Bisher wurde im Bereich der Basischemie auf Massenproduktion mit entsprechend ausgedehnten Anlagen gesetzt. In der Feinchemie und Pharmaproduktion kommen auch sogenannte Batchanlagen (Chargenprozess von diskontinuierlichen Produktionsverfahren) zur Anwendung, auf denen verschiedene Rezepte gefahren werden können. Einmal gebaut, sollen sie nicht mehr umgebaut werden. Ein übergeordnetes zentrales Prozessleitsystem steuert diese Anlagen und Veränderungen bedeuten einen aufwendigen Planungs-, Umbau und Programmierungsaufwand oder sogar den Aufbau einer komplett neuen Anlage.
Um den Anforderungen an flexible Produktionsanlagen gerecht zu werden, hat Festo die Automatisierung eines Produktionsmoduls komplett mit dem MTP umgesetzt. Dabei konnte auch die effiziente Inbetriebnahme von modularen Anlagen nach dem MTP-Ansatz demonstriert werden. Demnach besteht eine Anlage nicht mehr aus einer zentralen Steuerung, sondern aus einzelnen Modulen mit eigener, integrierter Steuerung. Jedes Modul übernimmt dabei einen bestimmten Abschnitt des Produktionsprozesses, beispielsweise das Mischen oder Abfüllen.
Festo hat die modulare Produktion sehr früh in den Gremien mitgestaltet, zum Beispiel im entsprechenden Arbeitskreis des ZVEI. „Der Vorteil modularer Anlagen ist, dass sie schnell entworfen, gebaut und auch an schwankende Produktionszahlen angepasst werden können. Letztlich wird das Produkt schneller erzeugt und ist früher auf dem Markt“, erklärt Chris Stich, Advanced Develop. Digital Engineering bei Festo. Festo automatisierte ein Produktionsmodul einer modularen Biopharma-Anlage von INVITE. Im Verbund mit INVITE ist neben Bayer auch die Technische Universität Dortmund und die Heinrich-Heine Universität Düsseldorf aktiv.
The project shows how modules from different manufacturers can be installed in a plant and quickly commissioned if they comply with the MTP standard. The MTP standard is a standardised interface description for instant integration (plug & produce) of the individual modules into the process orchestration layer (POL). The MTP file contains all the information required for control and monitoring. During operation, the data is exchanged between the module and POL via OPC UA. Festo is actively working on the MTP standard of the VDI/VDE/Namur guideline 2658.
The biopharmaceutical system that was automated consisted of a reactor module with heating and stirring functions and two dispensing modules. Each module runs autonomously thanks to its integrated controller. Festo used the CPX-CEC controller for one of the dispensing modules while a Siemens controller was used for the other. The project partners demonstrated that the dispensing modules with the MTP standard can be integrated automatically into the POL (process orchestration layer) regardless of the manufacturer. Festo used its own PA Toolkit to program its MTP module. The toolkit includes preprogrammed function blocks for quick and simple programming of MTP modules. The MTP description file can then be generated automatically from the automation program. The project ran from 2019 to 2021.