Wie ein modulares Testsystem einen Engpass bei Stromaggregaten überwand

Innenansicht der Generatorprüfzelle mit Dieselkraftstofftank, lokalen Bedienfeldern und einem verstellbaren Motorabgasarm

Im Fall eines globalen Herstellers von Schwermaschinen verschärfte sich diese Spannung, als die Produktion von Stromaggregaten die Kapazitäten seiner End-of-Line-Prüfinfrastruktur überstieg.

Die Lösung war keine Übergangslösung im herkömmlichen Sinne, sondern ein sorgfältig ausgearbeiteter modularer Eingriff, der sofortige Kapazitäten schuf und gleichzeitig mit den langfristigen Expansionsplänen des Unternehmens im Einklang stand.

Im Mittelpunkt des Projekts stand ACS, ein langjähriger Partner des Herstellers mit mehr als zwei Jahrzehnten gemeinsamer Betriebsgeschichte.

Da ACS bereits mit einer großen Campus-Erweiterung beschäftigt war, die im folgenden Jahr permanente Testzellen hinzufügen sollte, wurde das Unternehmen gebeten, kurzfristig durch die Bereitstellung eines aussagekräftigen Testdurchsatzes zu helfen.

Bob Roth, Leiter der Projektabwicklung bei ACS, sagt: „Wir haben verschiedene Lösungsoptionen erörtert, wobei uns stets bewusst war, dass die Sicherheit, die Datenintegrität und die zukünftige Flexibilität nicht beeinträchtigt werden durften. Gleichzeitig musste die Lösung schnell umgesetzt werden.“

Und ganz entscheidend war, dass die Lösung ohne Unterbrechung der laufenden Produktion umgesetzt werden musste.

Ein Bearbeitungsstau mit Folgen

Der Hauptsteuerstand ist mit einem SPS-Bedienfeld und einem Hochgeschwindigkeits-DAQ-Rack für die Echtzeit-Motordiagnose ausgestattet.

Da die bestehenden Testzellen des Unternehmens voll ausgelastet waren, begannen sich ungetestete Generatoren anzusammeln, was zwangsläufig Betriebskapital band, Lieferungen an Kunden verzögerte und die Vertriebsteams unter Druck setzte, die zwischen Versprechen und Realität abwägen mussten.

Während die langfristige Erweiterung der Anlage das Problem letztendlich lösen würde, entsprach der Zeitplan für die Umsetzung nicht der Dringlichkeit des Marktes. Daher bestand die Aufgabe von ACS darin, eine Übergangslösung zu entwerfen, herzustellen und zu installieren, die schnell eingesetzt werden konnte, im industriellen Maßstab funktionierte und sich nahtlos in bestehende Prozesse integrieren ließ.

Modulares Denken

Anstatt die Aufgabe als kurzfristige Notlösung zu betrachten, ging ACS sie als vollwertiges Ingenieurprojekt an, bei dem Modularität im Mittelpunkt stand.

„Als Team haben wir die Lösung nie als vorübergehende Notlösung betrachtet“, sagt Roth. „Die Herausforderung bestand darin, etwas zu entwickeln, das das unmittelbare Problem löst, aber auch nach dem Aufbau der permanenten Infrastruktur noch einen Mehrwert bietet.“

Das ACS-Team entwickelte eine autarke Generatorprüfzelle, die für Motoren von 1.300 bis 5.300 PS geeignet ist. Das System wurde größtenteils extern gefertigt und in einer Ausweichanlage, etwa zwei Stunden vom Hauptcampus entfernt, schnell installiert.

Die Standortwahl war strategisch. „Sie bot uns Platz, Kranzugang und logistische Flexibilität, ohne die Testphase zu weit von der Produktion zu entfernen“, erklärt Roth.

Das modulare System wurde zudem so konzipiert, dass es mit dem bereits vorhandenen 35-Tonnen-Brückenkran des Standorts erreichbar ist und somit eine sichere und effiziente Handhabung der zu testenden Einheiten ermöglicht, ohne dass neue Schwerlasthebeanlagen benötigt werden.

Innerhalb der Zelle wurden kritische Systeme entwickelt, um optimalen Durchsatz und Wiederholgenauigkeit zu gewährleisten. Modulare, auf Rahmen montierte Anlagen für die Dieselkraftstoffversorgung, das Motorkühlwasser und die Ladeluftkühler-Wassersysteme wurden vormontiert, um die Installationszeit vor Ort zu minimieren.

Eine Gesamtansicht der Generatorprüfzelle zeigt das integrierte Zwischengeschoss und das für das Wärmemanagement verwendete Kühlwassersystem.

„Jede auf der Baustelle eingesparte Stunde zählte“, sagt Roth. „Die Vorfertigung ermöglichte es uns, die Qualität zu kontrollieren und den Zeitplan einzuhalten, ohne das Risiko zu erhöhen.“

Eine schallgedämmte Einhausung reduzierte die Geräuschemissionen, während integrierte Kühlwasser-, Belüftungs- und Temperaturregelungssysteme für gleichbleibende Testbedingungen bei unterschiedlichsten Generatorkonfigurationen sorgten. Ein verstellbares Abgassystem bot zusätzliche Flexibilität.

Schnelles Bauen ohne Störungen

Der enge Zeitplan erforderte ein effizientes Baumanagement. Obwohl die Vorfertigung den Arbeitsaufwand vor Ort reduzierte, war eine präzise Koordination unerlässlich, sobald die Module eintrafen.

Laut Roth gab es nur eine einzige Zufahrtsroute für große Lieferungen, daher war die Reihenfolge entscheidend. Wir mussten die Produktion im Grunde am Laufen halten und gleichzeitig parallel dazu eine Testanlage errichten.

Um den Arbeitsfluss aufrechtzuerhalten, plante ACS Wochenendschichten ein und koordinierte mehrere Gewerke, die parallel arbeiteten.

Neben den internen Integrationsmaßnahmen wurden auch externe Arbeiten durchgeführt, darunter die Installation eines neuen doppelwandigen Dieseltanks und die Neuasphaltierung der Zufahrtsstraßen.

Ein Techniker überwacht das Batteriespeichersystem (BESS). Die Anlage nutzt präzise Steuerungslogik, um eine nahtlose Übergabe der gespeicherten Energie an das Werksnetz zu gewährleisten.

Selbst die Herausforderungen bei der Beschaffung von Anlagen mit langen Lieferzeiten konnten durch frühzeitige Planung und enge Abstimmung mit den Lieferanten abgemildert werden, sodass die Inbetriebnahmeziele erreicht wurden.

Das Ergebnis war eine komplexe Testzelle, die mit minimalen Störungen in Betrieb genommen wurde – ein Resultat, das sowohl die technische Vorbereitung des ACS-Teams als auch ein tiefes Verständnis für die Betriebsabläufe des Kunden widerspiegelte.

Daten, Automatisierung und Bedienervertrauen

Ein höherer Durchsatz allein hätte das Problem des Herstellers nicht gelöst, wenn die Tests komplexer oder fehleranfälliger geworden wären. Prozesssteuerung und Datenerfassung spielten daher eine entscheidende Rolle.

Das modulare Testsystem wird von der Open-Source-Steuerungssoftware Acselerant™ von ACS gesteuert und bietet eine einheitliche Bedienoberfläche für alle Stromaggregatvarianten.

„In einem Umfeld mit hoher Produktvielfalt ist Automatisierung unerlässlich“, erklärt Roth. „Das System beseitigt Unklarheiten und stellt sicher, dass jede Einheit präzise geprüft wird.“

Sobald ein Gerät angeschlossen ist, geben die Bediener dessen Identifikationsnummer ein, und das System ruft automatisch die korrekten Testparameter aus der Kundendatenbank ab. Dadurch entfällt die manuelle Überprüfung, und das Risiko von Konfigurationsfehlern wird reduziert.

Während jedes Testlaufs werden die Leistungsdaten kontinuierlich anhand definierter Bestehens-/Nichtbestehenskriterien überwacht und in Echtzeit auf einem Dual-Screen-System angezeigt.

Nach Abschluss des Vorgangs werden die Ergebnisse automatisch in die externe Datenbank des Herstellers hochgeladen.

„Für die Bediener ist die Bedienung konsistent und intuitiv“, sagt Roth, „und das Management kann sich darauf verlassen, dass ein höherer Durchsatz nicht mit einer geringeren Datenqualität einhergeht.“

Eine Übergangslösung mit nachhaltigem Wert

Diese Konfiguration umfasst ein separates SPS-Panel und ein RIO-Abluftpanel. Der obenliegende Abluftarm ist für die Bewältigung hoher thermischer Belastungen während Volllasttests ausgelegt.

Mit der Inbetriebnahme der modularen Testzelle erlangte der Hersteller umgehend die benötigten Kapazitäten, um seinen Rückstand an ungetesteten Stromaggregaten abzubauen.

Da die Lieferungen zunahmen und die Kundenzusagen eingehalten wurden, ließ der Druck auf die Produktionsplanung nach.

Da das System modular und weitgehend autark ist, besteht die Möglichkeit, es zu verlegen oder neu einzusetzen, sobald permanente Testzellen in Betrieb genommen werden.

Aus Sicht von ACS unterstreicht das Projekt den Wert langfristiger Partnerschaften. Die Vertrautheit mit betrieblichen Rahmenbedingungen, Sicherheitsstandards und Datensystemen ermöglichte schnelle und sichere Entscheidungen.

Lehren für die gesamte Branche

Da die Hersteller im Bereich der Schwermaschinen und der Energieerzeugung mit schwankenden Nachfragemustern konfrontiert sind, verdeutlicht dieser Fall einen umfassenderen Wandel im Denken über Kapazität.

Modulare, vorgefertigte Systeme werden nicht länger nur als temporäre Lösungen betrachtet. Bei korrekter Konstruktion bieten sie Schnelligkeit ohne Einbußen bei der Robustheit und Flexibilität ohne Kompromisse bei der Integration.

Die modulare Generator-Testzelle verschaffte dem Hersteller Zeit – zeigte aber auch, wie Übergangslösungen den Umsatz sichern, die Kundenbeziehungen stärken und langfristige Wachstumsstrategien unterstützen können.

In einem Umfeld, in dem Engpässe die Vorteile einer starken Nachfrage schnell zunichtemachen können, ist dieser Wert kaum zu ignorieren.

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Dieser Artikel wurde vom Content Studio der KHL in Zusammenarbeit mit Experten der ACS erstellt.

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Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von ACS

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