An Nucor Steel Gallatin lieferte SMS group eine neue "Heat-to-Coat"-Beiz- und Verzinkungsanlage, die auf der patentierten Technologie von SMS group basiert. Mit einer Kapazität von 500.000 t/Jahr, einer Leistung von bis zu 180 t/Stunde und einer breiten Produktpalette setzt die neue "Heat-to-Coat"-Linie von Nucor Steel Gallatin in Ghent, Kentucky (USA), neue Maßstäbe in der Warmbandverzinkung. SMS group hat die Anlage als komplette Einheit geplant und gebaut: Engineering, Prozesstechnik, Ausrüstung, Elektro- und Antriebstechnik sowie die gesamte X-Pact® Anlagenautomatisierung und digitale Sensorik. Zusätzlich wurde ein ganzheitliches Digitalisierungspaket zur Materialverfolgung, Qualitätsdokumentation und anspruchsvollen Produktionsplanung installiert.
Die Experten der SMS group installierten das Automatisierungssystem für die neue Linie im Testzentrum in Mönchengladbach und verbanden es mit einer virtuellen Simulation der Anlage und des Produktionsprozesses. Alle Betriebszustände und Prozesse wurden in Echtzeit simuliert und mit Hilfe von X-Pact® Vision mit der Original-Hard- und Software auf den Systemen des Kunden visualisiert. Die Echtzeit-Anlagensimulation bildet einen digitalen Zwilling ab, der über die gleichen Funktionen und Technologien verfügt wie die Anlage für die Nucor Steel Gallatin. Im Rahmen des Plug & Work-Tests wurde diese Simulation an das Automatisierungssystem der zu testenden Anlage angeschlossen und dient als Ersatz für die reale Anlage.
Ganzheitliche Integrationstests mit echten Kundendaten
Auf diese Weise wurde ein hohes Maß an Integration erreicht. Das betraf insbesondere die Manufacturing Execution Suite 4.0: Der Kreislauf von Nucors ERP zur virtuellen Produktion und zurück wurde vollständig getestet. Dazu wurde das reale Level 4 ERP-System von Nucor eingebunden. Vergangene Kundenaufträge wurden genutzt, um den nahtlosen Übergang der Daten aus der neuen SMS group Level 3 Produktionsplanung und Prozessautomatisierung in die bestehenden Level 4 Systeme von Nucor und zurück zu konfigurieren und zu testen.
Ziel dieser intensiven Tests war es nicht nur, einen reibungslosen Betrieb und einen steilen Ramp-up zu gewährleisten. Die Mitarbeiter von Nucor waren eng in den Prozess der Konfiguration und des Testens aller Systeme eingebunden, was zu einer engen Beziehung zwischen den Bedienern von Nucor und den Inbetriebnahmeingenieuren von SMS group führte. Darüber hinaus lernten die Bediener die neue Manufacturing Execution Suite 4.0 in- und auswendig kennen, noch bevor die eigentliche Anlage vollständig in Betrieb genommen wurde und lief.
Mit realen Coil-Daten wurden die Systeme des Kunden eng in die Integrationstests einbezogen. In einem ersten Schritt wurden die Kundenaufträge in die Manufacturing Execution Suite 4.0 eingespeist. Dort wurden sie in Produktionsaufträge umgewandelt und Produktionssequenzen geplant und terminiert. Die PDIs und Sequenzen wurden an die X-Pact® Prozessautomatisierungssysteme weitergeleitet, wo sie mit X-Pact® Vision HMIs visualisiert und Sollwerte für die Basisautomatisierung erstellt wurden.
Die X-Pact® Basisautomatisierung wurde dann in der realen Produktionssimulation getestet. In einem digitalen Zwilling wurde das Coil virtuell bearbeitet und alle Funktionalitäten der Automatisierungssysteme getestet. Die Simulation lieferte die Produktionsdaten zur Weiterverarbeitung an die Basisautomatisierung zurück.
Für die Verarbeitung der simulierten Produktionsdaten wurde die Prozessautomatisierung X-Pact® eingesetzt, so dass ein reibungsloser Datenfluss durch die gesamte Automatisierung in beide Richtungen - vor- und nachgelagert - gewährleistet werden konnte. Als Teil der Prozessautomatisierung wurden die Produktionsdaten verarbeitet und archiviert und eine vollständige Materialverfolgung sichergestellt.
Die Level 3 Manufacturing Execution Suite 4.0 erhielt die validierten Produktionsergebnisse. Damit wurde eine vollständige Auftragsverfolgung und Qualitätsverfolgung eingerichtet. Die Auftragsergebnisdaten wurden dann in das ERP-System von Nucors zurückgeführt, so dass ein geschlossener Prüfkreislauf entstand.
Zusätzlich wurden die Business Intelligence-Module der Manufacturing Execution Suite 4.0 genutzt, um Berichte über die simulierten Produktionsdaten zu erstellen.
X-Pact® Plug & Work Integrationstests auf einen Blick
Die Ergebnisse dieser umfassenden Integrationstests waren beeindruckend. Anhand der realitätsnahen Echtzeitsimulation konnte die gesamte Automatisierungs- und Digitalisierungslandschaft bereits vor der Inbetriebnahme getestet werden. Bei der Schulung des Kundenpersonals im SMS group Testfeld wird die Realität der Arbeit in einer realen Anlage nachgebildet. Das Personal des Kunden lernt in einem virtuellen Produktionsszenario die Anlagenfunktionen und deren Handhabung unter realistischen Betriebsbedingungen. Dies führte zu einer hohen Motivation des Personals, einer engen Zusammenarbeit zwischen den Inbetriebnahme-Ingenieuren der SMS group und den Mitarbeitern von Nucor sowie zu einem hohen Ausbildungsstand lange vor Produktionsbeginn.
Mit SMS groups X-Pact® Plug & Work-Integrationstests können Hochlaufkurven um bis zu 30 % verkürzt werden. Gleichzeitig kann eine hohe Produktqualität und eine stabile Produktion vom Produktionsstart an sichergestellt werden.
Die SMS group betreibt an zahlreichen Standorten weltweit Plug & Work-Testzentren und Schulungseinrichtungen. In diesen speziell ausgestatteten Testfeldern werden Original-Steuerpulte, Schaltschränke und Automatisierungssysteme installiert und nach den individuellen Anforderungen des Kunden konfiguriert. Anschließend werden alle Hardwarekomponenten einem Funktionstest unterzogen, um eventuelle Mängel bereits im Vorfeld zu entdecken und zu beheben. Der Vorteil für den Kunden ist, dass er sich darauf verlassen kann, eine fehlerfreie und gründlich getestete Software zu erhalten. Viele Kundendelegationen besuchen das Mönchengladbacher Testzentrum, um bei der digitalen Inbetriebnahme die virtuelle Produktion von verschiedenen Anlagentypen live zu erleben und sich einen Überblick über die aktuellen innovativen Konzepte zu verschaffen.
