Schindler Aufzüge und Fahrtreppen GmbH; München (Deutschland)

Erschienen in: Krankenhaus Technik + Management 12/04

Durchgängig gut versorgt

Totally Integrated Automation in der Krankenhauslogistik

Das Klinikum Ingolstadt hat seinem Warentransportsystem eine Fitnesskur der besonderen Art verpasst. Durchgängig neu automatisiert mit "klinisch getesteter" Automatisierungstechnik ist die pünktliche Versorgung mit Essen, Wäsche und weiterem Klinikbedarf damit jederzeit sichergestellt, was maßgeblich nicht nur zur Zufriedenheit der Patienten sondern auch des Betreibers beiträgt.

Total Quality Management - Qualität in allen Prozessen - ist am Klinikum Ingolstadt das oberste Gebot in sämtlichen medizinischen und pflegerischen Abläufen, Verfahren und sonstigen Dienstleistungen. Dazu gehört es in erster Linie Termine einzuhalten und sämtliche Leistungen pünktlich zu erbringen. Eine der größeren Herausforderungen stellt die Versorgung von durchschnittlich über 1000 Patienten mit Mahlzeiten in einem genau festgelegten Zeitrahmen dar - und dies dreimal täglich. Hinzu kommt die auf den Bedarf abgestimmte Versorgung mit Medikamenten, sterilen Utensilien für Pflege und Behandlung, frischer Bettwäsche oder Reinigungsmitteln. Und auch die Entsorgung aller gebrauchten Gegenstände aus den Stationen muss gewährleistet sein. Die Versorgung und Entsorgung wird dabei strikt getrennt, um einer Kontamination entgegenzuwirken. Ein wesentlicher Aspekt eines solchen (automatisierten) Transportsystems ist der reibungslose und störungsfreie Ablauf. Für diese Aufgaben ist beim Bau des Klinikums Anfang der 80er Jahre von der Firma Schindler Fördersysteme aus Berlin ein automatisches Warentransportsystem (AWT) installiert worden.
Aus dem sogenannten Fertigvorrat und der Küche versorgt dieses individuell das zentrale Bettenhaus, die etwas abseits liegende Psychiatrie, die Bereiche Notfall, Untersuchung/Behandlung und OP mit den benötigten Waren. Dreizehn Fahrwerke an einem unter der Decke hängenden Schienensystem und Aufzüge transportieren täglich bis zu 1000 Container (und Gitterboxen) auf einer rund 500 m langen Fahrstrecke mit insgesamt elf Haltestellen und mehreren Weichengruppen. Diese "Haltestellen" in der Horizontalen befinden sich vor den vier Aufzügen im Bettenhaus und zwei weiteren in der Psychiatrie. Dort werden die Container auf Ladewagen übergeben, in die Aufzüge befördert und auf bis zu acht Etagen verteilt. Hohe hygienische Anforderungen erfüllen drei integrierte Container-Waschanlagen. Alle diese Abläufe sind seit jeher automatisiert. Jedoch ist die Anlage nach fast 25 Betriebsjahren in die Jahre gekommen, weshalb sich der Betreiber zu einer umfassenden Modernisierung der gesamten Automatisierungstechnik entschlossen hat. Vom Klinikum Ingolstadt wurde eine technische Lösung gefordert, die mit standardisierten Industriekomponenten realisiert wird. Die bisherigen guten Erfahrungen mit Produkten von Siemens im Klinikum Ingolstadt präferierten auch in diesem Fall eine Simatic-basierte Lösung.

Durchgängige Lösung aus einer Hand

Das Schweizer Unternehmen Schindler demonstriert bereits seit Jahren Fachkompetenz in diesem Sektor. Die Schindler Aufzüge und Fahrtreppen GmbH in München ist Generalunternehmer des Klinikums in Ingolstadt zur Gesamtmodernisierung der AWT-Anlage. Nach Vorgaben der Fa. Schindler realisierte die Fa. ATN, ebenfalls mit Sitz in München, die hard- und softwareseitige Umsetzung. Die Firma ATN plant und realisiert kundenspezifische Anlagen und Systeme in den Sparten Gebäudeautomation, Qualitätssicherung, Sondermaschinenbau sowie Transport- und Fördertechnik und setzt dabei bevorzugt auf Automatisierungstechnik von Siemens. Die Markentreue der Firma ATN hat verschiedene Gründe. Geschäftsführer Wolfgang Ziegler hebt besonders die extreme Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Hardwarekomponenten hervor. Er hat es außerdem gern mit nur einem Ansprechpartner für alle oder zumindest viele Produkte zu tun. Im Vordergrund steht für Wolfgang Ziegler auch die Minimierung von Schnittstellen in technischer Hinsicht. Schon in der Planungsphase war die Firma Siemens voll in das sehr umfangreiche Retrofit-Projekt involviert und konnte an dessen Gestaltung mitwirken. Automatisierer und Ausrüster haben gemeinsam eine durchgängige Lösung auf Basis standardisierter, schnell und auch in etlichen Jahren noch verfügbarer Serienprodukte aus dem Simatic-Spektrum entwickelt.

Elektronisches Innenleben runderneuert

Ein Kriterium zur Auswahl von Steuerung und Antriebssystem liegt in einer kompakten Bauform: Neue Kernelemente im Chassis der Fahrwerke und Ladewagen sind je eine Simatic-Steuerung S7-300 CPU 313C aus der Baureihe der Kompakt-CPUs, ein kompakter Frequenzumrichter aus der Baureihe Micromaster 440, je ein Asynchronmotor im Fahrwerk und je zwei weitere Asynchronmotoren ebenfalls von Siemens in den Ladewagen. An jedem Fahrwerk gibt es außerdem ein Simatic Operator Panel OP3 für einfache Bedien- und Beobachtungsaufgaben, wie das Einstellen der Betriebsarten (Einrichten, Hand, Automatik) oder das Auslesen aktueller Parameter. An den Ladewagen lässt sich bei Bedarf ein solches Operator Panel anstecken, so dass man auch schnell mit wenigen Handgriffen auf die Steuerung zugreifen kann. Der 750 W starke, direkt mit der SPS verdrahtete Micromaster 440 hat hier zwei Aufgaben: Er positioniert den Wagen innerhalb und außerhalb des Aufzuges exakt in den Endlagen, wofür ein Softwareregler in der Simatic-Steuerung Istwerte eines Sensors erfasst, Sollwerte errechnet und dem Umrichter vorgibt. Zum anderen regelt er den Motor des integrierten Scherenhubtisches, der die bis zu 300 kg schweren Container vom Fahrwerk übernimmt. In beiden Achsen sind sanfte, ruckfreie Bewegungen gefordert, damit das Essen auch im Geschirr bei den Patienten ankommt.

Immer auf der Höhe des Geschehens

Zur exakten Bestimmung der aktuellen Position jedes einzelnen Fahrwerks/Containers auf der 500 m langen Schienentrasse hat sich ATN in Absprache mit Schindler für das RF-Identifikationssystem MOBY D von Siemens (RF = radio frequency) entschieden. Jedes Fahrwerk ist mit einem Sende-/Lesegerät ausgerüstet, das aus rund 90 entlang der Fahrstrecke montierten Datenspeichern (in der Visualisierung sehr treffend als "Meilensteine" bezeichnet) im Vorbeifahren berührungslos die Position erfasst. Über die Fahrwerkssteuerung und ein seriell daran angebundenes Infrarotsystem gelangt die Information schließlich zur Hauptsteuerung, einer CPU 416-2DP aus der Baureihe der Simatic S7-400. "Das ist unsere erste ausschließlich auf der Simatic-Ebene realisierte MOBY-Applikation gewesen", erklärt Wolfgang Ziegler. "Mit der Unterstützung von Siemens konnten wir das System problemlos, sprich ohne unerwünschte Kollisionen während der Inbetriebnahme und der Testphase, implementieren." Versuche zeigten, dass die berührungslose Datenübertragung auch bei doppelter Fahrgeschwindigkeit der Fahrwerke fehlerfrei funktioniert. Positionsabhängig wird über das MOBY-System auch das Abbremsen der Fahrwerke vor Kurven, Weichen und den Zielpositionen an den Aufzügen gesteuert, während Magnetschalter für präzises Anfahren der Übergabeposition sorgen. Ist diese erreicht, fährt der Ladewagen aus dem Aufzug heraus unter den Container und der Hubtisch bewegt sich nach oben. Die Container-Verriegelung am Fahrwerk wird gelöst, der Ladewagen samt Container wird in den Aufzug eingefahren und automatisch auf die vorbestimmte Etage gebracht. Dort fährt der Ladewagen den Container vor den Aufzug und senkt diesen auf dem Ziel-Stellplatz sanft ab. Das Stationspersonal wird (je nach Dringlichkeit) optisch und/oder akustisch informiert.

Simatic-Steuerungen im Verbund

Auf die Reise schicken lassen sich die Container an mehr als 30 Aufgabestellen. In der Küche und im Fertigvorrat im Versorgungsgeschoss sind dazu vor jedem Aufzug Aufgabespeicher eingerichtet, die entweder zwei oder zehn Container fassen. Auf den Stationen im Bettenhaus und in der Psychiatrie können jeweils zwei Container zur Übergabe an das automatische Warentransportsystem gepuffert werden. Beim Transport von Essen und anderen "reinen" Waren ist am Operator Panel des Aufgabespeichers lediglich eine zweistellige Zahl für den Bestimmungsort einzugeben. Da benutzte ("unreine") Container nur die Sammelstelle vor der Reinigungsanlage als Bestimmungsort haben, ist bei deren Aufgabe keinerlei Bedienungsaufwand erforderlich. "Das Handling ist noch einfacher geworden, es wird von allen Mitarbeitern auf Anhieb verstanden und deshalb voll akzeptiert", so Michael Meyer, Leiter der Betriebstechnik im Klinikum Ingolstadt.
Schnittstelle für den Bediener ist an jedem der insgesamt fünf 10-Platz-Speichern je ein Simatic-Operator-Panel OP3. Die HMI-Geräte kommunizieren über ihre MPI-Schnittstelle (Multi-Point-Interface) mit einer Etagensteuerung vom Typ Simatic S7-300 CPU 313C. An den einfacheren 2-Platz-Speichern auf den Stationen sind vor den Aufzügen robuste Komplettsteuerungen der Baureihe Simatic C7-621 installiert. Diese vereinen SPS und Operator Panel in einem kompakten Gerät und bieten auf engstem Raum alle für einfachere Anwendungen nötigen Funktionen. Darunter auch eine MPI-Schnittstelle zur Anbindung an die ebenfalls exakt in der Leistung angepasste Etagensteuerung Simatic S7-300 CPU 313C. Sämtliche Etagensteuerungen tauschen sich über standardisierte Kommunikationsprozessoren vom Typ Simatic CP 343-5 und schnelle Profibus-Kommunikation in Datenbausteinen direkt mit der koordinierenden Hauptsteuerung aus. Damit ist in der Hauptsteuerung jederzeit der Bestimmungsort als auch die aktuelle Position jedes einzelnen Fahrwerks/Containers bekannt, was für einen reibungslosen, störungs- und kollisionsfreien Automatikbetrieb sorgt. Das Klinikpersonal muss sich auch nicht mehr wie in der Vergangenheit um die Sperrzeiten während der Essensausgaben kümmern. Das zentrale Steuerungsprogramm lässt in den "heißen Phasen" nur noch Transporte aus der Küche zu und blockiert automatisch die Versorgung an anderen Aufgabestellen, damit der Essenstransport für alle Patienten ohne zeitliche Verzögerung erfolgt.
Alles in allem haben die Firmen Schindler und ATN gemeinsam rund 70 Simatic-Steuerungen installiert und in knapp vier Monaten zu einem perfekt funktionierenden Ganzen miteinander kombiniert. Auch die Steuerungen aller elf Schindler-Aufzüge im System wurden durch moderne Simatic-Steuerungen ersetzt. Die Aufzugsteuerungen der nicht unmittelbar an der Horizontalförderanlage eingebundenen Aufzüge in den von der Hängebahn weiter entfernt liegenden Bereichen (Notfall, Untersuchung/Behandlung, OP) sind über Profibus-DP an die Hauptsteuerung S7-400 angebunden und damit ebenfalls zentral einsehbar.
"Das breit gefächerte Simatic-Spektrum", so Wolfgang Ziegler, "bietet für unterschiedlichste Anforderungen eine maßgeschneiderte und damit kostengünstige Lösung. Alle Simatic-Produkte, von den Controllern über die Kommunikationsprozessoren und Antriebe bis hin zu den HMI-Geräten, sind aufeinander abgestimmt und arbeiten perfekt zusammen. Alle erforderlichen Projektierungstools wie Starter oder ProTool können auf der vertrauten Step-7-Plattform eingesetzt werden, was das Engineering gegenüber heterogenen Systemen immer wieder vereinfacht und verkürzt." Wozu auch die durchgängige, Mehrfacheingaben ersparende, gemeinsame Datenhaltung und die vereinheitlichte Kommunikation entscheidend beitragen. Als weiteren Vorteil nennt er die Möglichkeit, von der Hauptsteuerung aus über die dezentralen Steuerungen bis in die Feldebene hinunter durchrouten zu können, was die Diagnose sehr komfortabel macht und erheblich beschleunigt.

Stillstandszeiten minimiert

Eventuelle Störungen in diesem komplexen Verbund werden per Kommunikationsprozessor CP 443-1 IT im zentralen Steuerungsrack und Ethernet-Switch auf einen Visualisierungs-PC an Ort und Stelle übermittelt. Dieser fungiert gleichzeitig als OPC-Server und verteilt die Informationen an weitere Client-PCs in der Küche, im Fertigvorrat, in der zentralen Leittechnik und in der Werkstatt. Auf diese Weise können Fehler schnell lokalisiert und geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. "Das hält die Verfügbarkeit hoch. So können wir die Versorgung unserer Patienten mit Essen, Medikamenten sowie anderen für die Genesung und das Wohlbefinden erforderlichen Dingen exakt nach Plan sicherstellen und unser Total Quality Management in diesem elementaren Bereich ohne Einschränkungen umsetzen", ziehen Michael Meyer und Reinhard Stampfer (Betriebstechnik Klinikum Ingolstadt) ein positives Fazit.

27.01.2005