Stahlwerk: 30 unbemannte Brückenkrane ersetzen 60 Kranführer

Im Kaltbandcoil-Lager eines chinesischen Stahlherstellers mit einer Jahreskapazität von über zehn Millionen Tonnen wurden bisher alle 30 Zweiträger-Brückenkrane manuell betrieben – pro Kran ein Fahrer plus ein Bodenlotse im Drei-Schicht-Betrieb, insgesamt 180 Mitarbeiter, Personalkosten von fast 2 Mio. EUR pro Jahr. Zwischen 2024 und 2025 wurde das gesamte Lager schrittweise auf unbemannten Betrieb umgerüstet. Nachfolgend die Auswahlkriterien, die technische Lösung sowie die realen Investitions- und Ertragsdaten des Projekts.

Warum der Umbau? Vier zentrale Probleme im Coil-Lager

1. Ungedeckelte Personalkosten. Für die 30 Brückenkrane im Coil-Lager sind 180 Bediener erforderlich (einschließlich Wechselschichtpersonal). Bei durchschnittlichen Personalkosten von 10.000 bis 12.000 EUR pro Mitarbeiter und Jahr in der Stahlindustrie ergeben sich jährliche Ausgaben von 1,8 Mio. bis 2,16 Mio. EUR. Hinzu kommt, dass die Personalbeschaffung zunehmend schwieriger wird – junge Arbeitskräfte meiden Stahlwerke, das Durchschnittsalter der vorhandenen Kranführer liegt über 45 Jahre.

2. Häufige Sicherheitsvorfälle. Beim manuellen Umschlag von Stahlcoils kommt es jährlich zu 3 bis 5 Unfällen mit Quetschungen, Kollisionen oder herabfallenden Coils. Der direkte Schaden eines einzigen Coil-Absturzes (Coil-Verlust, Reparatur der Anlage, Produktionsstillstand) übersteigt in der Regel 63.500 EUR. Gemäß den Sicherheitsfaktor-Anforderungen der Norm DIN 15018 sind Überlast und Schrägzug bei manueller Bedienung kaum zuverlässig zu unterbinden.

3. Erhebliche Lagerplatzeinbußen. Die Positioniergenauigkeit beim manuellen Stapeln von Coils liegt bei ca. ±50 mm, wodurch ein Sicherheitsabstand von mindestens 100 mm zwischen den Stapeln eingehalten werden muss. Bei gleicher Lagerfläche erreicht die tatsächliche Lagerkapazität nur 80 % bis 85 % des theoretischen Werts.

4. Informationsbrüche. Ein-, Aus- und Umlagerung der Coils werden vollständig manuell dokumentiert und per Funk kommuniziert. Die Lagerplatzdaten sind 2 bis 4 Stunden verzögert, was regelmäßig zu „im System vorhanden, im Lager nicht auffindbar“-Situationen führt.

Die technische Lösung: mehr als nur Kameras

Der Umbau auf unbemannten Betrieb ist nicht gleichbedeutend mit der Nachrüstung einer Kamera für den Fernbetrieb. Die technische Architektur des Projekts gliedert sich in drei Ebenen:

Hardware-Ebene – Jeder Kran wurde auf kompletten Frequenzumrichterantrieb mit Vektorregelung umgerüstet (Ersatz der bisherigen Schleifringläufermotoren mit Widerstandsbremse), ergänzt durch Absolutwertgeber für die Positionierbasis, 3D-Laserscanner für die Coil-Vermessung und Volumenberechnung, KI-Vision-Kameras zur OCR-Erkennung der Coil-Nummern und zur Lastaufnahmemittel-Überwachung sowie Millimeterwellenradar zur Personenerkennung im Gefahrenbereich. Die Hardware-Kosten pro Kran belaufen sich auf ca. 101.700 bis 152.500 EUR.

Dispositionsebene – Implementierung eines Kran-Dispositionssystems (ACS) mit Anbindung an das MES-System der dritten Ebene sowie das Lagerverwaltungssystem (WMS) des Stahlwerks. Das ACS generiert automatisch Umschlagaufträge basierend auf dem Produktionsplan, weist den optimalen Kran zu und aktualisiert die Lagerplatzkarte in Echtzeit. Die kundenspezifische Entwicklung des Dispositionssystems kostet ca. 254.200 bis 381.300 EUR (gemeinsame Nutzung durch alle 30 Krane).

Sicherheitsebene – Gemäß der Vorschrift TSG 51-2023 – Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung – ist jeder Kran mit intelligentem Kollisionsschutz (automatische Verzögerung bzw. Stopp bei Kranen auf derselben Kranbahn), Überlastbegrenzung mit 30-Tage-Datenspeicherung sowie einem unabhängigen Not-Aus-Taster in der zentralen Leitwarte ausgestattet. Die Kosten für die Sicherheitssystem-Nachrüstung betragen ca. 12.700 bis 19.100 EUR pro Kran.

Kostenstruktur des Umbaus pro Kran:

Umbau-Rechnung: Was spart der Betrieb pro Jahr?

Amortisationszeit = 3,9–5,4 Mio. EUR ÷ 1,67–2,29 Mio. EUR/Jahr ≈ 2–3 Jahre. Dabei sind indirekte Vorteile noch nicht berücksichtigt – der unbemannte Brückenkran arbeitet rund um die Uhr ohne Ermüdungserscheinungen, die Lagerplatzdaten werden in Echtzeit aktualisiert, und durch die Anbindung an das MES-System steigt die Logistikeffizienz des gesamten Kaltwalzwerks spürbar.

Typische Fallstricke bei der Umrüstung

Fallstrick 1: Die Zuverlässigkeit von Sensoren in Stahlwerksumgebungen wird unterschätzt. Zwar ist die Temperatur in der Kaltwalzwerkstatt niedriger als im Stahlwerk, doch die Konzentration von Ölnebel und Metallstaub ist weiterhin hoch. Die Linse des Laserscanners musste anfangs wöchentlich gereinigt werden – die Reinigungsfrequenz wurde zunächst unterschätzt, was in den ersten zwei Monaten zu häufigen Fehlalarmen führte. Die Lösung: Installation einer Druckluft-Spüleinrichtung (ca. 254 EUR pro Gerät), wodurch sich das Reinigungsintervall auf einmal monatlich verlängern ließ.

Fallstrick 2: Die Entwicklungszeit für die MES-Schnittstelle hat sich verdoppelt. Ursprünglich waren 3 Monate für die Anbindung des ACS an das MES-System des Stahlwerks geplant, tatsächlich wurden daraus 6 Monate – nicht wegen technischer Schwierigkeiten, sondern wegen unterschiedlicher Prioritäten zwischen IT-Abteilung und Produktion bei der Dispositionslogik. Lehre: Die MES-Anbindung muss vom Produktionsleiter vorangetrieben werden, nicht allein vom IT-Projektleiter.

Fallstrick 3: Die Kosten für die Aufrechterhaltung der Produktion während der Umrüstung wurden übersehen. Die 30 Brückenkrane wurden einzeln umgerüstet, jeder stand 7–10 Tage still. Zur Sicherstellung der Produktion wurden während dieser Zeit mobile Autokrane angemietet – Mietkosten ca. 6.355 EUR pro Tag, insgesamt rund 190.000–254.000 EUR. Diese Kosten fehlten in der ursprünglichen Budgetplanung.

Häufige Fragen zur unbemannten Krananlage

Fallquelle: Branchenrecherche | Referenznormen: DIN 15018· TSG 51-2023