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endress10215Anwenderbericht

Achema Halle 11.1, Stand C27

Die Badische Staatsbrauerei Rothaus AG im Hochschwarzwald durchlebte in ihrer über 200-jährigen Geschichte jede Epoche der Industrialisierung. Heute ist sie eine der modernsten Brauereien Deutschlands.Damit aus besten Zutaten ein köstliches Bier entsteht, braucht es viel Erfahrung und Geduld – gekoppelt mit Hightech in der Produktion. Die Zusammenführung von IT und Prozessautomatisierung bietet der Brauereiindustrie viele Vorteile. Seit den späten 1970er Jahren entwickelte sich Endress+Hauser für die Brauerei zum verlässlichen Partner rund um Messtechnik und Prozessautomatisierung.


Wichtigster Erfolgsfaktor von Rothaus war stets die Qualität der Biere. Der Blick auf die historische Entwicklung dieser Brauerei vor dem Hintergrund der Industrialisierung macht deutlich, dass in jeder Epoche maßgebliche Grundlagen für diesen Qualitätsgedanken geschaffen wurden. Heute ist mit dem installierten Plant Asset Management (PAM) die IT mit der Prozessautomatisierung im Bereich der Instandhaltung bereits zusammengeführt. Daher eignet sich die Brauerei Rothaus bestens als Prüfstein für die aktuelle Diskussion zum Thema Industrie 4.0.

Erste industrielle Revolution

endress20215Das Gründungsjahr 1791 der Brauerei fällt in die Anfangsphase der ersten industriellen Revolution, geprägt durch die Mechanisierung von Prozessen mittels Wasser- und Dampfkraft. Zuerst war es die Eisenbahn, die nach der Erschließung des Schwarzwalds das Absatzgebiet für Rothaus-Bier deutlich erweiterte. Aber erst 1865 schaffte Rothaus die erste Dampfmaschine an, die bereits sieben Jahre später durch eine stärkere ersetzt wurde. Zudem wurde ein Eisenbahn-Spezialwagon für den Biertransport angeschafft. Nur wenige Jahre später führte die Brauerei Rothaus das erste Flaschenbier in den Handel ein. Die Bierindustrie profitierte enorm von den Erfindungen dieser Epoche: Karl von Linde nutzte die Dampfkompression 1876 für die Ammoniak-Kältemaschine, die Forschungen Louis Pasteurs über die Gärung legten die Grundlagen für den von Lorenz Enzinger 1878 entwickelten Bierfilter. Die Haltbarkeit des sensiblen Produktes Bier verlängerte sich deutlich, überregionale Absatzmärkte mit längeren Transportwegen wurden erschlossen.

Zweite und dritte industrielle Revolution

endress30215Die zweite Revolution um den Jahrhundertwechsel bis in die 1920-iger Jahre war durch die Massenfertigung mit Hilfe von elektrischer Energie gekennzeichnet. Besonders die Fülltechnik durchlief bis zur digitalen und dritten Revolution in den 1980-iger Jahren eine rasante Entwicklung bezüglich der elektrotechnischen Automatisierung. Grundsteine für die „Abfüllfließbänder“ in den Brauereien waren die Erfindungen des Kronkorkenverschlusses 1892 durch William Painter und die vollautomatische Glasflaschenproduktion bis 1917. So konnten zuerst mechanische Getriebe durch hydraulische und diese von elektrotechnischen Systemen in den Getränkeabfüllanlagen abgelöst werden.

Rackbus visualisiert Gärkeller

Von hier ab wurde Automatisierung durch Entwicklungen in der Elektronik weitergetrieben. Prozessautomatisierung und IT gingen getrennte Wege. Richard Morley stellte 1969 mit der Einführung der SPS „Modicon 084“ hierfür die Weichen. Mitte der 1980er visualisierte Endress+Hauser mittels Rackbus den Gärkeller bei Rothaus und löste damit das Mosaikschaltbild in der Leitwarte ab. Die Prozesse wurden nun mehr und mehr vom Computer aus überwacht und gesteuert. Für die Weiterentwicklung der Prozessautomatisierung musste die Kommunikation zwischen Feldebene und Leitwarte weiter ausgebaut werden. Das gelang durch den Einsatz intelligenter Profibus-Geräte Ende der 1990er. Bis heute sind hunderte Messgeräte über diese Technologie angebunden. Die Grundvoraussetzung für die sogenannte „vierte Revolution“ ist damit geschaffen. Die PAM-Software „Fieldcare“ ermöglicht die Zustandsüberwachung und Parametrierung von Sensoren aus der Leitwarte und von dezentralen Bedien-Stationen. Damit hat bereits die Informatisierung in der Prozesstechnik als Merkmal der Epoche 4.0 Einzug gehalten.

Vision der Komplettlösung

endress40215Jede Epoche hatte ihre Technologien, die den Takt vorgaben. Die Rothaus Brauerei investierte konsequent in jeder Epoche in die jeweiligen Kerntechnologien. Je schwieriger die Auswahl der richtigen Technologie ist, desto wichtiger sind verlässliche Partner, die zur Entscheidungsfindung gut beraten. Seit den späten 1970ern entwickelte sich Endress+Hauser für die Rothaus Brauerei zum verlässlichen Partner rund um Messtechnik und Prozessautomatisierung. Auf dieser Vertrauensbasis entstand ein Konzept mit Weitsicht: eine durchgängige IT-Lösung auf Basis von BUS-Systemen. Als 1993 das erste Projekt „Gär- und Lagerkeller“ als autonome Insellösung realisiert wurde, stand die Vision der Komplettlösung für den gesamten Brauereibetrieb, von der Malzannahme bis zur Kläranlage, bereits fest. Das Rothaus-Konzept erforderte eine einheitliche Bedienungsoberfläche und standardisierte Darstellung der Schaltsymbole über die Gewerke der unterschiedlichen Anlagen- und Maschinenlieferanten hinweg. Zudem wurde mit der Einstellung eines MSR-Technikers eine Stelle geschaffen, die ständig auf die Einhaltung der Vorgaben, die vollständige Umsetzung und die Pflege des Systems achtet.

Nutzen für die Brauerei 4.0

Das Rothaus-Konzept zeichnet sich durch seine Bedienerfreundlichkeit aus. Das Personal benötigt weder Handbuch oder lange Anlernphase. Produktionsprozesse konnten optimiert und vereinheitlicht werden, was das Qualitätsniveau sicherte. Ein Beispiel von vielen sind der Aufbau und die Nutzung eines strukturierten Plant Asset Managements (PAM). Das Festhalten an der digitalen Kommunikation hinab bis auf die Feldgeräteebene war die Voraussetzung dafür. Mit Fieldcare setzt die Brauerei heute eine anlagennahe Softwarelösung ein, in der ein Zustandsüberwachungsmodul die Instandhaltung der Feldinstrumentierung unterstützt. Dadurch lässt sich die Wartung und Ersatzteilhaltung einschließlich der Messstellendokumentation deutlich effizienter gestalten.

Die Zukunft wird entscheiden

Ob man die Informatisierung der Prozessautomatisierung nun als vierte Revolution einstufen kann oder nicht, wird sich erst im Rückblick entscheiden. Kritiker bemängeln fehlende Voraussetzungen wie einheitliche Standards, den Qualifizierungsbedarf oder offene IT-Sicherheitsfragen. Betrachtet man aber aber die Historie der Revolutionen eins bis drei wird klar, dass immer ähnliche Bremsklötze im Weg lagen, die erfolgreich beseitigt wurden. Der Schulterschluss der IT mit der Prozessautomatisierung in der Rothaus Brauerei hat jedenfalls längst begonnen - und trägt schon heute Früchte.

endress50215Wegbereiter mit Weitblick: Max Sachs, ehemaliger Rothaus-Braumeister, der 1995 die durchgängige IT-Lösung auf Basis von BUS-Systemen mit realisierte: „Für die erfolgreiche Realisierung des Rothaus-Konzepts spielte Bedächtigkeit und Beharrlichkeit eine große Rolle. In der über Jahrzehnte gewachsenen Partnerschaft mit Endress+Hauser entstand ein Vertrauen, dass die Entwicklung zukunftssicherer Technologie-Konzepte in der Brauerei ermöglichte.“

Die Autoren sind Bernhard Gut, Abteilungsleiter Projekte und Tim Schrodt, Branchenmanager Lebensmittel, beide Endress+Hauser Weil am Rhein.

Bild oben: Mitte der 1980er Jahre: Tankfüllstände werden per Rackbus-System am Computer-Bildschirm visualisiert.

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