Smarte Produktionsprozesse in der Getränkeindustrie

Smarte Produktionsprozesse in der Getränkeindustrie

Die Ansprüche der Verbraucher an Qualität und Nachhaltigkeit der Produkte und Verpackungen haben zugenommen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden braucht es nachhaltige Produktlösungen und smarte Produktionsprozesse. Um dem hohen Anspruch an Präzision und Dynamik der Anlagen in der Lebensmittelindustrie gerecht zu werden, finden neben innovativen Antriebskomponenten auch Systeme der digitalen Vernetzung Verwendung.

Die Aussichten für die weltweite Getränkeindustrie sind gut. Das zeigen Daten des britischen Marktforschungsinstituts Euromonitor International und des VDMA Fachverbandes Nahrungsmittelmaschinen und Verpackungsmaschinen. Demnach wurden im Jahr 2018 weltweit 947 Mrd. Liter Getränke konsumiert. Bis 2023 soll die Nachfrage weiter steigen – um 16,3 % auf über eine Bio. Liter (1 101 Mrd. Liter).

Mit wachsender Weltbevölkerung nimmt gleichzeitig der Absatz von Getränken zu. Entsprechend legt auch die Nachfrage nach Abfüllmaschinen weltweit zu. Laut VDMA-Angaben wurden im Jahr 2018 rund um den Globus Füll- und Verschließmaschinen im Wert von über 7,4 Mrd. EUR exportiert – mit einem Plus zum Vorjahr von 3,6 %. Der Getränkesektor macht hier einen hohen Anteil aus. Exportweltmeister ist Deutschland. Das Land kam 2018 auf einen Exportwert für Füll- und Verschließmaschinen von über 2,3 Mrd. EUR. Aber nicht nur der Verbrauch an Getränken steigt weltweit; es wird gleichzeitig auch anders konsumiert. Bei der Auswahl der Produkte wird bewusster entschieden und mehr Wert auf Inhaltsstoffe und deren Herkunft gelegt.

Energiesparende Anlagen notwendig
Für nachhaltige Produktlösungen braucht es smarte Produktionsprozesse, die die Energieeffizienz bei der Herstellung erhöhen, die CO2-Emissionen langfristig senken und den Material- und Ressourcenverbrauch verringern. Dank digitaler Vernetzung und Über­wachung kann die Produktqualität optimiert und die Anlagenverfügbarkeit erhöht werden.
So sind Glasfüller der neuen Generation dank optimierter Vakuumpumpen in der Lage, mit bis zu 20 % weniger Energie auszukommen und gleichzeitig die CO2-­Emissionen um bis zu 50 % zu senken. In jedem einzelnen Füllventil sind Drucksensoren installiert, die lückenlos Abweichungen von Sollwerten und Flaschenbruch erkennen“, erklärt Manfred Härtel, Product Manager Filling bei KHS, die ­Automatisierungsprozesse des Glasfüllers Innofill Glass DRS. Eine kamerageführte Regelung der Hochdruckeinspritzung kann die Schaumkrone kontrollieren und ­regeln, sodass Produktverluste um bis zu 50 % verringert werden können. Auch die Nutzung von Prozesswärme und ein verringerter Wasserverbrauch bei der ­Reinigung können die Energiebilanz der Maschinen positiv beeinflussen und die  Produktionskosten senken.

Künstliche Intelligenz und Augmented Reality
Den Prototyp eines selbstlernenden Füllventils stellte die Unternehmensgruppe KHS Ende 2019 der Öffentlichkeit vor. Mithilfe künstlicher Intelligenz soll es dafür sorgen, den Produktionsprozess zu optimieren und zugleich den Bedien- und Wartungsaufwand deutlich zu verringern. „Wir haben dazu cyber-physische Systeme entwickelt, mit deren Hilfe das Füllventil selbst herausfindet, wie es ein bestimmtes Getränk optimal und möglichst schnell in einen ­bestimmten Behälter einfüllt“, erklärt Jochen Ohrem, Expert of R&D Management bei KHS, die Neuentwicklung. Im Fokus des Erlernens stehen Selbstkonfiguration, Analyse, Selbstdiagnose und schließlich Selbstoptimierung.

Zukunftsfähige Technologien nutzt auch Krones AG. Kunden des deutschen Konzerns erhalten dank Remote Support bei unge­planten Stillständen oder kurzfristigen Schwierigkeiten 24/7-Unterstützung durch Servicespezialisten bei der Fehlersuche und ­-behebung. Zusätzlich zum telefonischen Support können die ­Anlagenbetreiber auf die Nutzung von Augmented-Reality-Support zurückgreifen. Dafür kommen sog. Smart Glasses zum Einsatz und holen den Support-Spezialisten virtuell vor Ort.

Damit es gar nicht erst zum Anlagenstillstand kommt, setzt ­Krones auf Prävention. Datenbasiert können frühzeitig Schwachstellen im Produktionsprozess erkannt und behoben werden. Support-Spezialisten überwachen den Produktionsprozess kontinuierlich, indem sie von außerhalb auf die Maschinendaten zugreifen, rechtzeitig auf sich anbahnende Probleme hinweisen und den Anlagenbetreiber im Falle eines Falles durch die Fehleranalyse und -behebung führen.

Zukünftig autonome Produktion?
Solche Innovationen und viele weitere Lösungen machen deutlich, dass die Smart Factory keine Zukunftsmusik mehr ist, sondern bereits jetzt Realität. Es braucht keinen Blick in die Glaskugel, um vorherzusagen, dass Cyberphysische Systeme (CPS) die Zukunft der Getränkeherstellung stark dominieren werden. Unabhängig vom Menschen steuern sie eigenständig Produktion und Prozesse, informieren sich gegenseitig, planen Aktionen selbstständig und lösen sie aus. Betreffen wird das nicht nur die Betriebsprozesse im Unternehmen an sich, sondern weit mehr wird sich die neue Technologie auch auf Partner, Lieferanten, Lageristen und Kunden ausweiten, die alle miteinander vernetzt sein werden.

Ein Artikel aus der antriebstechnik 09/2020.

www.interpack.de

Fotos: Aufmacher: Constanze Tillmann, Messe Düsseldorf GmbH; ­
01: Matthias Jeserer, Krones AG; 02: Melanie Streich; 03 KHS GmbH

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