Fachartikel

3.05.2017
erschienen in GIESSEREI Heft 5|2017

Weltweit einzigartig!

Blick in die systemgesteuerte Auskühlhalle, die ebenfalls über ein ausgefeiltes Be- und Entlüftungssystem verfügt.

Nach langer Vorplanung war es im März 2015 endlich soweit: der Kurtz Ersa-Konzern hat seine neue Eisengießerei „Smart Foundry“ am Standort Hasloch offiziell in Betrieb genommen. Rund zwölf Millionen Euro sind in den Bau der neuen Gießerei geflossen. Ganz wichtig: die Projektplaner haben viele Elemente von „Gießerei-Industrie 4.0“ bei diesem Vorhaben realisiert.

 VON MICHAEL FRANKEN, DÜSSELDORF

Irgendetwas ist hier anders. Nur was? Sind es die Transportwege? Könnte schon sein! Sie sind auffällig breit angelegt. Wirken durchdacht, exzellent miteinander verbunden. Was ist sonst noch auffällig? Ist es der in der Tat fast staubfreie Bodenbelag? Sicher, findet man auch nicht jeden Tag in einer gut ausgelasteten Gießerei, die in Handformguss macht. Fakt ist: für eine Eisengießerei ist der Anblick schon recht ungewöhnlich. Und auch das fällt auf, für eine klassische Handformerei ist die neu gebaute Produktionshalle nicht nur lichtdurchflutet, sondern im wahrsten Sinne des Wortes klar strukturiert, sie wirkt regelrecht aufgeräumt. Hier ticken die Uhren anders, so der erste Eindruck. Und dann taucht am Ende der Halle, in der unzählige Formkästen in Reih und Glied aufgereiht zwischengelagert sind, LENA auf. LENA blinkt rhythmisch im Sekundentakt. Links und rechts außen leuchten Signallampen und zeigen jedem, der es sehen will, hier kommt ein mächtiges, tonnenschweres „Etwas“ auf den Betrachter zugeschwebt. „Wir haben lange getüftelt, überlegt und uns viele Transportsysteme in der Praxis angesehen, bis wir auf diese Lösung, die bereits in der Luftfahrtindustrie eingesetzt wird, gekommen sind“, erklärt Rainer Kurtz, Vorsitzender der Geschäftsführung der Kurtz Holding GmbH & Co. Während der CEO des Kurtz Ersa-Konzerns seinen Blick rechts in die Formerei wirft, rauscht von hinten, in knapp 30 Metern Entfernung, TINA heran. Ebenfalls schwergewichtig, satte 9,6 Tonnen bringt das von vier Elektromotoren angetriebene Transportsystem auf die Waage. Beide, LENA und TINA, tragen in diesem Moment tonnenschwere abgegossene Formkästen huckepack. Im Flugzeugbau bei Airbus sind die „Mädels“ Garanten für eine kontinuierliche Fließproduktion. Bei Airbus treffen die kooperativen Transportsysteme ihre Entscheidungen autonom, sie ordnen sich dennoch dem gemeinsamen Produktionsziel unter und tragen ihren Teil zur Lösung der fließenden Fertigung bei. Wenn man mit den kubischen, stets blinkenden orangefarbenen Dingern Airbussteile vollautomatisch just-in-time in Serie produzieren kann, warum sollte dies dann nicht auch mit Gussteilen möglich sein? „Auf diese Frage haben wir eine passende, eine überzeugende Antwort mit der Smart Foundry gefunden“, erklärt Rainer Kurtz selbstbewusst.

Alles passt perfekt zusammen

Wie von Geisterhand getrieben manövrieren die schwebenden Transportsysteme des Herstellers WFT die mächtigen Formkästen zum Abkühlen an ihre vorgesehen Position. Es geht praktisch von A nach B, von dort nach C und dann weiter nach D. Wobei jeder Großbuchstabe für eine mögliche Station, einen zuvor berechneten ausgewählten Platz in der Produktionskette steht. Was so einfach aussieht, ist bestens getimt. Alles ist bis ins kleinste Detail berechnet und per SAP-Datenpool gespeichert. Und alles passiert nahezu vollautomatisch! TINA und LENA wissen durch sorgfältige Programmierung, wo es in der fast 3000 Quadratmeter großen Abkühlhalle in den nächsten Minuten langgeht. Sie ecken nirgendwo an. Die Kollisionsgefahr ist gleich null. Das ist auch wichtig! Denn die mobilen Transporteinheiten können einiges heben. Bis zu 80 Tonnen Nutzlast macht den Systemen nichts aus, schränkt ihre Bewegungsfreiheit nicht ernsthaft ein. Neben TINA und LENA, sind mit MARIE und EMMA noch zwei weitere „schwere“ Mädels mit dem Transport von wuchtigen Formkästen an diesem Tag während der Frühschicht beschäftigt. Es blinkt, es surrt und zwischendurch rast eine Kehrmaschine über den fast blank polierten Betonboden. Im Gegensatz zu den mannlosen Transportsystemen wird die nagelneue Kehrmaschine von Menschenhand durch die Hallen gescheucht. Die „starken Vier“ schweben im Schneckentempo zwischen den logistischen Epizentren der Kurtz‘schen Guss-produktion, also zwischen Formerei, Gieß-, Auskühl- und Ausleerhalle, hin und her. Einziges Manko: die vier Hubsysteme sind staub- und schmutzempfindlich. Genau deswegen ist die Kehrmaschine mehr oder weniger regelmäßig im Einsatz und zieht hektisch ihre Runden.

Fließfertigung perfekt getaktet

Seit 2007 ist in einer internen Arbeitsgruppe an diesem völlig neuen Materialflusskonzept gearbeitet worden. „Die Zielsetzung war klar vorgegeben: eine getaktete Handformguss-Fließfertigung auf der Grundlage des in der Automobilindustrie längst bekannten Toyota-Prinzips“, sagt Geschäftsführer Rainer Kurtz. Das Kunststück ist der Kurtz-Truppe gelungen. Aus einem ambitionierten Projekt ist eine echte smarte Gießerei geworden. Kurzer Blick zurück: Am Anfang existierte zunächst nur der nachvollziehbare Wunsch, die abgegossenen Formkästen nach dem Gießen so schnell wie möglich aus der Gießhalle herauszubekommen – um Platz zu schaffen. Kein Stau in der Gießhalle war das oberste Gebot. Mit SAP-gesteuertem Produktionskonzept, parzellierter Produktionsfläche und einem fahrerlosen, universell beweglichen Transportsystem ist dann nach und nach eine flexible Prozesskette konzeptionell gewachsen, in der sich manuelle Fertigungsschritte und das automatisierte Logistiksystem optimal kombinieren lassen. Wie das in der Praxis, in der rauen Umgebung der Gießerei funktioniert, sieht der Besucher in diesem Moment im Hintergrund in der „aufgeräumten“ Abkühlhalle. Langsam und sehr behutsam schiebt sich LENA seitwärts unter eine Transportpalette, auf dem ein ausgekühlter Formkasten zum Abtransport bereit steht. „Die Fahrzeuge wissen immer exakt ihre Position“, klärt uns Graziano Sammati, Geschäftsführer der Kurtz Eisenguss GmbH & Co KG auf. Sammati, so erzählt er am Rande, habe es gereizt, bei diesem Projekt eingefahrene Pfade zu verlassen, eben Neues zu schaffen. TINA & Co. verfügen über autonomes Wissen, sie entscheiden, gestützt auf Daten der SAP-Programmierung, wo es langgeht. Kommunikations- und Sensortechnologie ermöglichen es, dass sie kollisionsfrei agieren und zu kollektivem Verhalten fähig sind. Alle paar Meter werden die knapp zehn Zentimeter über dem Boden schwebenden Transportsysteme der Firma WFT neu ausgerichtet. Es gibt fest definierte Parcours, also klar vorgegebene Strecken, von denen die vier fahrerlosen Transportsysteme nicht abweichen. Diese Parcours enden immer an bestimmten Punkten, die nummeriert sind. Ein ausgefeiltes System, das sich als sogenannte Fahrkursübersicht auf dem zentralen Leitrechner darstellen lässt. Dank generalstabsmäßiger Planung durch das Kurtz Ersa-Projektteam „Smart Foundry“, dazu zählten auch Experten aus der konzerneigenen IT-Abteilung, konnte eine der weltweit modernsten Handformgießereien ein Jahr und einen Monat nach dem ersten Spatenstich Anfang März 2015 in Betrieb gehen. Seit ungefähr acht Jahren ist im Hause Kurtz Ersa intensiv diskutiert worden, wie die Handformgießerei des 21. Jahrhunderts aussehen könnte. Das Hammer Innovation Programm, kurz HIP, beschäftigte sich mit den Zukunftsfragen am Standort in Hasloch. Auf den Punkt gebracht lautet die Arbeitsgrundlage: Maschinenbau hat in Deutschland Zukunft und damit hat auch eine effiziente äußerst flexibel atmende und produzierende Handformgießerei am Industriestandort Deutschland eine gute Perspektive. „Es kommt nur darauf an, die internen Prozesse und Abläufe zukunftsfähig zu organisieren“, weiß Rainer Kurtz. Völlig unaufgeregt plaudert der Kurtz-Chef über den Werdegang der Smart Foundry. Der CEO der Kurtz Holding ist mit dem Ergebnis zufrieden. „Alles läuft bisher nach Plan“, so sein knapper Kommentar. Man braucht schon etwas mehr als einen Moment, um die gesamte Komplexität und die volle Dimension des Projektes Smart Foundry zu durchdringen. Doch die Beschäftigung mit den ausgeklügelten Details, die die HIP-Truppe in die Praxis umgesetzt hat, lohnt sich. Wie ein Puzzle fügt sich ein Teil zum anderen. Die enge Verzahnung der Teilprozesse ist ein Schlüssel zum Erfolg der gesamten Smart Foundry. Halten wir fest: es geht um eine effektive Verkopplung von SAP-System, mit der Transportlogistik, dem Schmelzbetrieb und den übrigen angedockten Produktionsabläufen wie kontrolliertes Ausleeren der Formkästen, Rohgussnachbearbeitung bis hin zum Versand der Gussteile. Die Formulierung „alles aus einem Guss“ gewinnt mit der neuen Kurtz-Eisengießerei eine neue Qualität und Bedeutung.

Nichts läuft ohne Software

Über einen zentralen Leitstand, der den kompletten Produktionsprozess einschließlich sämtlicher Prozessbestandteile abbildet, wird die Smart Foundry gesteuert und kontrolliert. „Wir haben durch die Kombination der Einzelelemente eine extrem flexible Prozesskette erhalten, in der manuelle Fertigungsschritte, wie das Füllen der Formkästen mit einem automatisierten Logistiksystem, optimal kombiniert werden können“, erklärt Geschäftsführer Sammati. Der Leitstand ist mit acht Monitoren bestückt, jeder einzelne liefert kontinuierlich Prozessdaten, die optimale Durchlaufzeiten ermöglichen. Links oben auf dem Monitor ist die Visualisierung der einzelnen Plätze des fahrerlos gesteuerten Transportsystems erkennbar. Auf dem dritten Monitor in der oberen Reihe erfährt Geschäftsführer Sammati auf einen Blick, wie der Zustand der Schmelzöfen ist und wie es um das Feuerfestmaterial bestellt ist. Auch die einzelnen Arbeitsaufträge werden elektronisch an die Fertigung übermittelt. „Noch sind wir nicht ganz weg vom Papier gekommen. Auftragsbezogen am Arbeitsplatz wird es auch mittelfristig noch Begleitpapiere geben“, ist sich Sammati sicher. Die Frage, welche Kernstütze der Mitarbeiter verwenden soll, wird also in absehbarer Zeit noch klassisch mit Begleitpapieren und Zetteln geregelt. „Kann sein, dass irgendwann mal jeder in der Produktion mit einem iPad herumläuft“, orakelt Sammati. Aktuell sei man davon jedenfalls noch weit entfernt. Fakt ist: in der augenblicklichen Ausbauphase der Smart Foundry gibt es eine klare Trennung, die sich bisher auch bezahlt gemacht hat. Gesunder Pragmatismus, der sich an den Bedürfnissen der laufenden Gussproduktion orientiert, ist in Zeiten von Industrie 4.0 schlussendlich auch weiterhin gefragt. Die Steuerung des gesamten Produktionsprozesses läuft über das Herzstück, über das Logistiksystem – ohne Papier! Unmittelbare Arbeitsgangbezogene Informationen gibt es weiterhin auf Papier – das ist die aktuelle Trennlinie, die sich in der Smart Foundry in Hasloch derzeit bewährt hat. Die automatisierten Logistikprozesse sind dabei nur ein Schritt in einem übergeordneten Innovationsprozess, der in Richtung Industrie 4.0 weist. Dass unter der Federführung von Graziano Sammati die Smart Foundry Gestalt annehmen konnte, hat auch etwas mit der Innovationstradition und der Vision des kleinen Konzerns Kurtz Ersa zu tun. Im Team will man dort gemeinsam die Zukunft gestalten, und zwar so, dass die Produktivität in der Fertigung nahezu verdoppelt werden konnte und zudem die Qualität der Arbeitsplätze um ein Vielfaches zugenommen hat.

Neue Maßstäbe gesetzt

So ganz nebenbei setzt die erste Ausbaustufe der „Gießerei 4.0 made by Kurtz Ersa“ noch neue Maßstäbe in Sachen Umweltschutz. Beispiel die neue Gießhalle. Dort, wo heute in schöner Regelmäßigkeit tonnenschwere Maschinenbauteile wie Maschinenbetten oder Pumpengehäuse abgegossen werden, befand sich früher die Altsandaufbereitung. Heute ist die Gießhalle durch Rolltore vom Schmelzbetrieb und von der Auskühlhalle getrennt. Die Entkoppelung der einzelnen Arbeitsbereiche hat sich positiv die Betriebsabläufe ausgewirkt. Gleichzeitig ist modernste Absaugtechnik in der Gießhalle verbaut worden. „Dadurch hat sich das Arbeitsklima in der Gießhalle spürbar verbessert“, weiß Rainer Kurtz. Unterm Strich zählt für die 120 Mitarbeiter in Hasloch nur das Ergebnis, und das lautet: Die Gesundheitsbelastung für den Einzelnen ist erheblich reduziert worden, die Emissionsbelastungen konnten drastisch gesenkt werden, Hitze und räumliche Enge gehören im weitesten Sinne der Vergangenheit an. Durch die intelligente Steuerung und Taktung der Gussproduktion werden Schmelzen in höchster Qualität termingerecht zur Verfügung gestellt. Ob Formerei, Gießhalle, Auskühlbereich oder Auspackhalle, alle Teilsegmente sind als separate entkoppelte Produktionseinheiten organisiert. Wie das in der Praxis funktioniert, sieht man gerade im hinteren Teil der Abkühlhalle. LENA schiebt sich vorne links unter ein Transportgestell, das Rolltor zwischen Abkühl- und Auspackhalle ist geschlossen. Dahinter wird das Gussteil vom Restsand befreit. Sämtliche dynamischen Vorgänge, die über das mannlose Transportsystem abgewickelt werden, unterliegen der Feinsteuerung des Logistiksystems. „Wir können mit Fug und Recht behaupten, dass wir ein vernetztes System im Sinne von Industrie 4.0 geschaffen haben“, sagt Rainer Kurtz. Im selben Moment ist TINA schon wieder weitergefahren, dreht sich, bringt sich erneut in Position und schwebt wie ein Hovercraft-Vehikel an das andere Ende der Halle. Während gleichzeitig EMMA zwei Formkästen aus der Formerei abholt und in Richtung Gießhalle dahinsurrt. It´s a kind of magic, frei nach dem Songtext von Queen, könnte man an Magie glauben, wenn man es nicht besser wüsste. TINA‘s Fracht wird zum Abkühlen abgestellt, und ab diesem Zeitpunkt beginnt die in SAP eingestellte, programmierte Abkühlzeit zu laufen. Man könnte auch sagen, im gesamten fließenden Prozess ticken die digitalen Uhren eben anders als in einer herkömmlichen, vergleichbaren Handformgießerei. Erst dann, wenn die vorgegebene Abkühlzeit abgelaufen ist, erst dann und nicht vorher übergibt das SAP-gesteuerte System einen Befehl an das fahrerlose Logistiksystem zur Übernahme des abgekühlten Formkastens und zur Weiterfahrt Richtung Auspackhalle. Kann sein, dass dann EMMA oder MARIE oder LENA und nicht unbedingt TINA den Weitertransport übernehmen. Das spielt im Ergebnis aber überhaupt keine Rolle, denn letztlich sagt das Gussteil dem Mann am Leitstand, wo es steckt und in welchem Zustand es sich befindet. Gießerei-Industrie 4.0 heißt für Kurtz Ersa, man setzt noch stärker als bisher auf den Dienstleistungsgedanken in der Wertschöpfungskette seiner Kunden. Damit ist letztlich auch eine getaktete durchgängige Gussproduktion über SAP R3 verbunden, die über das innerbetriebliche schienenlose Transportsystem abgewickelt wird. „Wir bringen so die Arbeit zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Arbeitsplatz“, erklärt Graziano Sammati, und wirft noch einmal einen letzten prüfenden Blick auf die Monitore des Leitstandes. Sammati ist zufrieden, die Systeme laufen – störungsfrei und reibungslos! 

www.kurtzersa.de