Prozesskontrolle in der Lieferkette

Präzision im Betrieb ist der Schlüssel zu einer optimierten Lieferkette. Aus diesem Grund verlassen sich Logistik- und Produktionsverantwortliche auf die Prozesskontrolle, um einen effizienten, fehlerfreien und den aktuellen Sicherheitsstandards entsprechenden Betrieb zu gewährleisten.

Bei dieser auch als industrielles Kontrollsystem bezeichneten Methode werden Hilfsmittel wie Sensoren, Steuerungen und Regler zur Überwachung des optimalen Zustands der im Lager oder in der Produktionsanlage ablaufenden Prozesse eingesetzt.

Was versteht man unter Prozesskontrolle?

Die Prozesskontrolle ist eine in der Logistik und Produktion häufig verwendete Analysemethode. Ihre Hauptfunktion ist die Ausführung und Überwachung eines oder mehrerer industrieller Prozesse, um Anomalien und Fehler zu erkennen und so die Beseitigung von Ineffizienzen zu gewährleisten.

Prozesskontrollsysteme (Process Control Systems auf Englisch) überwachen mithilfe von Geräten und Sensoren am Arbeitsplatz den Status von Abläufen. Zudem analysieren sie Daten aus Prozessen wie dem Materialfluss oder der Massenproduktion. Unternehmen setzen Sensoren und andere automatische Geräte ein, um Fehler bei der manuellen Handhabung zu vermeiden. Eines der gängigsten Kontrollsysteme in einem Lager ist die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Diese Prozessoren sorgen für die Bewegung der automatischen Geräte, indem sie die Anweisungen eines übergeordneten Programms (z. B. einer Lagerverwaltungssoftware) ausführen.

Laut der Definition in der wissenschaftlichen Publikation Standards-based integration of advanced process control and optimization, die im Journal of Industrial Information Integration veröffentlicht wurde, bezieht sich die fortschrittliche Prozesskontrolle (APC auf Englisch) auf Verfahren und Technologien, die in der Verarbeitungsindustrie wie der Petrochemie, der Energiewirtschaft, der Pharmazie, der Lebensmittelindustrie und anderen Branchen eingesetzt werden“.

Den Autoren zufolge können „Prozesskontrollsysteme wie ein verteiltes Kontrollsystem (Distributed Control System - DCS), eine speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und/oder ein Kontrollcomputer funktionieren“. Die Publikation hebt auch die Vorteile der APC hervor: „Aufgrund der Vielzahl von Technologien und Verfahren in modernen Prozesskontrolllösungen können Hersteller ihre Produktionskapazitäten verbessern, Prozessparameter kontrollieren und mit größerer Flexibilität und Sicherheit arbeiten.“

Warum die Prozesskontrolle so wichtig ist

Das Prozesskontrollsystem findet in der Regel in automatisierten Fertigungslinien Anwendung, in denen Artikel kontinuierlich produziert werden. Außerdem setzen immer mehr Unternehmen eine Methode zur Prozesskontrolle ein, um die maximale Qualität ihrer Produkte zu gewährleisten.

Unternehmen setzen in Smart Factories Sensoren in verschiedenen Bereichen ein, um Prozesse zu steuern und die Lager- oder Herstellungsbedingungen von Produkten zu messen: Säuregehalt, Dichte, Spannung, Temperatur, Gewicht, Sauerstoffgehalt und viele andere Eigenschaften, die ausgewertet werden können.

Warum? Der Einsatz von Sensoren oder anderen konfigurierten Geräten zur Überwachung der Prozesse trägt entscheidend zur Vermeidung von Fehlern und zur Erhöhung der Sicherheit in der Anlage bei. Ein Prozesskontrollsystem ermöglicht Folgendes:

• Optimierung der Energiekosten.
• Erhöhte Sicherheit der Anlage.
• Sicherstellung von Qualitätsstandards.
• Minimierung der Herstellungskosten.

Wie funktioniert ein Prozesskontrollsystem

Die Installation von Messgeräten im Rahmen eines Produktionsprozesses aktivieren das Prozesskontrollsystem. Ziel dieses Systems ist es, Informationen über den Status des Produktionsprozesses zu sammeln und Maßnahmen zu ergreifen, wenn die Werte außerhalb der vom Produktionsverantwortlichen vorgegebenen Grenzen liegen.

Ein Set Point ist in einem industriellen Kontrollsystem der genaue Wert, den ein Parameter haben muss, um den ordnungsgemäßen Betrieb anzuzeigen. Außerdem müssen für jedes einzelne der zu untersuchenden Merkmale vorgegebene Schwankungen berücksichtigt werden, was die Messung und Prozesskontrolle vereinfacht.

Diese Kontrollmethode für den Produktionsprozess umfasst drei Arten von Komponenten für jede zu überwachende Variable:

• Messgerät: überwacht ständig eine bestimmte Eigenschaft des Produktionsprozesses - z. B. die Temperatur, den Sauerstoffgehalt oder den Säuregehalt - um zu prüfen, ob sie innerhalb der vorgegebenen Parameter liegen.
• Steuerung: Komponente, die die vom Messgerät periodisch aufgezeichneten Werte mit den voreingestellten Datensätzen abgleicht. Die Steuerung leitet bei einer Abweichung eine vorkonfigurierte Aktion ein, um den Produktionsstatus wieder auf die eingestellten Werte zu bringen. Wenn z. B. die Durchflussmenge einer Flüssigkeit auf eine unbestimmte Menge sinkt, ordnet das System an, die Ventile oder die Einspritzpumpe zur Erhöhung der Produkt- oder Rohmaterialmenge zu öffnen.
• Regler: Element, das von der Steuerung abhängt und an den jeweiligen Produktionsprozess angepasst wird. Der Regler koordiniert den Prozessablauf, da er für die Ausführung der Steuerbefehle verantwortlich ist, falls der Produktionsprozess nicht den vom Leiter oder Hersteller vorgegebenen Standards entspricht.

Beispiel für ein Prozesskontrollsystem

Ein Prozesskontrollsystem sorgt in einer industriellen Umgebung für die automatische Überwachung und Anpassung eines Produktionsprozesses, damit die Qualitäts- und Leistungsstandards eingehalten werden. Ein Beispiel für die Prozesskontrolle in der Produktion ist die Einrichtung von Mechanismen zur Gewährleistung einer konstanten atmosphärischen Temperatur von -15°C in den Produktionslinien, um die Haltbarkeit eines bestimmten Produkts zu gewährleisten.

Damit die Temperatur in der Umgebung stimmt, wird ein Kontrollsystem mit einem Temperatursensor und einer Steuerung implementiert. Der Temperatursensor sendet in regelmäßigen Abständen Informationen über die Temperatur der Anlage an die Steuerung. Die Steuerung überprüft, ob die Umgebung eine bestimmte Temperatur hat (mit akzeptierten Schwankungen), und sendet Anweisungen an den Regler - z. B. an eine industrielle Klimaanlage - um die Temperatur bei einem Anstieg oder Abfall zu ändern.

Dieses Beispiel zeigt die Funktionsweise einer Prozesssteuerung in einer einfachen Produktionslinie, jedoch wird ein Prozesskontrollsystem oft in komplexeren Umgebungen eingesetzt, z. B. in einer chemischen Produktionslinie mit einem Rezept für die Herstellung mehrerer Flüssigkeiten zur Erstellung eines einzigen Produkts. In diesem Fall automatisiert das Kontrollsystem die Ventileinstellung mit Sensoren, die die vorhandene Menge eines Produkts anzeigen. Die Steuerung berechnet anhand der Sensormessung, wie viel von den verbleibenden Materialien benötigt wird und zeigt den Ventilen an, wie viele Ressourcen zur Aufrechterhaltung der Produktion benötigt werden.

Prozesskontrolle für eine effiziente Verwaltung

Immer mehr Unternehmen verwenden automatische Steuerungen zur Ausführung und Überwachung ihrer Prozesse. Warum? Ein automatisiertes Prozesskontrollsystem beseitigt Fehler bei der Versorgung der Produktionslinien.

Durch den Einsatz von Hilfsmitteln wie Sensoren oder Prozessoren können nicht nur die Qualitätsstandards in der Fertigung eingehalten, sondern auch die Produktionskosten für das Unternehmen gesenkt werden. Dies ist ein wesentlicher Faktor für die Logistik und die Produktion 4.0.