Erfolgreiche Modernisierung in der Vliesstoffproduktion

Im Rahmen eines aktuellen Projektes konnten wir zeigen, wie sich durch gezielte Modernisierungen und Retrofits bestehender Vliesproduktionsanlagen die Produktivität nachhaltig steigern lässt – ohne dabei die vom Hersteller vorgegebenen Maschinen- und Prozessgrenzen zu überschreiten. Das Hauptziel bestand darin, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Energieeffizienz zu verbessern und die Verfügbarkeit von Ersatzteilen langfristig sicherzustellen.

Herausforderungen der Kälte – Retrofit unter Extrembedingungen

Das im Zuge dieses Projektes modernisierte bofrost*-Tiefkühllager erstreckt sich räumlich aufgeteilt in zwei getrennte Lagerbereiche über vier Ebenen und bietet für ca. 4.500 Paletten Platz. Dank modernster Fördertechnik kann bofrost* die Paletten automatisch transportieren, um- und auslagern. Die Aufgabe von QA war es, in kürzest möglicher Stillstandszeit die gesamte Steuerung, die Frequenzumrichter der Antriebe, die rund 80 im Lager verteilten Klemmkisten und sämtliche Versorgungsleitungen zu erneuern. Denn für bofrost* war zentral, dass die Lieferfähigkeit und Versorgungssicherheit für die rund 2,1 Millionen Kund:innen, die von 114 Niederlassungen in ganz Deutschland beliefert werden, sicherzustellen und durch die gezielte Modernisierung auch in Zukunft zu gewährleisten.

Eine besondere Herausforderung stellte zudem die extreme Kälte im bofrost*-Tiefkühllager dar. Denn um die Qualität des vielfältigen Sortiments aus Eis- und Tiefkühlspezialitäten konstant sicherzustellen, garantiert bofrost* seinen Kund*innen die Einhaltung der geschlossenen Tiefkühlkette bis nach Hause und kühlt seine Zentral- und Niederlassungslager sowie speziell ausgerüsteten Verkaufsfahrzeuge auf bis zu –24 Grad Celsius. Alle Bauteile und Leitungen mussten daher speziell für den Einsatz bei –24 Grad Celsius ausgelegt sein. Zudem war die Verlegung der Leitungen anspruchsvoll, da herkömmliche Materialien bei diesen Temperaturen schnell starr werden. Deshalb kamen spezielle schleppfähige Leitungen zum Einsatz.

Technische Umsetzung – Automatisierung auf höchstem Niveau

Um dieses umfangreiche Projekt in dem begrenzten Zeitrahmen umzusetzen, war QA mit einem starken Team vor Ort: 2 Konstrukteure, 4 Softwareentwickler und 8 Elektriker arbeiteten gemeinsam an der Umsetzung.

Da die gesamte Steuerung erneuert wurde, musste unser Softwareteam auch die komplexe Software migrieren und optimieren. Als Hauptsteuerung wurde eine Siemens CPU eingesetzt. Bei den Umrichtern der Antriebe fiel die Wahl auf Geräte von Bosch Rexroth. Dank der Erfahrung unserer Programmierer konnten diese unterschiedlichen Systeme problemlos miteinander kombiniert werden.

Aufgabenstellung und Zielsetzung

Die Softwareentwicklung und HMI-Programmierung des 3-dimensionalen Pick & Place Portals war Bestandteil der Bachelorarbeit von Frau Eva Hoffmann zu ihrem Abschluss „Bachelor in Automation“ an der HELMo Saint-Laurent Haute-École Hochschule in Liège, Belgien. Dabei wurde ein besonderes Augenmerk auf innovative Steuerungstechniken sowie auf die nahtlose Integration moderner Benutzeroberflächen gelegt, um eine optimale Benutzerfreundlichkeit und Effizienz zu gewährleisten.
Unterstützung erhielten wir dabei von der deutschen Mitsubishi Electric-Zentrale in Ratingen, die mit ihrer umfangreichen Expertise und den zur Verfügung gestellten Hard- und Softwarekomponenten zum Erfolg des Projekts beigetragen hat. Besondere Beachtung schenkten wir der Implementierung hoher Leistungs- und Funktionsstandards, um die anspruchsvollen Anforderungen der industriellen Automatisierung zu erfüllen.
Ein entscheidender Vorteil des Systems ist seine volle Kompatibilität mit den Erweiterungsmodulen und Peripheriegeräten der iQ-F-Serie, was eine einfache Erweiterung und Anpassung an spezifische Anwendungsfälle ermöglicht. Diese Kompatibilität gewährleistet eine flexible Skalierbarkeit und eine kosteneffiziente Integration in bestehende Produktionsumgebungen. So konnten sowohl innovative technische Lösungen als auch wirtschaftliche Effizienz erfolgreich kombiniert werden.

Aufgabenstellung und Zielsetzung

In der industriellen Automatisierung werden oft mehrere Antriebe gleichzeitig gesteuert, um komplexe Bewegungsabläufe zu realisieren. Für diese Aufgabe kommen traditionell Motion Controller zum Einsatz, die als eigenständige Hardware-Systeme Anweisungen an die Frequenzumrichter der Antriebe senden. Eine häufige Anwendung solcher Controller ist die Synchronisation von Bewegungen mehrerer Antriebe, wie beispielsweise bei Plattformen, die auf zwei Achsen montiert sind. Wenn die beiden Antriebe nicht perfekt synchronisiert sind, kann es zu Fehlfunktionen wie Verklemmen oder Beschädigungen kommen. Im Gegensatz zu etablierten Hardware-Controllern setzt Mitsubishi nun auf eine neuartige softwarebasierte Lösung, die auf einem Windows-PC installiert wird. Diese Motion Control Software steuert die Antriebe über eine Netzwerkkarte und kommuniziert mit den Frequenzumrichtern. Mit der zentralen Fragestellung der Bachelorarbeit wurde geprüft, ob diese Softwarelösung in der Lage ist, die Antriebe ebenso zuverlässig zu synchronisieren wie herkömmliche Motion Controller und ob sie für den Aufbau einer parallelen Kinematik geeignet ist.

Der international tätige Stahlbauspezialist Müller & Sohn GmbH & Co. KG aus dem Kreis Euskirchen entwickelt für seine Kunden individuelle Konstruktionen. Dabei reichen die Leistungen von der statischen Berechnung über die termingerechte Realisation bis hin zur endgültigen Abnahme. Müller & Sohn GmbH & Co. KG ist bereits langjähriger Nutzer des von der Quality Automation GmbH entwickelten und maßgeschneiderten ERP-Systems QAenterprise. Im Rahmen der langjährigen engen und guten Zusammenarbeit wurden von QA mehrere Digitalisierungsprojekte in verschiedenen Unternehmensbereichen erfolgreich umgesetzt. Die jeweilige neu entwickelte Software ist je nach Anwendungsfall in das bereits vorhandene QAenterprise integriert, arbeitet als Import/Export oder ist als ganzheitlich unabhängige Anwendung realisiert. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Projekte kurz vorgestellt, um einen Gesamtüberblick zu verschaffen und Inspirationen zu liefern.

Digitalisierung, Künstliche Intelligenz und Datenanbindung: Die Zukunft eines Unternehmens

Als Teilnehmer des Forschungsprojektes IRLeQuM haben wir gemeinsam mit Lehrstühlen der RWTH Aachen und ausgewählten Anwendungsunternehmen an einem neuartigen Verfahren zur Steigerung der Prozess- und Produktqualität geforscht. Dabei stand die Reduktion von Ausschuss im Bereich der Massivumformung durch die Implementierung von Reglern, basierend auf Reinforcement Learning (RL) und Transfer Learning (TL), in Qualitätsregelkreisen der Massivumformprozesse im Fokus.

Die Zielsetzung

Als Certified Excellence Solution Partner und offizieller Systemintegrator der Firma Bosch Rexroth ist es für uns von großem Interesse, die neue ctrlX CORE Steuerung bei unseren Kunden höchst effizient einsetzten zu können. Die Zielsetzung der Bachelorarbeit war es, einen industrietauglichen Standard zu entwickeln, um ungeregelte und geregelte Antriebe mit der ctrlX steuern zu können. Ein Steuern und Überwachen der Antriebe sowie Schnittstellen zum HMI mit grundlegenden Funktionalitäten, wie Betriebsarten, Benutzerverwaltung und ein Alarmhandling , sollten integriert werden.

Vorbereitung und Planung

Bereits vor einem Jahr trat ein langjähriger und guter Kunde mit einer besonderen Anfrage an uns heran. Hierbei sollte eine gesamte Fertigungslinie vom Standort Deutschland nach Zentralchina verlagert werden. Da wir als Quality Automation GmbH ein sehr breites Leistungsspektrum haben, könnten wir unseren Kunden auf vielen Ebenen unterstützen. Über Aufgaben der Projekt- und Reiseplanung, der elektrischen Konstruktion, des elektrischen Ab- und Aufbaus bis hin zur Implementierung und Anpassung der gesamten Anlagensoftware auf den neuen Standort waren wir helfend an der Seite des Kunden. Auslandseinsätze, vor allem auch im asiatischen Raum, waren in den letzten Jahrzehnten Alltag für QA und stellen uns in aller Regel nicht vor größere Herausforderungen. Zum Zeitpunkt der Anfrage war jedoch die Pandemie in China auf ihrem Höhepunkt, die Corona-Auflagen sehr streng und eine Einreise daher nicht ohne weiteres möglich. Die vielen Auflagen erschwerten die Projektplanung deutlich. Den vielen Einschränkungen vor Ort und der inklusive Quarantäne langen Aufenthaltsdauer in China stellte sich ein erfahrenes und starkes Team von QA-Mitarbeitern entgegen und es wurden Flüge gebucht, Einladungsschreiben, Visa, Gesundheitspässe sowie alle anderen erforderlichen Formulare erstellt. Betriebsärztliche Untersuchungen mit allen notwendigen Impfungen wurden durchgeführt.

Retrofit – nachhaltig und zukunftssicher

Durch einen Defekt der bestehenden Steuerung eines Hochregallagers haben wir uns nach gemeinsamer Absprache mit unserem Kunden für den Einsatz einer leistungs- und kommunikationsfähigen Steuerungsplattform entschieden: ctrlX CORE. Mit der skalierbaren Industriesteuerung von Bosch Rexroth und dem Know-how unserer Steuerungsexpert:innen konnte der Austausch in kürzester Zeit und hocheffizient durchgeführt werden.

Eingesetzt wurde die CPU ctrlX CORE inklusive eines Interface Moduls. Zur Kommunikation zwischen der Steuerung und der Peripherie wurde der Automationsbus EtherCAT-Master verwendet. Zur Programmierung wurde die Entwicklungsumgebung CODESYS implementiert. Bei diesem Projekt noch nicht realisiert, jedoch bei bereits geplanten Projekten, werden wir vollständige Anlagen, HMI-Panels und Servoantriebe mit ctrlX CORE steuern.

ERP-System und Stahlbau auf höchstem Niveau

Die Firma Müller & Sohn aus Kall, in der uns nahe gelegenen Eifel, ist bereits langjähriger Nutzer unseres maßgeschneiderten ERP-Systems QAenterprise. Im Rahmen unserer engen und guten Zusammenarbeit haben wir nun in der Werkstatt der Fertigung ein Projekt zur Digitalisierung erfolgreich umgesetzt. Die neu entwickelte Software arbeite hierbei unabhängig vom bereits vorhandenen QAenterprise.

Der international tätige Stahlbauspezialist Müller & Sohn entwickelt individuelle Konstruktionen für seine Kunden. Dabei reichen die Leistungen von der statischen Berechnung über die termingerechte Realisation bis hin zur endgültigen Abnahme. Unternehmen aus den Branchen der Lebensmittel- und, Pharmaindustrie sowie aus dem allgemeinen Anlagenbau vertrauen dabei auf das Know-how und die Leistungsfähigkeit der spezialisierten Fachkräfte des Familienunternehmens in der fünften Generation.

Automatische Gewindeprüfung

Die Firma KORDT GmbH & Co. KG bietet mit ihrem Modul TRANSICORD eine automatische Gewindeprüfeinheit an, die eine Gewindeprüfung mittels Drehmomentmessung und -überwachung durchführt. Hierbei wird unter anderem die Gewindetiefe und -durchgängigkeit kontrolliert. Die Steuerung dieser Einheit wurde mit Bosch-Rexroth-Komponenten seitens der Quality Automation GmbH umgesetzt. Hierzu wird ein an der Linearachse befestigter Gewindestift mit einer Einfädeldrehzahl in Richtung Gewinde bewegt, eingedreht und dann, mit höherer Prüfdrehzahl, das Prüfprogramm abgefahren. Im Anschluss erhält der Bediener das Ergebnis der Prüfung. Die Gewindeprüfeinheit kann für verschiedene Gewindegrößen eingesetzt werden.