Brain2 von Bizerba: Was Software für die Lebensmittelbranche möglich macht…

Industrie 4.0 nutzt Produktionsdaten für mehr Gesamtanlageneffektivität (OEE), predictive Maintenance und Rückverfolgbarkeit

  • Abb. 1: Wer Lebensmittelvielfalt wirtschaftlich produzieren will, benötigt hoch technisierte und leistungsfähige Prozesse. Sie werden bei enger Verzahnung von Hard- und Software lückenlos planbar und vorhersagbar. Als Konsequenz steigen Qualität und OEE. Abb. 1: Wer Lebensmittelvielfalt wirtschaftlich produzieren will, benötigt hoch technisierte und leistungsfähige Prozesse. Sie werden bei enger Verzahnung von Hard- und Software lückenlos planbar und vorhersagbar. Als Konsequenz steigen Qualität und OEE.
  • Abb. 1: Wer Lebensmittelvielfalt wirtschaftlich produzieren will, benötigt hoch technisierte und leistungsfähige Prozesse. Sie werden bei enger Verzahnung von Hard- und Software lückenlos planbar und vorhersagbar. Als Konsequenz steigen Qualität und OEE.
  • Abb. 2: Bizerba Cloud Plattform zur Umsetzung von Predictive Maintenance.

In Sachen Industrie 4.0 ist die Automobilindustrie der ungeschlagene Vorreiter. Hersteller wie Zulieferer haben in den vergangenen Jahren ihre Prozesse radikal runderneuert. Sie können ihre Fertigung effizienter planen, kontrollieren und steuern. Maßgebliches Fundament dieser Entwicklung ist der Einsatz moderner Software. Die Lebensmittelbranche tut gut daran, sich mehr als nur eine Scheibe abzuschneiden – denn auch hier winkt viel Potenzial.

Kurz gesagt beschreibt der Begriff „Industrie 4.0“ das Bestreben, möglichst viele Informationen zu sammeln, diese zu verknüpfen, in einen Zusammenhang zu bringen und praktisch nutzbar zu machen. Das bewirkt keine Revolution, sondern eine Evolution in vielen kleinen Schritten, die von Kundenanforderungen getrieben ist. Diese Anforderungen sind, wie in vielen anderen Branchen auch, in der Lebensmittelindustrie zunehmend im Wandel. Der Trend geht in Richtung Diversität: Umweltbewusste wünschen Bio-Lebensmittel, sportlich Veranlagte möchten sich mit Diätprodukten gesünder ernähren, Allergiker vertrauen auf laktose- und glutenfreie Produkte.

Wer eine solche Variantenvielfalt wirtschaftlich anbieten will, kommt ohne hoch technisierte und leistungsfähige Prozesse nicht mehr aus. Im Jahre 2018 bedeutet das vor allem: Produktionshardware und Produktionssoftware müssen eng miteinander verzahnt sein, alle Prozesse lückenlos einseh-, steuer- und analysierbar sein. Denn Transparenz und Rückverfolgbarkeit haben besonders in der lebensmittelverarbeitenden Branche oberste Priorität. Lückenlose Dokumentationen und Reports sowie Statistiken sind unerlässlich. Um all das gewährleisten zu können, müssen Unternehmen Daten aller Art selbst erheben lassen – unter anderem mittels ihrer eigenen Maschinen. Dabei gilt: Mehr ist mehr.

Frühzeitige Schadenskontrolle und -begrenzung
Eine regelmäßige Kontrolle und der Austausch anfälliger Teile einer Maschine reduzieren zwar Störfälle, plötzlich auftretende Schäden und damit verbundene Stillstände lassen sich damit allerdings nur selten verhindern. Predictive Maintenance setzt genau hier an.
Intelligente Systeme sammeln Zustandsdaten von Maschinen, bspw.

zur Betriebstemperatur oder der generellen Laufzeit. Anschließend werten sie diese aus und stellen die Informationen anhand von Wahrscheinlichkeitsrechnungen und verschiedener Prüfparameter in Korrelation. Darauf aufbauend erstellen die Systeme Prognosen über die mögliche weitere Lebensdauer einer Maschine. So warnen sie etwa vor eventuell bevorstehenden Ausfällen oder weisen darauf hin, dass eine Wartung nötig ist.

Tritt eine Abweichung von der Norm auf, lassen sich sofort Gegenmaßnahmen einleiten. Das geschieht durch die Maschine oder den Kunden selbst, die installierte Software oder einen Service-Techniker. Erkenntnisse solcher Analysen kommen zudem zukünftigen Prognosen zugute.
Außerdem lässt sich auch mithilfe eines Gerätepasses ermitteln, welche Gerätekomponenten von einem Schaden betroffen sind, oder welche Software aktuell verwendet wird – auch ohne direkten Kontakt zur Maschine. Die bspw. in einer Cloud gespeicherten Daten erlauben einen schnellen Zugriff, Gegenmaßnahmen sind so jederzeit möglich. Die Cloud ist durch zyklisch gesendete Messwerte stets auf dem neuesten Stand. Der konfigurierbare Datenaustausch passt sich an die individuellen Sicherheitsanforderungen und das Datenmanagement der Unternehmen genau an.

Overall Equipment Effectiveness
Daten erweisen sich aber auch als sehr nutzbringend, wenn es um die Produktivität geht. Derzeit werden Kennzahlen in der fleischverarbeitenden Industrie noch eher stiefmütterlich behandelt. Dabei können sie dazu beitragen, die Produktivität deutlich zu erhöhen. Das Zauberwort lautet Overall Equipment Effectiveness (OEE). OEE ermöglicht es, Produktionsdaten zu analysieren, Verbesserungsmaßnahmen einzuleiten und deren Wirkung zu messen.
Der OEE-Wert einer Maschine setzt sich üblicherweise aus drei zentralen Komponenten zusammen: Der Verfügbarkeitsfaktor bezeichnet das Verhältnis zwischen der ungeplanten Stillstandzeit und der theoretisch möglichen Produktionszeit. Der Leistungsfaktor bezeichnet die theoretisch mögliche Leistung der Maschine im Vergleich zu ihrer tatsächlichen. Schließlich gibt es noch den Qualitätsfaktor, der ausdrückt, wie viele Teile in der gewünschten Qualität produziert wurden. Dieser Bereich ist in der Lebensmittelindustrie naturgemäß besonders sensibel – z. B., wenn eine Verpackung mit Hackfleisch Metall- oder Plastikteile enthält, wenn Etiketten fehlerhaft ausgezeichnet sind oder die Verpackung andere Fehler aufweist.

Software kann den OEE-Wert aus den genannten Faktoren errechnen und diesen für die Analyse der Produktionsdaten effektiv nutzen. So sind Informationen über die Tages-Performance einzelner Maschinen, eine Monatsübersicht und andere Darstellungsformen möglich, die einen genauen Einblick in die Leistungsfähigkeit der Produktionslinie geben. Effizient eingesetzt zeigt der OEE-Wert in vielen Branchen auf, wo sich Kosten einsparen lassen, die durch einen geringeren Materialverbrauch entstehen. Außerdem lässt sich so erkennen, wie Produkte mit einer höheren Qualität und weniger Ausschuss möglich sind.
Der Einsatz verlässlicher und funktionsstarker Technologie ist Pflicht. Nicht nur die Verfügbarkeit und Performance von Maschinen lässt sich steigern. Auch Stromkosten können durch optimierte Laufzeiten eingespart werden. All das funktioniert allerdings nur, wenn eine umfassende Planung zugrunde liegt und Akzeptanz auf allen Betriebsebenen besteht.

Die richtige Mischung: Formel- und Rezepturverwaltung
Drittens ist Software auch im Qualitätsmanagement unerlässlich. Bei Nahrungsmitteln kommt es bspw. darauf an, Zutaten bis aufs Milligramm genau zu dosieren. Schon ein einziger Bestandteil kann ausreichen, um das Produkt wertlos zu machen, oder dem Verbraucher zu schaden, wenn er über- oder unterdosiert ist. Softwarelösungen können mit den nötigen Informationen und Daten dafür sorgen, dass solche Probleme der Vergangenheit angehören.
Die Software muss Stammdaten mit Materialinformationen, Basisrezepten, Bedienvorschriften und Instruktionen zentral verwalten und Änderungen über Audit-Trail nachverfolgen. Das ermöglicht die exakte Steuerung von Produktionsabläufen, angefangen beim einzelnen Rezeptur-Arbeitsplatz bis hin zu umfassenden Client-Server-Lösungen. Übergeordnete ERP-Systeme können die gespeicherten Aufträge, Rezepte und Ergebnisdaten über eine Dateischnittstelle austauschen. Auch sind zyklische Backups mit allen wichtigen Produktionsinformationen vonnöten.

Die Software unterstützt Verantwortliche in der Produktion zudem dabei, vollständige Chargen zurückzuverfolgen. Eine Audit-Trail-Funktion ermöglicht das Aufzeichnen aller Produktionsdetails, bspw., wer zu welchem Zeitpunkt an welchem Terminal eine Änderung vorgenommen hat. Im Reklamationsfall sind so die einzelnen Schritte leicht nachvollziehbar. Nicht zuletzt ermöglichen solche Daten auch die Erfüllung der Füllmengenkontrollen verschiedener Marktregionen – wie USDA in den Vereinigten Staaten oder FPV in der Europäischen Union.

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