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Expertenbeitrag

Michael Finkler

Michael Finkler

Business Development / Mitglied der Konzerngeschäftsleitung, proALPHA Software GmbH

Anwendungsbeispiel

Gabriel-Chemie: Wie Produktions- und Abfüllprozesse digitalisiert werden können

| Autor/ Redakteur: Michael Finkler / Redaktion IoT

Die Einführung der intelligenten Fabrik hat bei Gabriel-Chemie bereits deutliche Qualitätssteigerungen, Verkürzungen der Lieferzeiten und Kosteneinsparungen bewirkt. Und diese Entwicklung wird noch weitergehen.

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Die digitale Steuerung der Produktions- und Abfüllanlagen ermöglicht eine passgenaue Zusammenstellung der einzelnen Rezepturen.
Die digitale Steuerung der Produktions- und Abfüllanlagen ermöglicht eine passgenaue Zusammenstellung der einzelnen Rezepturen.
( Gabriel-Chemie )

Sitzschalen im Fußballstadion in den Vereinsfarben und mit perfektem Flammschutz. Autoteile, die sich nicht statisch aufladen und keine Gerüche absondern. Lebensmittelverpackungen mit einer integrierten Sauerstoffbarriere zum Schutz des verderblichen Inhalts. Überall, wo heute Kunststoffe eingesetzt werden, sind ganz spezielle Materialeigenschaften gefragt. Möglich machen das Masterbatches der Gabriel-Chemie Group. Bei Masterbatches handelt es sich um eine Art Konzentrat in Granulatform, das die Kunden von Gabriel-Chemie später dem natürlichen Kunststoff, dem sogenannten Rohpolymer, zufügen.

Zehntausende von individuellen Rezepturen

„Wir führen eine hohe Anzahl von Rohmaterialien. Diese müssen wir über einen ziemlich vereinheitlichten Fertigungsprozess zu einem individuellen Produkt zusammenführen, für das es meist sehr spezielle Kundenanforderungen gibt“, erläutert Helmut König, Chief Technical Officer (CTO) der Gabriel-Chemie Group. Dazu gibt es bereits Zehntausende von Rezepturen, auf die in der Fertigung zurückgegriffen werden kann. Sie sind das „Betriebsgeheimnis“ des Familienunternehmens.

Um einen derart komplexen Produktionsprozess optimal steuern und abbilden zu können, hat sich der österreichische Mittelständler bereits 1999 für eine ERP-Komplettlösung entschieden. Damit startete Gabriel-Chemie auch seinen Weg in Richtung Industrie 4.0. „Allerdings hat das damals natürlich noch niemand so genannt“, erinnert sich IT-Leiter Fritz Bauer. Doch die Ziele wie niedrigere Kosten, bessere Qualität, kürzere Lieferfristen und höhere Kundenzufriedenheit durch weitgehende Automatisierung der Abläufe galten bereits um die Jahrtausendwende. Und die zentrale Planungs- und Steuereinheit spielt damals wie heute die Hauptrolle.

ERP unterstützt komplexen Produktionsprozess

Den Anfang der intelligenten Fabrik machte ein grafischer Leitstand, den Gabriel-Chemie auf Pro Alpha-Basis entwickelte. Dann wurde die Siemens-Prozessleittechnik mit dem ERP-System an mehreren Stellen gekoppelt. Etwa bei der Mess-, Steuer- und Regeltechnik für das Bereitstellen des Grundpolymers und das Einwiegen der pulverförmigen Pigmente und Additive. „Heute sprechen all unsere Anlagen in Echtzeit mit der Software“, unterstreicht Helmut König.

Ausgangspunkt für die Herstellung der individuellen Masterbatches sind diverse Silos, in denen die wichtigsten Kunststoffe (Rohpolymere) vorrätig gehalten und über Rohrleitungen zu den einzelnen Wiege- und Mischplätzen befördert werden. Jedem Silo ist auf dem Bildschirm des grafischen Leitstands eine Nummer zugeordnet, die dem Lagerplatz im ERP-Modul Materialwirtschaft entspricht. Außerdem werden dort die Rohr- und Schlauchnummern angezeigt, die zu einem passenden Wiege- und Mischplatz führen.

Nachdem Silos und Rohre miteinander gekoppelt sind, kann der Verwiegevorgang gestartet werden. Dabei wird entsprechend der im ERP gespeicherten Rezeptur die benötigte Sollmenge des Kunststoffs automatisch an eine Waage übergeben. Das ERP-System gibt auch vor, welcher Wiegevorgang mit welcher Waage zu erfolgen hat. Die Waagen besitzen unterschiedliche Toleranzgrenzen, je nachdem, wie fein dosiert die Zugaben sein müssen. Dies sichert die Qualität und Reproduzierbarkeit der Farbmischungen und Endprodukte ab. Ist das Rohpolymer dann in der richtigen Menge in den Mischbehälter abgelassen, finden sofort die entsprechenden Lagerbuchungen im ERP-System statt. Nachdem die für die jeweilige Mischanlage geplanten Produktionsaufträge auf dem sogenannten Waagen-Cockpit ausgewählt worden sind, ist auf dem Display die jeweils aktuelle Stücklistenversion der Rezeptur zu sehen. Die benötigten Pigmente und Additive, die dem Rohpolymer zugefügt werden müssen, sind dort bereits in der entsprechenden Menge und in der richtigen Reihenfolge zu sehen und können Schritt für Schritt fehlerfrei dosiert werden. Gleichzeitig wird auch hier die eingewogene Menge im ERP abgebucht. Danach erfolgt der Mischvorgang und anschließend kann das kundenindividuelle Masterbatch in Säcke abgefüllt werden.

„Unsere exakten Wiege- und Mischprozesse sind ISO-zertifiziert. Das hat für unsere Kunden den Vorteil, bestimmte Bereiche ihrer eigenen Wareneingangskontrolle entfallen zu lassen und dadurch eigene Prozesskosten zu sparen“, sagt ein stolzer Fritz Bauer. Für Gabriel-Chemie ist das ein klarer Vorteil im Wettbewerb, denn diesen Service können nicht alle Konkurrenten bieten.

Schritt für Schritt zur intelligenten Fabrik

Nachdem das Masterbatch in die Säcke abgefüllt ist, setzt das jüngste Projekt auf dem Weg zur intelligenten Fabrik an. Das fertig gemischte Granulat wird in Paletten zum Kunden geliefert, die Plastiksäcke sind darauf gestapelt. Dabei muss die Logistik mit ganz unterschiedlichen Verpackungswünschen zurechtkommen. 

Das fängt mit einer variablen Anzahl von Säcken bei jedem Auftrag an und hört bei spezifischen Kunden-Etiketten und verschiedenen „Paletten-Schlichtmustern“ noch lange nicht auf. Letztere sind die vom ERP-System berechneten Vorschläge für das platzsparende Beladen der Paletten, wodurch ein späteres Umschichten beim Transport zum Kunden überflüssig wird.

„Intelligentes Produktgedächtnis“ mit Strichcode

Um einen weitgehend automatisierten Ablauf zu gewährleisten, wurde eine der bestehenden Palettierlinien um einen Etikettendrucker und einen Sensor erweitert, der die Palettenhöhe ermittelt. Über eine Kopplung mit dem ERP-System findet der Austausch der benötigten Informationen statt.

Die für einen Auftrag zu palettierenden Säcke sind mit einem Strichcode versehen. Sie laufen von der Abfüllstation über ein Förderband zu der automatisierten Palettierlinie, wo der Code erfasst wird. Das im ERP-System gespeicherte „intelligente Produktgedächtnis“ bestimmt daraus nun das optimale Schlichtmuster. Es ergibt sich aus dem Sackgewicht, der Schüttdichte und dem vorgesehenen Palettengewicht.

Der Palettierroboter erhält diese Information und kann nun mit dem Stapeln der Säcke beginnen. Zum Schluss wird die komplette Palette automatisch in Folie eingewickelt, mit einem Etikett versehen und in der Materialwirtschaft verbucht. Gleichzeit löst das ERP-System einen Transportauftrag zum Befördern der Ware in das Hochregallager aus. Dort soll in Zukunft mithilfe der vom integrierten Sensor ermittelten Palettenhöhe automatisch ein optimaler Lagerplatz ermittelt werden.

Durchgängige Digitalisierung zahlt sich aus

Die durchgängige Digitalisierung bei Gabriel-Chemie hat die Qualität der Masterbatches deutlich verbessert und die Fertigungskosten um mindestens 20 bis 30 Prozent reduziert. Gleichzeitig sind die Lieferfristen durch die beschleunigten Abläufe um 70 Prozent kürzer geworden.

„Wir haben bisher etwa drei Viertel des Weges zur Smart Factory zurückgelegt“, bilanziert Helmut König. Weitere Projekte seien aber schon in Planung und sollen bis 2020 umgesetzt werden. Auch wenn noch einiges zu tun ist, schätzt der CTO, dass Gabriel-Chemie beim Thema Industrie 4.0 in seiner Branche bereits heute international ganz vorne mitspielt. Und das macht sich auch beim Umsatz bemerkbar: Während das Branchenwachstum bei durchschnittlich ein bis zwei Prozent liegt, verzeichnet der Mittelständler einen jährlichen Zuwachs von acht bis zwölf Prozent.

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