Injektionsprinzip

Material-Spritze mitten hinein

Injektionsprinzip verbessert Materialfluss. Unternehmen erreichen mit Lean Production beachtliche Produktivitätssteigerungen. Die Philosophie verfolgt eine strikte Prozessorientierung. Neue Materialflusstechnologien können die Intralogistik revolutionieren – dazu gehört das „Injektionsprinzip“.

Ansatz des Injektionsprinzips: Der Maschinenbediener bekommt sämtliches Material aus dem Ausgabeturm in der Mitte bereitgestellt und befüllt die Maschinen. Der Werkerbereich, in dem sich der Maschinenbediener aufhält, kann hier verkleinert werden. (Foto: Schneider)

Bei diesem Prinzip wird Material in kleinen Mengen über autonome Transportroboter direkt am benötigten Platz angeliefert. Dies ermöglicht eine Reduzierung von Handhabungsvorgängen, einen beschleunigten Materialfluss, kürzere Laufwege und obendrein deutliche Flächeneinsparungen. Das Kompetenzzentrum Fabrikplanung integriert dieses Prinzip in die Werklayoutplanung, um mittelständische Fertigungsunternehmen mit gewachsenen und häufig kleingliedrigen Standortstrukturen besser aufzustellen und zusätzliche Flächen auch ohne Neubaumaßnahmen zu gewinnen.

Ein gängiger, nach Lean-Kriterien geplanter Produktionsbereich besteht meist aus dezentralen Supermärkten, die in Form von Durchlaufregalen an einzelnen Maschinen stehen. Der Maschinenbediener entnimmt benötigte Teile aus dem Supermarktregal, in dem sämtliche für den jeweiligen Fertigungsschritt benötigten Teile vorhanden sind. Die leeren Behälter werden anschließend in die Regale zurückgelegt und rutschen nach außen. Der leere Behälter beziehungsweise die daran befestigte Kanban-Karte signalisiert dem Logistiker – häufig mit einem Routenzug unterwegs, der nach einem fest getakteten Zeitplan seine Runden durch die Fertigungshallen dreht – einen Auftrag. Der Logistiker entnimmt den leeren Behälter, befüllt ihn entsprechend des Auftrags in einem zentralen Lager und liefert ihn in der nächsten Runde wieder an. Diese Lösung benötigt vergleichsweise viel Platz für die Supermarktregale und bedingt lange Laufwege bei der Mehrmaschinenbedienung. Zudem fährt der Routenzug außen um die Maschinen herum, was Flächen für Wege und Haltestellen erfordert.

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Nicht außen herum – sondern ins Zentrum
Im Gegensatz dazu ist die Grundidee des Injektionsprinzips, Material nicht großflächig von außen anzuliefern, sondern möglichst nah am Standort der Maschinen in kleinen Mengen in den Produktionsbereich einzubringen, also zu „injizieren“. Übertragen auf die Praxis bedeutet dies, Material von oben direkt an den benötigten Platz bereitzustellen – also mitten hinein in die laufwegoptimierte Anordnung mehrerer Maschinen. Somit wird die Richtung des Materialflusses umgedreht. Die Bereitstellung erfolgt nicht von außen, sondern von innen, von wo aus das Material dann nach außen abfließt. Der Transport beim Injektionsprinzip erfolgt mittels moderner Materialflusstechnik, die an der Hallendecke entlanggeführt wird. Am Boden wird nur der Abgabepunkt in Form eines Behälteraufzugs benötigt. Dadurch können die Maschinen näher aneinander platziert werden. Aufgrund der Schnelligkeit und Reaktionsfähigkeit des Systems entfallen Supermarktregale. Leere Behälter werden über den Behälteraufzug wieder in das System zurückgegeben und zur Leergutstation transportiert.

Transportroboter sind Enabler des Prinzips
Damit sind kürzestmögliche Wege und eine reibungslose Mehrmaschinenbedienung möglich. Nur bei Störungen, Umrüstvorgängen oder ähnlichem muss er in den Maschinenbereich. Und nur hin und wieder müssen im Fertigteilebereich Tätigkeiten, etwa ein Behälterwechsel für Fertigprodukte, durchgeführt werden. Dadurch lässt sich eine Verkürzung der Laufwege um etwa 50 Prozent erreichen. Als sogenannte Enabler für das Injektionsprinzip fungieren innovative Transportroboter, die als dezentrale Schwarmroboter agieren. Ein Anbieter eines solchen Systems ist Servus Intralogistics im österreichischen Dornbirn: Mit diesen Lösungen lassen sich beispielsweise alle betriebsinternen Logistikprozesse – vom Wareneingang über Lager, Büro, Produktion, Montage oder Kommissionierung bis zum Warenausgang – in einen effizienten, schnittstellenlosen Fließprozess integrieren. Kernstück ist der intelligente und autonome Transportroboter Servus ARC3. Individuell konfiguriert nach Größe, Leistung oder Lastaufnahmemittel kann der ARC nahezu alles transportieren – einfache Kartons, Boxen und Trays, Schüttgut oder kundenspezifische Werkstücke bis 50 Kilogramm. Ausgestattet mit Antiblockiersystem, elektronischem Stabilisierungssystem, Antischlupfregelung sowie Energiemanagement mit Energierückgewinnung zeigt sich der ARC zuverlässig und wartungsarm. Die integrierten Lastaufnahmemittel ermöglichen selbständiges Be- und Entladen links oder rechts entlang der Strecke.

Das System funktioniert ähnlich wie ein Taxiunternehmen: Über Hochfrequenz-Funktechnologie bekommt der ARC seine Aufträge von der Zentrale, welche direkt an die Kundensoftware angebunden ist, erledigt diese selbständig und immer auf dem kürzesten Weg. Durch modulare Komponenten lässt sich das System nach dem Baukastenprinzip mit Lager- und Schienenelementen flexibel und platzsparend gestalten. Assistenten wie Heber oder Weichen ermöglichen eine einfache Anbindung dezentraler Lagerorte sowie Montage- oder Kommissionierplätze in verschiedenen Etagen oder Gebäuden.

Um effiziente Abläufe zu erhalten, muss zuerst der Prozess richtig gestaltet werden. Eine innovative Materialflusstechnik kann einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, die Effizienz der Intralogistik weiter zu verbessern. Es lassen sich Flächeneinsparungen erzielen, die Bestände reduzieren, höhere Umschlagsraten und ein beschleunigter Materialfluss mit weniger Handlingsschritten umsetzen. Die Aufzüge, die als Abgabepunkte dienen, lassen sich verhältnismäßig einfach an eine andere Position umziehen. Durch den Einsatz weiterer Transportroboter oder Aufzüge ist die Skalierbarkeit gegeben. Auch die Erweiterung des Lagers, gegebenenfalls auch an verschiedenen Orten im Werk, ist möglich.

Prof. Schneider/St. Kaspar/pb


Standorte produktiver gestalten
70 bis 80 Prozent der Herstellungskosten eines Produktes werden durch Planung und Struktur des Betriebs festgelegt. Ist das Werklayout nicht optimal gestaltet, folgen lange Fahr- und Laufwege. Mit dem Ansatz des Lean Factory Design unterstützt das Kompetenzzentrum Fabrikplanung produzierende Unternehmen dabei, ihre Fabrik konsequent nach Lean-Kriterien auszurichten und prozessorientierte Strukturen zu schaffen. Das Zentrum verbindet dabei eine an Lean-Prinzipien ausgerichtete Fabrikplanung (Lean Factory Design) mit der Erfahrung im Bereich Architektur, TGA und Industriebau sowie dem Wissen aus Forschung und Lehre zu ganzheitlichen Lösungen. Das Leistungsspektrum umfasst Wertstrom- und Materialflussanalyse, Werklayout- und Gebäudeplanung, Entwicklung von Montage-, Fertigungs- und Intralogistikkonzepten, Auslegung der Versorgungstechnik und der Arbeitsplätze, Projektrealisierung und Umzugsplanung. Prof. Dr. Markus Schneider ist Professor für Logistik, Material- und Fertigungswirtschaft an der. Hochschule Landshut und Mitgesellschafter des Kompetenzzentrums Fabrikplanung. Mitautor M. Eng. Stefan Kaspar ist Senior Consultant.

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