Erschienen am: 29.01.2009, Ausgabe SPS-MAGAZIN 1+2 2009

Mehr Produktivität - mehr Wirtschaftlichkeit
Gesundheits-Check für Automatisierungstechnik

Maschinen und Anlagen zu modernisieren ist ohne Zweifel eine sinnvolle Sache. Aber wo setzt man an? Wie weit will man dabei gehen? Wo lohnt sich ein Refit-Programm überhaupt? Um diese Fragen zu beantworten, ist ein 'Gesundheits-' oder 'Verfügbarkeits-Check' nötig, der sich prinzipiell bei jeder Anlage oder Maschine durchführen lässt. Dafür hat Schneider Electric eine eigene Methode entwickelt, die sich mittlerweile in unterschiedlichen Branchen im praktischen Einsatz bewährt hat. Wir erklären die mehrstufige Vorgehensweise.

Autoren: Siegfried Schwering, Schneider Electric GmbH;
Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee;
Florian Sonnendorfer, Schneider Electric GmbH.


Die Eisengießerei Ludwig Frischhut GmbH & Co. KG produziert schon seit etlichen Jahrzehnten sehr erfolgreich Formstücke und Gussarmaturen für die Wasser- und Gasversorgung.
Selbst die modernste Technik kommt irgendwann in die Jahre, und manchmal geht das schneller, als man denkt. Um eine kontinuierliche Produktion zu gewährleisten, Kapazitäten zu erhöhen oder einfach nur interne Abläufe und Kosten zu optimieren, sind Modernisierungsmaßnahmen deshalb irgendwann unerlässlich. Dabei kommt es dann allerdings darauf an, die richtigen Ansatzpunkte für ein sinnvolles Vorgehen zu finden. Das gelingt jedoch nur, wenn man den Status quo der Anlage oder Maschine genau kennt. Hier helfen Spezialisten weiter, die - ausgestattet mit dem nötigen Know-how, praxiserprobten Methoden und den entsprechenden Tools - innerhalb kurzer Zeit selbst sehr komplexe Steuerungs- und Automatisierungssysteme analysieren. Konkrete Verbesserungsmaßnahmen zur Kostenoptimierung, zur Sicherung der Produktivität und zur Leistungssteigerung der Maschinen und Anlagen sind das Resultat. Wie ein solcher 'Gesundheits-Check' in der Praxis ablaufen kann, zeigt das im Folgenden beschriebene Beispiel.

Die Anwendung


Die zu TWW Germany gehörende Eisengießerei Ludwig Frischhut GmbH & Co. KG mit Stammsitz im bayerischen Neumarkt-St. Veit produziert schon seit etlichen Jahrzehnten sehr erfolgreich Formstücke nach der Druckgerätezertifizierung TÜV-AD-W0/TAD100 für die Wasser- und Gasversorgung. Außerdem gilt das bayerische Unternehmen als Spezialist für Gusspartnerschaften, d.h. neben den eigenen Produkten werden zahlreiche kundenspezifische Aufträge abgewickelt. Produziert wird im Nennweitenbereich von DN65 bis DN400 ausschließlich vollautomatisiert mit Formanlagen; lediglich größere Nennweiten werden im Kaltharzverfahren handgefertigt. Die Gießerei, die täglich bis zu 65t Flüssigeisen verarbeitet, produziert im Zweischicht-Betrieb, die Schmelzerei im Dreischicht-Betrieb. Hier werden die Öfen nachts mit mehr als 30t Eisen gefüllt. Das sind beachtliche Durchsatzzahlen. Die Produktion ist damit voll ausgelastet; es stehen keine freien Kapazitäten mehr zur Verfügung. Die Erweiterungsmöglichkeiten der installierten Steuerungs- und Automatisierungstechnik sind schon seit einiger Zeit ausgereizt. Außerdem sind für das mittlerweile veraltete Token-Ring Kommunikationsnetzwerk keine Ersatzteile mehr verfügbar.

Präzise Diagnose für die richtigen Entscheidungen


Zwar lief auch die alte Technik bisher im Großen und Ganzen noch störungsfrei, und eventuell einmal auftretende Probleme ließen sich von den eigenen Technikern direkt und schnell beheben. Um auch in Zukunft den eigenen hohen Qualitätsstandards zu genügen und ausreichende Produktionskapazitäten zur Verfügung zu haben, war es aber unumgänglich, möglichst rasch Modernisierungsmaßnahmen in Angriff zu nehmen. Allerdings durfte dadurch die laufende Produktion nicht beeinträchtigt werden. Für eventuelle Austauschmaßnahmen standen deshalb lediglich die Wochenenden und die zweiwöchigen Betriebsferien im Sommer zur Verfügung. Unter solchen Randbedingungen auch in Zukunft einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, ist nicht unbedingt einfach und sicher. Mit den Automatisierungsspezialisten von Schneider Electric, fanden die Fachleute der Eisengießerei jedoch kompetente Partner, die innerhalb von wenigen Tagen die komplexe Steuerungs- und Automatisierungstechnik der Gießerei analysierten, bewerteten und konkrete Vorschläge zur Modernisierung erarbeiteten. Für einen solchen 'Gesundheits-' oder 'Verfügbarkeits-Check', der sich prinzipiell bei jeder Anlage oder Maschine durchführen lässt, hat Schneider Electric eine eigene Methode entwickelt, die sich mittlerweile in unterschiedlichen Branchen im praktischen Einsatz bewährt hat. Sie basiert im Prinzip auf einer mehrstufigen Vorgehensweise.

Analyse ohne Produktionsunterbrechung


So muss zunächst der Status quo der jeweiligen Maschine oder Anlage erfasst werden. Bei der Eisengießerei wurde zunächst in gemeinsamen Gesprächen mit den für Technik und Produktion Verantwortlichen die prinzipielle Vorgehensweise und der Umfang der Analyse festgelegt. Berücksichtigt bei diesen Gesprächen werden dabei keineswegs nur technische Daten, sondern auch Informationen über die Wichtigkeit der unterschiedlichen werksinternen Prozesse, die Organisation des Ersatzteillagers oder der Wissensstand der Mitarbeiter. Im nächsten Schritt kommt die eigentliche Bestandsaufnahme, die Datenerfassung vor Ort direkt an den Maschinen und Anlagen. Dafür hat Schneider Electric ein spezielles Software-Tool entwickelt, in das alle relevanten Daten eingepflegt werden. Eine Produktionsunterbrechung ist dazu nicht erforderlich. Steuerungskonfigurationen beispielsweise lassen sich einfach über die Programmierschnittstelle oder Netzwerkanbindung der jeweiligen SPS abfragen und automatisch im Software-Tool einlesen. Wichtig in diesem Zusammenhang sind natürlich auch die jeweiligen Umgebungsbedingungen, unter denen die eingesetzte Technik arbeitet. In der Eisengießerei beispielsweise ist die Staubbelastung teilweise sehr hoch; außerdem ist mit starken elektromagnetischen Strahlungen zu rechnen. Auch das muss im Hinblick auf Verbesserungsvorschläge berücksichtigt werden. Sind alle relevanten Daten erfasst, lassen sich die aktuelle Anlagensituation und das Instandhaltungswesen analysieren und bewerten. Daraus werden bestimmte Leistungsfaktoren abgeleitet, die im Wesentlichen drei Ziele haben: die Begrenzung von Fehlerauswirkungen, die Reduzierung von Betriebsstörungen und die Verbesserung der Leistungsfähigkeit. Am Ende steht ein umfassender Abschlussbericht, der mögliche Verbesserungsmaßnahmen aufzeigt und gleichzeitig auch die daraus resultierenden Investitionen. Für die Eisengießerei ergaben sich aus dieser Analyse im Prinzip zwei wesentliche Ansätze:

Applikationsspezifische Lösungsansätze


So bot es sich an, die veraltete Token-Ring-Kommunikationstechnologie auf Ethernet umzustellen, und zwar unter Beibehaltung und Integration der bisherigen unterlagerten Bussysteme. Die entsprechende Hardware ist Bestandteil des Modernisierungsprogramms von Schneider Electric. So sind außerdem zur Umstellung der Netzwerktechnologie keine Eingriffe in die aktuell vorhandene Anwendersoftware notwendig. Um die Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen langfristig sicherzustellen, werden mittelfristig aber auch die automatischen Formanlagen modernisiert. Hiefür hat Schneider Electric ein Modernisierungsprogramm entwickelt, das schrittweise umgesetzt werden kann. So ist eine kontinuierliche Produktion für die Eisengießerei jederzeit gewährleistet. Max Altmannshofer, Technischer Leiter der Eisengießerei Ludwig Frischhut GmbH & Co. KG, haben Analyse und Vorschläge der Automatisierungsspezialisten überzeugt: "Mithilfe dieser Diagnose und den Auswertungen konnten wir sehr schnell notwendige Instandhaltungsmaßnahmen erkennen und kostenoptimierte Modernisierungsschritte planen." Der erste Modernisierungsvorschlag wurde bereits im Sommer 2008 umgesetzt, nämlich die Umstellung der Netzwerktechnik auf Ethernet. Dies erwies sich als unkompliziert, da sich die alte Steuerungstechnik entsprechend umrüsten ließ. Auch der zweite Vorschlag wird wohl bald Realität werden, wie Altmannshofer weiß: "Demnächst werden wir die Modernisierung der Formanlage in Angriff nehmen." Schritt für Schritt wird so die Automatisierungstechnik der Eisengießerei auf den neuesten Stand gebracht, ohne dass während der Modernisierung mit Ausfallzeiten zu rechnen ist. Die umfassende Analyse hat als 'Gesundheits-Check' für die Automatisierungstechnik die Grundlage dafür geschaffen.