Beckhoff C6900: Intelligente Vernetzung von Produktion und Gebäudetechnik

Beckhoff regelt, was der digitale Zwilling „vorschlägt“: Bei einer produktionsbasierten Planung wird das Gebäude als Maschine verstanden.

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Die Entwicklung und Fertigung innovativer Produkte hat bei Pollmann seit mehr als 130 Jahren Tradition. Das Unternehmen wurde 1888 von Franz Pollmann als Handwerksbetrieb zur Herstellung feinmechanischer Geräte und Uhren in Karlstein gegründet und ist heute mit weiteren Produktionsstandorten in Vitis, in Tschechien, in China und in den USA weltweit aktiv. Die Kernkompetenz der Waldviertler liegt bei hochkomplexen Mechatronik-Bauteilen für die Automobilindustrie. Bei Schiebedach-Kinematiken und elektromechanischen Türschlossgehäusen ist Pollmann mittlerweile Marktführer.

Die Entwicklung und Fertigung innovativer Produkte hat bei Pollmann seit mehr als 130 Jahren Tradition. Das Unternehmen wurde 1888 von Franz Pollmann als Handwerksbetrieb zur Herstellung feinmechanischer Geräte und Uhren in Karlstein gegründet und ist heute mit weiteren Produktionsstandorten in Vitis, in Tschechien, in China und in den USA weltweit aktiv. Wobei die Kernkompetenz der Waldviertler bei hochkomplexen Mechatronik-Bauteilen für die Automobilindustrie liegt. Bei Schiebedach-Kinematiken und elektromechanischen Türschlossgehäusen ist Pollmann mittlerweile Marktführer. „Was wir den ‚intelligenten Verbund' von Metall, Kunststoff und Elektronik nennen, erfüllt die hohen Anforderungen für die Produktbereiche Sunroof, Door, Powertrain, Engine und E-Mobility in idealer Weise. Deshalb gibt es auch kaum mehr eine Automarke weltweit, die keine Baugruppe von uns in ihrem Fahrzeug verbaut hat“, freut sich Ing. Robert Pollmann, Geschäftsführender Gesellschafter der Pollmann International GmbH, über eine stetig steigende Nachfrage nach den eigenen Produkten.

Das mittlerweile in vierter Generation geführte Familienunternehmen befindet sich auf einem deutlichen Wachstumskurs. Deshalb wurde in den Jahren 2018/2019 in rund 25 Kilometer Entfernung vom Headquarter ein zusätzliches Werk aus der Taufe gehoben. „Mit Pollmann 2.0 gehen wir schnurstracks in Richtung Industrie 4.0. Deshalb forderten wir von den ausführenden Firmen ein Setup, das dem neuesten Stand der Technik entspricht. Eine maximal effiziente innere Logistik und eine modulartige Erweiterbarkeit des Gebäudes waren dabei Grundbedingung“, beschreibt Robert Pollmann die hohen Ansprüche der Eigentümer-Familie bei diesem Grüne-Wiese-Projekt. Wie viel Platz steht rund um die Maschine zur Verfügung? Welche klimatischen Bedingungen herrschen in einer Produktionshalle vor? Wie ist es um den internen Materialfluss und die Wege der Mitarbeiter bestellt? All diese Dinge galt es von den ausführenden Firmen bei der Planung des neuen Pollman Werks II zu beachten.

„Die kleineren komplexen Bauteile werden nach wie vor im Headquarter in Karlstein hergestellt, aber für die größeren Bauteile in hoher Stückzahl benötigten wir zusätzliche Fertigungskapazitäten“, verrät Standortleiter Manfred Jäger. „Wir wollten diese vornehmlich Gehäuse und Deckel für Türschließsysteme weitgehend automatisiert mit möglichst wenig Logistikaufwand durchschleusen“, präzisiert er eine der Grundanforderungen an die ausführenden Unternehmen Peneder, Stiwa und Beckhoff. Seitens Pollmann dezidiert erwünscht war außerdem ein nachhaltiger Umgang mit Energie und sonstigen Ressourcen, die Sicherstellung strukturierter Personen- und Warenströme sowie eine flexible Erweiterbarkeit des Standorts in mehreren Ausbaustufen.

Freuen sich über eine gelungene Vernetzung von Maschinen- und Industriebau: v. l. Rainer Hobiger (Leitung Facility Management, Pollmann), Manfred Jäger (Leiter des Werks Vitis, Pollmann), Robert Pollmann (Geschäftsführender Gesellschafter der Pollmann International GmbH), Thomas Führer (Leitung des Geschäftsbereichs Gebäudeautomation bei STIWA), Christian Pillwein (Leiter der Gebäude- und Infrastrukturautomations-Sparte bei Beckhoff Automation), Harald Setka (Architekt, Peneder).

Produktionsbasierte, integrale Planung

Bei einer produktionsbasierten Planung stehen die Fertigungsprozesse mit ihren Energie- und Materialflüssen sowie alle produktivitätsrelevanten Umgebungsbedingungen im Fokus einer ganzheitlichen Betrachtung. „Das Gebäude wird als Maschine verstanden“, beschreibt DI Thomas Führer, MSc, Leiter des Geschäftsbereichs Gebäudeautomation bei der Stiwa Holding GmbH, wie sich Peneder und Stiwa einem Projekt wie jenem bei der Firma Pollmann annähern. „Viele Bauherren wissen nicht, was mit dem Einsatz moderner Technologien heutzutage schon alles möglich ist in einem ‚Smart Industrial Building'. Dass es beispielsweise eine erhebliche Reduktion der Energiekosten mit sich bringt, wenn auf einen geschlossenen Regelkreis zwischen Produktion, Logistik und Gebäudetechnik gesetzt wird“, gibt Christian Pillwein, der Leiter der Gebäude- und Infrastrukturautomations-Sparte bei Beckhoff Automation, ergänzend zu bedenken.

Produzierende Unternehmen achten zwar gemeinhin auf eine möglichst hohe Auslastung ihrer Maschinen, trotzdem müssen diese gerüstet oder serviciert werden. Demnach liege der sogenannte OEE (Overall Equipment Effectiveness, dt. Gesamtanlageneffektivität) selbst bei vorbildlich agierenden Betrieben bei maximal 75 %, wie Thomas Führer aus Erfahrung weiß. Und diese Differenz von 25 %, die nicht die volle Leistung benötigt, berge ein enormes Energiesparpotenzial, das sich mit einer bedarfsorientierten Regelung der Gebäudeautomation sehr gut heben lasse. So eine Lösung amortisiere sich auch sehr schnell, weil sämtliche Feinjustierungen und Anpassungen über die Software erfolgen, wie der Leiter des Geschäftsbereichs Gebäudeautomation bei der Stiwa Group ergänzend hinzufügt. Hardware-seitig läuft das gesamte Regelungsgeschehen bei Pollmann über Beckhoff-Komponenten. Als Leitstand-Server ist ein Schaltschrank PC der Reihe C6900 im Einsatz und die HKL-Zentrale, die Lüftung sowie die Raumautomation werden über fünf hutschienenmontierbare Embedded-PCs der Serie CX5000 gesteuert.

„Bevor wir in die tatsächliche Planungsphase übergingen konfrontierten wir die Firma Pollmann mit Fragen wie: Welche Produkte werdet ihr in diesem Werk fertigen? In welcher Stückzahl? Welche Maschinen werden dazu angeschafft? Woher kommen die Rohmaterialien? Mit welchen Durchsatzzahlen ist zu rechnen? Etc. Denn umso genauer die Angaben, desto besser können wir planen“, beschreibt Thomas Führer, dass es bei der Errichtung einer neuen Fertigungsstätte bei weitem nicht nur ums Bauen geht. Stattdessen seien leistungsstarke Logistikachsen für Material, Energie und Personal, in einem ersten Schritt geplante, sowie absehbare zukünftige Aktivitäten, sinnvolle Vernetzungen zwischen Produktion und Haustechnik und vieles andere mehr mitzubedenken.

Betriebsdatenerfassung in Echtzeit

„Die große Herausforderung bei diesem Industriebau-Projekt war es, ein bedarfsorientiertes, intelligentes Regelungskonzept zu entwickeln, das die Fertigungs- mit der Gebäudeautomation vereint. Aber dadurch, dass bei Pollmann in beiden Bereichen auf PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff Automation gesetzt wird, war dieser technologische Schulterschluss besonders einfach möglich. Somit können wir nicht nur die gebäudetechnischen Anlagen überwachen und regeln, sondern auch Betriebsdaten in Echtzeit erfassen“, erklärt Thomas Führer, worüber sich vor allem der Facility Management Leiter des neuen Pollmann-Standorts höchst erfreut zeigt. „Über unser von Peneder und Stiwa konzipiertes Online-Werkscockpit sehen wir sogar, welche Maschinen laufen bzw. wie gut sie dies tun. Denn ein plötzlich auftretender erhöhter Energieverbrauch kann nur zwei Dinge bedeuten: Eine höhere Stückzahl oder Verschleiß. Da wir aber durch das ausgeklügelte Zusammenspiel unserer Automatisierungssysteme auch nachverfolgen können, wie viele Bauteile pro Stunde an einer bestimmten Anlage gefertigt werden, können wir ersteres nach einem Soll-/Ist-Mengen-Vergleich vielleicht sofort ausschließen und stattdessen gleich einen Betriebselektriker vor Ort schicken“, sagt DI Rainer Hobiger.

Die Firma Beckhoff selbst war bei Pollmann bereits vor dem Neubau-Projekt bestens bekannt. „Wir sind in Wahrheit gemeinsam groß geworden“, erinnert sich der Leiter des neuen Produktionsstandorts in Vitis an die ersten gemeinsamen automatisierungstechnischen Gehversuche. „Wir hatten damals sehr spezielle Anforderungen in der Fertigung und Beckhoff erwies sich als wesentlich flexibler als andere Mitbewerber“, begründet Manfred Jäger, warum Steuerungen aus dem Hause Beckhoff bei Pollmann nicht mehr nur bei einzelnen Maschinen, sondern auch bei der zentralen Gebäudeautomation des Werks II den regelungstechnischen Takt vorgeben.