Operative Effizienz bei Baumaschinenflotte
Blaupause für den vernetzten Steinbruch mit Telematiklösung
Vergleichbar ambitioniert ist der Einsatz von VisionLink Productivity, der Telematiklösung von Caterpillar mit weiteren Funktionen. Die cloudbasierte Plattform erfasst und analysiert Daten von Baumaschinen und erstellt ein vollständiges Bild ihrer Auslastung, heißt es seitens der Entwickler. Um laut eigener Aussage maximale Effizienz beim Abbau anzustreben und die Kosten pro Tonne Rohstoff auf ein Minimum zu reduzieren, setzt das Kalkwerk Flandersbach der belgischen Lhoist-Gruppe das Tool für seine Maschinenflotte bei der Gewinnung von Kalkstein in Wülfrath ein – mit beeindruckenden Resultaten, um Abläufe und Prozesse in der Rohstoffgewinnung zu verbessern.
Ob Cat-Radlader, wie ein 992 der neuen Generation, ein 992K oder zwei 988K sowie elf Skw, darunter zehn Cat-Modelle wie etwa die Baureihen 777G und 777D: Mittels ihrer Sensoren werden eine Fülle an Daten aufgezeichnet – etwa zu Spritverbrauch, Betriebsstunden, Leerlauf oder Fehlercodes. Sie dienen dazu, Ressourcen, wie Betriebsmittel, Fahrzeuge und das Personal, perfekt aufeinander abzustimmen, damit so Abläufe und Prozesse stetig verbessert werden können.
"Die Daten werden zusätzlich in ein Analyse-Tool von Caterpillar auf Basis der Power BI eingespielt, um noch spezifischere und detailliertere Auswertungen zu erhalten. Diese Daten nutzen auch wir zusammen mit Caterpillar für die begleitende Beratung", erklärt Stefan Lanio, Zeppelin-Niederlassungsleiter Köln, der den Kunden mit seinen Kollegen der Projekt- und Einsatztechnik, der Projekt- und Einsatzberatung sowie vom Flottenmanagement in Bezug auf Baumaschinentechnik unterstützt.
Business-Intelligence-Plattform
Über die Business-Intelligence-Plattform, vergleichbar mit einem Dashboard, werden die Betriebsdaten erfasst, visualisiert und so umgewandelt, dass die Daten als valide Informationen und als Basis für Unternehmensentscheidungen genutzt werden, um die operative Effizienz zu verbessern. Dazu zählen umfassende Informationen, die stetig erweitert wurden und die genau auf die Anforderungen des Betriebs und seinen geologischen Bedingungen, die massiven Einfluss auf den Baumaschineneinsatz haben, zugeschnitten sind.
Verantwortung für die Produktion
Angestoßen hat das Projekt Gabor Lang, inzwischen Werksleiter im Lhoist-Werk Flandersbach und Vorgänger von Dorian Kunert, der seit zwei Jahren dort als Hauptbetriebsleiter Gewinnung verantwortlich ist. Die Testphase begann im Mai 2022 und wurde im November 2023 abgeschlossen. "Da wir eine große Flotte mit überwiegend Cat-Maschinen im Einsatz haben, bot es sich an, die Telematiklösung unseres Hauptlieferanten zu implementieren", erklärt Dorian Kunert.
Er fügt hinzu: "Wir haben in der Gewinnung eine hohe Verantwortung für die Produktion und die Bereitstellung ausreichender Lagerbestände. Feeding the Dragons, füttere die Drachen beziehungsweise die Öfen, nennen wir das. Denn mit sechs Schachtöfen und vier Drehrohröfen ist Flandersbach das größte Kalkwerk Europas, das zu einem Großteil die Stahlindustrie versorgt." Bedingt durch eine hohe Auslastung war damit das Ziel verbunden, die spezifische Produktionsleistung pro Stunde zu erhöhen und zeitlich begrenzte Spitzenleistungen mit einer bestehenden Flotte gewährleisten zu können, heißt es. Digitalisierung sei dabei ein Schlüssel und soll unterstützen, die geforderten Produktionsziele zu erreichen. Stellschrauben sind hier Tonnagen pro Stunde, maximale Nutzlasten, kurze Ladezeiten, schnellere Umläufe und Reduzierung von Stillstand/Leerlauf.
Grundsätzliche Anforderungen an VisionLink Productivity betrafen die Zuverlässigkeit der Datenübertragung und die Richtigkeit der übermittelten Werte. "Das war anfangs etwas holprig und mag vielleicht auch an der Kabelanbindung gelegen haben, die Vibrationen, Temperaturen und Staub ausgesetzt ist. Es kam zu Abweichungen bei den Tonnagen. Doch die typischen Anfangsschwierigkeiten haben wir inzwischen gut in den Griff bekommen und haben seit mehreren Monaten eine akribische und solide Auswertung", meint Dirk Unverricht, Asset Manager für die Gewinnung im Lhoist-Werk Flandersbach.
Verschiedene Geofences definieren
Ein weiterer Schritt war, verschiedene Geofences zu definieren, um den Standort der eingesetzten Maschinen zu begrenzen und das Umfeld der Baumaschinen festzulegen, in dem sie sich bewegen. Es gibt Bereiche wie Ladestellen, den Brecher, die Werkstatt und die Tankstelle. Eine Besonderheit ist der Kalksteinabbau, der in den beiden Abbaugebieten Silberberg und Rohdenhaus erfolgt – verbunden durch einen Tunnel. Dieser ist nur einspurig befahrbar.
Zusätzlichen Sensor eingebaut
"Daher kommt es zu Wartezeiten, die jedoch zunächst als Abkippen der Mulden interpretiert wurden. Es hat gedauert, bis wir dahinterkamen", so Dirk Unverricht. Die Lösung: Ein zusätzlicher Sensor wurde eingebaut, der nun den echten Abkippvorgang aufzeichnet und erfasst. "Es gab vieles in der Testphase zu lernen. Unser Werk ist für Caterpillar eine Blaupause für das ganze System. Der stationäre Betrieb ist komplex, bedingt durch das Zwei-Schicht-System und den Abbau in zwei benachbarten Steinbrüchen. Es gibt viele einzelne Arbeitsschritte und Prozesse abzubilden. Das Projekt ist von Mal zu Mal immer weitergewachsen – es kamen weitere Anforderungen und Parameter dazu, wobei wir die für uns wichtigen KPIs, sprich Leistungszahlen, immer im Auge behielten", erklärt Dorian Kunert.
Ein großer Baustein war die Zielausladung der Muldenkipper. Solche Daten münden inzwischen in eine Nutzlastverteilkurve, die genau anzeigt, was im Schnitt an Tonnage bewegt wurde. Doch von der angepeilten Zielausladung war man anfangs entfernt. Der Frage nach der Abweichung ging das Werk Flandersbach nach und untersuchte, ob es an der Technik oder an der operativen Anwendung lag. Um darüber letzte Gewissheit zu haben, wurde ein Leistungstest gemacht, um herauszufinden, wie hoch die Zuladung ist und wie viele Tonnen pro Liter Sprit bewegt werden.
Auch ein "Scale Truck" von Caterpillar, eine Art Wiege-Lkw, wurde eingesetzt. Dabei wurde eine Fahrzeugwaage so aufgebaut, dass die im Einsatz befindlichen Muldenkipper im laufenden Betrieb zügig verwogen werden konnten. Die exakt ermittelten Wiegedaten wurden automatisch erfasst und standen dann dem Betrieb für weitere Auswertungen zur Verfügung. "Es stellte sich heraus, dass zwei Muldenkipper noch mal neu kalibriert werden mussten", so der Zeppelin Niederlassungsleiter. Doch dabei hat man es nicht belassen.
Schulung für Radladerfahrer
Eine Schulung für Radladerfahrer zum Thema effizientes Beladen folgte, bereits professionelle Kollegen bekamen im Caterpillar Trainingscenter in Málaga den letzten Schliff. Zudem wurde der Wegebau analysiert und die Beschaffenheit der Fahrwege wird Tag für Tag kontinuierlich verbessert. Das Werk Flandersbach konnte 2023 auf 120 Jahre Kalkabbau zurückblicken.
Durch den Abbaufortschritt auf tieferen Sohlen sind immer längere Fahrwege die Folge, die sich auf den Produktionsprozess auswirken. Drei bestehende Engstellen wurde aufgehoben. Inzwischen unterstützt ein Cat Motorgrader 140M dabei, den Wegebau zu verbessern, sodass Wartezeiten reduziert und auch die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit im beladenen und unbeladenen Zustand angehoben wurde. Die Skw-Fahrer sind angehalten, harmonisch gleichmäßig ihr Arbeitsgerät durch das Gelände zu steuern und zu starkes Abbremsen zu vermeiden.
Die Fahrer mitnehmen und einbinden, ist ein großes Thema, wenn es um akribische Datenerfassung und -auswertung geht. "Sie müssen verstehen, welche Vorteile es bietet und wie wichtig es für ein Unternehmen wie Lhoist ist, dass Ressourcen geschont werden. Allerdings gibt es auch Daten wie Leerlaufzeiten, die entsprechend sensibel sind.
"Unproduktiven Leerlaufzeiten muss man auf den Grund gehen. Dann suche ich das Gespräch mit dem Schichtmeister. Wir wollen wissen, warum es dazu kam und was passiert ist – vielleicht ist der Grund plausibel, weil etwa getankt werden musste, oder es gibt dafür einen anderen Anlass. Dann wollen wir das Problem verstehen und es im Idealfall abstellen", so Dirk Unverricht.
Als Ursache für Leerlaufzeiten können auch Wartezeiten am Brecher infrage kommen, weil das Material in einer zu großen Stückigkeit gesprengt wurde und dann nicht zügig genug weiterverarbeitet werden kann. Oder es kommt zu einem Stau beim Beladen an der Wand, weil die Umlaufzeiten der verschiedenen Skw zu unterschiedlich sind.
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