Das Werk Ludwigshafen der BASF Aktiengesellschaft, Gründungsort und Hauptsitz des Konzerns, entwickelte sich in gut 130 Jahren zum weltweit größten zusammenhängenden Chemieareal im Besitz einer Firma. Heute ist das Werk in 350 Betriebe gegliedert, dazu kommt eine Vielzahl an Laboratorien. Auch die weiteren Daten sind beeindruckend: Der Stromverbrauch entspricht dem von Dänemark, die Fläche des Werksgeländes ist 7,1 km2 groß. 115 km Straße und 211 km Bahnlinie durchziehen das Areal, das sich 7,5 km lang am Rheinufer erstreckt. Zum Transport der chemischen Grundprodukte wurden oberirdische Rohrleitungen in einer Länge von ca. 2.000 km installiert.
1998 erzielte die BASF global einen Umsatz von 54 Mrd. DM. Das 1865 gegründete Unternehmen beschäftigt weltweit ca. 106.000 Mitarbeiter, davon allein in Ludwigshafen 44.000, die durch rund 6.000 permanent als Dienstleister tätige Handwerker ergänzt werden.
„Neben Enzymen, organischen Säuren und Aminosäuren sind Vitamine eine bedeutende Produktgruppe im Unternehmensbereich Feinchemie“, hebt Dr. York Hartleben, verantwortlich für den Betrieb Vitamin-Formulierung in der Produktion Feinchemie der BASF hervor. „Der mengenmäßig größere Teil hiervon geht in die Tierernährung; wir beliefern aber auch die Lebensmittel- und Pharmaindustrie.“
Produktiver und humaner
Die von dem KUKA-Systempartner Koch-Industrieanlagen GmbH, Dernbach bei Dierdorf, errichtete Roboterzelle palettiert Säcke, die mit Vitamin A-Konzentrat gefüllt sind. Aus Recyclinggründen verwendet der Betreiber Beutel aus alubeschichtetem PE; eine Kombination, die kein Verbundstoff ist und sich daher problemlos entsorgen lässt. Bei Sendungen, die für Empfänger in Übersee bestimmt sind, legt BASF den Sack aus Transportgründen zusätzlich in einen Karton.
Früher wurde manuell palettiert; als primäre Gründe für die Umstellung nennt der Chemiekonzern erhöhte Produktivität und eine humanere Arbeitswelt. Die betroffenen Mitarbeiter sind jetzt in anderen Abteilungen des Unternehmens tätig. Mittelpunkt der Automation ist ein KUKA-Roboter KR 125 mit Sackgabelgreifer; wegen des Greifergewichtes ist die Tragkraft von 125 kg Voraussetzung für störungsfreie Abläufe.
Entscheidendes Kriterium im Hinblick auf eine Automatisierung war der damit verbundene Platzbedarf. Der bereitgestellte Raum ist relativ klein und weist außerdem nur eine geringe Höhe auf. Über dem Roboter verbleiben, wenn er beim Handling seine höchste Position erreicht, nur 3 cm Abstand bis zur Decke.
„Ursprünglich planten wir den Einsatz eines Palettierers, der weniger kostet und bislang die gängige Lösung für derartige Applikationen darstellte. Dagegen sprach jedoch in erster Linie die dafür notwendige Raumhöhe, die den Bau einer Grube erforderlich gemacht hätte. Abgesehen von dem gesonderten Aufwand wäre solch eine Konzeption unter lebensmitteltechnischen Gesichtspunkten allein aufgrund der schwierigen und aufwendigen Reinigung fragwürdig“, erläutert Dr. Hartleben. „Argumente pro Roboter waren aber auch seine kurze Zykluszeit sowie die guten Werte hinsichtlich Wiederholgenauigkeit und Flexibilität.“
Sauberes Stapelbild beugt Transportschäden vor
Besonders relevant ist die Wiederholgenauigkeit, denn ein sauberes Stapelbild trägt wesentlich dazu bei, Transportschäden vorzubeugen. Für die BASF war es überdies wichtig, dass der von der KUKA Roboter GmbH, Augsburg, gelieferte KR 125 die Säcke und Kartons schonend aufnimmt und absetzt.
Die Flexibilität eines sechsachsigen Roboters schätzt der Betreiber hauptsächlich wegen der Möglichkeit, jederzeit schnell zwischen abweichenden Gebindeformen und Stapelbildern wechseln zu können. Beispielsweise ‘beherrscht’ der Roboter die Verbundstapelung für Säcke und die Säulenstapelung für Kartonagen. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Palettierer, der für ein anderes Gebinde unter Umständen sogar umgebaut werden müsste, genügt beim KR 125 die Wahl des passenden, in der Robotersteuerung hinterlegten Programms. Um den Vorgang noch mehr zu vereinfachen, ließ BASF einen Hebel installieren, über den sich die beiden Standardprogramme sehr komfortabel und praktisch ohne Vorkenntnisse des Bedieners auswählen lassen. Daneben existieren weitere Programme, u.a. für eine unterschiedliche Anzahl der Lagen, die häufig vom Versandweg abhängt.
In Bezug auf die Zykluszeit ist die Roboterzelle auf Zuwachs ausgelegt; eventuelle Kapazitätserhöhungen sind somit schon berücksichtigt. Gegenwärtig stapelt der KR 125 - bei einem Takt von zehn Sekunden - pro Schicht ca. 30 Tonnen Vitamin A-Konzentrat; realisierbar wäre ein Zyklus von sieben bis acht Sekunden. Vor dem Hintergrund, dass das Palettieren eines Sackes früher eine Minute dauerte, lässt sich der aus dem Einsatz der Roboterzelle ergebende Produktivitätsgewinn ermessen.
Sanftes Handling
In zwei sogenannten Form-Fill-Seal-Maschinen wird das Vitamin A automatisch in Säcke zu je 25 kg gefüllt. Eine der Maschinen verpackt drei braune Artikel, die zweite einen weißen. Auf Transportbändern, die ebenso wie die abführende Fördertechnik und die Sicherheitseinrichtungen Bestandteile der Roboterzelle sind, gelangen die zugeschweißten Beutel über eine Wiege- und Etikettierstation zum Roboter.
Kurz davor wechselt die Ware vom Transportband auf eine Rollenbahn. Dadurch kann der KR 125, dem optische Sensoren melden, ob ein Gebinde angekommen ist, mit den Gabeln seines Greifers zwischen die Rollen des Förderers fassen und den Sack aufnehmen, ohne ihn zu beschädigen. Anschließend stapelt der Roboter den Beutel sanft auf eine Palette, die auf der weiterführenden Rollenbahn steht. Danach wird der fertig beladene Ladungsträger auf einem Drehtisch von einem Wickelautomaten mit Stretchfolie umhüllt. Im Anschluß daran rollt die Palette in eine Endposition vor, wo sie ein Stapler abnimmt. Kartons handhabt der Roboter ebenfalls mit dem Sackgabelgreifer.
Anlagenfunktionen im Vorfeld abgesichert
Die Roboterzelle ist seit Dezember 1996 in Betrieb; die vorangehende Projektierungsphase wurde nach rund sieben Monaten termingerecht abgeschlossen. „Ein Testaufbau beim System-Integrator sicherte die Funktionen der Anlage bereits im Vorfeld ab“, so Dr. York Hartleben. „Die Leistung von Koch gefiel aufgrund seiner Präsentation und seines Engagements, als es darum ging, über verschiedene Tests das wirtschaftlichste Konzept zu finden. Es kristallisierte sich daher schnell eine stichhaltige Lösung heraus.“
Aus der Tatsache, dass BASF heute im Bereich der Palettierung auf zwei Beschäftigte verzichten kann, resultiert zudem eine relativ kurze Amortisationszeit. In diesem Zusammenhang ist auch die hohe Verfügbarkeit der Roboterzelle wichtig, die der Konzern durch Schulungen eigener Mitarbeiter beim KUKA-Systempartner untermauert.
Autor: Jürgen Warmbold, Freier Fachjournalist, 27327 Martfeld