Firmen im Artikel
Inhaltsverzeichnis
1. Schneller Return on Investment
2. Servomotor als virtueller Sensor
3. Lückenlose Datenintegration
4. Digitaler Fluss als Abbild der Produktion
Pfannkuchen der Yummy Bakery sind gefragt und finden sich in den Regalen fast aller großen Einzelhandelsketten in Belgien. Die Auswahl authentischer Zutaten und eine Zubereitung wie in der Pfanne sind ein Teil des Erfolgs, der andere Automatisierung und Digitalisierung. „Das Ziel ist es, einen vollständig digitalisierten Ablauf zu schaffen, um unsere Prozessstabilität zu verbessern und monotone Routinearbeit für unsere Mitarbeiter zu minimieren“, berichtet Sara Geldhof, die das Unternehmen heute in zweiter Generation mit ihrem Bruder Tom leitet.
Um dies zu erreichen, ging Yummy Bakery eine Partnerschaft mit den Ingenieuren von CTRL Engineering ein, die über Erfahrung im Automotive-Bereich verfügen und Prinzipien wie die Null-Fehler-Strategie auch auf andere Sektoren übertragen. „Gemeinsam mit unseren Kunden suchen wir nach Möglichkeiten, ihre Prozesse zu verbessern, damit sie mit denselben Maschinen und Mitarbeitern mehr produzieren können“, fasst Geschäftsführer Pieter Meseure die Zielsetzung von CTRL Engineering zusammen.
Bild: Beckhoff
Schneller Return on Investment
Obwohl sowohl Yummy Bakery als auch CTRL Engineering die Messlatte hoch ansetzten, konzentrierten sie sich zunächst auf die kleinen Erfolge. „Wir haben nach den ‚tiefhängenden Früchten‘ gesucht – denn was uns sofortigen Gewinn bringt, verschafft uns mehr Ressourcen für die nächsten Schritte der Digitalisierung“, sagt Pieter Meseure. Die großen Gewichtsschwankungen der Pfannkuchen waren der erste Punkt auf der Agenda. „Wir fragten uns, welche Auswirkungen es hat, wenn wir 10 % Übergewicht einsparen könnten“, erläutert Mathieu Dutré, Leiter Innovation und Geschäftsentwicklung bei CTRL Engineering. „Die Berechnung ergab einen ROI von weniger als einem Jahr – das war ein klarer Fall!“
Servomotor als virtueller Sensor
Die Dosierung der Teigmenge erfolgte zuvor pneumatisch – statt 500 g Sollgewicht konnte eine Pfannkuchenpackung damit aber bis zu 560 g wiegen. In einem ersten Schritt wurde also eine Druckregelung für die vier Teigdüsen der Produktionsmaschine realisiert. „Der Druck wird in Abhängigkeit vom Drehmoment eines Motors berechnet und um die angestrebten Gewichtseinsparungen zu erreichen, muss die Regelung ständig nachgeführt werden“, erläutert Pieter Meseure. „Darum schufen wir einen geschlossenen Regelkreis mit dem Servomotor als ‚virtuellem Sensor‘.“ Daneben werden die Daten einer Waage verarbeitet, mit der das mittlere Gewicht der Pfannkuchen überwacht wird. Außerdem wurden die Daten einer Kontrollwaage, die sich am Ende der Verpackungslinie befindet, in das Modell integriert. Denn auch der Kühlturm, den die Pfannkuchen vorher durchlaufen müssen, hat eine Auswirkung auf das Gewicht.
Lückenlose Datenintegration
Alle erfassten Daten werden auf einer Cloud-Plattform zusammengeführt, einer Eigenentwicklung von CTRL Engineering. Auf dieser Basis konnten die Abweichungen im Pfannkuchengewicht bereits auf 0,4 g reduziert werden, was einem Gewinn von 7 bis 8 % durch eingesparte Rohstoffe entspricht. „Und wir können auch schon absehen, wie wir mit der Zeit auf eine Abweichung von 0,1 g kommen können“, fügt Mathieu Dutré hinzu. Das hört sich überraschend einfach an – und für die Bediener ist es das auch, denn sie müssen nur auf das richtige Rezept klicken.
Im Hintergrund laufen komplexe Algorithmen und Modelle, um einen digitalen Zwilling der physischen Maschine zu berechnen. „Die Integration der Daten ist der Schlüssel dafür“, so Dutré weiter. Deswegen bestehe das Rückgrat der Lösung aus der Steuerungstechnologie von Beckhoff. „Deren PC-basierte Plattform ermöglicht es uns, Funktionalitäten per Software hinzuzufügen, ohne dazu die Hardware verändern zu müssen.“
Bild: Beckhoff
Pieter Meseure führt auch die Offenheit des Systems als Vorteil an: „In der Automatisierungssoftware Twincat können wir alle möglichen Systeme und Daten nahtlos miteinander verbinden und so schnell auf Veränderungen reagieren.“ In der Produktion dient ein Embedded-PC CX5240 zur Steuerung. Optisch fällt hier auch das Control Panel CP3916 ins Auge. „In der Edelstahlausführung ist es perfekt geeignet für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie“, sagt Mathieu Dutré. „Beckhoff bietet aber nicht nur alles an Technik, was zur Steuerung der Produktion erforderlich ist; dahinter steht auch ein sachkundiges Team, das immer erreichbar ist.“
Digitaler Fluss als Abbild der Produktion
In Hinsicht auf die Digitalisierung ist dies aber nur die Spitze des Eisbergs für Yummy Bakery. Der nächste Schritt? „Die Automatisierung der Qualitätskontrolle am Ende der Verpackungslinie durch den Einsatz von Bildverarbeitung“, so Pieter Meseure. „Wir warten nur noch auf die Einführung der OCR-Funktionalität.“
Hinter den Kulissen trainiert Beckhoff bereits ein Modell für maschinelles Lernen, um noch mehr Schriftarten erkennen zu können. „Die dadurch möglichen Gewinne sollen wiederum dazu dienen, eine zweite Produktionslinie in einem neuen Werksgebäude zu installieren, um die Kapazitäten um weitere 50 % zu erweitern. Dann könnten wir die Produktion aus dem ersten Gebäude hierher verlagern und denselben Prozess wiederholen, bis im Endeffekt ein perfekter, digitaler Fluss entsteht“, so Pieter Meseure abschließend. (co)
