Seite auswählen

Projektabschluss LeanBlade – eine kurze Zusammenfassung

Dez 5, 2017 | Research & Development | 0 Kommentare

Forschung aktuell: Rotorblattfertigung – Die Logistik rückt in den Fokus

Ist die Logistik bisher etwa nicht im Fokus gewesen? Dieser Frage und was eigentlich Kerngeschäft ist, gingen wir im Forschungsprojekt „LeanBlade“ zusammen mit dem Fraunhofer IWES nach. Das Projekt hatte eine Laufzeit von 18 Monaten und das Ziel, die Produktionslogistik und Materialbereitstellung im Zuschnitt schlanker und effizienter zu gestalten.

Die wesentlichen Erkenntnisse sind folgende:

  • Mit 250.000€ Investition ein Potenzial von 500.000€ aufgedeckt. Methode und Quick Check entwickelt mit dem Sie das gleiche für einen Bruchteil des Geldes können
  • Die Logistik hat einen Anteil an den Produktionskosten zwischen 13% und 19%
  • Lean Methoden konnten adaptiert werden
  • Upcycling Konzept zur Wiederverwertung von Faserverschnitt entwickelt
  • App zur Erfassung von Logistikkosten entwickelt
  • Logistikmanagementsystem entwickelt
  • Quick Check für Ihr persönliches Potenzial entworfen

Lesen Sie im Folgenden eine ausführlichere Projektzusammenfassung.

Wie funktioniert die Rotorblattproduktion?

Doch nun zurück auf Null. Anhand welcher Modelle haben wir geforscht und wie funktioniert eigentlich der Rotorblattbau?

Zum Einen haben wir das Logistiksystem „BladeMaker“ des Fraunhofer IWES als Repräsentant einer neugeplanten Produktionshalle untersucht und zum anderen ein Logistiksystem eines Praxispartners aus der Wirtschaft. Dieser arbeitet innerhalb von gewachsenen Strukturen und älteren Immobilien.

In der folgenden Abbildung sind die wesentlichen Komponenten eines Rotorblattes für die Windenergie zu sehen. Diese sind

  • zwei Blatthälften,
  • zwei Hauptgurte,
  • ein Hinterkantengurt,
  • zwei Stege,
  • und die Blattwurzel.

Es gibt verschiedene Ansätze das Blatt zu bauen, wir betrachten die Schalenfertigung mit Vorfertigung von Stegen und Gurten und anschließender Einbringung dieser Komponenten in die Blattschalen. Zuerst werden die beiden Formen für die Blatthälften gesäubert und präpariert. Dann werden nach einem speziell entwickelten Lagenplan die vorher zugeschnittenen Glasfasern und Kernwerkstoffe (Balsa-Holz, PVC) eingelegt. So kommen z.B. im Wurzelbereich bei einem 40m Blatt bis zu 70 Lagen übereinander. Parallel, oder vorher, werden die beiden Hauptgurte hergestellt. Diese werden widerum in die Blattformen eingelegt. Der Hinterkantengurt muss an der gewölbten Seite eingebracht werden. Schließlich werden die belegten Formen im Vakuuminfusionsverfahren mit einem Harzgemisch getränkt und anschließend unter Temperatureinfluss für mehrere Stunden getempert.

Die beiden Stege werden wie die Gurte auch extra gefertigt. Die Materialien sind andere, aber die Prozesse ähnlich. Die Stege müssen also aus der einen Form entnommen und auf die eine Blatthälfte mit einem Spezialkleber fixiert werden. Nun kann die zweite Blatthälfte auf die andere gelegt und verklebt werden.

Anschließend muss das ganze Blatt aus der Form gehoben und zur Nachbearbeitung gebracht werden. Dort passieren Fehlerausbesserungen und die Anbringung der Wurzelbolzen. Der letzte Schritt ist die Lackierung. Nach über 100 Mannstunden in der Fertigung kann der Kunde sein Blatt endlich abholen.

Oben wurde gerade der grobe Produktionsablauf beschrieben. Wie kommen die richtigen Materialien aber überhaupt zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge, in der richtigen Qualität, zum richtigen Ort und zum richtigen Preis in das Produkt? Das ist die Kunst der Logistik. Wir reduzieren dies auf die einfachste Definition: Logistik ist einfach Raum- und Zeitüberbrückung. Daraus leiteten sich alle anderen Aufgaben ab.

Schematische Zeichnung eines Rotorblattes

Bildquelle: Fraunhofer IWES

Die Fertigungshalle unter der Lupe

In unserem Beispiel bzw. Kostenmodell haben wir alles außerhalb der Form (außer dem Textilzuschnitt) als Logistik betrachtet. Denn die Kompetenz liegt schließlich nicht darin Material von A nach B zu transportieren, sondern im Fertigungswissen und der aktiven Herstellung des Rotorblattes. So kamen wir von insgesamt 330 Aufgabenbereichen auf sage und schreibe 225 Aufgaben für die Logistik. Dazu im späteren Verlauf mehr.

Zu Beginn ermittelten wir für das Praxisbeispiel mit einer selbstentwickelten Methode den Wertschöpfungsgrad der Produktionshallen und des Werksgeländes. Die Flächenbilanz zeigt, dass nur rund 40% für das Kerngeschäft genutzt werden. Im Umkehrschluss ist ein Großteil für nicht wertschöpfende Tätigkeiten reserviert. Reduziere ich bspw. den Lagerplatz, bleibt mehr Platz für mein Kerngeschäft.

Weiteren Erkenntnisgewinn liefert das sogenannte Spaghetti-Diagramm. Über die Darstellung aller Materialflüsse wird schnell deutlich, dass enorme Wege zurückgelegt werden. Dies resultiert zum einen in verlängerten Prozess- und Verteilzeiten sowie in erhöhten Ressourcenbedarf.

Rotorblattform in einer Produktionshalle.

Bildquelle: LSA

Lean Methoden passen nicht nur zur Automotive Branche

Der Projektname LeanBlade kommt nicht von ungefähr. Wir haben die gängigen Lean Management Methoden auf ihre Adaptierbarkeit für die Rotorblattindustrie analysiert und nach Nutzen bewertet. Die folgenden Tools erachten wir im Logistik bzw. Projektkontext am vielversprechendsten:

  • Genchi Genbutsu
  • Just In Time Prinzip
  • 5S
  • KVP
  • Logistisches Wertstrom Design

Der erste Punkt ist auch gleichzeitig der zentrale. Der Blick auf die Logistik innerhalb der Rotorblattfertigung ist eben genau die Aufgabe gewesen. Zusammen mit der entwickelten App (s.u.) kann jeder aktiv zur Verbesserung beitragen. Die 5S Methode mag simpel oder unbedeutend daherkommern, doch ganz im Gegenteil. Zum einen lassen sich so einfach die Wege und die Lagerzonen bestimmen und Abweichungen in den Beständen schnell feststellen. Zum anderen gibt es definierte Plätze für das Equipment (vom Hammer bis zum Stapler), wodurch Suchaufwände reduziert werden.

Die Logistiksysteme im Vergleich

Zurück zum Kostenmodell. Betrachtet haben wir den Materialfluss von den Vorlieferanten für die Glasfasergelege, Harz und Kleber, Hilfsstoffe sowie Kernmaterialien bis zur Abholbereitschaft des fertigen Rotorblatts. Besonders im Fokus standen dabei die Beschaffung, die Materialbereitstellung und die Produktionslogistik. Die Entsorgung von Müll darf selbstverständlich nicht fehlen. Die bestimmenden Themen sind dabei die Inbound-Kosten (Zölle, Steuern, Fracht, Verpackung etc.), die Bestandskosten, die Kommissionierung und das Handling. Die klassischen Zielkonflikte zwischen geringen Beständen, der Gefahr von Qualitätsmängeln, langen Wiederbeschaffungszeiten und günstigen Einkaufsbedingungen gelten auch hier. So sind Glasfasergelege aus China nicht unüblich.

Herausgekommen sind Ergebnisse die zum Teil erwartbar waren, zum Teil aber doch überraschen:

Modell Logistikzeitanteil Logistikkostenanteil
BladeMaker 10% 13%
Praxisbeispiel 23% 19%

 

Auf der Kostenseite machen die 6% Differenz bei einer angenommenen Jahresproduktion von 240 Rotorblättern rund 500.000 € Unterschied. Im Klartext bedeutet das, dass der Praxispartner mit einem 6% effizienteren Logistiksystem nur über die Anpassung seiner Logistik 500.000€ mehr Gewinn hat. Investitionen sind hier allerdings noch nicht mit einberechnet.

Die digitale Transformation ist im wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Diskurs allgegenwärtig. Einen ersten Schritt dorthin, konnten wir in diesem Projekt schon wagen. Mit einer selbst gebauten App zur Erfassung von Logistikprozessen. Jedes Android oder iOS Smartphone kann hierfür genutzt werden. Die individuellen Tätigkeiten können so genau erfasst und beziffert und anschließend in einer Business Intelligence Umgebung ausgewertet werden. Die Einfachheit birgt enorme Chancen für Hersteller von kleinen Losgrößen oder Unternehmen mit immer neuartigen Projekten.

Mehr zur App

Innovatives Wiederverwertungskonzept für Glasfaserverschnitte

Zu guter Letzt hat das Fraunhofer IWES aus Bremerhaven ein weiteres Kernziel des Projekts erfüllt. Mit der Upcycling Methode besteht nun ein Konzept zur Wiederverwertung von Verschnittresten und deren Nutzung im Stegbau.

Bei der Fertigung von Rotorblättern fallen je nach Blattgröße zwischen 8 und 24 % Verschnitt von Glasfasergelegen an. Diese entstehen zum Teil bei der Konfektionierung des Materials, aber auch zum Teil als Ausschussware während der Fertigung. Dabei entsteht ein interner Logistikablauf, da an unterschiedlichen Fertigungspositionen Verschnitt anfällt. Die rückstandsfreien Verschnittreste werden extern aufbereitet und als Kurzfasern wieder an den Blatthersteller geliefert. Dort ist es nun möglich die Kurzfasern im Sprühprozess für den Stegbau zu verwenden. Erste Wirtschaftlichkeitsanalysen zeigen Potenzial für große Blattdesigns und hohe Stückzahlen. In Folgeprojekten wird der Green Supply Chain Management Ansatz weiterverfolgt und ausgebaut.

Logistikmanagementsystem für nachhaltige Unternehmensentscheidungen

Nachhaltigkeit kann aber auch anders als „Green“ definiert werden. Und zwar im Sinne von wirtschaftlich erfolgreich oder verschwendungsarm. In diesem Fall haben wir ein Logistikmanagementsystem entworfen, welches alle Aufgaben, Tätigkeiten und relevanten Vorgänge für Unternehmen beinhaltet. Gerne erläutern wir Ihnen die Details des Kreislaufs in einem persönlichen Gespräch.

Ganzheitliches Logistikmanagementsystem

Diese Erkenntnisse und Produktentwicklung haben wir mit 250.000 € erreicht. Jetzt können Sie profitieren und mit nur einem Bruchteil des Aufwands die gleichen Ergebnisse erzielen! Oder wollen Sie nur die App? Oder den speziell entwickelten Quick Check? Sprechen Sie uns noch heute an!

LeanBlade Kontakt

Dieses Projekt wurde gefördert von:

bis Bremerhaven
EU Fonds für regionale Entwicklung