Bauzulieferer für Betonfertigteile: Agentenbasierte Simulation für eine automatisierte Produktionslinie
Herrenknecht Formwork erhielt den Auftrag, für eines der größten europäischen Bauprojekte ein neues Produktionskonzept zu planen. Weil in Deutschland der Platz begrenzt ist und die Lohnkosten hoch liegen, entschied sich das Unternehmen für eine Umlaufanlage mit hohem Automatisierungsgrad.
Ausgangssituation: Platzmangel und Lohnkosten sprechen für Automatisierung
In der Anlage durchlaufen die Betonschalungen eine feste Arbeitslinie. Sie werden ausgeschalt, gereinigt, eingeölt, mit Bewehrung bestückt, geschlossen, betoniert und erhalten ein Oberflächenfinish. Die Schalungen bewegen sich dabei taktgesteuert von einer Station zur nächsten, vergleichbar mit einer Fließfertigung in der Automobilindustrie. Nach diesen Schritten gelangen sie in einen Härteofen, wobei Takt und verfügbare Positionen die Verweilzeit bestimmen.
Zielsetzung: Komplexe Taktzeit- und Logistikfragen vorab klären
Herrenknecht musste sicherstellen, dass die gesamte Anzahl an Schalungen innerhalb einer Schicht befüllt und in den Härteprozess überführt wird. Das verkürzte die verfügbare Taktzeit an einzelnen Stationen deutlich. Außerdem sollten die Betonmischanlagen aus betrieblichen Gründen weiter entfernt von der Befüllungsstation stehen, was längere Transportwege für die Betonkübel bedeutete. Jeder Kübel musste zwei Fuhren pro Schalung fahren, und Bremsungen, Beschleunigungen sowie langsame Kurvenfahrten kosteten zusätzlich Zeit.
Weil so viele Prozessschritte und logistische Abhängigkeiten zusammenkamen, ließ sich die Taktzeit nicht mehr von Hand berechnen. Herrenknecht beauftragte deshalb SimPlan, den gesamten Prozess zu simulieren und dabei sämtliche Maschinen und Anlagen mit ihren individuellen Bewegungsabläufen und Geschwindigkeiten realitätsgetreu abzubilden.
Lösung: Agentenbasierte Simulation mit AnyLogic und 3D-Visualisierung
SimPlan setzte für die Simulation AnyLogic ein, weil die Software eine agentenbasierte Modellierung erlaubt und gleichzeitig flexible Wege bietet, das fertige Modell weiterzugeben. Ein wichtiger Vorteil dabei: Herrenknecht und dessen Kunden können das Modell kostenfrei nutzen, entweder als eigenständige Java-Anwendung oder über die AnyLogic Cloud. So kann der Kunde die Simulation direkt ausführen und auswerten, ohne zusätzliche Software zu installieren.
Für Kundenpräsentationen baute SimPlan zudem eine realitätsnahe 3D-Darstellung der Anlage auf. Bestehende CAD-Modelle wurden dafür in das Simulationstool übertragen und angepasst. Neben der Bewegung der Schalungen animierte SimPlan auch den Reinigungsroboter und die Schalungsdeckel, denn die dreidimensionale Darstellung erhöht die Aussagekraft und hilft dabei, die Prozesslogik präzise zu prüfen.
Zur Personalreduktion plante SimPlan verschiedene Automatisierungsschritte ein:
- Die Schalungen öffnen sich automatisch, sobald sie die Entschalposition erreichen
- Ein Roboter übernimmt die Reinigung
- Schließen und Oberflächenfinish laufen teil- oder vollautomatisiert ab
Zusätzlich berücksichtigte das Modell eine zweite, gespiegelte Umlaufanlage in einer benachbarten Halle. Diese beeinflusst die Taktzeit der ersten Linie jedoch nicht.
Ergebnisse: Machbarkeit und Grenzen der Anlage sichtbar gemacht
Das fertige Simulationsmodell lässt sich flexibel nutzen, denn Anwender können Taktzeit und Pausenzeiten selbst eingeben. Die Simulation zeigte, dass die geplante Anlage den vorgesehenen Output an Betonfertigteilen liefert. Gleichzeitig machte sie sichtbar, wo die Grenzen liegen, also bei welchen Taktzeiten sich Aushärtezeiten oder Schichtzeiten nicht mehr einhalten lassen.
Simulation als Entscheidungsgrundlage vor der Investition
Bei einem Projekt dieser Größenordnung lässt sich die Wirtschaftlichkeit einer neuen Produktionslinie kaum verlässlich abschätzen, wenn zahlreiche Prozessschritte, Automatisierungsgrade und logistische Abhängigkeiten gleichzeitig zusammenspielen.
Eine Simulation zeigt schon vor dem Bau, ob ein Konzept die geforderte Leistung erreicht und wo es an seine Grenzen stößt. Das gilt nicht nur für Umlaufanlagen in der Betonfertigteilproduktion, sondern für jede Fertigungslinie, die stark automatisiert arbeitet und unter engen Taktvorgaben steht. Wer die Belastungsgrenzen seiner Anlage kennt, kann Investitionsentscheidungen fundierter treffen und spätere Nachbesserungen vermeiden.
