Die Idee von Industrie 4.0, der intelligenten Vernetzung der Produktion, fasziniert Anlagenbauer, Produktionsplaner und Logistiker gleichermaßen. Mit der durchgängigen Verknüpfung der Fabrik – vom Auftragseingang, über die Konstruktion, Produktionsplanung, Materialbeschaffung bis hin zur eigentlichen Produktion – soll die wirtschaftliche Fertigung auch von kleinsten Losgrößen möglich werden.
Das Ziel ist die autarke Produktion: Die Maschine bestellt selbst den Nachschub aus dem Lager und Flurförderzeuge sowie Handlinganlagen sorgen dafür, dass das Rohmaterial just-in-time an die Fertigungslinie geliefert wird. Intelligente Lager und Distributionszentren sind daher wichtiger Bestandteil dieser sogenannten vierten industriellen Revolution.
Für die Hersteller von Lager- und Fördertechnik ist das nichts Neues. „Die Vernetzung von unterschiedlichen Prozessen, Arbeitsplätzen, Ladungsträgern, Verpackungseinheiten, Waren und deren Eigenschaften gehört bei immer mehr Kunden zum Alltag“, sagt Christoph Hahn-Woernle, geschäftsführender Gesellschafter von Viastore Systems in Stuttgart.
Automatisches Lager verbindes Fertigungsbereiche horizontal
Lager und Produktion werden dabei über ein Warehouse-Management-System verknüpft. Einer der Viastore-Kunden, der eine solche automatisierte Vernetzung realisiert hat, ist Mennekes, ein führender Hersteller von Industriesteckvorrichtungen und Pionier für Elektromobilitätslösungen in Neudorf. „Ein wesentliches Ziel war es, die Intralogistik als Querschnittsfunktion über die gesamte Produktionsstruktur zu etablieren“, erklärt Geschäftsführer Pauly. Die Logistiklösung sollte die Bereiche Kunststoffspritzerei, Blechbearbeitung und Montage optimal miteinander verbinden. Mennekes beauftragte das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund, damit, ein entsprechendes Konzept zu entwickeln. Die IML-Experten haben daraufhin ein 9 m hohes automatisches Lager konzipiert, das die Fertigungsbereiche horizontal verbindet. So kann es alle drei Bereiche versorgen, die in unterschiedlichen Stockwerken untergebracht sind.
Ein Regalbediengerät liefert das Material quasi direkt an den Arbeitsplatz. Dazu wurden Stellplätze im Regal durch Förderstrecken ersetzt, auf die das Regalbediengerät die von der Montagestation angeforderten Behälter absetzt. Die Lager- und Kommissioniervorgänge werden über ein SAP-Warehouse-Management-System gesteuert. „Das neue Lager hat uns bei unseren Produktions- und Logistikprozessen einen riesigen Schritt nach vorn gebracht. Mit ihm wird das Material jetzt just-in-time an die Arbeitsplätze gebracht und direkt verarbeitet“, so Mennekes-Produktionsleiter Thomas Freund.
Keine überflüssigen Materialbewegungen, keine unnötigen Läger, keine unvorhergesehenen Maschinenstillstände: Dieses Ziel verfolgte auch Bühler Grain Logistics mit der Installation eines neuen vollautomatischen Blechlagersystems des Herstellers Friedrich Remmert aus Löhne. Alle Blechplatinen, die das Lager verlassen, verarbeitet Bühler nun nach dem Pull-Prinzip. Diese Fertigungsstrategie sieht vor, dass das Material rein nach dem tatsächlichen Bedarf bewegt und verarbeitet wird. Der Hersteller von Anlagen und Komponenten entlang der gesamten Lebensmittelwertschöpfungskette benötigt so im Durchschnitt lediglich fünf Tage zur Fertigung einer Maschine, obwohl fast alle Produkte kundenspezifisch modifiziert und in Losgröße 1 hergestellt werden.
Material wird entnommen und direkt verarbeitet
„Diese Produktionsweise stellt höchste Anforderungen an die Qualität des Lagersystems“, sagt Klaus Harrer, Bühler-Fertigungsleiter im Werk Beilngries. Denn das Pull-Prinzip erfordere eine besonders hohe Anlagenverfügbarkeit. Schließlich werde nur dann Material entnommen, wenn es direkt weiterverarbeitet wird. Eine Pufferung findet nicht statt. „Stattdessen greifen alle Arbeitsschritte synchron ineinander“, sagt Harrer. Wäre unser altes System ausgefallen, hätte unsere Produktion innerhalb von nur drei Tagen komplett stillgestanden. Mit dem neuen Lager und einer auf über 99 % gesteigerten Anlagenverfügbarkeit sei man heute auf der sicheren Seite, so der Fertigungsleiter.
Solche Anlagen für die Just-in-time-Logistik sind zwar schon nah dran an Vorstellungen von der Vernetzung der Produktion, sie werden heute aber immer noch zentral gesteuert. „Mit dem Wandel zu Industrie 4.0 wird es in den nächsten Jahren darauf ankommen, die Systeme auf dezentrale Lösungen umzustellen“, sagt Frank Ellerkmann, Leiter Produktionslogistik beim IML.
Wie eine solche dezentrale Steuerung mithilfe von Antriebskomponenten in der Intralogistik realisiert werden könnte, zeigt MSF-Vathauer auf Basis des Fieldpower-Konzepts von Weidmüller. Mit dem Antriebs-Automatisierungssystem für Förderanlagen könnten Hersteller ihre Logistik den sich wandelnden Produktionsprozessen flexibel anpassen, so die Entwickler.
Die in den Förderanlagen integrierten Motorstarter übernehmen die Automatisierung. Sobald sich ein Werkstück meldet, wird es von einem direkt am Starter angeschlossenen Sensor identifiziert. Das Signal wird an entsprechende Antriebe weitergegeben. Diese sorgen dann für einen dem Prozess zugeordneten Ablauf. MSF-Valthauer demonstriert das Prinzip am Beispiel einer staudrucklosen Förderanlage: Kommt das Fördergut an seinem Bestimmungsort an, wird eine Empfangsbestätigung gemeldet, sodass das vorherige Förderelement „weiß“: Das Fördergut ist angekommen, im Bedarfsfall kann neues Fördergut geschickt werden.
Der Vorteil der dezentralen Lösung: Ändert sich der Produktions- oder Logistikfluss, kann das Motormanagement einfach und schnell dem neuen Produktions- und Förderprozess angepasst werden, einfach durch Hinzufügen oder Herausnehmen von Antriebseinheiten im Energie- und Kommunikationsstrang.
