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Energieverbrauch und Maschinenzustand auf der Spur

Manufacturing IT

Energieverbrauch und Maschinenzustand auf der Spur

Barku fertigt seit über 30 Jahren hochwertige Kunststoffteile, in der Produktion werden mehr als 7.000 Tonnen Rohmaterial pro Jahr verarbeitet. Zur besseren Kontrolle der in Spritzguss und Extrusion eingesetzten Energiemengen nutzte das Unternehmen die Einführung eines Manufacturing Execution-Systems, um in der Produktion ein umfassendes Energiemanagement zu etablieren. Die erfassten Informationen werden außerdem zur Anlagenwartung genutzt.

Bild: Barku

Seit über 30 Jahren fertigt die Barnstorfer Kunststofftechnik GmbH, kurz Barku, hochwertige Kunststoffteile. Nach der Gründung des Unternehmens im Jahr 1977 als Tochterfirma der Lubing Maschinenfabrik GmbH entwickelte sich der Spezialist für die Kunststoffverarbeitung schnell zum eigenständigen und unabhängigen Unternehmen. Heute werden bei Barku mehr als 7.000 Tonnen Rohmaterial pro Jahr verarbeitet. Neben Präzisionsteilen im Spritzgussverfahren produziert das niedersächsische Unternehmen auch Profile und Rohre im Extrusionsverfahren. Dabei erhalten die Kunden alles aus einer Hand – von der Entwicklung von Produktlösungen über die Konstruktion bis zur Serienfertigung und Weiterverarbeitung. Das Werk am Stammsitz in Barnstorf erstreckt sich mittlerweile über eine Fläche von 24.000 Quadratmeter. Mit modernster Technik wird hier im Drei-Schicht-Betrieb produziert.

Wunsch nach mehr Überblick zum Energieverbrauch

Aufgrund der dynamischen Auftragslage kam es bei Barku immer wieder zu extremen Planungsschwierigkeiten und Terminproblemen. Daher entstand im Unternehmen der Wunsch, die Planungs- und Produktionsabläufe umfassend zu visualisieren, zu analysieren und zu verbessern. Das große Ziel war es, mit Hilfe eines Planungstools eine bestmögliche Planung der Aufträge zu erhalten, schneller auf Änderungen in der Auftragslage reagieren zu können und die angestrebten Liefertermine einzuhalten. Gleichzeitig sollten Produktions- und Maschinendaten automatisch erfasst und gespeichert werden, um mehr Transparenz in die Produktion zu bringen. Barku-Geschäftsführer Stefan Hintze setzte dazu auf die Implementierung eines Manufacturing Execution-Systems (MES) mit integriertem Planungstool. Inzwischen können so genau die Daten erfasst und gespeichert werden, welche für eine aussagekräftige Nachkalkulation und damit hohen Überblick in der Produktion notwendig sind.

Für die notwendige Neugestaltung der Planungs- und Produktionsabläufe unter Berücksichtigung der Anforderungen durch den Einsatz des MES wurde im Jahr 2010 Sebastian Bähr als Projektingenieur an Bord geholt. Nachdem einige Anbieter geprüft wurden, fiel Ende 2010 die Entscheidung auf das modulare MES-System Fastec 4 Pro des Paderborner Unternehmens Fastec. „Den Ausschlag gab das flexible Anschlusskonzept, das eine schnelle und kostengünstige Implementierung versprach“, schildert Sebastian Bähr. Dieses Konzept basiert auf einem flexiblen und modularen Ein-/Ausgabe-System (E/A), das an die Produktionssituation angepasst werden kann. So wurden mit vergleichsweise geringem Hardware- und Verdrahtungsaufwand zweiundzwanzig Spritzgussmaschinen, vier Montagelinien und elf Extrusionslinien angeschlossen. Zusätzlich wurden für die Aufdeckung der konkreten Energieverbräuche an den einzelnen Spritzgussmaschinen Stromzähler mit einem digitalen Impulsausgang eingebaut. Damit sollte eine Datenbasis geschaffen werden, um erkennen und analysieren zu können, welche Energiemengen wo verbraucht werden

Genaue Daten weisen auf Problemstellen hin

Voraussetzung für ein zielgerichtetes Energiemanagement ist, dass die notwendigen Daten vorhanden sind. Dafür werden bei Barku über die entsprechenden Messpunkte der E/A-Module die genauen Verbräuche für alle Spritzgussmaschinen erfasst und dauerhaft gespeichert. In der produktionsnahen IT können dann automatisch die jeweilige Leistungsaufnahme und der gesamte Energieverbrauch aller zweiundzwanzig Spritzgussmaschinen ermittelt werden. Diese Daten lassen sich dabei auf einzelne Maschinen, die Peripherie, die komplette Halle und auch auf die installierte Solaranlage filtern.

Außerdem kann der konkrete Energieverbrauch bei der Bearbeitung einzelner Artikel, Aufträge oder Rüstvorgänge innerhalb der Spritzgussabteilung ausgewertet werden. Verbraucht eine Maschine plötzlich mehr Energie, wissen die Mitarbeiter sofort, dass etwas nicht stimmt und können umgehend reagieren. So konnte zum Beispiel ein defektes Temperiergerät anhand der übermäßig hohen Leistungsaufnahme schnell entdeckt und sofort ausgetauscht werden. „Ohne die Energiemessung mit Fastec 4 Pro wäre das defekte Gerät eventuell monatelang unbeachtet geblieben“, so Sebastian Bähr. „Aus Interesse haben wir mal abgeschätzt, wie viele Kilowattstunden da zusammengekommen wären: mindestens 6.000 Kilowattstunden!“

Die Barnstorfer Kunststofftechnik misst und bewertet den Verbrauch ihrer zweiundzwanzig Spritzgussmaschinen über das Energiemanagement-Modul der Softwarelösung Fastec 4 Pro. Bild: Barku

Feinplanung hilft, den Überblick zu behalten

Im Barnstorfer Unternehmen werden die einzelnen Fertigungsaufträge nun unter Einsatz der Feinplanung des Manufacturing Execution Systems auf die vorhandenen Ressourcen verplant. Mit Hilfe der produktionsnahen Software werden gleichzeitig die Produktionsprozesse umfassend überwacht und analysiert. Der Planer hat damit jederzeit einen Überblick über den Status der einzelnen Maschinen, den Auftragsfortschritt, festgelegte Fertigstellungstermine und Stückzahlen. Auf diese Weise kann er bei unvorhergesehenen Änderungen schnell und flexibel reagieren. Verzögert sich beispielsweise die Fertigstellung eines Auftrages durch Störungen im Produktionsprozess, etwa beim Stillstand einer Maschine, berücksichtigt das System dies für nachfolgende Aufträge. Die einzelnen Arbeitsgänge dieser Aufträge können dann verschoben, unterbrochen oder beendet werden.

Durch die Speicherung der Prozessdaten und die umfassenden Auswertungsmöglichkeiten lassen sich im Nachhinein die Produktionsprozesse analysieren und anschließend durch geeignete Maßnahmen optimieren. „Vor der Einführung haben wir quasi oft mit 160 Prozent Kapazität produzieren müssen. Wir hatten im Jahr 2012 beinahe eine Verdopplung unserer Ausbringungsmengen in der Extrusion. Dank Fastec haben wir in der Planung den Überblick behalten“, resümiert Sebastian Bähr. Gleichzeitig konnte einerseits durch die flexiblere und schnellere Planung sowie andererseits durch die genaue Überwachung festgelegter Liefertermine die Kundenzufriedenheit deutlich erhöht werden.

Einsparpotenzial auch langfristig erschließen

Einsparpotenzial im Energiebereich sieht Bähr vor allem bei den Peripherie-Geräten und wie diese durch den Maschinenbediener genutzt werden. Durch die exakte Erfassung der Prozessdaten lassen sich auch Verschwendungen aufdecken, zum Beispiel durch Maschinen im Standby-Betrieb. Das detaillierte Energiemanagement hilft inzwischen auch bei Investitionsentscheidungen. Durch die Gegenüberstellung der Energieverbräuche von alten zu modernsten Spritzgussmaschinen mit Ecodrive-Motoren wird schnell deutlich, wie viel Energieeinsparungen hier noch möglich sind. Das Thema Energie bleibt für Barku somit auch nach eineinhalb Jahren Einsatz des Systems relevant.