Der Begriff „Smart Factory“ steht heute im Mittelpunkt der Industrie-4.0-Thematik und bezeichnet eine Produktionsumgebung, die sich selbst organisiert. Dazu gehören Fertigungsanlagen sowie Lager- und Logistiksysteme. Schlussendlich braucht es aber mehr als das. So ist bereits bei der Konzeption des Gebäudes eine hohe Flexibilität zu berücksichtigen, damit jederzeit Änderungen des Prozesslayouts möglich bleiben. Die Hallen müssen betreiberfreundlich ausgelegt sein, um beispielsweise Wartungsarbeiten zu ermöglichen, ohne dass die Produktion beeinträchtigt wird. Hinzu kommen höchste Anforderungen an die Versorgungssicherheit von Stromversorgung und Netzwerktechnik, damit die Produktion immer reibungslos läuft. Von der Planung bis zur Überwachung der Bauausführung und einer erfolgreichen Inbetriebnahme gibt es damit einiges zu tun, wie das folgende Beispiel zeigt.
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. Durch diese Investition soll die Produktionskapazität deutlich erweitert und das zukünftige Wachstum nachhaltig sichergestellt werden. Dabei liefert SEW-Eurodrive nicht nur Komponenten für die Smart Factory, sondern setzt diese Konzepte auch selbst konsequent in der eigenen Produktion um. Wichtige Ziele des Werksneubaus sind modernste Fertigungstechnologien und Arbeitsplätze, kurze Durchlaufzeiten sowie optimale Materialflüsse bei hoher Wirtschaftlichkeit. Die Fertigstellung ist für 2023 geplant.
Eine wichtige Basis für die hochmoderne Industriehalle bildet die elektrotechnische Infrastruktur der Stark- und Schwachstromtechnik. Dafür haben die „big. engineering services“ 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 hohe 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 Know-how 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 die Produktionsstätte Halle Süd und das neue Kundencenter in Graben-Neudorf, die 2018 bzw. 2021 in Betrieb gingen. Aber schon davor arbeiteten die Partner eng zusammen. Beispiele am Standort Bruchsal sind das Großgetriebewerk mit Fertigung, Montage, Logistik, Büro- und Sozialbereichen auf einer überbauten Fläche von rund 60.000 Quadratmetern sowie ein Parkhaus, dessen Photovoltaikanlage jährlich über 570.000 kWh liefert. Weitere Projekte waren die Planung des Rechenzentrums mit einer nach Tüv Level-4 zertifizierten Stromversorgung sowie der Neubau der Elektronikfertigung mit einer ca. 27.000 Quadratmeter großen Produktionshalle.
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 Kilometer, was in etwa der Strecke von Hamburg bis zum Bodensee entspricht. Zudem wurden 10 Kilometer 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 Tonnen (7,7 Millionen gefahrene Autokilometer). Die Photovoltaikanlage bringt einen Ertrag von ca. 2.250.000 kWh.
Die Zahlen beeindrucken; hinzukommen aber zahlreiche anspruchsvolle Details, die den intelligenten Fertigungsprozess unter der Hallendecke durch eine ausgeklügelte Infrastruktur erst möglich machen. Beispielsweise ist ohne die IT-Datennetz 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, welche 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.
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. 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.
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.
