Globales-Verteilungs-Centrum von Bosch Re-Engineering mit kurzen Stillstandszeiten

Autor / Redakteur: Bernhard Wagner / Reinhard Kluger

Das größte Zentral-Hochregallager von Kfz-Ersatzteilen weltweit innerhalb des Bosch-Geschäftsbereiches Automotive Aftermarket steht in Karlsruhe. Es auf den neuesten technischen Stand zu bringen, stellte ungewöhnliche Herausforderungen an die Logistik, Automatisierung und an das Re-Engineering-Know-how.

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Im Maschinen- und Anlagenbau sind sie in aller Munde, aber auch in Materialflusssystemen: Re-Engineerings-Prozesse. Besonders heikel dabei: die Maschine, Anlage oder die Lagerverwaltung für einige Zeit stillzulegen, denn Stillstandszeiten kosten. Anders in Karlsruhe. Dort zeigt das Globale-Verteilungs-Center von Bosch mit seinem Hochregallager, dass ein Materialflusssystem auch ohne Stillstandszeiten für die Modernisierung optimiert werden konnte. Bosch schnürte dazu ein Re-Engineering-Paket für die Automatisierung, das alle Funktionen der Lagerung umfasst: Vom Wareneingang (WE), Greiflager (GRL), Vorzone (VZ), Hochregallager (HRL) bis zum Versand (VS).

Im Wareneingang werden sämtliche Paletten mit unterschiedlichen Waren geprüft, getrennt und für das HRL zugeordnet. So findet u. a. eine logische Bestandstrennung statt, bei der ein gleicher Artikel durchaus für mehrere Mandanten einen Platz zugewiesen bekommt. Bevor die Artikel endgültig auf ihre Reise ins HRL gehen, werden noch die jeweiligen Adressen innerhalb einer „dynamischen Lagerverwaltung“ vergeben und geführt.

Wird ein Artikel aus dem HRL abgerufen, so wird dieser mit entsprechenden SPSen über die Kommissionierzone und weiter zu einer der 36 Sortierbahnen schließlich den Packbahnen zugeleitet, wo in verschiedenen Größen (max. 1 400 Kilogramm je Versandeinheit) nach der Endkontrolle die Auto-Elektrik-Teile für die Weitertransporte per Lkw und Überseecontainer versandfertig gemacht werden.

Franz Schöffberger – ein „alter Logistik-Hase“ – hat u. a. auch den Karlsruher Standort geplant und in Betrieb genommen. Er ist zuständig für sämtliche Prozesse und den Betrieb in diesem Warenzentrum. „Die damaligen Lagermöglichkeiten in Stuttgart-Feuerbach waren zu klein. Deshalb fiel die Entscheidung, ein Hochregallager in der Rheinebene zu bauen“. Für diese Maßnahme seien auch die Faktoren mitbestimmend gewesen, dass die Warenströme überwiegend noch in die westliche Hemisphäre erfolgen – allerdings mit zunehmender Beschleunigung durch den osteuropäischen Raum. Einen solchen Komplex – ein technisches Gebilde – auf dem aktuellen Stand zu halten, sei eine große Herausforderung, die immer wieder auf ihn zukomme. Das sei insofern schwierig, weil dann diese Änderungen im laufenden Betrieb stattfinden müssten. Anders als in den Montageanlagen mit ihren Fertigungszellen – wo Zeit bleibt, Elemente ein- und umzurüsten – muss hier alles im laufenden Betrieb unter einen Hut gebracht werden.

„Beim Hochregallager wird abgefragt, eingelagert – rund um die Uhr, das ganze Jahr über – es muss ständig laufen“, so Wolfgang Eberhardt, Branchenvertrieb Montageautomation der Bosch Rexroth AG. Das zentrale Thema lautet demgemäß „Re-Engineering“. Es ist wie ein lebendes Objekt, das „sich ständig erneuert.“ Rolf Löser, Fachreferent und zuständig für die Werkerhaltung präzisiert: „Es bleiben maximal 48 Stunden Zeit am Wochenende, in denen Teile umgebaut, getestet und wieder zurückgebaut werden und dann im Verbund mit den anderen Automatisierungskomponenten laufen müssen.“ Hier wird nichts dem Zufall überlassen, denn die Liefererfüllung an den Kunden beträgt – so Schöffberger – 96 % und sei „ein Spitzenwert“.

Beim Globalen Verteilungs-Center von Bosch hat sich gezeigt, dass es sich nicht auf die Kernfunktionen wie Wartung, Inspektion und Instandhaltung beschränkt. Vielmehr haben die Betreiber das Ziel im Blick, seinen gesamten Anlagenbestand mit einem umfassenden und ganzheitlichen Instandhaltungsmanagement zu optimieren. Ein zentrales Thema innerhalb eines Re-Engineering spielen die bestehenden SPS-Steuerungsprogramme, die an die sich ändernden Automatisierungsstrukturen und an die steigende Anforderung an die Qualität der Steuerungen angepasst werden. Es wird zum entscheidenden Instrument im dortigen Betriebsmanagement, weil zudem ein Transfer des Steuerungs-Know-hows beim Umstieg auf modernere Hardware stets zu berücksichtigen gilt.

Die SPS-Mehrprozessor-Steuerungen CL 550 von Rexroth sind seit Jahrzehnten in vielen Branchen eingesetzt und haben durch ihre Zuverlässigkeit eine hohe Anlagenverfügbarkeit gewährleistet. Die technologische Entwicklung ist jedoch gerade auf diesem Sektor rasant fortgeschritten. Neue Systementwicklungen in den verschiedenen Technologiebereichen bedeuten neue Anforderungen an bestehende Anlagen und damit auch an deren Steuerungen, die sich mit den existierenden Systemen häufig nicht mehr zufriedenstellend realisieren lassen. Hinzu kommt, dass Ersatzteile für alte Systeme immer schwieriger zu beschaffen sind und somit immer teurer werden. Daher die verständliche Forderung, die vorhandenen Steuerungen modernisieren zu wollen, möglichst, ohne den Prozessablauf oder die Produktion zu stören.

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Bei Automatisierungssystemen allgemeiner Ausprägung ist die Steuerungsebene generell zwischen Leitsystem und Sensorik/Aktorik eingebettet und die Kommunikation zwischen SPS und den anderen Automatisierungsebenen erfolgt üblicherweise über serielle Bussysteme. Bei früheren von Rexroth gelieferten Anlagen konnten die Ein- und Ausgabebaugruppen auch dezentral, in einiger Entfernung von der Zentraleinheit plaziert sein und mit dieser über den Systemfeldbus kommunizieren. Im Zuge einer Anpassung heute geforderter Strukturen müssen Komponenten des bisherigen Automatisierungssystems ausgewechselt werden. Die Anbindung an das alte Bussystem steht dann ebenfalls auf dem Prüfstand. Mittlerweile jedoch bietet das SPS-System CL 550 Kopplungsmöglichkeiten für eine ganze Reihe älterer, proprietärer Bussysteme. Hauptgründe, die für eine Ablösung des „alten“ Automatisierungssystems sprachen, listet der Kastentext auf! Diese Faktoren reduzieren die Zuverlässigkeit der Automatisierungssysteme und damit die Verfügbarkeit der Anlagen. Besonders eine Modernisierung von Steuerungssystemen ist durch deren Nähe zum Prozess aufwändig und teuer, da von einem Ersatz der Steuerung sowohl die Prozesssignale als auch die Prozessfunktionalität betroffen sind.

Gerade die E/A-Ebene als Schnittstelle zum Prozess stellt den aufwändigsten Teil der Modernisierung dar. Unter der Voraussetzung, dass sich das neue System an die vorhandene proprietäre Busstruktur ankoppeln lässt, kann durch modulweisen Austausch der Peripheriebaugruppen die Stillstandszeit reduziert werden. Bei älteren Anlagen war die Ankopplung der Peripherie über Feldbusse nicht üblich, so dass hauptsächlich Kabelverbindungen anzutreffen sind. Diese zu entfernen und durch Feldbusse zu ersetzen, lohnt sich wegen der zu hohen Investitionen in neue Sensorik und Aktorik im Allgemeinen jedoch nicht. Wenn Peripheriebaugruppen ausgetauscht werden, müssen zuvor die Feldkabel entfernt und anschließend wieder an das neue System angeschlossen werden. Gerade diese Arbeiten bestimmen aber erheblich die Dauer der Stillstände. Neue Strategien zur Verkabelung haben zum Ziel, diese Stillstandszeiten zu reduzieren oder Zeitfenster zu nutzen, die durch ein Abschalten des Prozesses aus anderen Gründen sowieso entstehen, wie z. B. am Wochenende. „Als eine richtige Maßnahme zur Vermeidung von unnötigen Stillständen hat sich der Parallelbetrieb von alter und neuer Steuerung erwiesen. Dabei konnten wir bereits im Vorfeld einen schnellen E/A-Check durchführen und bei Problemen während der Funktionstests mit der neuen Steuerung praktisch unterbrechungsfrei auf die alte, noch funktionsfähige Steuerung zurückschalten“, so Rolf Löser.

Das Anbinden der einzelnen Förderabschnitte und der Peripheriegeräte erfolgt über den Profibus, wobei jede Förderung ihre eigene Visualisierung hat. Die „kommunikative Kompetenz“ der hauseigenen SPS prädestiniert sie geradezu für das komplexe Materialfluss-System im Hochregallager. Beim Entwickeln einer solchen Prozess-Struktur zeigten sich einmal mehr die wertvollen Synergie-Effekte, die sich durch das Ineinandergreifen von einzelnen Bosch-Bereichen – von der Planung bis zum Einbau – ergeben. Sie sind ein wesentliches Merkmal beim Entwickeln von Prozessketten innerhalb der Werkerhaltung. „Schon in der Entwicklungsphase der Mehrprozessor-Steuerung konnten wir sämtliche Kundenwünsche mit einbeziehen, die dann Rexroth umgesetzt und für unsere Arbeit im Hochregallager zugeschnitten hat“, so Löser. Quasi „alles aus einer Hand“ wurde das Gesamtsystem mit all seinen Bestandteilen von Grund auf bedarfsgerecht modernisiert. Der gegenwärtige Ist-Zustand zeigt eine elegante Re-Engineering-Lösung, welche die Leistungsfähigkeit des Globalen-Verteilungs-Centers gesteigert hat und dieses noch besser ausschöpfen lässt. Doch ein Ende ist nicht in Sicht. „Wir befinden uns in fast so einer ähnlichen Situation wie die des Kaffeesatz-Lesens. Das heißt, wir müssen stets wissen, wohin der Trend geht und demzufolge bei jedem Umbau schauen, wie künftige Strukturen einmal aussehen könnten“, betont Löser, der dabei voll auf den Profibus setzt. Und bis Ende 2007 wird das bisherige Verwaltungssystem ausgetauscht gegen SAP R3. Denn zum Gesamtkomplex der Re-Engineerings-Maßnahmen bei Bosch zählt nicht nur das Modernisieren älterer Steuerungssysteme, sondern auch das Verbessern der Strukturen von Software-Systemen für die künftige globale Ausrichtung.

Dipl.-Ing. Bernhard Wagner ist Technik- und Wissenschaftsjournalist in Karlsruhe.

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