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Tanz der Kolosse

Materiallogistik für Schwergewichte

Tanz der Kolosse

Der Hersteller von Verpackungssystemen SIG Combibloc setzt beim Materialtransport in seinen Werken in Linnich und Wittenberg auf fahrerlose Transportfahrzeuge. In Linnich läuft zudem die Palettierung automatisch ab. Als Datendrehscheibe dient dabei das Manufacturing Execution System von Zeiss Guardus.

(Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH) [1]

(Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH)

Seit mehr als 10 Jahren arbeitet SIG Combibloc, ein Hersteller von aseptischen Verpackungssystemen für Lebensmittel und Getränke, an der Optimierung seiner Produktionslandschaft sowie dem Auf- und Ausbau seiner IT-Umgebung. Als Schaltzentrale fungiert dabei das Manufacturing Execution System Zeiss Guardus. Durch dessen integrierte Datenbasis wird jeder Prozessteilnehmer entlang der Herstellung mit den qualitäts- und produktionsrelevanten Informationen versorgt. Das Ziel: Null Fehler bei bestmöglicher Produktionsperformance und -produktivität. „Blickt man auf die jüngste Vergangenheit, so haben wir uns zuerst darauf konzentriert, mithilfe von Vernetzung und Automatisierung unsere Maschinen noch schneller und effizienter zu betreiben. Der nächste logische Schritt betraf dann die umgebenden Prozesse, allen voran die Materiallogistik. Hier haben wir uns ganz aktuell mit der Frage auseinandergesetzt, wie autonome Systeme und Robotik unseren Digitalisierungsgrad – also unsere Agilität und Effizienz – weiter vorantreiben können“, so Thomas Scheermesser, Head of Production Process Improvement bei SIG Combibloc.

AGV’s auf die Spur gebracht

Zur Herstellung der Packungsmäntel werden Kartonrollen mit einem Durchmesser von bis zu 2 Metern und einem Gewicht von rund 2,5 Tonnen bewegt und verarbeitet. In der ersten Stufe wird in einem Beschichtungsprozess die sogenannte Halbfertigware 1 hergestellt, der anschließende Druckprozess bringt das kundenspezifische Dekor auf die Rollen. In der dritten Stufe werden einzelne Zuschnitte aus der Rollenware herausgestanzt und im letzten Schritt erhalten die Zuschnitte ihre Siegelnaht. Anschließend werden die fertigen Packungsmäntel automatisch in Umkartons verpackt. Dieser Prozess wurde zum Start der neuen Digitalisierungs-Stufe mittels einer Value-Stream-Analyse untersucht, wobei das größte Optimierungspotenzial in der Intralogistik verborgen lag. In der Konsequenz stand der Einsatz von Automated Guided Vehicles (AGVs) zum Transport der Rollen und Druckzylinder oben auf der Automatisierungsagenda.

Vom Lager ins Lager

Die Umsetzung dieses Szenarios erfolgte in mehreren Schritten. In der ersten Phase konzentrierte sich das Projektteam auf den Transport der beschichteten und bedruckten Rollen entlang der Produktionswege. Abhängig von der aktuellen Produktion sollten die richtigen Rollen zur richtigen Zeit von den AGVs an den Anlagen bereitgestellt bzw. abgeholt werden. Das gilt sowohl für die Materialanlieferung zum Produktionsstart und die bedarfsorientierte Materialbestückung der Anlagen als auch für den Transport der fertig beschichteten und bedruckten Rollen ins Lager. Heute übernehmen in den Standorten Linnich und Wittenberg insgesamt zwölf Fahrzeuge die Beförderung der Rollen. Die AGVs holen die Rollen als Halbfertigwaren an den Produktionsanlagen ab, transportieren sie ins Lager und stapeln sie dort. Gleiche Autonomie gilt für die Belieferung der Anlagen. Die Anlieferung der Rollen wird über Bodensensoren vor den Maschinen gesteuert.

MES-Anbindung

Damit die AGV-Systeme ihren Weg automatisch finden, besteht eine direkte Integration mit dem MES-System. Dieses versorgt die Steuerungssoftware der Fahrzeuge mit den notwendigen Informationen zu den Fertigungsaufträgen, deren Reihenfolgen und Stücklisten sowie Material-Daten. Meldet im Produktionsverlauf der Bodensensor vor einer Maschine freie Kapazität, erzeugt die AGV-Steuerungssoftware einen Transportauftrag und fährt gemäß Stückliste und Arbeitsfortschritt die benötigte Rolle an ihren Platz. Steht hingegen eine produzierte Rolle an einem Pickpoint, wird die Rollennummer automatisch oder durch den Shopfloor-Mitarbeiter gescannt, wodurch das AGV wiederum einen Abholauftrag erhält. Durch die Rollennummer-Logik erkennt das System bei der Datenübergabe, um welche Rolle es sich handelt und wohin diese zu transportieren ist. Eine integrierte, regelbasierte Lagerverwaltung sorgt zudem dafür, dass die AGVs selbstständig entscheiden können, wo die Rolle im Lager platziert wird.

Materiallogistik für Schwergewichte

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Das Gewicht der Materialen erfordert spezielle Fahrzeuge. (Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH) [2]

Das Gewicht der Materialen erfordert spezielle Fahrzeuge. (Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH)

Transport mit 50 AGV’S

Ein zweites AGV-System transportiert in der Druckerei die sogenannten Druckzylinder. Mit ihnen werden die jeweiligen Kundendekore auf die beschichteten Rollen gedruckt. Ein Design hat in der Regel bis zu sechs Druckzylinder, wobei eine dieser Stahlwalzen bis zu 300 Kilogramm wiegt. Diese wurden früher von Hand bewegt und mithilfe von Rollwagen aus dem Lager in die Produktion und wieder zurückgebracht. „Aufgrund der immer kleiner werdenden Losgrößen haben wir pro Tag bis zu 30 Druckaufträge auf einer Anlage. Ergo mussten die Mitarbeiter 30-mal sechs Druckzylinder holen und wieder wegbringen“, erinnert sich Dr. Scheermesser. Heute werden am Standort Linnich mehr als 50 AGVs für die Disposition der Druckzylinder eingesetzt. Sie versorgen sechs Druckmaschinen aus acht verschiedenen Lagern. Damit dies ohne manuelle Eingriffe vonstattengeht, sorgen das MES und eine weitere integrierte Druckzylinder-Lagerverwaltung dafür, dass die AGV-Steuerungssoftware mit allen relevanten Shopfloor-Daten beliefert wird. Verändert sich die Anzahl die benötigten Druckzylindern (anstatt der üblichen sechs) erhält die autonome Disposition der AGVs ein entsprechendes Signal. Und so verlassen vier beladene und zwei leere autonome AGVs das Lager, um die vier neuen Druckzylinder an der Druckmaschine anzuliefern und dafür sechs Zylinder ins Lager zurückzuführen.

Automatisches Palettieren

Ein weiteres Automatisierungsvorhaben bei SIG Combibloc war das sogenannte Robot Palletizing. „Am Ende der Wertschöpfungskette angelangt, ergab die durchgeführte Value Stream Analyse hohe manuelle Aufwände für die Palettierung, Kennzeichnung und Vereinnahmung der fertigen Packungsmäntel. Deshalb sollte auch in diesem logistischen Prozess ein autonomes Konzept umgesetzt werden“, so Scheermesser. Unter Anleitung von Lagerverwaltungssystem und MES übernehmen zehn Roboter die Palettierung. Im Zuge dessen werden die Umkartons mit den Packungsmänteln in einem kundenindividuellen Packungsschema automatisch auf Paletten gestapelt, wobei das System die Anzahl und Kennnummern der Packstücke zur Rückverfolgbarkeit an das SAP meldet. Im Anschluss folgt das Einschrumpfen der Paletten sowie deren Kennzeichnung und Vereinnahmung. Über ein zentrales Labelingsystem bringt nun ein Roboter die Etiketten an den fertigen Paletten an und meldet den Fertigwarenzugang an SAP. Auftragswechsel werden automatisch über aufgedruckte Datamatrix Codes auf den einzelnen Packstücken erkannt.

Prozesse passend ausrichten

Auch wenn Digitalisierungsprojekte wie die der SIG Combibloc Potenziale bergen, sollten Unternehmen jedoch die Komplexität solcher Vorhaben nicht unterschätzen. Beispielsweise sollten Unternehmen darauf achten, dass zu jeder Zeit Transparenz über die Zuständigkeiten herrscht. Denn wenn es zum Störfall kommt, sollten die richtigen Ansprechpartner schnell auffindbar sein, sonst stehen die vollautomatisierten Systeme ebenso still, wie es herkömmliche Anlagen tun. Unternehmen, die sich für den Einsatz fahrerloser Transportsysteme entscheiden, sollten sich zudem neben baulichen Veränderungen vor allem mit Prozessbeschreibungen und Wegeoptimierungen beschäftigen, aber auch mit der Einführung von Hygienekonzepten. „Change-Management ist die Grundvoraussetzung bei Digitalisierungsprojekten, weil sie eine sehr hohe Durchdringung in der Organisation haben. Der 360-Grad-Blick auf alle Einzelaspekte ist dabei unerlässlich“, so Scheermesser.