Industrie 4.0 bei ALPLA

Industrie 4.0 Projekt mit der
Kooperation ALPLA und CrateDB

ALPLA ist einer der weltweit führenden Hersteller in der Verpackungsbranche. Unternehmen wie Unilever setzen auf ALPLA für die Verpackung ihres Duschgels ebenso wie Coca-Cola auf eine ALPLA-Flasche für ihre Cola. Die Verantwortung dafür tragen 20.900 Mitarbeiter in 181 Niederlassung in 46 Ländern. Die Produktion wird immer komplexer und damit steigt der Bedarf an gut geschulten Expertern in allen Standorten.

Dadurch ergeben sich folgende Herausfordungen

  • höhere Personalkosten
  • erschwertes Recruiting an jedem Standort
  • Personalwechsel verursacht höhere Kosten
  • unerfahrenere Maschinenführer können die Maschinen nicht optimal auslasten, das wirkt sich negativ auf die Ressourcen Maschine, Material und Produktivität aus

Echtzeitkontrolle dank der Datenerfassung direkt in der Fabrik

“Wir setzen visuelle Masc-Kontrollsysteme in jeder unserer Maschinenanlagen ein. Der permanente Einsatz von Menschen zur Absicherung und Kontrolle dieser Systeme direkt in der Produktion und die daraus resultierende Reaktion auf jede Prozessabweichung ist beinahe unmöglich”, erklärt ALPLA General Manager Jodok Schaeffler.

2016 erkannte ALPLA, dass die Daten der Produktionsanlagen, klug eingesetzt, Problemlöser sind. Es ist nämlich so: Jedes Fließband hat etwa 900 verschiedene Sensoren eingebettet. Die Daten dieser Sensoren wurden, zumindest in der Theorie, bislang mehrfach benutzt. Erstens, um die Maschinen in Echtzeit zu automatisieren. Zweitens, um fehlerhafte Produkte automatisch auszusortieren und drittens, um die Menschen und Bediener im Umfeld wissen zu lassen, wenn etwas nicht stimmt.

Nun schlussfolgerte ALPLA korrekt in der Überlegung, die Daten all dieser Maschinen einzusammeln und in einer zentralen Kommandozentrale zusammenzuführen. In der Kommandozentrale tragen Experten und Fachkräfte die Verantwortung und überwachen die Produktion mithilfe von interaktiven Dashboards. Auch übersetzen sie die gesammelten Daten in Anweisungen, die sie an Maschinenparkkollegen weitergeben. Durch diesen Ablauf können Lösungen direkt, kostenreduziert und effektiv in den Maschinenparks integriert werden.

Silhouttes of Bottles in different sizes
Alpla produziert Kunststoffverpackungen für weltweit führende Marken

Eine große Herausforderung für tradionelle SQL-Datenbanken

In der Zeit vor CrateDB versuchte ALPLA alle Sensorendaten in einem SQL-Server zu sichern. Das Problem herkömmlicher Datenbanken: zu viel Daten für zu wenig Kapazität. Es wurden 900 verschiedene Tabellen benötigt, eine für die 900 verschiedenen Strukturen an Sensordaten. Und das bei den sekündlich abertausenden Messungen, vorgenommen von jeder einzelnen Produktionseinheit. Der SQL-Server war schon alleine beim Versuch der Abfrage von Lernanalysen auf Terabyte historischer Datenströme überfordert. Analysen in Echtzeit? Ausgeschlossen. Zwischen drei und fünf Minuten Zeitaufwand dauerte die Aktualisierung der Dashboards. Rechnet man ein, dass jedes Dashboard ein Dutzend oder mehr Tabellen enthält, so war die Arbeit langsam und prozessbehindernd.

250 Mal schneller mit CrateDB

Die Entscheider bei ALPLA erkannten die Situation, das damit verbunde Problem und in CrateDB die Lösung. Sie wechselten die Datenbank. Denn für Industrie 4.0  und IoT-Projekte empfiehlt es sich auf Datenbanken zu setzen, die speziell dafür ausgelegt und entwickelt wurden. Die Vorteile:

SQL
Die Migration von Daten und Code vom SQL-Server zu CrateDB war einfach.

Verteilung
CrateDB skaliert einfacher und effizienter in einem Cluster aus kostengünstigen Servern.

Dynamisches Schema
CrateDB baut auf einem NoSQL-Speicher auf. Es ist für ALPLA der Schlüssel, alle 900 verschiedenen Sensormesswerte in einer einzigen Tabelle zusammenzufassen. Das erleichtert die Wartung und Abfragen und beschleunigt die Prozesse.

Echtzeit-Performance
Im Cache gespeicherte Indexe ermöglichen es CrateDB die Antwort auf Dashboard- Abfragen etwa 250x schneller auszuführen als SQL-Server (in Millisekunden statt in Minuten)

SQL

Die Migration von Daten und Code vom SQL-Server zu CrateDB war einfach.

Verteilung

CrateDB skaliert einfacher und effizienter in einem Cluster aus kostengünstigen Servern.

Dynamisches Schema

CrateDB baut auf einem NoSQL-Speicher auf. Es ist für ALPLA der Schlüssel, alle 900 verschiedenen Sensormesswerte in einer einzigen Tabelle zusammenzufassen. Das erleichtert die Wartung und Abfragen und beschleunigt die Prozesse.

Echtzeit-Performance

Im Cache gespeicherte Indexe ermöglichen es CrateDB die Antwort auf Dashboard- Abfragen etwa 250x schneller auszuführen als SQL-Server (in Millisekunden statt in Minuten)

Die Lösung durch Tablets und HoloLenses

Die mit CrateDB im Hintergrund arbeiteten Dashboards werden von Experten im Mission Control Center analysiert. Dadurch können Experten aus der Ferne in Echtzeit die Produktion überwachen und optimieren, Fehler vorbeugen und beheben und Produktionsgüter effektiv und effizient einsetzen. Informationen geben sie via Tablets und/oder mit dem Einsatz von Virtual-Reality-Geräten an die Arbeiter weiter.

„Durch das Sammeln und Analysieren der Informationen aller Sensoren und Kameras in diesen Bildverarbeitungssystemen können wir Menschen zu den ‚Hot Spots’ führen und somit die Ausschussrate senken und die Effizienz der Produktion steigern."

Gesteigerte Effizienz in der Produktion

Dank der zentralen Kontrolle und der 24/7-Überwachung steigert die Produktion ihre Effizienz enorm. Und so sehen ALPLAs Vorteile der CrateDB-basierten Echtzeit- Dashboards im Details aus:

Reduzierte Personalkosten durch geringeren Bedarf an Experten vor Ort

Detaillierter und verlässlicher Einblick und Kontrolle statt einer zeitverzögerten Problemerfassung

Maschinenübergreifende Analyse für neue Einblicke

Steigerung der Produktivität