benutzerinformationen regeln.  
Die Feinplanung importiert Aufträge von einem ERP System in DaProS®-Batch. Anschließend stehen diese Aufträge zur Zuordnung in der Importtabelle bereit. Über ein Mapping wird eine Referenz auf die Rezeptur hergestellt. Somit sind z.B. Stücklisten und Units auf denen das Produkt gefertigt werden kann bekannt. Per Drag & Drop kann der Bediener nun seine Auftragsreihenfolge an einem Zeitstrahl pro produzierende Unit zusammen stellen. Es erfolgen diverse Plausibilitätsprüfungen und z.B. Überschneidungen, reimportierte, übergebene, aktive und gefertigte Aufträge werden farbig unterschieden. Die Belegzeit der Units wird aus der Rezeptur erfragt und angezeigt. Bei Rezepturen mit mehreren produzierenden Units wird auch die Partnerunit mit in die Feinplanung übernommen und das zeitliches Zusammenspiel berücksichtigt. Eine Bearbeitung des Auftrages in vorgebbaren Grenzen ist ebenfalls möglich. Beim Übertragen der Aufträge aus dem PlugIn Order Planning in den BatchManager wird unter Anderem die Anlagen- und Materialverfügbarkeit geprüft.  
Der DaProS®– Material Transfer wird zum Darstellen von transportierten (A nach B) und transformierten (aus A und B wird C) Material verwendet. Die eigentlichen Herstellung einer Charge wird komplett durch das Batchprotokoll transparent. Es wird aber immer häufiger Material von A nach B und in Teilen nach C verschoben. Das Plugin DaProS®– Material Transfer soll dem Bediener helfen schnell Rückschlüsse auf solche Materialbewegungen zu geben.  
Mit dem Modul DepotActivity wird der Wareneingang genauestens protokolliert. Hier können alle Änderungen eingesehen und ausgewertet werden. Auswertungen DepotActivity • Wann wurde von welchem Benutzer der Wareneingang manipuliert? • Wann wurde die neue Charge in den Wareneingang gebucht? • Wann wurde die alte Charge entfernt? • Durch welche Komponente hat sich der Wareingang verändert? DepotActivity ermöglicht eine tabellarische Rückverfolgung von Materialien und Chargen. Über die Filterfunktion kann nach Datum und Uhrzeit selektiert werden. Die ausgewählten Daten können exportiert und ausgedruckt werden.  

Der BatchServer steuert den Batchprozess

Das eigentliche Programm zum Abarbeiten des Batches ist der BatchServer. Er läuft als Dienst auf dem Serverrechner. Der BatchServer ist für die Prozessankopplung mit dem Tagserver zuständig, die Abarbeitung der Rezeptschritte und die Erfassung batchbezogener Daten. Er ist das zentrale Verarbeitungsmodul für den Ablauf von Batches. Module wie EquipmentDesigner, RecipeDesigner und BatchManager stehen in direkter Verbindung mit dem BatchServer und sind somit als Clients anzusehen. Sie kommunizieren mit dem BatchServer über netzwerkfähige Schnittstellen (COM / DCOM). Arbeitsweise BatchServer Seine Aufgabe ist es, die in der Datenbank abgelegten Rezepte zu interpretieren und auf der Anlage auszuführen. Die auszuführenden Rezepte werden schrittweise über den DataManager aus der Datenbank geholt und den Anweisungen entsprechend interpretiert. Die enthaltenen Parameter der Rezeptschritte und deren Werte werden auf Prozessvariablen oder auf Bedienerdialogen abgebildet. Werte, die von der Schnittstelle zurück­kommen, werden an das Logging weitergereicht und dort als Eintrag in die Datenbank übernommen.     Bei der Interpretation der Rezeptschritte werden alle im Rezeptschritt verwendeten Units für diesen Batch reserviert und können somit, für die Zeit der Funktionsausführung, von anderen Batches nicht verwendet werden. Sollte eine Unit nicht verfügbar sein (z.B. Belegung durch einen anderen Batch) wird der aktuelle Rezeptschritt verzögert, bis eine Ausführung auf der freigegebenen Unit wieder möglich ist. Der BatchServer ist in der Lage mehrere parallel laufende Batches zu verwalten. Eine weitere Aufgabe ist es, die Clients mit aktuellen Daten zu versorgen und auf Eingaben der Clients zu reagieren.

Die Schnittstelle zur Unternehmensleitebene

Durch die Schnittstelle Export/Import-Server zwischen Produktionsleitebene und der Unternehmensleitebene können Produktionsaufträge elektronisch übernommen werden und die produzierten Artikel und Verbräuche von Rohstoffen und Verpackungsmaterialien automatisiert rückgemeldet werden.
Ihr Nutzen:
  • Datenhaltung nur im führenden System (ERP), deshalb kein Datenabgleich zwischen den Systemen erforderlich
  • Gesamtüberblick über alle verfügbaren Rohstoffe, Verpackungsmaterialien und produzierte Ware
  • Zeitnahe Rückmeldung aller Verbräuche, Personalkosten und Maschinenbelegzeiten
  • Materialreservierungen lassen Engpässe frühzeitig erkennen
  • Herstellkosten können automatisch erfasst werden
  • Übertragungsfehler gehören der Vergangenheit an
  • Stark reduzierter Verwaltungsaufwand
  • Automatisierte Reports dokumentieren Qualität, Quantität, Effektivität und Kostenstruktur
  • Der gesamte Herstellprozess wird transparent – Abweichungen von der Planung werden sofort erkannt
    Das Beste daran – Sie sehen alle relevanten Daten live zu jeder Minute und nicht erst, wenn die Produktion vorbei ist, bzw. die manuellen Produktionsprotokolle, Logbücher etc. mühevoll in das führende System eingegeben sind.
Der EquipmentDesigner dient der Erstellung der Anlagenkonfiguration zur Batchverarbeitung. Für die batchorientierte Produktion wurde mit der ISA S88.01 eine internationale Norm geschaffen, die eine standardisierte Umsetzung der Prozesse erlaubt. Dabei wird die Anlage mit allen Geräten und deren Funktionen in einem Softwaremodell beschrieben. Jeder Funktion werden Parameter zugeordnet, die später bei der Abarbeitung vom Batch-System an die Steuerung weitergegeben werden. Dies reduziert den Aufwand für die Steuerungsprogrammierung erheblich und erlaubt die einfache Änderung von Abläufen, ohne Eingriff in die Steuerungstechnik. Mit ihm werden in graphischer Form die einzelnen Bestandteile der Anlage dargestellt und miteinander verknüpft. Dabei werden alle Units (Geräte) der Anlage und deren Phases (Funktionen) definiert. Durch das Zuweisen von Prozesspunkten zu den Funktionsparametern ergibt sich das Interface zur Steuerung. Nachdem die Anlage so definiert ist, wird der EquipmentDesigner nicht mehr benötigt, muss deshalb auch nicht an der Anlage verbleiben (vergleichbar mit dem VisuDesigner).  
Rezepte werden als Ablaufpläne erstellt, die neben den Stücklisten eine exakte Beschreibung der notwendigen Abläufe – einschließlich der manuell auszuführenden Eingriffe wie Probeentnahmen – enthalten. Eine Versionsverwaltung dokumentiert alle jemals benutzten Varianten eines Rezeptes mit der Änderungshistorie. Rezepte für die Batchverarbeitung werden grafisch unter der Verwendung von „Sequential Function Charts“ (SFC) gemäß dem IEC 61131-3 Standard erstellt. Dabei werden einzelne Rezeptschritte über Transitionen miteinander verknüpft. Transitionen bieten die Möglichkeit, basierend auf logischen Verknüpfungen von Parameterwerten, Entscheidungen zu treffen und damit den Rezeptablauf zu beeinflussen. Zusätzlich bietet der IEC 61131-3 Standard die Möglichkeit, mehrere Rezeptschritte parallel auszuführen und Sprünge zu Rezeptschritten innerhalb einer Rezeptur durchzuführen. Der Anwender benötigt den RecipeDesigner um seine Rezepturen zu erstellen und zu pflegen. Es kann sinnvoll sein, diese Software in Form mehrerer Lizenzen auf unterschiedlichen PCs zu installieren.  

Konfiguration des Batchsystems mit dem DaProS Configurator

Der DaProS Configurator ermöglicht das Bearbeiten von allen für DaProS®-Batch und PROCON-WIN relevanten Parameter wie Registry Einträge, XML Dateien und System Parameter in der Datenbank an einer zentralen Stelle, unter der Verwendung von Vorlagedateien.
 

Testen von Schnittstellen mit dem DaProS Interface Manager

Der DaProS Interface Manager wird verwendet um DIREKT auf der Schnittstelle zwischen PROCON-WIN / SPS und DaProS®-Batchzu lesen und zu schreiben. Dafür verbindet er sich mit dem PROCON-WIN (4.x/5.x) TagServer und der Datenbank in welcher die Batchkonfiguration gespeichert ist. Mit diesem Tool ist es möglich sowohl die DaProS®-Batch Seite der Schnittstelle als auch die der „Externen“ also der Visualisierung bzw. der SPS Seite zu simulieren.
Der DaProS Interface Manager ist ein Inbetriebnahme Werkzeug.