Lagerkonzept für Groß- und Mittelkomponenten Silomodulanlage mit integrierter Mittelkomponentenstation

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OAS AG

Glatt GmbH

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Ruland Engineering & Consulting GmbH

Ein neues Konzept für die optimierte Lagerung, Dosierung und Förderung von Groß- und Mittelkomponenten verspricht viele Vorteile: Es zeichnet sich nicht nur durch einen verringerten Platzbedarf bei höherer Flexibilität aus, sondern bietet durch das Design auch zusätzliche Einsparungen im energetischen Bereich.

Es gab sicherlich schon angenehmere Zeiten für verantwortliche Unternehmenslenker, um die Produktion eines Unternehmens zu planen. Als wären die begrenzten Rohstoffverfügbarkeiten und die damit einhergehende Preisexplosion nicht bereits genug, gesellt sich aktuell noch eine veritable Energiekrise zu der ohnehin schon angespannten Lage. Ein Ende dieser Entwicklung ist indes nicht absehbar. Wie also soll man angesichts dieser Rahmenbedingungen die eigene Produktionsplanung gestalten?

Optimierte Lagerkapazitäten und agile Produktion

Wenn Rohstoffverfügbarkeiten und -preise stark volatil sind, gilt es zunächst, die eigenen Lagerungsmöglichkeiten zu optimieren. Dadurch können bei Verfügbarkeit zusätzliche Lagerbestände aufgebaut oder Substitute für alternierende Rezepturen vorgehalten werden und es kann so mehr Flexibilität in der Produktion erreicht werden. Die Silomodulanlage mit integrierter Mittelkomponentenstation von OAS bietet eine neue Lösung für die optimierte Lagerung und das Handling von Groß- und Mittelkomponenten.

Das neue Konzept besticht gegenüber konventionellen Lösungen durch einen verringerten Platzbedarf und ermöglicht aufgrund seines optimierten Anlagendesigns zusätzliche Einsparungsmöglichkeiten im energetischen Bereich. Neben optimierten Lagerkapazitäten steigt aber auch die Bedeutung einer agilen Produktion. Diese sollte in der Lage sein, auch kurzfristig auf Schwankungen in der Verfügbarkeit einzelner Rohstoffe reagieren zu können.

Kürzere Misch- und Förderzeiten bei reduziertem Energiebedarf

Bei bisherigen Silosystemen ist jedem Silo häufig eine entsprechende Behälterwaage zugeordnet, wodurch Planung, Montage, Betrieb und Wartung der Anlage mit hohen Kosten verbunden sind. Eine Ursache: Hier müssen viele Bauteile redundant vorgehalten werden. Bei anderen konventionellen Ausführungsbeispielen, bei denen Schüttgüter verschiedener Silos einer einzigen Behälterwaage zugeführt werden, ist dagegen häufig ein komplexes Leitungssystem notwendig, um die Komponenten der verschiedenen Silos in die Behälterwaage zu fördern.

Die neue Silomodulanlage mit integrierter Mittelkomponentenstation löst diesen Gegensatz auf. Durch eine konzentrische Anordnung der großen Silos um die kleineren Silos herum, können viele Komponenten der Anlage, beispielsweise die Behälterwaagen, von mehreren Silos gemeinschaftlich verwendet werden. Die Dosierung und Förderung der Groß- und Mittelkomponenten erfolgt zentral. Neben der benötigten Anzahl an Behälterwaagen reduziert sich so auch die Anzahl der notwendigen Leitungen sowie der Wartungs- und Planungsaufwand der gesamten Anlage.

Durch die Einbindung von Behälterwaagen mit verschiedenen Dosiergenauigkeiten, können weiterhin die individuell benötigten Genauigkeiten für unterschiedliche Schüttgüter erreicht werden. Dadurch lassen sich die Komponenten im idealen Mischverhältnis dosieren, was später zu verbesserten Mischergebnissen bei vergleichsweise kürzeren Mischzeiten führen kann.

Da entgegen einem konventionellen Aufbau auch die Anzahl der Leitungen deutlich verringert ist und zudem alle Komponenten über einen gemeinsamen pneumatischen Sender befördert werden können, lassen sich neben kürzeren Mischzeiten auch deutliche Reduzierungen bei den Förderzeiten erzielen. Die kürzeren Förderzeiten und der geringere pneumatische Aufwand für die Förderung des Schüttguts senken so den Energiebedarf der Anlage.

Verringerter Platzbedarf und geringerer Montageaufwand

Konventionelle Anlagenlayouts, in denen die Lagerung der Groß- und Mittelkomponenten in separaten Modulen erfolgt, nehmen in der Regel viel wertvollen Platz auf dem Betriebsgelände in Anspruch. Außerdem gestaltet sich die Zusammenführung der verschiedenen Schüttgüter bzw. Komponenten zum Mischgut als sehr aufwändig, was konsequenterweise einen sehr komplexen Aufbau der Anlage zur Folge hat. Diese Komplexität wirkte sich bislang insbesondere negativ auf die Montagezeit und die Montagekosten aus. Auch entstehen so höhere Aufwände für Stahlbau und Verkleidung.

Durch die Integration der Mittelkomponentenstation in die Silomodulanlage ergibt sich bei diesem neuen Konzept ein deutlich reduzierter Platzbedarf bei verringertem Aufwand für Stahlbau und Verkleidung. Durch die wabenartige Anordnung der Silos ist die benötigte Grundfläche für die Silomodulanlage zudem sehr gering.

Bei einem Ausführungsbeispiel mit sieben großen und zwölf kleinen Silos beträgt die benötigte Grundfläche gerade einmal 10 × 12,5 Meter. Durch ihre kompakte Bauweise erlaubt die Anlage auch eine vollständige Integration in eine Bestandsanlage mit allen Dosierfunktionen und Förderwegen bei verringertem Montageaufwand.

Der modulare Aufbau der Anlage begrenzt zudem die Investition, erlaubt aber gleichzeitig weitere Ausbaustufen und bietet damit die nötige Investitionssicherheit. Da sich bei der Rohstoffbeschaffung die Abnahme einer größeren Menge häufig auch positiv auf den Einkaufspreis auswirkt, kann dies die Amortisierung der Investition beschleunigen. Die erweiterten Silokapazitäten können selbstverständlich auch dazu genutzt werden, zusätzliche Rohstoffe in der Produktion verfügbar zu machen und damit die Rezepturen und das Produktportfolio zu diversifizieren. Gerade bei den aktuell beschränkten Verfügbarkeiten kann dies zusätzliche Flexibilisierung in der Produktion ermöglichen.

Agile Produktion durch flexible Steuerung

Um auch kurzfristig Anpassungen in der Produktion, etwa aufgrund begrenzter Rohstoffverfügbarkeiten, vornehmen zu können, kommt es neben einer optimierten Lagerkapazität auch auf eine flexible Steuerung an. Als umfassender Lösungslieferant liefert OAS neben dem Anlagenbau auch die notwendige Steuerungs- und Automatisierungstechnik zur optimalen Ausnutzung des Anlagenpotenzials.

Die Steuerung des Silomoduls mit integrierter Mittelkomponentenstation kann direkt innerhalb des Fertigungsmanagementsystems (MES) Pronto erfolgen, das zahlreiche Möglichkeiten für eine flexible Produktion bereithält. Als etablierte Produktionssteuerung kommt Pronto seit über 30 Jahren bei international tätigen Konzernen wie auch Mittelständlern z. B. aus den Bereichen Farben und Lacke, Baustoffe und Bauchemie ebenso zum Einsatz wie in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie.

Das in Pronto verfügbare Feinplanungssystem überträgt die Zielvorgaben direkt auf einen Planungshorizont von einer Schicht oder einem Tag. Im Gegensatz zur Grobplanung werden dann zusätzlich direkt die benötigten Produktionslinien sowie Rüst- und Reinigungszeiten der Anlage berücksichtigt. Feinplanung setzt eine dem Prozess nah abgebildete Software voraus. Pronto bietet hier die Option, verschiedene Module miteinander zu koppeln, sodass neben SCADA, Auftrags- und Rezeptverwaltung auch Module wie Feinplanung, OEE etc. direkt im System aufgesetzt werden können.

Künstliche Intelligenz für eine effiziente Produktionsplanung

Unterstützt wird die Planung in Pronto durch Künstliche Intelligenz. Mithilfe genetischer Algorithmen kann Pronto eine automatische Optimierung von Produktionszeiten, Ressourceneinsatz oder Ausnutzung vorhandener Lagerkapazitäten vornehmen. Die Künstliche Intelligenz ermittelt innerhalb kürzester Zeit eine optimierte Produktionsauslastung und ermöglicht so, die aktuell vorhandenen Produktionskapazitäten möglichst effizient zu nutzen. Kommt es zu unerwarteten Änderungen in der Rohstoffverfügbarkeit oder bei der Priorisierung von Produktionsaufträgen, kann – sprichwörtlich „auf Knopfdruck“ – innerhalb von Sekunden ein neues optimiertes Produktionsszenario aufgestellt werden. Wenn Pronto zudem mit dem Warenwirtschaftssystem vernetzt ist, werden Änderungen in der Bestandsbuchung oder veränderte Produktionsaufträge sofort wirksam. Für Produktionsverantwortliche bedeutet dies eine höchstmögliche Flexibilität in der Produktionsplanung, zumal der jeweils erforderliche Personalbedarf unter Berücksichtigung der Mitarbeiterqualifikation ebenfalls direkt mitgeplant werden kann. n

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