Mit smarten Prozessen zu mehr Wertschöpfung

Manchmal Vision, manchmal Revolution, zum Teil aber auch schon Realität: Industrie 4.0 ist eines der zentralen Themen der Prozessindustrie. Dabei sieht die Fabrik der Zukunft von außen genauso aus, wie die Fabrik von heute. Das Neue zeigt sich in den Prozessen und in der Art und Weise, wie kommuniziert wird.

Bild: CSB-System AG

In praktisch allen Bereichen der Nahrungsmittelindustrie sollen intelligente Produktionssysteme entstehen, in denen Maschinen, Bauteile und Produkte sich selbst organisieren, steuern und kontrollieren. Dabei geht es vor allem um eins: Wertschöpfung. Wird das Szenario der vernetzten Produktion eines Tages Wirklichkeit, könnte die Produktivität der Unternehmen um bis zu 30 Prozent steigen, heißt es bei der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften ‚Acatech‘. Ziel ist eine intelligente Fabrik, die ihre komplexen Abläufe perfekt beherrscht, resistent ist gegen Ausfallzeiten und jederzeit flexibel auf Änderungen im Produktionsprozess reagieren kann.

Weil durch das autarke Steuern der Produktion keine Ausfallzeiten und Stillstände mehr zu beklagen und die Maschinen immer optimal ausgelastet sind, wird zudem weniger Energie notwendig sein. Auch der Materialverbrauch sinkt, da weniger Ausschuss anfällt. Eine Schlüsselrolle auf diesem Weg wird die Informationstechnologie übernehmen. Gerade bei den komplexen Prozessen in der Nahrungsmittelbranche liegt der größte Effekt in einer integrierten Planung, bei der die ERP-Welt sehr eng mit der technischen Produktions-Welt zusammenwächst.

Eine Revolution?

„Inhaltlich bedeuten die neuen Möglichkeiten einen Umbruch. Allerdings existieren viele der Basistechnologien schon heute“, sagt Dr. Peter Schimitzek, Vorstandsvorsitzender der CSB-System AG. Einige Ideen, die Industrie 4.0 für sich beansprucht, sind in der Lebensmittelverarbeitung bereits Realität. Maschinen- und Betriebsdaten etwa werden schon längst online und direkt im Prozess erfasst. Die Anbindung von Manufacturing Execution-Systemen an ERP-Systeme ist auch keine neue Entwicklung. Gleiches gilt für die Kommunikation von Maschine zu Maschine, etwa wenn es um die Ermittlung von Energieverbräuchen oder die Maschinenperformance geht. „Die intelligente Fabrik kommt nicht von heute auf morgen, sondern als Evolution in vielen kleineren Schritten“, so Schimitzek.

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Produktionslinien auslasten

CSB hat beispielsweise das Leitstandmodul Linecontrol im Portfolio. Steigt der Automatisierungsgrad, dann wächst auch der Bedarf an Kontrolle. Engpasse, Stillstände, schlechte Maschinenperformance und unzureichende Kapazitäten müssen rechtzeitig erkannt werden. Realdaten aus Produktion und Logistik werden damit zu kritischen Erfolgsfaktoren. „Diese Daten müssen genau dann verfügbar sein, wenn sie gebraucht werden. Sie sind die Entscheidungsgrundlage für das Management und die Produktionsleitung. Will man sie nutzen, um mit ihnen die Wertschöpfung zu erhöhen, dann ist Integration gefragt. Allein an den Maschinen sind die Informationen nur begrenzt hilfreich – zu einer besseren Prozessüberwachung tragen sie erst dann bei, wenn sie auch im ERP-System zur Verfügung stehen. Erst dann lassen sich die Informationen auch für unterschiedliche Kontexte aufbereiten“, sagt CSB-Vertriebsleiter Hermann Schalk. Die Applikation liefert alle Informationen über die aktuelle Auslastung und die Leistungen sowohl der einzelnen Maschinen als auch der gesamten Produktions- oder Verpackungslinie – in Echtzeit. Engpässe und Störfälle können anschaulich visualisiert und dadurch schneller behoben werden. Weil Anlagenstillstände und Ausfallzeiten auf ein Minimum reduziert werden, bleibt die Gesamtanlageneffektivität (OEE) auf einem konstant hohen Level.

Automatisiert bewerten

Potenzial versprechen auch die Bildverarbeitungstechnologien des Anbieters, im Einsatz beispielsweise bei der landwirtschaftlichen Erzeugerorganisation Uniporc Ouest aus Frankreich. Deren Schlachthöfe stufen mit Hilfe des Image-Meaters die Schlachtschweine direkt in der Schlachtlinie nach Handelsklassen und damit nach Qualität ein – vollautomatisch und ohne, dass ein Mensch eingreifen müsste. Die anschließende Rechnungsstellung erfolgt dann auf Basis der Klassifizierungsergebnisse. Mit über 20 Millionen gewogenen und klassifizierten Schweinen pro Jahr ist Uniporc für über 80 Prozent der französischen Schlachtschweineproduktion und etwa sieben Prozent der EU-Schlachtschweineerzeugung verantwortlich.

Neue Möglichkeiten moderner Bildverarbeitung zeigt auch der Eyedentifier. Er dient der vollautomatischen Identifizierung, Sortierung und Verzielung von Artikeln via Bildanalyse und wird beispielsweise zur maschinellen Sichtprüfung am Zerlegeausgang oder Produktionseingang eingesetzt. Im Gegensatz zu häufig fehlerhaften menschlichen Prüfungen sichert die Lösung eine konstante und gleichmäßige Qualitätsmessung. Damit ist sie auch für andere Branchen interessant, etwa wenn es darum geht, Obst und Gemüse nach Qualitätsstufen zu sortieren.

Cloud als Treiber

„Ein Stützpfeiler von Industrie 4.0 ist die Cloud. Sie wird eine der treibenden Technologien auf dem Weg zur Smart Food Factory sein“, sagt CSB-Vorstandsmitglied Sarah Vanessa Kröner. Cloud Computing gilt als eine der Basistechnologien, um das Datenvolumen der Smart Food Factory beherrschbar zu machen. Wenn die Vision einer umfassenden Vernetzung zwischen Rohstoffen, Maschinen und allen an der Wertschöpfungskette beteiligten Wirklichkeit wird, werden nicht nur Effizienz und Flexibilität steigen. Es werden auch Unmengen von Daten entstehen. Flexibel gestaltete IT-Ressourcen via Cloud sind hervorragend dazu geeignet, die immer komplexer werdende Informationsverarbeitung zu bewältigen. So ermöglicht die Integration cloudbasierter Systeme einen räumlich verteilten Zugriff auf Informationen über Rohstoffbedarf, Liefermengen und Kapazitäten. „Mit unserem Rechenzentrum haben wir frühzeitig die Möglichkeit des Cloud Computing für unsere Kunden geschaffen“, sagt Kröner.

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Der Pastahersteller Bon Pastaio GmbH etwa steuert in zwei Betrieben die Warenwirtschaft sowie das Qualitätsmanagement und das Rechnungswesen mit einer Lösung aus der Cloud. Oder die Kahler Gewürze GmbH, Hersteller von Gewürzmischungen aus Berlin: „Wir nutzen die Cloud-Lösung, da sich unser Hochregallager in einem anderen Gebäude befindet. Dorthin besteht nur eine normale Internetverbindung. Über die Cloud-Anwendung kann unser Lagerleiter nun die Wareneingänge sofort in das System verbuchen. Alle Warenbewegungen aus dem Lager heraus werden ebenfalls in Echtzeit gebucht. Das verschafft uns eine lückenlose Transparenz über unser Lager“, sagt Geschäftsführer Florian Doll.

Supply Chain virtualisieren

Ein transparenter Informationsfluss von der Beschaffung über die Produktion bis zum Service für die Kunden ist der Wunsch jedes produzierenden Unternehmens. Aktuelle Praxisbeispiele zeigen, dass es schon heute möglich ist, Produkte und ihre Entstehung vom Feld bis auf den Teller vorauszuplanen und auch zurückzuverfolgen. Die Wertschöpfungskette ist lückenlos visualisierbar, denn die Informationen werden im laufenden Prozess konsequent und automatisiert von Prozessschritt zu Prozessschritt weitergegeben. Das führt so weit, dass Konsumenten heute an der IT-gestützten Rückverfolgung von Produkten partizipieren können. Wer beispielsweise Fleischprodukte von Wolf und Vion kauft, kann via Smartphone schnell und unkompliziert die Rückverfolgungsinformationen ermitteln.

Ähnliche Beispiele existieren auch in anderen Branchen. Der Salatproduzent Eisberg kann mit Hilfe einer mobilen Softwareapplikation seine Produkte überwachen – vom Anbau bis zum verpackten Artikel. Kontrollen werden bereits auf den Feldern der europaweit gut 100 Salat- und Gemüselieferanten durchgeführt. Hier kommen webbasierte Applikationen auf Laptops zum Einsatz. „Wir kennen die Qualität der Rohstoffe, schon bevor sie per LKW zu unseren Verarbeitungsbetrieben transportiert werden. So können wir nicht nur unsere Produktion effizienter planen, sondern können auch unsere Lieferanten besser bewerten. Außerdem können wir feststellen, ob sich die Ware während des Transports verändert hat“, sagt Peter Ettrich, Head of IT der Eisberg-Gruppe.

Schon heute ist die Wertschöpfungskette bei Lebensmitteln lückenlos visualisierbar.
Bild: CSB-System AG

Schritt für Schritt

Die selbstständig arbeitende Lebensmittelfabrik ist zwar noch eine Vision, doch viele Elemente der Produktionsarbeit von morgen finden sich bereits heute in der Lebensmittelindustrie. Jetzt geht es darum, aus ihnen eine Gesamtlösung zu etablieren. Aber wo ist der Startpunkt? Dr. Peter Schimitzek empfiehlt eine schrittweise Herangehensweise. Nahrungsmittelunternehmen sollten zunächst prüfen, wo es sich lohnt, Prozesse zu ändern und neue Technologien einzuführen: „Diese Strategie ist erfolgversprechender als direkt nach den Industrie 4.0-Sternen zu greifen. Ein guter Einstieg kann die Einführung mobiler Lösungen in Produktion und Logistik und die Implementierung produktionsnaher IT- Funktionen sein. Damit wäre die Basis gelegt, die einzelnen Prozesse vollständig digital abzubilden, wie zum Beispiel die Betriebsdatenerfassung oder die Rückverfolgung“, so Schimitzek. Mit seinen skalierbaren Lösungen in den Bereichen Automatisierung, Digitalisierung, Integration und Virtualisierung begleitet CSB-System seine Anwender dabei, sich Stück für Stück der Smart Food Factory zu nähern.