Materialflussanlage

Moderne Fördertechnik mit Perspektive

Was tun, wenn die Modernisierung der Intralogistik unvermeidlich wird, Werksgelände und Firmengebäude aber nur begrenzten Gestaltungsspielraum lassen? Dann holt man sich am besten einen erfahrenen Anlagenbauer ins Haus, der auch vor heiklen Aufgaben nicht zurückschreckt. So geschehen in Lahnstein, wo die Logistikexperten von Haro die innerbetriebliche Förder- und Transporttechnik von Clariant Masterbatches erneuerten. SCOPE-Redakteur Michael Stöcker erhielt Einblick in dieses außergewöhnliche Projekt.

Ein Fluß, ein Tal und ein Unternehmen, das – naturbedingt – in geografischer Enge wächst. Wer das Werksgelände der Clariant Masterbatches Deutschland GmbH vor den Toren von Lahnstein aus der Vogelperspektive betrachtet, dem wird rasch klar, warum die Logistik-Fachleute des Unternehmens mitunter ins Grübeln kommen: Auf der einen Seite sehen sie Wasser, auf der anderen eine Landstraße und dazwischen haben sie ein schmales Band von etwa 1100 Metern Länge und maximal 50 Metern Breite zur Verfügung, um den Materialfluss des Produktionsbetriebs für Farbkonzentrate zum Colorieren von Kunststoffen – sogenannten Masterbatches – zu organisieren. Lahnstein ist einer von 16 deutschen Standorten des Baseler Clariant Konzerns, die gemeinsam die weltweit größte Forschungs- und Produktionsplattform des Spezialchemie-Konzerns bilden und insgesamt etwa 5200 Mitarbeiter beschäftigen.

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Wegen ihres extrem schlanken Grundstückszuschnitts wurde die Masterbatch-Fertigungsstätte am südöstlichen Ufer der Lahn bereits vor Jahrzehnten in einem Produktionsgebäude mit sechs Etagen angelegt. Der interne Materialfluss in der Fläche erfolgte hier über viele Jahre weitgehend mit Gabelstaplern. Dreh- und Angelpunkt für alle vertikalen Prozesse hingegen war ein Lastenaufzug mit über 20 Metern Höhe.

Das ging lange Zeit gut. Wegen der wachsenden Nachfrage nach hochwertigen Masterbatches spitzen sich aber in den letzten Jahren die intralogistischen Schwierigkeiten zu. Neben dem stetig anschwellenden Staplerverkehr – mit all seinen typischen Risiken – kristallisierten sich zunehmend die manuellen Bedienzeiten am Lastenaufzug als Engpass heraus. Sie stiegen kontinuierlich, da es sich um einen reinen Lastenlift ohne Personenbeförderung handelte. Bei einer geforderten Förderleistung von durchschnittlich 30 Chargen pro Stunde bedeutete das für die verantwortlichen Mitarbeiter einen hohen Leidensdruck, denn jeder Vertikaltransport brachte täglich lange Wartezeiten und ermüdende Treppenwanderungen mit sich: Aufzug anfordern und warten, Türen öffnen, beladene Paletten mit dem Stapler einstellen, Türen wieder schließen, Zielwahl eintippen und Hubbewegung starten. Bestenfalls wurde nun ein zweiter Mitarbeiter im Zielstockwerk angerufen, um ihm die Charge zu avisieren. Dieser Mitarbeiter durfte dann die gleichen Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausführen. Im schlechtesten Fall aber musste der erste Mitarbeiter selbst die Treppen hinauf oder hinab steigen und die Ausladung selbst vornehmen. Und wurde der Aufzug gleichzeitig von anderen Stellen angefordert, erhöhten sich Warte- und Bedienzeiten entsprechend. Regelmäßig wurde der Materialfluss an diesem Nadelöhr ausgebremst.

Darüber hinaus zeigte sich als weiteres Dilemma der stetig steigende Wartungsaufwand für den alternden Lastenaufzug. Angesichts dieser Situation erkannten die Entscheider bei Clariant dringenden Handlungsbedarf und machten sich auf die Suche nach einer besseren Intralogistik-Lösung.

Auf und ab über 24 Meter

Bereits Ende 2011 nahmen sie ersten Kontakt auf mit der Haro Anlagen- und Fördertechnik GmbH und baten deren Logistikexperten um eine Einschätzung der Möglichkeiten für die Implementierung einer modernden Fördertechnik. Ihre erste Idee: Ein neuer, leistungsfähiger Vertikalförderer sollte in den alten, 24 Meter hohen Aufzugsschacht integriert werden. Von Beginn an stand dabei der schnelle Einbau der neuen Fördertechnik im Mittelpunkt der Gespräche. Den Clariant-Projektleiter Marco Lenz hörte man seinerzeit sagen: „Jeder Tag, den der alte Aufzug nicht mehr und die neue Anlage noch nicht arbeitet, ist einer zu viel. Am besten Sie machen das über Nacht“, war seine Botschaft an die Haro-Ingenieure.

Nach den ersten Sondierungen wurde der Rüthener Fördertechnik-Spezialist schließlich mit der Detailplanung beauftragt. Es folgte eine Reihe intensiver Gespräche über verschiedene Alternativen mit all ihren Konsequenzen und Machbarkeitsfragen. Haro-Geschäftsführer Christoph Hackländer erinnert sich an den Verlauf der Gespräche: „Es zeigte sich rasch, dass der anstehende Modernisierungsbedarf weitaus mehr Möglichkeiten bot, als `nur´ den alten Aufzug zu ersetzen. Vielmehr konnten mit einem neuen automatischen Vertikalförderer auch der horizontale Materialfluss auf allen sechs Etagen integrativ überdacht werden – womit sich ganz neue Perspektiven für die Intralogistik des Unternehmens eröffneten.“

Neue Perspektiven

Durch die fachliche Diskussion mit den Haro-Experten erkannten die Verantwortlichen von Clariant die Chance, die sich ihnen bot und fällten eine Investitionsentscheidung von großer Tragweite: Neben dem Einbau eines modernen Vertikalförderers sollte nun auf jeder der sechs Etagen ein vollautomatischer Paletten-Bahnhof mit Ein- und Auslaufrollenbahnen entstehen. Auf diese Weise würde das Unternehmen eine zukunftsfähige Gesamtlösung erhalten, die weiteren Raum für Wachstum ließ.

Um dieses Vorhaben zu realisieren, musste allerdings nicht nur die Gebäudestatik überdacht werden, sondern auch Modifikationen an den Förderbehältern vorgenommen werden. Denn im Rahmen der Prozessanalysen stellte sich heraus, dass die im ganzen Werk eingesetzten Container-Stahlboxen – siloähnliche Behälter in einem Stahlgestell mit quadratischen Grundriss – wegen ihren nur punktuellen Standflächen auf vier dünnen Stahlfüßen ungeeignet waren für die Förderung auf Rollenbahnen.

Um das Problem aus der Welt zu schaffen, ließen die Haro-Techniker die Bodenkontaktflächen der Boxen vergrößern. Dazu wurden die vier senkrechten Streben der Stahlboxen im unteren Bereich ausgesteift und ihre Standfläche mit angeschweißten Stahlplatten vergrößert. Durch diese simple Maßnahme war es nun möglich, die kompletten Stahlcontainer über Rollenbahnen zu fördern. Außerdem blieben sie so stapelfähig und passten nach wie vor in die Aufnahmevorrichtungen an den Abfüllmaschinen – eine wichtige Grundvoraussetzung. „In Anbetracht der Gesamtdimension des Materialfluss-Projekts fiel der Änderungsaufwand für die Anpassung der Containerfüße marginal aus“, berichtet Geschäftsführer Hackländer.

Während man in den anschließenden Monaten in Lahnstein mit der Anpassung der Behälter und den statischen Optimierungen im Gebäude beschäftigt war, startete bei Haro in Rüthen die Produktion der verschiedenen Komponenten der neuen Materialflussanlage: Rollenbahnen, Sicherheitsvorrichtungen, Schnittstellenelemente, Systemsteuerung und natürlich der Vertikalförderer nahmen Gestalt an. Haro-Geschäftsführer Christoph Hackländer berichtet: „Mit einer Höhe von 22 Metern erreichte der neue Vertikalförderer selbst für unser Verständnis eine außergewöhnliche Dimension.“ Eine zentrale Anforderung an die Konstruktion des neuen Vertikalförderers war es, dass das Raumangebot des Aufzugsschachts im Clariant-Werk millimetergenau genutzt werden musste, denn nur so konnte es zukünftig möglich sein, den Transport der modifizierten Container-Stahlboxen auf zwei parallelen Strecken nebeneinander durchzuführen.

Der mächtige Vertikalförderer wurde schließlich in der Haro-Versandhalle als komplett fertige Einheit auf einen extra langen Tieflader verladen und in einem Overnight-Sondertransport mit Begleitfahrzeug ins 280 Kilometer entfernte Lahnstein gefahren. Der Vor-Ort-Einbau begann dann am 6. Dezember 2012 um Punkt 7:00 Uhr. Dabei wurde zunächst der neue Vertikalförderer eingesetzt und anschließend die Montage der Rollenbahn-Bahnhöfe vorgenommen. „Da der neue Vertikalförderer im Schacht des alten Aufzuges zu platzieren war, entstand mit dessen Abbau eine Situation, die die Masterbatch-Produktion weitgehend zum Erliegen brachte. Die Montage musste daher auf die denkbar kürzeste Zeit reduziert werden. Das machte einen minutiösen Terminplan erforderlich, der jeden Handgriff beinhaltete“, erläutert Christoph Hackländer.

Von oben durchs Dach

Wegen der großen Ausmaße des Vertikalförderers riet Haro zum Einbau durch das Gebäudedach. Dazu waren zwar Eingriffe in statische Dachelemente erforderlich, der Zeitgewinn erweis sich aber als erheblich. Ein schwerer Mobilkran übernahm die Einführung des Vertikalförderers in den alten Aufzugschacht – wie geplant senkte er den Vertikalförderer von oben durch eine Öffnung im Dach des Gebäudes innerhalb weniger Stunden zentimeterweise in den Schacht ab. Das war echte Präzisionsarbeit!

In den darauffolgenden Wochen erfolgte die Montage der Bahnhöfe mit ihren automatischen Rollenbahnen im Werksgebäude. In jeder Etage wurden zwei Rollenbahnen nebeneinander installiert, so dass über die rechte Bahn (Ausgangsrollenbahn) der Abtransport und über die linke Bahn (Eingangsrollenbahn) die Ankunft der Boxen abgewickelt werden kann. Dabei verhindern Schutzgitter und elektrische Schranken den Zugang von Personen zum Schacht mit dem Vertikalförderer. Erst im Transportfall – also bei der Ankunft oder Abreise der Silo-Boxen – öffnet die Programmsteuerung automatisch die Schranken. Im Vertikalförderer verhindern elektronische Konturenkontrollen an jeder Aufgabestelle Kollisionen und Störungen durch übergroße Paletten mit seitlichem oder oberem Überstand.

Der neu angelegte Materialfluss sieht vor, dass der Staplerfahrer die Conatiner-Boxen direkt auf die Ausgangsrollenbahn vor dem Aufzug absetzt und per Funksignal mit einem kleinen Handsender die Zieletage angibt. Mehr muss er nicht tun. „Der Vertikalförderer wird programmgesteuert gestartet und befördert dann – ohne weitere Mitarbeiter-Eingriffe – die Charge in die gewünschte Etage. Er setzt sie dort auf die Eingangsrollenbahn und kann sich unmittelbar danach wieder anderen Aufgaben zuwenden“, erklärt Firmenchef Hackländer.

Das gesamte System ist so ausgelegt, dass beliebig viele Transportaufträge zeitgleich gestartet werden können. Der Vertikalförderer arbeitet sie nach der Reihenfolge der Eingaben kontinuierlich ab. Und da alle Rollenbahnen über ausreichend dimensionierte Pufferstrecken verfügen, können Ankunft und Abfahrt der Stahlcontainer nach dem FiFo-Prinzip (First-in-First-out) erfolgen.

Die Pufferstrecken werden elektronisch überwacht, so dass beliebige und gleichzeitige Aufgaben von Container-Boxen und Zieleingaben von Mitarbeitern auf den verschiedenen Etagen nicht zu Staus oder Überfüllung führen können. Die Programmsteuerung erfasst die „Füllstände“ aller Rollenbahnen und addiert simultan das neue angewählte Ziel. Befände sich dort unter Berücksichtigung aller „gebuchten“ Zielfahrten kein freier Platz mehr, wird dies dem Mitarbeiter über ein optisch-akustisches Signal mitgeteilt. So kann er entscheiden, ob ein Absenden seiner Container-Box aktuell tatsächlich sinnvoll ist. Christoph Hackländer betont: „Für den Fall, dass seine Box aber am Ziel dringend benötigt wird, kann er den Sendeauftrag dennoch aufgeben. Die Zieletage erhält dann das Signal, dass eine Überfüllung eintreten würde, falls die Eingangspufferstrecke nicht sofort frei gemacht wird.“ Ein Bedientableau auf jeder Etage zeigt den aktuellen und simultanen Stand des Containeraufkommens an.

Auch die Variante, das FiFo-Prinzip kurzzeitig außer Kraft zu setzen, erlaubt die neue Materialflussanlage. Dieser Fall tritt beispielsweise ein, wenn ein vorrangiger Schnellläufer an einer mit Boxen zum Abtransport gefüllten Ausgangspufferbahn eintrifft und diese überholen muss. Das lässt sich über eine einfach zu bedienende Programmierung managen. Die gestauten Container-Boxen werden dann im Korb des Vertikalförderers mit Hilfe eines Querwagens automatisch auf die Eingangsrollenbahn umgesetzt. Der zuständige Werker leitet den automatischen Umsetzvorgang mit einem entsprechenden Befehl über seine Funkfernbedienung ein. Nach einem Umsetzvorgang muss die Palette allerdings manuell von der Eingangsrollbahn genommen und wieder neu mit Zieleingabe auf die Aufgaberollenbahn positioniert und eingereiht werden.

Das neue Materialflusssystem ging am 17. Januar 2013 in Betrieb und hat seitdem viele Tausend Container-Stahlboxen befördert. Die Masterbatch-Produktion von Clariant in Lahnstein erhielt mit der neuen Fördertechniklösung von Haro eine moderne Intralogistik-Lösung, die dem Unternehmen viel Freiraum für die Anpassung der Produktion an zukünftige Marktentwicklungen lässt. Michael Stöcker

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