Energiebedarfsanalyse in einer Prüfanlage für Kartuschen

Seit der Gründung im Jahr 1885 in Familienbesitz, zählt das Pharmaunternehmen Boehringer Ingelheim aktuell zu den weltweit führenden forschenden Pharmaunternehmen und bedient über 130 Märkte. Dabei hat sich das Unternehmen zum Ziel gesetzt, besonders in Bereichen mit hohem ungedecktem medizinischem Bedarf neue Werte zu schaffen. Rund 53.000 Mitarbeitende sind in den drei Geschäftsfeldern Humanpharmazeutika, Tiergesundheit und Biopharmazeutika beschäftigt. Das Unternehmen stellt sein Handeln unter das Motto „Life forward“, mit einem positiven Blick auf die Zukunft mit dem Wissen, diese zum Besseren gestalten und beeinflussen zu können. Um andere zu inspirieren, sich diesem Ansatz anzuschließen, legt das Pharmaunternehmen ebenfalls einen Fokus auf das Thema Nachhaltigkeit.

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Keine Modifikation zertifizierter Fertigungsprozesse

Das Pharmaunternehmen unterliegt in der Produktion strengen Vorgaben hinsichtlich seiner Fertigungsanlagen und -prozesse. Selbst geringfügige Veränderungen an den bestehenden Herstellungsvorgängen müssen offiziell angemeldet und entsprechend zertifiziert werden. Bei dem Produktionsverfahren von Kartuschen, die in Inhalatoren verwendet werden, kommen spezielle Vakuumpumpen zum Einsatz, welche die Dichtheit jeder einzelnen Kartusche überprüfen. Da die zehn Pumpen mit einer Gesamtleistung von 55 kW eine erhebliche Menge an Energie verbrauchen, wollte der Betreiber eine möglichst akkurate Energiebedarfsanalyse einführen, ohne dabei den laufenden Betrieb zu unterbrechen oder Veränderungen an der vorhandenen Anlage vorzunehmen. Diese läuft weiter, auch wenn gerade keine Produkte gefertigt werden. Deshalb ist es unter anderem wichtig zu ermitteln, wann sich das Ausschalten der Pumpen bei einer Produktionsunterbrechung lohnt.

Zum einen war also eine Methode der berührungslosen Verbrauchsmessung zu implementieren, um die bereits zertifizierten Fertigungsprozesse nicht zu modifizieren. Zum anderen sollten mögliche Energiesparpotenziale erkannt und genutzt werden, sodass sich nicht nur die Stromkosten verringern. Darüber hinaus möchte Boehringer Ingelheim dem eigenen Anspruch an eine zunehmend nachhaltige Ausrichtung aller Unternehmensbereiche gerecht werden. Zudem ist das Unternehmen daran interessiert, moderne und zukunftsgerichtete Technologien zu erproben und einzuführen, um den Fortschritt auf sämtlichen Ebenen des eigenen Handelns aktiv mitzugestalten.

„Der größte Fehler ist, gar nichts zu tun“

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Übersichtlich dargestellte Energiemenge und Verlauf

Um keine Veränderungen an der zertifizierten Anlage durchführen zu müssen, wurden die Messgeräte und das entsprechende Framework während des laufenden Betriebs der Anlage in einem separaten Bereich des Schaltschranks installiert, der nicht mit der Anlagensteuerung in Verbindung steht. Für jede der drei Phasen einer Vakuumpumpe werden um die Kabel gelegte Messklemmen verwendet. So lassen sich die aktuell anliegenden Energiegrößen nahezu in Echtzeit aufzeichnen, ohne in die Elektroinstallation eingreifen zu müssen. Aufgrund der schnellen Abtastrate sind über die reine Energiemenge hinaus zeitliche Energieverläufe darstellbar. Die Erfassung der Energiewerte übernehmen zehn Energiemessgeräte EM-pro von Phoenix Contact, an die die Messklemmen via Ethernet angeschlossen sind. Die eigentliche Auswertung der Daten erfolgt im kompakten Edge Device EPC 1522 aus dem offenen Ecosystem PLC-next Technology. Die Kommunikation zwischen EM-pro und EPC 1522 erfolgt über das Modbus-Protokoll. Der komplette Aufbau nutzt zur eigenen Energieversorgung die im Schaltschrank der Prüfanlage existierende 230-V-Spannungsversorgung über eine separate Steckdose.

Die Verantwortlichen bei Boehringer Ingelheim hatten schon in früheren Projekten gute Erfahrungen in der Kooperation mit Phoenix Contact gemacht und äußern sich auch bei der derzeitigen Prüfanlage positiv. Dabei heben sie das Branchen-Know-how, die vertrauensvolle Zusammenarbeit sowie die schnelle Umsetzung der Anforderungen durch das Expertenteam des Automatisierers hervor. Die einzelnen Komponenten wurden auf die besonderen Rahmenbedingungen und strengen Reglementierungen einer laufenden Pharmaproduktion zugeschnitten. Alle Ansprechpartner des Blomberger Automatisierungsspezialisten sind zeitnah verfügbar. Hinzu kommt die Offenheit der PLC-next Technology für Produkte anderer Hersteller – sei es durch die Unterstützung sämtlicher aktuellen und zukünftigen Übertragungsprotokolle oder die einfache Einbindung von Third-Party-Software. Bei Boehringer Ingelheim wird etwa über die Verwendung von Protokollen wie Node Red und MQTT sowie neuer Datenbanken und Visualisierungslösungen nachgedacht.

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Auswertung zeigt verschiedene Einsparpotenziale

Die gemeinsam realisierte Lösung zur Energiebedarfsanalyse hat einige überraschende ebenso wie wertvolle Erkenntnisse gebracht. Zum einen lassen sich 10 % an Energie einsparen, wenn sich die Anlage nach 15 Minuten Stand-by automatisch abschaltet. Außerdem wurde durch die Messungen ein Leck der Vakuumleitung festgestellt, welches einen nicht unerheblichen Leistungsverlust verursacht hatte. Als drittes wichtiges Ergebnis zeigt sich, dass die Vakuumpumpen für den konkreten Anwendungsfall überdimensioniert sind, sodass sich hier ebenfalls Einsparpotenziale ergeben. Vor diesem Hintergrund sieht sich Boehringer Ingelheim mit Phoenix Contact als Partner gut aufgestellt, um die Unternehmensziele „Reduktion des Energieverbrauchs um 10 %“ sowie „Halbierung des CO2-Fußabdrucks bis 2030“ erfolgreich umsetzen zu können.