Grolsche Bierbrouwerij Nederland B.V., Enschede/Niederlande - Fachartikel: Durchgängige Anlagenautomatisierung für die neue Braustätte

Neue Grolsch Brauerei - Modern, Effizient und Umweltfreundlich.
Die weltweit für ihr Spitzenqualitätsbier bekannte und sofort an ihren typischen Flaschen mit Bügelverschluss erkennbare Firma Grolsch hat ihre neue, und vermutlich effizienteste Brauerei Europas, am 7. April 2004 eröffnet. Für dieses Projekt mit seiner hochmodernen Technologie kommt für die komplette, nach ISA S88.01 vorgeschriebener Anlagenautomatisierung ein brewmaxx-System von ProLeiT AG zum Einsatz.

Historie
Die Königliche Grolsche Bierbrauerei NV kann auf eine nahezu 400 jährige Brautradition zurückblicken. Sie wurde in 1615 gegründet in einer Ortschaft in den Niederlanden mit den Namen Grol (Groenlo). Es war Peter Cuyper der die Brauerei von seinem Schwiegervater übernahm und anfing ein hochwertiges und schmackhaftes Qualitätsbier zu brauen, das sehr schnell an Popularität gewann. Auch heute, nach vier Jahrhunderten steht Grolsch, was wörtlich übersetzt "von Grol" heisst, immer noch für Bier von Spitzenqualität.

Heute
Das Unternehmen Grolsch NV ist eine Aktiengesellschaft und ist an die Börse von Amsterdam notiert. 2003 erzielte Grolsch einen Umsatz von € 301 Mio. und beschäftigte circa 880 Mitarbeiter.
Das Gesamtvolumen von 3,18 Mio. Hektoliter wurde hauptsächlich an den zwei vorhandenen Braustätten in Groenlo und Enschede und unter Lizenz in England und produziert.

Neubau
Schon 1998 stellte sich die Frage der Expansion. Um den beengten Verhältnissen der beiden Braustätten innerorts in Groenlo und Enschede stehen, lag die Entscheidung nahe, eine komplett neue Brauerei in Boekelo (Enschede-Süd) zu bauen. Nach dem Beschluss für einen Neubau und einem kalkuliertem Investitionsvolumen von insgesamt € 277 Mio., fand der erste Spatenstich im November 2001 statt. Im Herbst 2003 wurde der erste Sud gekocht und zuallererst die Abfüllanlagen für Keg's und Bügelverschlussflaschen in Betrieb genommen. Bis zum Ende des Jahres 2005 sollen die Anlagen- und Produktionsteile die aus den bestehenden Brauereien in dem neuen Betrieb transferiert und in Betrieb genommen sein.

Die offizielle Eröffnung der Brauerei hat am 7. April 2004 stattgefunden.

Effizienz, Flexibilität und Umwelt
Grolsch hat sich bei Anfang dieses Projekt entschlossen, eine der wichtigsten Richtlinien des Unternehmens zu folgen: Effizienz. "Bei einer Renovierung und dem Ausbau der bestehenden Werke wäre dies nicht möglich gewesen", sagt Projektdirektor Leo van der Stappen. "Mit dem Investitionsvolumen von € 277 Mio. ist dieser Neubau das größte industrielle Projekt der letzten Jahrzehnte in den Niederlanden: Eine "State-of-the-art" Brauerei in Sachen Technologie, Effizienz, Flexibilität und Umweltfreundlichkeit, über alle Prozessstufen durchgängig und voll automatisiert".

Flexibilität war die zweite wichtige Unternehmensrichtlinie. Sämtliche Biersorten sollen unter einem Dach produziert werden. "Es ist nicht einfach Effizienz mit Flexibilität zu kombinieren", sagt Van der Stappen. "Oft führt Flexibilität zu zusätzlichen, höheren Kosten, aber in Boekelo haben wir es geschafft diese beide wichtige Forderungen unter einen Hut zu bringen.

Die dritte Unternehmensrichtlinie ist der Umweltschutz. Alle verbauten Materialien, alle Anlagen mit Wasser- und Energieverbrauch, aber auch hinsichtlich Geräuschentwicklung und Geruchsemissionen sind unter dem Aspekt einer minimalen Umweltbelastung ausgewählt bzw. optimiert worden.
Grolsch setzte sich als Ziel 25% Einsparung beim Wasserverbrauch und beim Energieverbrauch zu den zehn weltbesten Brauereien zu gehören.

Die Projektpartner
Schon bei der Planung aber in der Engineering-Phase wurde Grolsch von dem dänischen Consulter Danbrew beraten. Für den Produktionsblock der Brauerei wurden 4 Anlagenhersteller ausgewählt: Brabant van Opstal im Silobereich, Huppmann für das Sudhaus, GEA Tuchenhagen im Gär- und Lagerkeller, den Drucktankkeller und den CIP Anlagen, Filtrox im Filterkeller. Von den Abfüllanlagen werden 6 Linien für Flaschen- und Dosenabfüllung an SIG Simonazzi aus Italien geliefert. Der Kegabfüller ist von Briggs aus England gebaut worden. Für die komplette Automatisierung zeichnet die Fa. Brewmaxx aus Herzogenaurach mit dem gleichnamigen System, projektiert von der ProLeiT AG.

Horizontale und Vertikale Integration mit brewmaxx
Der erste Teil des Automatisierungsauftrages umfasst die Prozesssteuerung und die Betriebsdatenerfassung für die komplette Brauerei, vom Gär- und Lagerkeller über den Filterkeller bis hin zur Abwasserbehandlung. Ausgelegt mit 4 Servern, 14 Bedienplätzen und 12 Simatic S7 SPS'en werden mehr als 350 Antriebe, 3600 Einzel- und Doppelsitzventile und 2400 Messwerte und Zähler softwaretechnisch erfasst und gesteuert. Der speziell auf Wunsch von Grolsch entwickelte Video-Modus (Prozessbilder können bis zu 2 Wochen "zurückgespult" werden) bietet weit über die übliche Prozessbilddarstellung hinausgehende Diagnosemöglichkeiten.

Der zweite Teil des Automatisierungsauftrages, nämlich die komplette Betriebsdatenerfassung für die Abfüllanlagen umfasst die Datenverarbeitung aus 7 Abfülllinien mit etwa 150 unterlagerten Steuerungen aus denen etwa 21000 digitale und 2000 analoge Datenpunkten zyklisch gelesen werden.

Das dritte Teil des Automatisierungsauftrages umfasst alle MES Funktionen für das gesamte Management System, der Prozessdatenaufbereitung und Bereitstellung für das überlagerte ERP-System SAP R/3, sowie das gesamte Management Reporting System (Berichtswesen). Zahlreiche Informationen aus dem Produktions- und Abfüllprozess werden der Betriebsführung als wichtige Planungsgrundlage in web-basierten Form automatisch zur Verfügung gestellt, so dass der Nutzer in einer vertrauten Internet-Umgebung recherchieren, planen und analysieren kann.

Erste Brauerei mit dem brewmaxx-System nach ISA S88.01
Vorgabe für das Gesamtautomatisierungskonzept der Brauerei waren die Richtlinien des internationalen ISA S88.01 Norm. Diese Norm definiert 3 Modelle für die Strukturierung von Batchprozessen: ein physikalisches Modell beschreibt die Anlagenstruktur, ein prozedurales Modell beschreibt die Ablaufstruktur des Prozesses und aus der Kombination dieser beiden entsteht ein Prozessmodell welches beschreibt, welche Abläufe wo und mit welchen Sollparametern - aus dem Rezept - in der Anlage ausgeführt werden sollen.
Darüber hinaus definiert ISA S88.01 auch das Modell wie Rezepturen zu strukturieren sind.

Diese Anforderung verlangte einen neuen Denkansatz bei der Softwaregestaltung. Die neue S 88-Struktur erzwingt ein komplett auftraggesteuertes Produktionssystem.

Erste Brauerei mit durchgehender SAP-Kopplung
Der komplette Herstellungsprozess von der Rohstoffannahme bis hin zum Versand der Fertigprodukte wird zentral vom überlagerten ERP-System SAP R/3 koordiniert. Über standardisierte Schnittstellen (brewmaxx Connect iT) zu den Modulen PP (Produktionsplanung) und MM (Material Management) wird eine lückenlose Kommunikation zwischen SAP R/3 und das ProLeiT MES System gewährleistet. Im SAP-System läuft die Produktionsplanung es werden die Materialstammdaten und die Stücklisten verwaltet. Alle Artikel werden eindeutig über eine SKU-Nummer (Stock Keeping Unit) identifiziert, ausgeführte Produktionsaufträge werden Realtime zurückgemeldet, sobald die Lagerbuchung erfolgte.

Ein leistungsfähiges MES System
Nach Einlastung der Aufträge werden alle weitere Abläufe vom Auftragsmanagement des MES Systems übernommen. Abhängig vom Produkttyp und aktueller Anlagenbelegung wird ein optimales Routing definiert. Batches werden üblicherweise automatisch festgelegt, falls jedoch erforderlich, kann sie der Operator manuell einpflegen oder ändern. Auf den Bildschirmen der Bedienstationen vor Ort wird übersichtlich angezeigt welche Produktionsaufträge in welchen Batchbereichen aktiv sind. Aktuelle Produktionsdaten können in Echtzeit nach Schicht, Tag oder Produktionsauftrag abgefragt werden.

Weiterhin ist das MES System zuständig für das komplette Material-Management und zwar über den gesamten Produktionsverlauf. Materialannahmen und Materialverbräuche werden vom System erfasst und in Batchreports an das SAP System übergeben. Hiermit schließt sich der Kreis von Rohstoffeinsatz und -verbrauch.

Kernstück des MES-System ist die Tracking & Tracing Funktion. Die darin verarbeiteten Daten sichern eine durchgängige Chargenvor- und -rückverfolgung gemäß der EG Basisverordnung VO178/2002 und bietet detaillierte Analyse- und Auswertungsmöglichkeiten.

Im MES System werden auch die Nummern der Versandeinheit (NVE oder SSCC= Serial Shipping Container Code) für die entsprechenden Abfüllaufträge zugewiesen und protokolliert.

Weiterhin verfügt das MES System über ein umfangreiches technisches Berichtswesen, womit Schwachstellen und Zusammenhänge über System- und Prozessgrenzen hinweg transparent gemacht werden. Produktivität wird messbar gemacht mittels OEE (Overall Equipment Effectiveness) so das eine effiziente Kostenkontrolle möglich wird.

Filler Stop Tracker
Im Abfüllbereich kommt erstmalig das neu entwickelte Filler Stop Tracker Tool zum Einsatz. Dieses Tool dient zur Dokumentation und Fehlerrückverfolgung aufgetretener Füller-Stops. Es ist auf der Bedienstation in der unmittelbaren Nähe am Füller installiert und überwacht dort im Hintergrund die anstehenden Füller Stops. Liegt einer dieser Stops länger als die parametrierte Dauer an, blendet ein Dialog auf. Der Bediener wird aufgefordert dem aufgetretenen Füller-Stop eine Ursache zu zuordnen. Damit wird sichergestellt, dass der Füller Stop dokumentiert wird und für spätere Analysen in Berichtsform zur Verfügung steht.
Hierbei wird unterschieden anlagenbedingte-, anlagenfremde- und produktbedingte Störursachen.

Die große Herausforderung
Erstmalig hat man in einer Brauerei jetzt die Möglichkeit geschaffen, die zwei wichtigsten Punkte des Produktionscontrollings auf "Knopfdruck" zu erfüllen:

• Vollständige Verfolgbarkeit des Prozessablaufs vom Eingang der Rohstoffe bis hin zu jeder einzelnen Palette im Fertigproduktlager
• Völlige Transparenz über die Produktionskosten jeder einzelnen Produktionscharge, jeder Arbeitsschicht und jeder Lagerhaltungseinheit

Überragendes Ziel dieses Projekt war nicht das niedrigste Preis-/Leistungsverhältnisse bei der Errichtung, sondern vielmehr die niedrigsten TCO (Total Cost of Ownership) im späteren Betrieb und Unterhalt.

Folgende Forderungen galt es zu erfüllen:

• Mindestpersonalbedarf für den Anlagenbetrieb, einschließlich Reinigung und Umstellung auf neue Produktionsläufe
• Mindestanforderungen hinsichtlich Wartungszeit und -kosten
• Maximale Anlagenverfügbarkeit für die Produktion, minimaler Zeitverlust bei Produktwechsel, CIP und neue Produktionsanläufe
• Optimale Zuverlässigkeit, Effizienz beim Produkttransfer zum Lager
• Geringste Verbrauchswerte für Strom, Wasser, Heizung und Kühlmittel

All diese Faktoren sind von einem Expertenteam der Grolsch Brauerein mit Hilfe eines sehr präzisen Messverfahrens beurteilt worden.
Die Ergebnisse lassen die Aussage nicht übertrieben erscheinen, dass die neue Brauerei mit ihrer hochmodernen Technologie zu einem Vorbild für künftige Brauereien in aller Welt werden wird.

Darauf darf Grolsch mit Recht stolz sein.