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| Funktionelle und wirtschaftliche Vorteile von Retrofit bei Maschinen und Anlagen | | Neue Technik für bewährte Anlagen | Neukauf oder Retrofit, also Teil- oder Komplettmodernisierung - bei dieser Entscheidung spielt die Wirtschaftlichkeit die Schlüsselrolle. Gerade wenn die Mechanik älterer Maschinen noch in einem guten bis sehr guten Zustand ist, die Automatisierungs- und Antriebstechnik aber nicht mehr dem Stand der Technik entspricht, ist Retrofit oft wesentlich wirtschaftlicher als der Neukauf.
Ein Retrofit mit neuer Steuerungs- und Antriebstechnik kann selbst betagte Anlagen zu erstaunlich mehr Leistungsfähigkeit und Präzision ertüchtigen. Dabei gilt als grobe Faustregel, dass Retrofitting je nach Leistungsumfang bei rund 20 bis 60 % der Kosten einer Neuanschaffung liegt. Gleichzeitig ist es durch ein durchdachtes, schrittweises Retrofitkonzept möglich, Anlagen nahezu ohne Stillstandszeiten zu modernisieren.
Darüber hinaus können mit einem Retrofit bestehende Investitionen länger genutzt werden, da nur die Teile einer Maschine oder Anlage erneuert werden, die auch tatsächlich veraltet sind: Die prinzipiellen Verfahren in vielen Branchen ändern sich im Laufe der Zeit nur wenig und die Maschinen sind sehr robust, so dass sie mehrere Jahrzehnte lang halten. Die mechanische Seite entwickelt sich nicht mit derselben Dynamik weiter wie die Elektro- und Automatisierungstechnik. Zudem stecken in Anlagen oft enorme Produktivitätsreserven, die mit zeitgemäßer Steuerungs- und Antriebstechnik genutzt werden können.
So kann beispielsweise ein Retrofit eines Kalanders (Rollensystem aus mehreren aufeinander angeordneten beheizten Walzen) mehr als nur dessen ursprüngliche Leistungsfähigkeit wieder herstellen. Dank einer präziseren Steuerung und Regelung erschließen sich Produktivitätssteigerungen bis in den zweistelligen Bereich sowie abhängig von den Antrieben signifikante Einsparungen beim Energieverbrauch. Außerdem können deutlich höhere Produktqualitäten erreicht werden. Moderne drehzahlveränderbare Drehstrommotoren ohne Kohlebürsten etwa laufen praktisch wartungsfrei und um einiges genauer als konventionelle Gleichstrommotoren. Je nach Art der Anwendung können durch die Umstellung auf drehzahlvariablen Betrieb mit Frequenzumrichtern wie Sinamics G150 bis zu 50 % Energie gespart und die Anlagenmechanik durch sanft anlaufende Antriebe entlastet werden. Hinzu kommen weitere Vorteile, wenn Betriebs- und Prozessdaten genau erfasst und reproduziert werden sollen. Hier schafft eine Modernisierung der Anlage die technischen Voraussetzungen für die Erfassung dieser wichtigen Produktions- und Fertigungsdaten.
Konkrete Beispiele demonstrieren Benefits
Gleichzeitig können durch ein Retrofit mit verschleißarmen Lösungen bei Automatisierungs- und Antriebstechnik auch deutliche Kostenvorteile bei Inspektion und Wartung entstehen. So konnten durch ein Retrofit der Antriebe mit Simoreg Gleichrichtern und die Umstellung von Simatic S5 auf Simatic S7 in den Warenbahnlinien eines der weltweit führenden Herstellers hochwertiger Selbstklebe-, Kaschier- und Kunstlederfolien pro Halbjahr zwei Manntage Arbeit für Inspektion und Wartung eingespart werden.
Darüber hinaus gewährleistete das Retrofit auch, dass das Unternehmen die heute geforderten Normen der Maschinen- und Arbeitssicherheit zuverlässig einhält und dank einer höheren Auslastbarkeit der Maschinen ein größeres Auftragsvolumen bewältigen kann.
Dieses Beispiel ist nur eines von zahlreichen Retrofit-Projekten, die Siemens mit Siemens Solution Partnern in den letzten Jahren durchgeführt hat. Ein weiteres Beispiel für ein erfolgreiches Retrofit in der Druckindustrie ist die Modernisierung einer 1980 gebauten Offset-Rotationsmaschine in Schottland. Die Maschine produziert pro Jahr ca. 470 Millionen Zeitungen. Durch die Hochrüstung der dezentralen Peripherie auf Simatic ET 200S und Profibus DP erreichte der Anlagenbetreiber nicht nur eine deutlich höhere Verfügbarkeit, sondern es eröffneten sich auch komfortable Diagnosemöglichkeiten, die Störfälle viel besser beherrschbar machen. Mit dem gleichzeitig installierten neuen Planungssystem Printamat Retro von Siemens lassen sich zusätzlich bis zu 25 % Anfahrmakulatur pro Auftrag sparen.
Mehr als 60 % gegenüber einer vergleichbaren Neuanschaffung (über 80.000 Euro) konnten durch das Retrofit an einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Kurbelwellen, Baujahr 1970, eingespart werden. Die Antriebe waren noch mit der alten Gleichstromtechnik ausgerüstet und die Steuerung wurde mit der noch älteren Stöpseltechnik (Kreuzschienenverteiler) programmiert, was extrem zeitaufwändig und umständlich war. Statt der alten Gleichstromtechnik sind jetzt wartungsarme und hochpräzise Servoantriebe im Einsatz. Die Steuerung wurde auf Basis von Sinumerik 840D neu projektiert und zusammen mit Sinumerik Safety Integrated in Betrieb genommen, so dass die Fräsmaschine zusätzlich noch alle Anforderungen der Sicherheitskategorie 3 nach EN 954-1 erfüllt.
Bei einem Textilunternehmen wurden Krempellinien modernisiert und umstrukturiert. Die vorhandene Automatisierung der Maschinen- und Wegesteuerung der zentralen Faserversorgung bestand aus vier Steuerungen S5-135U. Freigabe und Koordination der Materialtransportwege wurden von zwei so genannten Mastersteuerungen (S5-115U) gesteuert. Die Ansteuerung der mehr als 10.000 Ein- und Ausgänge erfolgte durch dezentrale Peripherie oder durch eigenständige Steuerungen, die über ein Bussystem mit der zentralen Steuerung verknüpft waren.
Um für die Zukunft gerüstet zu sein und bei Anlagenerweiterungen auch neue Komponenten verfügbar zu haben, wurde die Anlage auf Simatic S7 umgestellt. Die dezentrale Peripherie wurde auf Profibus DP umgestellt und für die Bedienstationen Simatic WinCC als Bedienoberfläche gewählt. Da die gewohnte Bedienstruktur in WinCC nachgebildet wurde, waren kaum Schulungsmaßnahmen für das Bedienpersonal notwendig.
Modernisierung der Antriebstechnik
Insbesondere bei der Modernisierung der Antriebstechnik zeigen sich deutliche Kostenvorteile durch einen geringeren Energieverbrauch. In einem Klärwerk wurde beispielsweise die Gebläsesteuerung im Belebungsbecken auf drehzahlvariablen Betrieb mit Sinamics G150 umgestellt und der Antrieb des Turboverdichters über eine Steuerung mit den Sauerstoff- und Ammoniumsonden im Belebungsbecken gekoppelt. Dadurch kann der Sauerstoffeintrag in die Becken durch den Turboverdichter bedarfsgerecht und automatisch gesteuert werden. Zudem spart der Anlagenbetreiber rund 70 % Stellfläche dank der besonders kompakten Bauform C des Sinamics G150.
Ein weiteres Beispiel für die Vorteile moderner Antriebstechnik findet sich in einem Heizkraftwerk, in dem im Rahmen einer Modernisierung die beiden Pumpstationen eines Fernwärmekreislaufs ausgetauscht wurden und jetzt von N-compact Niederspannungsmotoren mit Sinamics G150 angetrieben werden. Dadurch konnte die Förderkapazität verdoppelt werden.
Genaue Planung für Erfolg entscheidend
Ein Aspekt ist aber beim Retrofit einer Anlage von zentraler Bedeutung: die exakte Planung und Durchführung seitens aller Beteiligten, beginnend bei der Bestandsaufnahme an der Maschine über die technische Analyse bis hin zur detaillierten Kostenbetrachtung. Nur so ist zu erreichen, dass Umbauten und Inbetriebnahmen innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden können.
Dank seiner großen Erfahrung beim Retrofit von Maschinen und Anlagen und der Zusammenarbeit mit kompetenten Engineering-Partnern kann Siemens seine Kunden auch in dieser entscheidenden Phase optimal unterstützen und schafft so die Voraussetzung dafür, dass neue Technik alten Anlagen zu mehr Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit verhilft.
Vorteile auf einen Blick: Retrofit
Unter Retrofit wird die Modernisierung existierender Produktionsanlagen verstanden, um die Produktivität und/oder die Wirtschaftlichkeit auf ein zeitgemäßes Niveau anzuheben und so Neuinvestitionen zu verzögern oder zu vermeiden beziehungsweise gebrauchte Anlagen weiter nutzen zu können. Ziele von Retrofit-Maßnahmen sind beispielsweise:
Erhöhung der Produktionsleistung
Anpassung an aktuelle Normen der Arbeitssicherheit
Ersatz von Baugruppen, für die keine Ersatzteile mehr lieferbar sind
Nachrüstung oder Modernisierung der Automatisierungstechnik
Anpassungen zur Einbindung der Maschine oder Teilanlage in Produktionsanlagen
Einsparung von Energie, z. B. durch den Einsatz von Frequenzumrichtern bei elektrischen Antrieben
Darüber hinaus können mit Retrofit weitere Vorteile im Produktionsalltag erzielt werden:
Produktivitätssteigerung durch Senkung der Stillstands- und Ausfallzeiten und durch kürzere Zykluszeiten
Höhere Qualität durch bessere Genauigkeit sowie durch einfache Bedienung und Programmierung
Gesicherte Ersatzteilversorgung über einen langen Zeitraum
Retrofit für Gleichstromantriebe
Mit dem Simoreg DC-Master Control Module können Anwender ihren vorhandenen Gleichstromantrieb kostengünstig mit volldigitaler Regelung und allen Vorteilen der modernen Steuerungs-Technologie ausrüsten. Motor, Mechanik und das Leistungsteil können einfach übernommen werden, lediglich das Regelungsteil wird durch Simoreg Control Module ersetzt.
Simoreg DC-Master 6RA70 Control Module bestehen aus:
Elektronikbox mit volldigitaler Regelungsbaugruppe
Spannungserfassung für Netzspannungen von 20 bis 1000 V
Impulsüberträger für Zündströme bis 1 A
Flexible Auswertung eines externen Ankerstrom-Istwert-Signals mit zwei Stromwandlern auf der Netzseite (phasenunabhängig), externem Stromwandler mit externem Gleichrichter oder Istwert-Signal über Erfassung im Gleichstromkreis
Auswertung zur Sicherungsüberwachung
Digital geregelte Feldstromversorgung bis 40 A
Migration zu Simatic PCS 7
Nach Einschätzung von Analysten und Experten haben weltweit Prozessleitsysteme mit einem Installationswert von etwa 65 Milliarden US-Dollar das Ende ihres Lebenszyklus erreicht und müssen demnächst durch neue Technologien abgelöst werden. Daher steht in vielen Unternehmen aktuell oder in naher Zukunft die Entscheidung über eine Modernisierung des Leitsystems an. Hauptfaktoren sind unter anderem:
Gefahr ungeplanter Anlagenstillstände (Produktionsausfall)
Ausweitung des Geschäfts nicht ohne neues System möglich
Kein kosteneffektiver Support des installierten Systems
Altsystem typgestrichen und abgekündigt
Bestehendes System erfüllt nicht mehr die aktuellen Anforderungen
Mangelnde Zuverlässigkeit und Beständigkeit des Anbieters.
Der komplette Umstieg auf ein neues Leitsystem ist jedoch mit erheblichen Investitionen und beträchtlichen Risiken verbunden. Daher streben viele Unternehmen statt eines kompletten Austauschs der Technik eine Migration der Systeme an so muss nur die Technik ersetzt werden, die tatsächlich nicht mehr den Anforderungen genügt. Gleichzeitig können mit einer durchdachten Migrationsstrategie Produktionsausfälle verringert oder sogar ganz vermieden werden.
Dies ist insbesondere deswegen wichtig, weil der Lebenszyklus der verschiedenen Systemkomponenten heute von fünf Jahren für Workstations über 15 Jahre bei Controllern bis zu 25 Jahre für Feld und Verdrahtung variiert. Siemens hat daher ein durchdachtes Migrationskonzept für PCS 7 entwickelt, mit dem nicht nur Leitsysteme unterschiedlichster Hersteller auf PCS 7 migriert, sondern auch einzelne Bereiche eines Leitsystems wie etwa nur die Bedien- und Beobachtungsebene gezielt ausgetauscht oder ein bestehendes System durch neue Komponenten ergänzt werden können. Dieses Vorgehen senkt Risiken und Kosten einer Migration.
Advance 1 / 2007 | |
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