MES-InfrastrukturInformationsintegration als Schlüssel zur Prozessoptimierung Hisham K. Mubarak / GTF/ED / 26.04.2012

hisham.mubarak@basf.com

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Vorstellung BASF SE

Informationsintegration in der MES

Der Weg zu einer MES-Infrastruktur

Zusammenfassung und Ausblick

BASF – The Chemical CompanyWe create chemistry for a sustainable future

Unsere Chemie wird in nahezu allen Branchen eingesetzt

Wir verbinden wirtschaftlichen Erfolg, gesellschaftliche Verantwortung und den Schutz der Umwelt

Umsatz 2011: 73.497 Millionen €

EBIT 2011: 8.586 Millionen €

Mitarbeiter (31.12.2011): 111.141

Weltweit 1.050 Patente im Jahr 2011 neu angemeldet

6 Verbund- und rund 370Produktionsstandorte

3

Platzhalter für Bild

4

BASF weltweitStandorte

Regionale Zentren Ausgewählte Produktionsstandorte Verbundstandorte Wichtigste Forschungsstandorte

Florham Park

Antwerpen

FreeportGeismar

Hongkong

Singapur

Nanjing

Kuantan

Ludwigshafen

Verbundstandort Ludwigshafen

5 *Stand: 31.12. 2010; inkl. Auszubildende

Hauptsitz

Mitarbeiter BASF SE 33.761*

Werkfläche 10 km²

Absatz 8,1 Mio. Tonnen p.a.

Straße 106 km

Schiene 230 km

Werksverkehr 2.100 LKW täglich

Versand 100.000 Container p.a.

Rohrleitungsanlagen 2.750 km

Anlagen circa 160 Produktionsbetriebe

Das größte zusammenhängende Chemieareal der Welt

*Stand: 31.12.2011: inkl. Auszubildende

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Vorstellung BASF SE

Informationsintegration in der MES

Der Weg zu einer MES-Infrastruktur

Zusammenfassung und Ausblick

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Die „Manufacturing Execution System“ –Ebene in der Automatisierungspyramide

Feldebene

MES-Ebene(Betriebsleitebene)

ERP-Ebene

Prozessleit-/Steuerungsebene

Einsatzstoffzuführung ProduktauslieferungProduktion AbfüllungLabor

Was ist MES?

Systeme und Werkzeuge zur Automatisierung betrieblicher Prozessein den Bereichen Produktion, Instandhaltung, Logistik und Qualität

MES Anwendungen unterstützen das Prozesspersonal in der Ausführung ihrer komplexen operativen Prozesse von Daten zu Informationen

8

Management und Optimierung von betrieblichen Prozessen

Prozessdatenanalyse Dokumentation und Archivierung von

Produktionsprozessen Analyse von Fahrweisen und

Anlagenzuständen Überwachung von Apparate- und

Anlagen-Kennzahlen (prozessnahe KPI) Automatischer Datenaustausch zwischen

Systemen

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Informationsintegration in der PraxisBeispiel: In-Prozess Laboranalyse

System-unterstützung

Probenahme Qualitäts-Analyse

Dokumentationder Ergebnisse

Weitergabe derErgebnisse

Nach-Behandlung

LIMS PLSAnalysegerät

Online Daten-übertragung Analysewerte

BDIS

Prozessdaten

Analysewerte

Online Daten-auswertung

Betriebs-leiter

QM-Verantw.Meister Bin ich innerhalb der

Spezifikation?

Wie kann ich die Fahrweise optimieren?

Wie oft hatten wir Qualitätsabweichungen?

Informationsintegration als Basis für Prozesssteuerung und -optimierung

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Barcode-basierte Gebindeverfolgung innerhalb der Produktion

Überwachung der manuellen Einsatzstoffaufgabe und -Dosierung

Vollständige Rückverfolgbarkeit der Chargeninformationen

Exakte Erfassung der Einsatzstoffbestände

Vermeidung von fehlerhaften Einsatzstoffzuordnungen

Informationsintegration in der Praxis Beispiel: Integrierte Produktionslogistik

Einsatzstoff-zuführung Dosierung

Reklamations-management

Bedarfs-planung...

Informationsintegration als Basis für Prozessoptimierung in der Logistik

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Informationsintegration in der Praxis Beispiel: Zustandsbasierte Instandhaltung

BestimmungApparatezustand

PlanungInstandhaltung

DurchführungInstandhaltung

DokumentationIH-Maßnahmen

Bestimmung von Apparatezuständen durch Überwachungssensoren, integrierte Selbstdiagnosefunktionen, Betriebszustände, Modellberechnungen aus Prozessmesswerten, etc.

Ableitung eines Instandhaltungsbedarfs aus den verschiedenen Informationen

Einbindung der Bedarfsinformation in die Instandhaltungsplanung

Elektronische Unterstützung bei der Erfassung und Dokumentation von Instandhaltungsmaßnahmen

Diagnose-sensoren

Prozess-messwerte Apparate-

informationen

MESMESRückmeldungen Rückmeldung

Wartungs-aufträge

SAP/PMSAP/PMBDIS/MESBDIS/MES

IH-BedarfDiagnose-informationen

Informationsintegration als Basis für optimierte Instandhaltung

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Herausforderungen unternehmensweiter MES-Lösungen

PLSPLSIDID

ERP

BDISBDIS LIMSLIMSAsset-MonitorAsset-Monitor

Betrieb A

Integrierte Produktionslogsitik

LIMS-Integration

PLSPLSIDIDBDISBDIS LIMSLIMSAsset-

MonitorAsset-Monitor

ZustandsbasierteInstandhaltung

Integrierte Produktionslogsitik

LIMS-Integration

Betrieb B

PLSPLSIDIDBDISBDIS LIMSLIMSAsset-

MonitorAsset-Monitor

ZustandsbasierteInstandhaltung

KPI-Monitoring

LIMS-Integration

Betrieb C

Große Anzahl verschiedener Lösungsansätze und Produkte Vielzahl von Schnittstellen für betriebsübergreifende Lösungen Geringe Wiederverwendbarkeit von „Best Practices“ Roll Out von Methoden und Werkzeugen sehr aufwändig Know-how-Austausch und Vergleichbarkeit schwierig Hohe Investitions- und Wartungskosten

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Vorstellung BASF SE

Informationsintegration in der MES

Der Weg zu einer MES-Infrastruktur

Zusammenfassung und Ausblick

VisionVom „MES-Dschungel“…

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PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PLS

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

Produktionslogistiksysteme

PLS

Abfüllsteuerung

Labor Logistiksysteme

MES-System

MES-System

MES-System

MES-System

MES-System

MES-System

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PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PLS

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

PANTA RHEI20 M3%S

MES-System

MES-System

MES-System

MES-System

MES-System

Vision… zur MES-Infrastruktur

Produktionslogistiksysteme

PLS

Abfüllsteuerung

Labor Logistiksysteme

MES-System

MES-Infrastruktur

Verwendung einheitlicher MES-Lösungen und Produkte Effizienter Betrieb hoch verfügbarer, zentraler Systeme Einheitliche Schnittstellen zwischen den Systemen Roll Out von Methoden und „Best Practices“ einfach möglich Betriebsübergreifende MES-Lösungen effizient umsetzbar Technische Basis für Know-how Verbund

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MES-Infrastruktur:Definierte Systeme, Produkte und Technologien, die als gemeinsame Basis zur Umsetzung von verschiedenen MES-Lösungen dienen

Wesentliche Merkmale einer Infrastruktur Offenheit: Nutzung ist für viele einfach möglich Erweiterbarkeit: Einbindung neuer Infrastrukturteile Unabhängigkeit: von zugrunde liegenden Technologien oder Produkten Nachhaltigkeit: Pflege und Weiterentwicklung ist sichergestellt

MES-InfrastrukturDefinition und Merkmale

Wie kann eine bestehende MES-Landschaft zur MES-Infrastruktur entwickelt werden?

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Der Weg zu einer MES-Infrastruktur Betriebsdateninformationssystem als Infrastruktur zur Datenintegration

Kompression und Speicherung von Zeitreihen und Batch-Daten Online-Zugriff auf aktuelle und historische Daten Werkzeuge zur Visualisierung und Analyse von Datenreihen Plattform für einfache online Berechnungen Schnittstelle zur Office-Welt (Excel & Co.) und zu anderen Anwendungen

BDIS in LU

020406080

100120140160180

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

BetriebeServer

BDISBDIS

LIMSLIMS

BASF Corporate Network

Asset-MonitorAsset-Monitor

PLSPLS

Anzahl BDIS in LU

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Nutzung von BDIS in MES-Anwendungen

Zeitreihenanalyse

KPI-Monitoring

Batch AnalyseSAP-Integration Februar 200227.02.2002

Messstelle P_1170.X P_1811.HDAC06:00 27.05.2002 15:48:23 27.05.2002 15:20:26

4,00390625 AUTOMATIKBAR

Druckreglung DruckregelungWertermittlung TagesAnfang Min Max Mittel LaufzeitVorgabe 3,8 4,5 AUTOMATIK

So 17.02.2002 4,517064571 4,13961935 5 4,710282326 24Mo 18.02.2002 4,54659605 4,39453125 4,838867188 4,635050297 24Di 19.02.2002 4,395897865 4,395897865 5 4,704075813 24Mi 20.02.2002 4,359872341 4,345703125 4,477539063 4,436131954 24Do 21.02.2002 4,51008606 4,359872341 4,819335938 4,554921627 24Fr 22.02.2002 3,996413231 3,984375 4,697265625 4,425307274 21,42638889

Sa 23.02.2002 4,588629723 3,996413231 4,588629723 4,302746773 24So 24.02.2002 4,136201382 4,136201382 4,892578125 4,491647243 24Mo 25.02.2002 4,411311626 4,00390625 4,677734375 4,341352463 24

Reports / Ofenbuch

BDISBDIS

AssetMonitoringMustererkennung

Fließbilder

19

Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Aspekt: Fokuserweiterung Informationsquellen

Lieferanten KundenBASF

Einsatzstoff-lagerung

Gebinde-lagerung

AbfüllungProduktion

Produkt-lagerung TLTL

TLTL

TL TL

BDISBDIS

LIMSLIMSAsset-MonitorAsset-MonitorPLSPLS

Alarm-DBAlarm-DB

CP-DBCP-DB

Produktions-steuerungProduktions-steuerung

KPI-MonitorKPI-Monitor

Ofen-/SchichtbuchOfen-/Schichtbuch

20

Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Aspekt: Fokuserweiterung Informationsquellen

Lieferanten KundenBASF

Einsatzstoff-lagerung

Gebinde-lagerung

AbfüllungProduktion

Produkt-lagerung TLTL

TLTL

TL TL

BDISBDIS

LIMSLIMSAsset-MonitorAsset-MonitorPLSPLS

Alarm-DBAlarm-DB

CP-DBCP-DB

Produktions-steuerungProduktions-steuerung

KPI-MonitorKPI-Monitor

Ofen-/SchichtbuchOfen-/Schichtbuch

21

Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Aspekt: Integration von Informationsquellen

BDISBDIS

LIMSLIMSAsset-MonitorAsset-MonitorPLSPLS

Alarm-DBAlarm-DB

CPACPA

Abfüll-steuerung

Abfüll-steuerung

Waagen-system

Waagen-system

Lager-steuerung

Lager-steuerung

SAPSAP

Zusammenführung von verschiedenen Daten in der MES-Infrastruktur

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Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Handhabung von Datenvielfalt

Lieferanten KundenBASF

Einsatzstoff-lagerung

Gebinde-lagerung

AbfüllungProduktion

Produkt-lagerung TLTL

TLTL

TL TL

BDISBDISPLSPLS Abfüll-steuerungAbfüll-steuerung

BarCodeBarCode RFIDRFIDLIMSLIMS Waagen-

systemWaagen-system

Lager-steuerungLager-steuerung

SAPSAP

Datenvielfalt wird nur durch Kontextbezug beherrschbar

Daten müssen in verschiedenen Kontexten sichtbar sein (z.B.: Anlagensicht und Produktsicht)

23

Bet

rieb

FD33

0

Aut

omat

isie

r-un

gssy

stem

e

PLS

BDIS

Bet

rieb

H50

5

Aut

omat

isie

r-un

gssy

stem

e

PLS

BDIS

T4711_XF2730

L210_SQ70

Y80_OP

Einzelwert-basierterInformationszugang

Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Aspekt: Kontext-basierter Zugang zu Prozessinformationen

BASF Corporate Network

IP21_FD330

Konfigurationsaufwand in jeder Anwendung

Änderungen an der Datenquelle müssen mehrfach gepflegt werden

Informationszugang nur für „Eingeweihte“

Betriebsübergreifende Fragestellungen und Aufgaben nur schwer lösbar

Rollout von Lösungen erschwert

IP21_H505TA1_F230_YTA2_T20

F550TA1_Y10_K

KPI-Monitoring

SAP-Integration

AssetMonitoring

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Zentrale Konfiguration in MES-Infrastruktur

Bet

rieb

FD33

0

Aut

omat

isie

r-un

gssy

stem

e

PLS

BDIS

Bet

rieb

H50

5

Aut

omat

isie

r-un

gssy

stem

e

PLS

BDIS

T4711_XF2730

L210_SQ70

Y80_OP

Einzelwerte

BASF Corporate Network

IP21_FD330

KPI-Monitoring

SAP-Integration

AssetMonitoring

IP21_H505TA1_F230_YTA2_T20

F550TA1_Y10_K

Kontext-basierterInformationszugang

Produkt: UltradurCharge: 172348

Menge: 540 kgReinheit: 97%

Batch UD21

Max T: 210°C

Weiterentwicklung zur MES-Infrastruktur Aspekt: Kontext-basierter Zugang zu Prozessinformationen

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PLSPLS ERPPLS

LIMS-Adapter

CAE-Adapter

ERP-Adapter

AM-Adapter

PLS-Adapter

PLSPLSLIMSPLSPLSCAE

PLSPLSAMS

Logistik-Adapter

PLSPLSLogistik

BDIS-Infrastruktur

Echtzeit Datenintegration(Daten-Erfassung, -Filterung, -Kontext, -Validierung, -Management)

Batch-Adapter

PLSPLSBatch

MES

-Infr

astr

uktu

rPl

attfo

rmMES-Infrastruktur Integrationsplattform für Echtzeitdaten

Prozessplanung und -steuerung

Prozessentwurf Prozess-dokumentation

Februar 200227.02.2002

Messstelle P_1170.X P_1811.HDAC06:00 27.05.2002 15:48:23 27.05.2002 15:20:26

4,00390625 AUTOMATIKBAR

Druckreglung DruckregelungWertermittlung TagesAnfang Min Max Mittel LaufzeitVorgabe 3,8 4,5 AUTOMATIK

So 17.02.2002 4,517064571 4,13961935 5 4,710282326 24Mo 18.02.2002 4,54659605 4,39453125 4,838867188 4,635050297 24Di 19.02.2002 4,395897865 4,395897865 5 4,704075813 24Mi 20.02.2002 4,359872341 4,345703125 4,477539063 4,436131954 24Do 21.02.2002 4,51008606 4,359872341 4,819335938 4,554921627 24Fr 22.02.2002 3,996413231 3,984375 4,697265625 4,425307274 21,42638889

Sa 23.02.2002 4,588629723 3,996413231 4,588629723 4,302746773 24So 24.02.2002 4,136201382 4,136201382 4,892578125 4,491647243 24Mo 25.02.2002 4,411311626 4,00390625 4,677734375 4,341352463 24

Prozessanalyse und -überwachung

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Operational Excellence Einheitlicher Zugang zu technischen Informationen Ganzheitliche Prozesstransparenz Basis für betriebs- und prozessübergreifende Optimierungen

Stärkung des Know-How-Verbunds Unterstützung eines systematischen wissensbasierten Arbeitens Vernetzung von Informationen über Betriebs- und Gewerkegrenzen hinweg

Reduktion des Migrationsaufwands für Applikationen Effizienzsteigerung beim Zugriff auf online Prozessinformationen Reduzierter Investitions- und Wartungsaufwand für Integrationsaufgaben

Informationstransparenz

Effizienzsteigerung

MES-InfrastrukturNutzen einer Integrationsplattform für Echtzeitdaten

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Vorstellung BASF SE

Informationsintegration in der MES

Der Weg zu einer MES-Infrastruktur

Zusammenfassung und Ausblick

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Zusammenfassung und Ausblick

Ganzheitliche Optimierung und kontinuierliche Verbesserung erfordern Informationsintegration aus vielen heterogenen Systemen

Fehlende Standards zur Informationsintegration verursachen erheblichen Aufwand für Anpassungen und Fehlerbeseitigungen

Eine BDIS-Infrastruktur bietet ein großes Potential für weitere Analyse- und Optimierungsmaßnahmen

Erweiterung zur MES-Infrastruktur erlaubt Umsetzung weiterer Optimierungspotentiale in Produktion, Logistik und Instandhaltung

Umsetzung des MES-Infrastruktur-Konzepts in den drei größten europäischen Standorten der BASF

Erste Umsetzungen von standardisierten MES-Applikationen Betriebliche Prozess-KPIs Asset-Analyse Schichtübergabereports

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