Die menschenleere Produktionshalle ist noch Zukunftsmusik: Bei AFK laufen Spritzgießzellen vier bis acht Stunden ohne Eingriffe – aber Flexibilität und Qualitätsvorgaben erfordern trotzdem in jeder Schicht volle Mannstärke. Foto: AFK

Kommt bald die Geisterschicht?

Plastics in the Future

Vereinzelt laufen mannlose Fertigungen schon am Wochenende oder nachts. Verarbeiter berichten von ihren Erfahrungen und von Hindernissen.

Geisterschichten in der Spritzgießverarbeitung – vereinzelt gibt es das schon, gerne nachts oder am Wochenende. Aber taugt diese Produktionsweise schon als Zukunftsvision oder handelt es sich dabei lediglich um einen kleinen Zwischenschritt auf dem Weg zu modernen Produktionssystemen, die mit allen Qualitäts- und Sicherheitsansprüchen über eine gesamte Schicht mannlos auskommen?

„Wir fertigen jedes Wochenende mit fünf bis sechs Maschinen in mannlosen Schichten“, berichtet Anton Abel, Technischer Betriebsleiter bei der LMB Kunststofftechnik GmbH in Leer. Im Normalbetrieb produziert der Verarbeiter mit 30 Spritzgießmaschinen, wobei alle zwei bis vier Stunden ein Mitarbeiter an den Maschinen nach dem Rechten sieht, Stichprobenprüfungen vornimmt und für leere Kartons sorgt.

5-6 Spritzgießmaschinen laufen bei LMB Kunststofftechnik in Leer jedes Wochenende in Geisterschichten. Im Normalbetrieb dagegen liegt die Zeitspanne ohne Eingriffe an jeder der 30 Spritzgießmaschinen zwischen zwei und vier Stunden.

Ob ein Teil dann am Wochenende in Geisterschichten weiterproduziert werden kann, ist in erster Linie eine Frage des Materials und der Formteilgröße. „Artikel aus PP oder HDPE, für die das Granulat nicht erst vorgetrocknet werden muss, bieten sich hier an“, nennt Abel eine wichtige Grundvoraussetzung. Die zweite Voraussetzung: Das produzierte Formteil darf nicht zu groß sein, einfach damit die Verpackungskartons oder Gitterboxen für die Teile nicht zu früh gefüllt sind und so den Spritzgießprozess stoppen. Ein größentechnischer Ausreißer nach oben ist ein Rohr, 80 × 250 mm, das in Betonfundamenten als Platzhalter zum Einsatz kommt – ein Dauerläufer der Leeraner. Die frei fallenden Teile landen auf einem Förderband und werden von diesem nacheinander auf sechs Gitterboxen verteilt.

In der Geisterschicht werden oft frei fallende Teile produziert, zum Teil auch per Roboterhandling entnommene Teile, die in großen Behältern abgelegt werden. „Ganz anders ist die Arbeitsweise bei edlen Sichtteilen für die Automobilindustrie. Die werden immer automatisiert entnommen und dann sorgsam von Mitarbeitern in Papier eingeschlagen“, schildert Abel. In diesen Bereichen ist man also von mannloser Fertigung noch weit entfernt.

Gerätetechnik kommt ohne ­ständige Betreuung aus

„Die mannlose Fertigung ist ein großes Diskussionsthema in der Branche, aber es sprechen noch einige Argumente dagegen“, erklärt Ulrich Mangelsdorf, Marketingleiter bei der Werner Koch Maschinentechnik GmbH, Ispringen. So ist bei vielen Verarbeitern das Portfolio so vielfältig, dass ständig Umstellungen während der Schicht erforderlich werden, beispielsweise Werkzeugwechsel alle drei Stunden. An vielen Maschinen wird auch montiert, um das Endprodukt zu komplettieren. Versicherungstechnische Aspekte können einen weiteren Hinderungsgrund darstellen.

„Für hohe Flexibilität benötigen wir die komplette Manschaft.“

Wolfgang Bock, Prokurist und Verantwortlicher für Marketing und Vertrieb, AFK Andreas Franke Kunststoffverarbeitung in Attendorn Foto: AFK
Wolfgang Bock, Prokurist und Verantwortlicher für Marketing und Vertrieb, AFK Andreas Franke Kunststoffverarbeitung Foto: AFK

Optimistischer äußert sich Dirk Langbein, Geschäftsführer der Amboss + Langbein GmbH & Co. KG, Haan. Viele seiner Anwender arbeiten zumindest zeitweise in Geisterschichten, was die Peripheriegeräte von Amboss + Langbein auch unterstützen. „Allerdings ist der Prozess ‚Geisterschicht‘ das Ergebnis einer Vielzahl von Einzelprozessen, welche alle funktionieren müssen. Wir können mit unserer Technik immer nur einen kleinen Teil dazu beitragen.“

Aber Langbein kennt vereinzelt schon sehr weitgehende Installationen: „Das für uns extremste Beispiel einer Geisterschicht ist ein Kunde, der mit einer Schicht sieben Tage die Woche 24 Stunden produziert. Wir haben dort die gesamte Versorgung aufgebaut, das heißt Trocknen, Fördern und so weiter.“ In der Regel werden allerdings Mischformen realisiert. Die Peripheriegeräte wie Trockner und Fördertechnik können auf unvorhergesehene Störungen abgestuft reagieren, von dem Versand einer Meldung und dem Visualisieren der Störung bis hin zum Abschalten des Prozesses.

„Unsere Geräte können die Prozessparameter, Status- und Störungsmeldungen im Netz darstellen. Natürlich können wir auch die Bedienung über Netzzugriff zulassen – in unserem Hause haben wir das schon umgesetzt. Aber ich persönlich halte die Bedienung über das Netz für sehr problematisch; nicht zuletzt ist dies auch ein Einfallstor für Schadsoftware mit allen bekannten Nebeneffekten“, erläutert Langbein.

Zertifizierte Prozesse noch nicht mannlos

All diese Bedenken führen dazu, dass Verarbeiter insbesondere bei hohen Qualitätsansprüchen zwar an Spritzgießprozessen arbeiten, die möglichst lange ohne Eingriffe eines Mitarbeiters auskommen, dass sie aber die tatsächlich mannlose Fertigung noch in weiter Ferne sehen.

So bedient die AFK Andreas Franke Kunststoffverarbeitung GmbH & Co. KG, Attendorn, heute fünf Schlüsselbranchen, darunter die Medizintechnik, die Automobil­industrie und den Verpackungsmarkt, wie Wolfgang Bock als Prokurist und Verantwortlicher für Marketing und Vertrieb berichtet. Es gibt einen Mix aus Groß- und Kleinserien und eine Vielzahl „lebender Materialien“, da ist beim Verarbeiter hohe Flexibilität gefragt. Zwar existiert die Maßgabe, dass jede Zelle vier bis acht Stunden ohne Eingriffe arbeiten können soll, „aber trotzdem benötigen wir permanent die komplette Mannschaft. Auch nachts werden beispielsweise Maschinen umgerüstet“, hebt Bock hervor. Entsprechend sind die Mitarbeiter im Drei-Schicht-System eingeteilt.

Insbesondere in der Zuarbeit für die Automobilindustrie sieht Bock die Qualitätssicherung als eine zentrale Aufgabe an, welche mannlosen Schichten sehr im Wege steht. Als Tier-2-Zulieferer ist der Verarbeiter zur Dokumentation qualitätsrelevanter Prozesse verpflichtet, zudem vermutet Bock auch in der Zertifizierung einer mannlosen Produktion einige Stolpersteine.

Schließlich stellen auch notwendige Verpackungsprozesse regelmäßig eine Hürde in der Einrichtung mannloser Fertigungszellen dar. Bock erinnert sich in dem Zusammenhang an eine Reinraumproduktion für Spritzenkolben, die zwar ein automatisierter Dauerläufer ist, aber trotzdem regelmäßige Arbeitsvorgänge im Rahmen der Verpackung erfordert.

Ein kommender Schritt hin zu mehr Automation in den Arbeitsprozessen könnte im kommenden Jahr die Einführung eines fahrerlosen Transportsystems sein. Von definierten Stellplätzen an der Maschine könnten dann kontinuierlich und mannlos der Transport und die Einlagerung in das Hochregallager organisiert werden. Die Richtung stimmt, aber der Weg zur Geister­schicht ist noch weit.

Zentrale Materialversorgung statt mannloser Linien
Ein Teil, das bei LMBK heute schon nahezu in Geisterschichten produziert wird: Schwappwände werden in verschiedensten Kraftstofftanks eingebaut, um Fließbewegungen einzudämmen. Foto: K-MAGAZIN
Ein Teil, das bei LMBK heute schon nahezu in Geisterschichten produziert wird: Schwappwände werden in verschiedensten Kraftstofftanks eingebaut, um Fließbewegungen einzudämmen. Foto: K-MAGAZIN

Erfahrungen mit Geisterschichten über das Wochenende hat man bei der Hehnke GmbH & Co. KG in Steinbach-Hallenberg vor etwa sieben Jahren gemacht. „Das war ein Reinraumprojekt, das separat von unserem Hauptstandort in einem Gründerzentrum lief“, berichtet Andreas Ebel, Meister Prozesseffizienz bei Hehnke. Der produzierte Artikel war recht klein, ein Einwegteil aus Polystyrol, keine Granulattrocknung erforderlich. „Wir hatten ein Roboterhandling, das den Anguss separierte und die Teile nacheinander in zwei Behälter ablegte. Bis zwei Kästen voll waren, waren auch acht Stunden vergangen“, berichtet Ebel. So musste nur ein Mitarbeiter alle acht Stunden einmal vorbeischauen, der Oktabin für die Materialversorgung reichte für das gesamte Wochenende.

Heute gibt es diese separate Fertigungs­stätte nicht mehr. Am Hauptstandort bei Hehnke, einem Spritzgießer mit hohem Qualitätsanspruch und hoher Kompetenz in komplexen Bauteilen und Baugruppen vor allem für die Automobilindustrie, laufen jetzt 32 Spritzgießmaschinen, eine zentrale Kühlanlage, zentrale Materialversorgung und zentrale Trocknertechnik. „Wenn wir heute an einzelnen Maschinen eine mannlose Schicht übers Wochenende einrichten wollten, müssten ja die zentralen Systeme ständig mitlaufen“, überlegt Ebel. Das lohnt sich aber nicht, und so läuft die Produktion bei Hehnke heute entweder mit vollem Personaleinsatz oder eben gar nicht.

Zudem sind die Qualitätsansprüche beim Verarbeiter sehr hoch, es gibt so gut wie keine frei fallenden Teile, die in großen Behältern gesammelt werden können. Stattdessen werden fast alle Teile, selbst Zier- oder Anschlagringe, sorgsam mit Roboter­unterstützung entformt und auf Trays gesteckt. Nach spätestens vier Stunden ist jedes Vorratsband für Trays leergelaufen. Vier Stunden ist auch etwa die Maßzahl, die bei Hehnke in der Produktion heute angestrebt wird: „Drei bis vier Stunden sollte jede Fertigungszelle laufen können, ohne dass jemand eingreifen muss. Wir haben einige Produktwechsel täglich und rüsten ziemlich viel“, berichtet Ebel. Dafür soll dann die zeitliche Flexibilität gewährleistet sein.

Fazit
Datenintegration und Vernetzung schreiten bei Kunststoffverarbeitern voran. Die Automatisierung nimmt zu, eingriffsfreie Produktionszeiten an den Spritzgießzellen werden definiert, optimiert und verlängert, Prozesse werden verknüpft und Schritte in Richtung mannloser Produktion unternommen. Aber Flexibilität in der Produktion auf der einen Seite und hohe Qualitätsanforderungen samt Dokumentation und Zertifizierung der Prozesse auf der anderen Seite hemmen den Aufbau von Geisterschichten heute.
Letztlich wird noch eine weitere Frage entscheidend sein: Auf welche Akzeptanz trifft die mannlose Fertigung aufseiten der Auftraggeber?

Insbesondere die Einführung des ALS (Arburg Leitrechnersystem) samt dem Analysetool ALS Mobile vor ein paar Jahren bezeichnet Ebel als einen Meilenstein. „Mit ALS Mobile kann ich mich jederzeit auf die Maschine schalten, sehe genau, wie lange ein Auftrag noch läuft und was auf welcher Maschine als Nächstes laufen kann.“ Im Ergebnis sind mit der ALS-Einführung weniger Ausfälle zu verzeichnen, wie der Meister für Prozesseffizienz berichten kann. Die Vorplanung und die Auftragsverwaltung wurden verbessert, und auch der konkrete Personalbedarf ist jetzt jederzeit leicht zu erkennen. Und da in der Materialversorgung fast ausschließlich Koch-Technik zum Einsatz kommt, die eng in die Arburg-Serverlösung integriert ist, wird auch sehr schnell erkannt, falls hier eine Durchsatzstörung vorliegt.

Arne Grävemeyer

Aufmacherbild: AFK