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Datenrückmeldesystem für Betonteile

28.02.2007

Für eine Großbaustelle in Schweden hat die SSB Dr. Strauch Systemberatung GmbH ein Datenrückmeldesystem entwickelt, das in der Lage ist, die Vita jedes einzelnen Betonfertigteils während aller qualitätsrelevanten Fertigungsschritte hinweg in einer universellen Datenbank abzuspeichern und bei Bedarf jederzeit zur Verfügung zu stellen.

Der Malmö Citytunnel ist ein umfassendes technisches Großprojekt, an dessen Ende ab 2011 eine Verbindung zwischen der neuen Untergrundstation des Zentralbahnhofs und der südlichen Peripherie steht. Die Tunnelanlage als Kernkomponente besteht aus zwei 4,6 km langen, parallelen Röhren, deren innerer Durchmesser 7,9 m beträgt. Ihr Abstand variiert zwischen 10 und 30 m, wobei 13 Querröhren für eine Verbindung sorgen. Verantwortlich für diese ingenieurmäßige Herausforderung zeichnet die Malmö Citytunnel Group (MCG), ein Gemeinschaftsunternehmen der Bilfinger Berger AG (Deutschland), Per Aarsleff A/S (Dänemark) sowie E. Pihl & Søn A.S (Dänemark) – einer Verbindung dreier führender Bauunternehmen Europas mit einem breiten Erfahrungsspektrum im Tunnelbau und sonstigen Infrastrukturprojekten. Die Bilfinger Berger AG ist, neben dem Tunnelvortrieb, unter anderem auch verantwortlich für das Engineering und das Betreiben der Segmentfertigung. Für die Fertigung wurde in Holma, einem südlichen Stadtteil von Malmö, ein 230.000 m2 großes Areal hergerichtet, auf dem sich auch der Startpunkt für die beiden Tunnelbohrmaschinen (TBMs) befindet. Hier ist auch der Standort für die Vorfertigung der insgesamt 40.900, zwischen 5 und 6 Tonnen schweren Segmente, die in einem eigens hierfür konzipierten Fertigteilwerk unter strikten Qualitätsanforderungen seit April 2006 produziert werden. Nach Inbetriebnahme der ersten TBM im Dezember 2006 werden die Segmente in Ringen von jeweils 8 Elementen montiert. Weitere Detailinformationen zu dem Projekt finden sich auf der Internetseite www.malmotunnel.com.

Neben der hohen Maßgenauigkeit betreffen die Qualitätsanforderungen insbesondere die Eigenschaften des verwendeten Betons. Dies ist eine Konsequenz aus den besonderen Umwelteinflüssen, die aus der Kombination des Öresund-Salzwassers mit den winterlichen Temperaturen um den Gefrierpunkt entstehen. Darüber hinaus muss der verarbeitete Beton im Brandfall Temperaturen bis zu 1300 Grad Celsius über einen Zeitraum von 3 Stunden widerstehen bei einer garantierten Haltbarkeit von 120 Jahren. Es ist leicht nachvollziehbar, dass Anforderungen dieser Schärfe zu besonderen Maßnahmen bei der Steuerung und Dokumentation des Produktionsprozesses führen. Insbesondere wurde die Forderung gestellt, die Vita jedes einzelnen montierten Segments während aller qualitätsrelevanten Fertigungsschritte hinweg in einer universellen Datenbank abzuspeichern und bei Bedarf jederzeit zur Verfügung zu stellen. In diesem Kontext ist auch das nachstehend dargestellte SSB-Datenrückmeldesystem (Data Recording System – DRS) zu verstehen, das im Februar 2006 in einer Basisversion installiert und seitdem schrittweise – den Anforderungen des Projekts entsprechend – erweitert wurde.

Das SSB-Data Recording System (DRS) – Basisversion

Im Herbst 2005 wurde von SSB auf der Grundlage einer funktionalen Beschreibung durch die Firma MCG das Konzept für ein adäquates Datenrückmeldesystem entwickelt, wobei neben der Erfassung und Aufbereitung von Informationen der Aspekt der Prozessautomatisierung von Interesse war – zunächst beschränkt auf die Umlauffertigung. Den Ausgangspunkt bildet ein im Werksnetzwerk integriertes, industriefestes Erfassungsterminal, wie es auch in der SSB Betriebsdatenerfassung standardmäßig zum Einsatz kommt. Um unter den extremen Umweltbedingungen eines betonverarbeitenden Betriebes zuverlässig zu funktionieren, entspricht das Gerät der Schutzklasse IP 65, es ist also gegen Schmutzwasser resistent.

Aufgrund der geringen Anzahl unterschiedlicher Segmente, die zudem fest mit der jeweiligen Schalung gekoppelt sind, ist es möglich, mit Hilfe von barcodierten Schalungsetiketten den Typ des aktuell an der Betonierstation eintreffenden Segmentes zu scannen und an das SSB-Ausleseprogramm (Terminal Communication System – TCS) zu transferieren. Als Lesesystem wurde zunächst ein Hochleistungsbarcodeleser an der Warteposition vor der Betonierstation installiert, so dass die ankommende Schalung automatisch identifiziert wurde. Dieser Scanner wurde aber später aus Platzgründen durch eine mit dem Terminal verbundene Barcodelesepistole ersetzt (manuelle Variante). Das Terminal Communication System (TCS) bildet das Bindeglied zwischen dem Erfassungsgerät und der auf dem lokalen Netzwerk abgelegten DRS-Datenbank und führt die folgenden Aktionen durch:

1. Erzeugen eines Datenbankobjektes, das alle aktuellen und zukünftigen Informationen über das vorliegende Segment aufnimmt.

2. Weitergabe einer Betonanforderung an die Mischanlage – in Abhängigkeit von der eingelesenen Art des Segments (Modultyp).

3. Druck eines barcodierten Segmentetiketts, das zunächst der Schalung beigefügt wird und nach dem Ausschalen auf das Element aufgeklebt wird.

Alle weiteren Stationen der Segmenthistorie werden nun über die feste Logik der Umlauffertigung bzw. über das Einscannen der Segmentetiketten über portable Barcodelesegeräte (Datafox Timeboy II) ergänzt. Auf der obersten Ebene steht der DRSMonitor, der alle Detailinformationen aus den diversen Teilsystemen verbindet.

Funktionserweiterungen

Neben der bereits erwähnten Lagerlogistik sollen an dieser Stelle zwei Erweiterungen des DRS-Systems erwähnt werden, die sich im Verlauf des Projektes ergeben haben. Zum einen wurde für die Herstellung spezieller Zusatzelemente die Umlaufanlage um eine parallele Standfertigung in einer separaten Halle ergänzt, die eine manuelle Variante der Betonanforderung erforderlich machte.

Über die interne Adresse des jeweiligen Terminals entscheidet das Kommunikationsprogramm, welche Mischanlage für die Betonanforderung anzusteuern ist sowie welches Layout dem zu druckenden Segmentetikett zugrunde liegt, um eine optische Trennung der verschiedenen Produktionsbereiche bei der Druckerausgabe zu gewährleisten. Die Praxiserfahrungen haben gezeigt, dass der Vorgang der Betonanforderung gegenüber einer Störung in der Kommunikation zur Mischanlage abzusichern ist: Nach Weitergabe der Betonbestellung (Rezeptur und Menge) erwartet das SSB-Programm eine positive Quittung des Mischers – bleibt diese Bestätigung aus oder antwortet die Mischanlage mit einem Fehlercode, so wechselt das Terminal in einen Warnzustand, der zusätzlich zur Displayanzeige noch durch eine externe Alarmvorrichtung kenntlich gemacht wird. Die zweite Erweiterung ist eng verknüpft mit der Ausgangsmotivation zur Einrichtung des DRS-Systems und dient dem Qualitätsprinzip: Unabhängig von der SSB-Applikation wurde im Betonlabor eine Prüfdatenbank (LABTRIS) entwickelt die alle für die diversen Betonlieferungen verfügbaren Testergebnisse enthält. Fazit Das SSB-Data Recording System versteht sich als Instrument zur Prozesssteuerung und -überwachung, in dem alle verfügbaren, für die vorgegebene Aufgabenstellung relevanten Informationen aufgenommen und kombiniert werden – unabhängig von deren Herkunft.

Entstanden ist es unter den besonderen Bedingungen des Malmö Citytunnel Projekts mit seinen spezifischen Qualitätsanforderungen, die sicherlich über dem bisher üblichen Niveau liegen, wobei tendenziell mit vergleichbaren Vorgaben im europäischen Markt zu rechnen ist.

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