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Prozesstechnik Die Fallstricke bei der Fabrikplanung

| Autor / Redakteur: Holger Schmidt / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Verschenkte Flächen in Produktionsumgebungen kosten Geld und verhindern eine optimale Auslastung der Kapazitäten. Wie kann ein Unternehmen neue Prozessketten und Werksanlagen integrieren und somit wachsen, ohne den laufenden Betrieb einzustellen? Und wo liegen die Fallstricke?

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In Produktionsumgebungen werden immer wieder Veränderungen nötig. Sei es die Erweiterung einer bestehenden Prozesstechnik, eine Veränderung der Lagerbedingungen oder eine Neuerung in der Fördertechnik. Bei der Planung gilt es, einige Störfaktoren zu beachten.
In Produktionsumgebungen werden immer wieder Veränderungen nötig. Sei es die Erweiterung einer bestehenden Prozesstechnik, eine Veränderung der Lagerbedingungen oder eine Neuerung in der Fördertechnik. Bei der Planung gilt es, einige Störfaktoren zu beachten.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Bei der Planung und Integration neuer Prozesstechnik gibt es einige Faktoren, die die alten und neuen Strukturen stören können. Der Platzaspekt ist hierbei zentral. Natürlich ist das jedem Unternehmer bewusst, der seine Produktionsumgebung verändern möchte. Doch hilft der Wunsch nach einer schlanken und platzsparenden Produktionsumgebung nicht dabei, diese auch Wirklichkeit werden zu lassen.

Noch immer kommt es oft vor, dass der Plan zwar eine optimale Nutzung der wertvollen und teuren Hallenflächen vorsieht, die reale Umsetzung am Ende jedoch wenig damit zu tun hat. Dabei ist es wichtig, Hallenfläche freizuhalten, da diese auch für die Logistik benötigt wird. Im folgenden werden problematische Aspekte aufgezeigt und wie eine effiziente Planung gelingen kann.

#1: Die Hallenumgebung

Fallstrick Nummer eins ist hier die Hallenumgebung. In einer Produktionshalle wimmelt es von verschiedenen Produktionsanlagen, Förderanlagen und Fertigungsmaschinen. Zusätzlich sind Hallenstahlbauten und vorhandene Stahlbaubühnen und Schutznetzflächen, viele von der Decke abgehangen, vorhanden. Diese „Störkonturen“ müssen bei der Anlagenplanung bereits während der Konstruktionsphase berücksichtigt werden, damit die Anlage später reibungslos integriert werden kann.

#2: Das Gewicht

Auch das Gewicht der Förderanlage ist oft eine Stolperfalle. Eine neue Anlage inklusive des benötigten Stahlbaus zum Befestigen sowie zum Herstellen der nötigen, begehbaren Unterschutzflächen müssen optimal geplant und der Stahlbauanteil so gering wie möglich gehalten werden. Das kommt daher, dass alle zum Einbau der Fördertechnik notwendigen Lasten in die vorhandene Hallenstahlbaustruktur eingeleitet werden und die maximale Gesamtlast begrenzt ist.

Aus diesem Grund dürfen Anlagen bei der Planung niemals nur für Gewicht und Statik geprüft werden, es gilt immer alle relevanten und bestehenden Gewichte miteinzurechnen. Dies gilt insbesondere, wenn viel Hängefördertechnik zum Einsatz kommt.

#3: Die Integration

Ein weiterer Fallstrick ist die Integration der Anlage, denn sie raubt den laufenden Prozessen oft Zeit und verhindert, dass bestehende Materialflüsse ungestört nebenher weiterlaufen. Oft steht nur ein sehr kleines Zeitfenster zur Verfügung, in denen die Produktion ruht und die Anlagen eingebaut werden können. Läuft hier etwas schief oder braucht der Einbau länger, mindert dies sofort die Produktionsraten und es kommt zu finanziellen Einbußen.

#4: Sicherheitsnormen und Anlagenbau

Ein sehr wichtiger Aspekt bei dem gesamten Prozess ist die Sicherheit. Diese stellt natürlich keinen Fallstrick dar, sondern hat höchste Priorität, damit Monteure und Personal nicht zu Schaden kommen. Zum einen gilt das für die Fördertechnik selbst. Die Erstellung der Gefährdungsbeurteilungen ist essenziell, um zu gewährleisten, dass ein reibungsloser und sicherer Betrieb der Maschine möglich ist.

Zum anderen gilt es ebenso für die Montage der Förderanlage. Hier müssen alle Sicherheitsvorschriften und Regeln beachtet werden. Darüber hinaus gibt es unzählige Werksnormen und -vorschriften, die bei jedem Unternehmen und jedem Werk anders sind und ebenfalls eingehalten werden müssen.

#5: Verfügbarkeit

Zum Schluss sei noch der Aspekt der Verfügbarkeit als Störfaktor genannt. Keine Förderanlange ist wie die andere. Das bedeutet für den Bau, neben den verwendeten Standardbauteilen, in der Regel die Notwendigkeit von individuellen Lösungen. Diese speziell konstruierten Maschinenteile müssen allerdings ebenfalls reibungslos und sicher funktionieren. Grundsätzlich gilt: Alle Anlagenkomponenten einer Förderanlage müssen für eine Verfügbarkeit der Gesamtanlage von mehr als 99 Prozent ausgelegt sein. Diese hohe Verfügbarkeit bildet bereits während des Engineerings die Basis für alle neu entwickelten Komponenten.

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CAD allein ist nur die halbe Miete

Trotz der digitalen Transformation und Industrie 4.0 laufen in der Realität viele Vorhaben noch immer eher manuell ab. Das birgt auch bei der Zuhilfenahme von Techniken wie 3D-Planung oder CAD Gefahren, von denen die größte das Planen auf der „grünen Wiese“ ist. Gemeint ist damit, dass in der Planungsphase nicht die gesamte Hallenumgebung im realen Zustand virtuell im CAD zur Verfügung steht.

Dadurch kann es beim Engineering leicht zu Fehlern kommen. Beispielsweise werden Lüftungskanäle gar nicht oder nur mit grober Positionierung berücksichtigt, Stromleitungen nicht eingeplant oder bestehende Leitungen nicht bedacht. Gleiches gilt für Kabelkanäle, bereits vorhandene Stahlbauten, Maschinen, Rangierbereiche von Flurförderfahrzeugen und ähnliches. Dann kann es leicht passieren, dass die Anlage zur späteren Integration in die Produktionsumgebung vor Ort umständlich angepasst werden oder im Zweifelsfall die Hallenumgebung geändert werden muss.

Beides bedeutet verlängerte Bauzeiten, -kosten und mitunter Produktionsausfälle. Alles zusammen führt letztendlich zu Produktionsrückgängen, Lieferengpässen, unzufriedenen Kunden und somit insgesamt zu wirtschaftlichen Einbußen – zusätzlich zu den Investitionskosten der neuen Anlage.

Gesamtheitliche Verbundlösung

Wesentlich genauer verlaufen Planung und Umsetzung einer Förderanlage, wenn eine präzise Ortskenntnis der Umgebung vorliegt. Möglich wird dies durch den Einsatz eines 3D-Scans der gesamten Halle im aktuellen Zustand. Mit diesen Aufnahmen lässt sich nicht nur die Anlage besser planen – dank der genauen Informationen über bereits verbaute Anlagen, Maschinenwege und gebäudetechnische Konstruktionen wird jeder Zentimeter bedacht und somit effizient genutzt.

Doch eine Planung allein macht noch keine fertige und funktionale Anlage aus. Aus diesem Grund verbindet SEH im Predictive Engineering diese Maßnahme mit Computer-aided Design und Abgleich vor Ort über Virtual Reality und Augmented Reality, um die Ideen schon vor Baubeginn im Echtformat zu visualisieren.

Unternehmer sehen die geplante Anlage auf dem Monitor, können sich im Raum bewegen und alle Anforderungen an Platz und Wegen innerhalb der Halle durchgehen. So werden mögliche Fallstricke schon in der Planungsphase erkannt und können überarbeitet werden, bevor der erste Stahlpfeiler gesetzt wird.

Kollisionen verhindern

Auch während der Engineering-Phase hilft diese stetige Kontrolle dabei, Abweichungen frühzeitig zu bemerken und zu regulieren. Denn auch wenn eine Anlage genau geplant ist, können Veränderungen in der Bauphase mitunter zu Folgeproblemen führen. Hier unterstützt Clash Detection bei der Überwachung, sodass Fördertechnik und Stahlbau an keiner Stelle mit dem Baubestand kollidieren.

Liegen Planung, Konstruktion und Montage in einer Hand, sind die Voraussetzungen optimal, um Sonderkonstruktionen zu entwickeln und umzusetzen. Schienen, Weichen, Bögen oder Heber sowie die Stahlkonstruktionen können so an individuelle Gegebenheiten angepasst, millimetergenau gefertigt und im laufenden Betrieb montiert werden.

* Holger Schmidt, Geschäftsführer des SEH-Standortes Ostrhauderfehn

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