Versorgungssicherheit für Smart Factorys

SEW-Eurodrive gilt in der elektrischen Antriebstechnik als Global Player, bleibt dabei aber auch seiner badischen Stammregion sehr verbunden. An den Standorten Bruchsal und Graben-Neudorf investiert das Unternehmen immer wieder in neue Gebäude. Das aktuelle Projekt ist die neue Fertigung in der Halle Nord in Graben-Neudorf (Bild 1). Durch diese Investition soll die Produktionskapazität deutlich erweitert und das zukünftige Wachstum nachhaltig sichergestellt werden. Dabei liefert das Unternehmen nicht nur Komponenten für die Smart Factory, sondern setzt diese Konzepte auch selbst in der eigenen Produktion um. Wichtige Ziele des Werksneubaus sind moderne Fertigungstechnologien und Arbeitsplätze, kurze Durchlaufzeiten sowie optimale Materialflüsse bei hoher Wirtschaftlichkeit. Die Fertigstellung ist für 2023 geplant.

Anspruchsvolle Aufgabenstellung

Eine wichtige Basis für die moderne Industriehalle bildet die elektrotechnische Infrastruktur der Stark- und Schwachstromtechnik. Dafür hat das Unternehmen big. engineering services (siehe Firmenkasten) mit Sitz im benachbarten Karlsruhe die Verantwortung übernommen, ebenso für die Photovoltaikanlage, die Fördertechnik und Teile der Gebäudeautomation. Die Projekte werden in allen Leistungsphasen betreut, angefangen von der Planung bis hin zur Überwachung der Bauausführung. Dabei gilt es zahlreiche Anforderungen zu erfüllen, vor allem in Bezug auf die Versorgungssicherheit der Strom- und Datennetze. Gleichzeitig ist bei der Auslegung Flexibilität wichtig, um jederzeit auf Änderungen des Prozesslayouts reagieren zu können. Zudem muss die Wartungsfreundlichkeit der elektrischen Anlagen während des späteren Betriebs bereits bei der Planung berücksichtigt werden.

Für die Karlsruher sind solche Aufgabenstellungen nicht neu. Bereits seit vielen Jahren verlässt sich SEW-Eurodrive schließlich auf das Knowhow der Planungsspezialisten, nicht nur bei der Umsetzung der technischen Anforderungen, sondern auch bei der Qualitäts- und Terminsicherung sowie der Kostenkontrolle. Zu den gemeinsam realisierten Projekten gehörte beispielsweise am Standort Bruchsal ein Großgetriebewerk mit Fertigung, Montage, Logistik, Büro- und Sozialbereichen auf einer überbauten Fläche von rund 60.000 m² sowie ein Parkhaus, dessen Photovoltaikanlage jährlich über 570.000 kWh liefert. Weitere Projekte waren die Planung eines Rechenzentrums mit einer nach TÜV Level-4 zertifizierten Stromversorgung (Bild 2) sowie der Neubau einer Elektronikfertigung mit ca. 27.000 m² Produktionsfläche.

Produktionshalle und Nebengebäude

Der Aufbau der Infrastruktur für die „Smart Factory“ in Halle Nord toppt diese Projekte aber noch einmal: Das neue Werk besteht aus der eigentlichen Produktionshalle, Hochregallager, Härterei, Bürogebäude und Technikbauten. Wenn es in Betrieb geht, beträgt die Länge der im gesamten Neubau verlegten Stromleitungen rund 700 km (Bild 3). Zudem wurden 10 km Hochstromschienen geplant und verlegt. 15 Transformatoren versorgen die „intelligente“ Fabrik mit bis zu 24 MW. Zum Vergleich: Damit ließen sich ca. 6.500 Haushalte versorgen.

Die neue Photovoltaikanlage mit ca. 2,5 MWp sorgt für eine jährliche CO₂-Reduktion von über 1.550 t. Die Photovoltaikanlage bringt einen Ertrag von ca. 2.250.000 kWh.

Die Zahlen beeindrucken; hinzu kommen aber zahlreiche anspruchsvolle Details, die den Fertigungsprozess unter der Hallendecke durch eine ausgeklügelte Infrastruktur erst möglich machen. Beispielsweise ist ohne die IT ein moderner Fertigungsprozess nicht möglich. Daraus resultiert eine hohe Anforderung an die Verfügbarkeit des Datennetzes. Wichtige Basis ist die Energieversorgung der IT-Systeme, Maschinensteuerungen und Gebäudeautomation. Über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung muss der zuverlässige Betrieb jederzeit gewährleistet sein.

Ähnliches gilt auch für die Fördertechnik mit den Aufzugsanlagen für die fahrerlosen Transportsysteme (FTS). Die FTS können beim Heranfahren selbständig den Aufzug anfordern und bekommen die Anweisung vor dem ausgewählten Aufzug zu warten. Diese optimierte Steuerung und die Kommunikation zwischen FTS und Aufzug erlauben eine schnelle und flexible Anbindung der Logistiksysteme zwischen den Hallen Nord und Süd, die über einen Tunnel miteinander verbunden sind.

Ein wichtiger Pfeiler der Smart Factory ist die Gebäudeautomation der Elektrotechnik. Die eingesetzte SPS übernimmt nicht nur die helligkeitsabhängige Licht-Regelung, sondern auch die Steuerung der Jalousien abhängig von Sonneneinstrahlung, Wind und Temperatur. Über 10.000 Datenpunkte werden hierfür der Gebäudeleittechnik zur Auswertung übergeben.

Wartung ohne Maschinenstillstand

Zur schnellen Lokalisierung von Störungen sind zudem die Anlagenzustände auf die Gebäudeautomation aufgeschaltet und visualisiert. So wissen die für die Wartung Verantwortlichen direkt, welches Bauteil an welcher Stelle ersetzt werden muss. Außerdem haben die Karlsruher Ingenieure von Anfang an die Werksunterhaltung in die Planung einbezogen, um den späteren Betrieb zu optimieren (Bild 4). Die Produktions-, Förder- und Lagertechnik ist so ausgelegt, dass die Produktion bei einer vorgeschriebenen Wartung nicht gestoppt werden muss, alle Servicemaßnahmen lassen sich im laufenden Betrieb durchführen. Das Versorgungskonzept der Produktion ermöglicht es gleichzeitig flexibel auf Veränderungen zu reagieren, die vielleicht in den nächsten Jahren anstehen.

Effiziente Planungsabläufe

Unterstützen lassen sich die Planungsspezialisten bei ihrer Arbeit von modernen Hilfsmitteln. Die von den Architekten zur Verfügung gestellten 3D-Modelle erleichtern beispielsweise die Koordination und Abstimmungen zwischen allen Beteiligten. Ein digitales Baumängel-Managementsystem mit Fotodokumentation via Tablet und direktem Kontakt zur ausführenden Firma verkürzt den Prozess bis zur erfolgreichen Inbetriebnahme. Die während der Projektrealisierung anfallende „Büroarbeit“ wird direkt auf der Baustelle erledigt.