Effizienzsteigerung So optimieren Sie ihre Fertigungsanlagen

Wie können Hersteller ihre Fertigungsanlagen so flexibel und effizient gestalten, dass sie im aktuellen, schnelllebigen Wettbewerbsumfeld bestehen können? Bei den Nahrungsmittel- und Getränkeherstellern ist der Begriff der werksweiten Optimierung derzeit in aller Munde.

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Optimierung ist das Schlagwort der Stunde. Doch wie bei so vielen Ideen und Konzepten stellt sich der wahre Nutzen auch hier erst dann ein, wenn man das Konzept verstanden hat. Und wenn man dazu in der Lage ist, die entsprechenden Ideen in praktische Maßnahmen umzusetzen.

Im Bereich der etablierten sowie der neu entstehenden Märkte für Nahrungsmittel und Getränke sind zwei Trends auszumachen, die ausschlaggebend für den Ruf nach Optimierung sind. In den neuen Märkten in Europa und Afrika werden derzeit beträchtliche Investitionen in neue Anlagen getätigt, um der wachsenden Nachfrage gerecht werden zu können. Da die Nachfrage zunimmt und die Konsumenten in ihrem Kaufverhalten anspruchsvoller werden, muss in Fertigungseinrichtungen investiert werden, die sich auf die wechselnden Anforderungen einstellen können.

Auf den etablierten Märkten sind die Hersteller dagegen eher auf die Optimierung ihrer vorhandenen Anlagen aus. Ungeachtet des globalen Wettbewerbs, der wirtschaftlich schwierigen Zeiten und dem Zwang zur fortlaufenden Innovation müssen sie der Nachfrage nach einer größeren Produktvielfalt nachkommen. Die Hersteller suchen nach Lösungen, die auf die vorhandene Infrastruktur aufgesetzt werden können, die kurzfristig Resultate bringen und trotzdem auf lange Sicht die Option zum Umstieg auf eine einheitliche Plattform offen halten. Nahrungsmittel- und Getränkehersteller zielen in der Regel auf drei Bereiche, wenn sie Überlegungen zum Thema Optimierung anstellen: mehr Leistung, Kosten senken und den Energieverbrauch verringern.

Bestehende Assets verbessern

Es gibt zahlreiche Produktionsszenarien, in denen die Leistung in den Anlagen gesteigert werden kann. Ein Beispiel ist die Integration von Prozesssteuerung und Verpackungslinie, ohne das bisherige Equipment radikal auszutauschen. Eine andere Option liegt in der Implementierung neuer Sicherheitslösungen, um gesetzliche Vorschriften zu erfüllen – und das ohne Mehrkosten oder Einbußen bei der Produktionsmenge.

Eine konkrete Maßnahme in dieser Richtung könnte die Umsetzung eines Fluid-Routing-Konzepts sein, um sämtliche Materialbewegungen zu optimieren. Oder man richtet ein Produktions-Dashboard für die gesamte Fabrik ein, um Entscheidungen besser treffen zu können. Eine dritte Möglichkeit liegt im Einsatz eines neuen Track & Trace-Systems zum Aufzeichnen des Produkt-Lebenszyklus. All dies muss ergänzend zu den bestehenden Produktionslinien umgesetzt werden.

Ein weiteres Beispiel zur Kostensenkung betrifft das Asset Management. Wenn Hersteller Zeit und Geld für das Management und die Wartung von Steuerungsplattformen investieren, könnten sie ihr investiertes Kapital dadurch verringern, indem sie Asset Management-Verträge outsourcen.

Muss ein Hersteller fortlaufend seine Rezepturen ändern, um den vielfältigen und ständig wechselnden Kundenwünschen nachzukommen, könnte er mit einer werksweit implementierten Lösung zur Qualitätssicherung sowie Systemen zum Protokollieren von Prozessen beträchtliche Einsparungen realisieren. Kostensenkungen sind möglich, womöglich müssen aber Arbeitsabläufe neu überdacht werden.

Energieverbrauch senken

Viele Hersteller kennen zwar die Höhe ihrer monatlichen Stromrechnung, wissen aber nicht, welche Verbraucher diese Stromkosten verursachen. Mit intelligenter Motorsteuerung und modernen Lösungen für das Leistungs- und Energiemanagement können sie nun auch deutlich effektiver feststellen, wo sie Energie vergeuden und wie sie diese Verschwendung eindämmen können. Ein entscheidender Schritt zur werksweiten Optimierung ist die Analyse des Energieverbrauchs in den Fertigungsanlagen. Dazu hat Rockwell Automation ein neues Tool entwickelt, das den Energieverbrauch berechnet und das Energieeinsparungspotenzial offen legt. Den Energiespar-Rechner gibt es als Online-Version „Online Energy Savings Calculator“, und als App für iPad, iPhone, Blackberry und Android-Systeme.

Hersteller können somit bequem mit mobilen Geräten oder Computern die Einsparungen ihrer Fertigungsanlagen durch den Einsatz von frequenzgestellten Antrieben für Pumpen und Lüfter, berechnen. Mit dem Tool lassen sich konventionelle Methoden wie der Einsatz von Ventilen zum Steuern von Pumpen oder von Drosselklappen zur Lüftersteuerung mit frequenzgestellten Antrieben vergleichen und die beim Einsatz eines Allen-Bradley PowerFlex-Frequenzumrichters zu erzielenden Kostensenkungen berechnen.

Der Energieverbrauch kann dabei auf zwei Arten berechnet werden: Durch Eingabe des minimalen Pumpen- oder Durchflussprozentsatzes, der jährlichen Betriebsstunden, der Kosten pro Kilowatt und weiterer fabrikspezifischer Informationen oder durch die Übernahme der von Rockwell Automation integrierten Beispieldaten.

Der „Online Energy Savings Calculator“ ist Teil des Intelligent Motor Control-Portfolio von Rockwell Automation, das Herstellern einfachen Zugang zu ihren Motoren gibt und sie diese bequem steuern lässt. Die hinter dem Intelligent Motor Control-Konzept stehende Technologie, die auch bei Frequenzumrichtern, intelligenter Software und Zustandsüberwachungsgeräten genutzt wird, unterstützt die Hersteller in ihrem Bemühen, die Motorregelungs-Performance zu verbessern und die Produktionseffizienz insgesamt zu erhöhen.

Bei einem Backwarenhersteller erzielte Rockwell Automation Energieeinsparungen von 30 Prozent. Dafür wurden die einzelnen Anlagenkomponenten mit geeigneten Geräten bestückt, um den Energiebedarf für die Misch- und Knetprozesse exakt zu regeln.

Vorteile durch neue Technologie

In der Vergangenheit mussten Ingenieure in einer Fabrik mit unterschiedlichen Produktionsdisziplinen mehrere Steuerungen einsetzen. Diese Steuerungssysteme benötigten verschiedene Software und Sprachen, Ersatzteile und Schulungsmaßnahmen, und auch die Integration dieser vielgestaltigen Steuerungssysteme erwies sich als zeit- und kostenaufwändig. Heute dagegen müssen Hersteller nur noch eine Steuerungsplattform mit einer gemeinsamen Steuerungseinheit und einer gemeinsamen Entwicklungsumgebung implementieren.

* Der Autor ist Director EMEA OEM & Vertical Sales, Rockwell Automation. Kontakt: +49 (0) 21 04 / 96 01 65

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