Industrie 4.0 Ein Blick über den Technik-Tellerrand

Montag, 12. März 2018
In allen Branchen entstehen Smart Factorys, in denen Maschinen und Produkte sich selbst organisieren, steuern und kontrollieren.
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In allen Branchen entstehen Smart Factorys, in denen Maschinen und Produkte sich selbst organisieren, steuern und kontrollieren.
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Anuga FoodTec Digitalisierung


Der Einfluss der zunehmenden Digitalisierung auf die Lebensmittelproduktion ist eines der zentralen Themen auf der Anuga FoodTec in Köln.
In praktisch allen Branchen der Lebensmittelindustrie sollen Smart Factorys entstehen, in denen Maschinen und Produkte sich selbst organisieren, steuern und kontrollieren. Ob Greenfield oder Brownfield: Der Weg in Richtung Industrie 4.0 ist eingeschlagen – jetzt gilt es, die Herausforderungen bei der Vernetzung zu lösen. Smarte Sensoren sind dabei die Wegbegleiter, wie ein Blick über den Fleischtechnik-Tellerrand zeigt.

Dass die Prozess- und Diagnosedaten aus der Feldebene bis in die Leitebene durchgereicht werden, ist an sich nicht neu. Schon heute sind die Maschinen miteinander verbunden, um die lückenlose Rückverfolgbarkeit über die gesamte Prozesskette sicherzustellen.

Der nächste Schritt ist die direkte Kommunikation der einzelnen Anlagenmodule in Echtzeit – die M2M-Kommunikation. Statische IT-Lösungen stoßen hier schnell an ihre Grenzen, denn die intelligente Fabrik besteht aus dezentralen Produktionsumgebungen mit unterschiedlichen Komponenten mit jeweils eigenen Datenquellen. Ohne Cloud-Computing lassen sich die wachsenden Datenmengen nicht mehr verarbeiten und ad-hoc auswerten.

Künftig soll die Datenwolke nicht nur auf der Managementebene zum Einsatz kommen, sondern auch im Maschinenraum. Die zentrale Herausforderung dabei: Die Produktion virtuell abzubilden und die „echte“ Produktion mit dem Abbild zu synchronisieren. Selbst moderne Greenfield-Werke wie das von Nestlé entsprechen unter diesem Aspekt noch nicht dem Verständnis von Industrie 4.0.

Auch im Bereich der Wartung, etwa für das Predictive Maintenance, müssen die Maschinen selbstständig Informationen über ihren Betriebszustand an den Instandhalter zurückmelden. Intelligente Sensorsysteme übernehmen eine Schlüsselrolle. Die künstlichen „Sinnesorgane“ erfassen neben Größen wie Druck, Volumen und Temperatur auch Schwingungen und Vibrationen.
Maschinen und Prozesse, die mit künstlicher Intelligenz ausgestattet sind, schaffen die Voraussetzung für mehr Flexibilität in der Produktion.
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Maschinen und Prozesse, die mit künstlicher Intelligenz ausgestattet sind, schaffen die Voraussetzung für mehr Flexibilität in der Produktion.
Auf Basis dieser Zustandsdaten soll sich die Produktion weitgehend selbst überwachen. Doch das allein reicht nicht. Industrie-4.0-taugliche Sensoren, wie sie auf der Anuga FoodTec zu sehen sind, verfügen neben den Ausgängen für die Anlagensteuerung über eine weitere Schnittstelle. Mit ihr stehen sie in Verbindung mit Cloud-Diensten.

Starre Anlagenkonzepte auflösen

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt Robofill 4.0 zeigt den Weg an, den die Branche einschlägt. Ziel der Wissenschaftler von der Technischen Universität München und des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik ist ein flexibles Automatisierungskonzept, mit dem sich Getränke bis zur Losgröße 1 abfüllen lassen.

Projektpartner sind die Unternehmen Beckhoff, Krones, Proleit, Yaskawa, Siemens, Till und Zimmer sowie die Staatsbrauerei Weihenstephan. Die Einbindung des Verbrauchers erfolgt über ein Onlineportal, welches das Zusammenstellen der Getränke und die Auswahl der Behälter ermöglicht. Für die individuelle Gestaltung der Flaschen ist eine direkte Tintenstrahlbedruckung vorgesehen.

Das dynamische Abfüllkonzept für mittelständische Unternehmen erlaubt eine format- und losgrößenflexible Produktion mit wenigen Flaschen bis hin zum Unikat. Alle Komponenten des Füllsystems kommunizieren als cyberphysische Systeme mittels Cloud-Technologien untereinander und mit der überlagerten Produktionsplanung. Der Clou: Das Produkt selbst besitzt einen virtuellen Repräsentanten, welcher mit den einzelnen Modulen in Kontakt tritt, so dass sich die Flaschen selbstständig durch den Abfüllvorgang steuern.

Neue Freiheiten für ältere Anlagen

Maschinen und Prozesse, die mit künstlicher Intelligenz ausgestattet sind, schaffen die Voraussetzung für mehr Flexibilität in der Produktion. Bei einem idealtypischen Greenfield-Projekt lassen sich von Beginn an moderne Sensoren aufsetzen. Bei der Vielzahl von Brownfield-Werken, die den hochproduktiven Greenfields in der Lebensmittelindustrie gegenüberstehen, sieht die Realität anders aus. Ihre Maschinen befinden sich zum Teil seit über 15 Jahren im Einsatz und setzen auf eine komplett andere Infrastruktur, als sie in der Smart Factory verlangt wird.

Damit diese künftig wettbewerbsfähig produzieren können, müssen sie nach Industrie-4.0-Gesichtspunkten optimiert werden. Die Einbindung bestehender Maschinen mittels moderner Sensoren und Aktoren in smarte Prozesse spielt folglich eine zentrale Rolle auf der Anuga FoodTec.

Wie real die Smart Factory ist und welche Herausforderungen mit der Umsetzung der Vision verbunden sind, können die Besucher auf der Messe sehen. Die Aussteller stellen Lösungspakete für Greenfield- und Brownfield-Anlagen vor, mit denen sich die Prozesse im Sinne von Industrie 4.0 digitalisieren lassen.

Weitere Beiträge zur Anuga FoodTec finden Sie hier.

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