Smart Factory

Connected Enterprise: Digitales Rezept für die Keksfabrik

| Autor / Redakteur: *Ashkan Ashouriha, Reiner Wippermann / Karin Pfeiffer

Die smarte Keksfabrik ist vernetzt: Wichtigste Zutat sind intelligente Sensoren auf Basis der IO-Link-Technologie.
Die smarte Keksfabrik ist vernetzt: Wichtigste Zutat sind intelligente Sensoren auf Basis der IO-Link-Technologie. (Bild: Rockwell Automation)

In einer Smart Factory stecken viele Technologien. Jede für sich schafft Mehrwert für industrielle Verfahren. Integriert in ein ganzheitliches Konzept wie das Connected Enterprise ermöglichen sie bereits heute, die digitale Transformation umzusetzen.

Die intelligente Fertigung lässt sich zunehmend leichter realisieren, weshalb auch immer mehr Hersteller die Umsetzung dieses Konzepts angehen. Laufen IT- und Produktionssysteme unabhängig voneinander, kann das jedoch zu einer größeren Herausforderung werden. Wie und wo sollte man also am besten beginnen? Der erste Schritt besteht darin, die Menschen, Verfahren und Technologien auf Fertigungs- und Geschäftsebene zu vernetzen. Zwar gibt es mittlerweile Standards für Smart Manufacturing, diese bieten jedoch keine sonderlich pragmatische Herangehensweise, was die Umsetzung betrifft. Hier kommt das Connected-Enterprise-Konzept von Rockwell Automation ins Spiel. Es bietet eine ganzheitliche Struktur und Gestaltungshinweise, um intelligente Maschinen und Betriebsmittel sowie den Rest des Unternehmens miteinander zu vernetzen. Das Konzept wurde umfassend getestet und kommt bereits erfolgreich in vielen Fertigungsanlagen auf der ganzen Welt zum Einsatz.

Wie das Connected Enterprise zu einer intelligenten Produktion führt, lässt sich anhand eines Rundgangs durch eine intelligente Keksfabrik veranschaulichen. Die Tour durch diese digitale Fabrik zeigt, wie sich der gesamte Produktionsablauf vereinheitlichen und beschleunigen lässt, ebenso wie die Realisierung eines Connected Enterprise die Betriebszeiten maximiert, Kosten einspart und den Ressourceneinsatz optimiert.

Unser Rundgang beginnt an der Anlieferungsrampe für Rohmaterialien wie Mehl, Haferflocken, Schokolade und Zucker. Der Produktionsprozess füllt sie zunächst in große Lagertanks ab, führt von dort den Mischtanks abgewogene Mengen jeder Zutat zu und verrührt sie mit dem Teig. Dieser wird in die gewünschte Anzahl der Kekse portioniert und zum Ofen weiterbefördert. Von dort wiederum kommen die gebackenen Kekse in den Abkühlungstunnel und dann weiter in den Kartonpacker, der die Kartons automatisch verpackt und auf Paletten stapelt.

Connected Enterprise: So läuft es in der Praxis

Die Konzeptioner haben in der intelligenten Keksfabrik ein Connected Enterprise umgesetzt, indem sie zunächst alle Geräte und Maschinen mit einer sicheren auf Ethernet/IP-basierenden Netzwerkinfrastruktur verbunden haben. Das Herzstück des Systems bilden intelligente Sensoren auf Basis der IO-Link-Technologie. Das globale offene Standardprotokoll vernetzt die Sensoren innerhalb des Connected Enterprise, indem sich IO-Link-fähige Geräte mit einem IO-Link-Mastermodul verbinden. Auf diese Weise werden Daten automatisch von den Sensoren an die Steuersysteme gesendet. Bediener können die Sensoren über grafische Benutzeroberflächen und zentral gespeicherte Parameter programmieren. Anstatt beispielsweise nur die Menge der Schokolade im Zutatentank zu messen, können die intelligenten Sensoren auch erkennen, ob es sich um weiße oder dunkle Schokolade handelt, um dann den weiteren Produktionsprozess entsprechend anzupassen.

Es lassen sich auch mehrere unterschiedliche Konfigurationen speichern. Sollte die Herstellung also für die nächste Charge eine andere Schokoladensorte benötigen, kann der Sensor einen Tankspülvorgang initiieren. Beim Ablauf des Wassers aus dem gespülten Tank erkennen weitere intelligente Sensoren, ob es schmutzig oder sauber ist. Falls schmutzig, lässt der Sensor den Spülvorgang wiederholen. Anschließend wird der Tank mit der richtigen Schokoladensorte befüllt.

Durch die Automatisierung der einzelnen Prozessschritte kann der Kekshersteller schnell auf sich ändernde Produktionsbedingungen reagieren, besonders große Bestellungen etwa oder kleine Mengen mit individuellen Rezepten.

Alles in allem geht es um Flexibilität. Und je flexibler ein Unternehmen in der Produktion ist, umso höher ist seine Produktivität. Intelligente Software kann wiederkehrende Vorgänge, wie etwa das Mischen des Teiges oder eine Backzeit von beispielsweise 15 Minuten, speichern und für verschiedene Produkte wiederzuverwenden.

Sollten Bediener feststellen, dass ein Sensor ausgefallen ist, können sie schlicht und einfach einen neuen, noch nicht programmierten auspacken und einbauen. Das System erkennt automatisch den Einbau eines neuen Sensors und kann ihn auch verorten. Es lädt alle benötigten Parameter auf den Sensor, und die Maschine kann weiterlaufen. Es ist also nicht mehr erforderlich, erst einen Programmierer zum Einrichten des Sensors anzufordern – was eine erhebliche Kosten- und Zeiteinsparung bedeutet.

Darüber hinaus lässt sich jeder Rohstoff im gesamten Produktionsprozess mithilfe einer individuellen Kennung nachverfolgen, etwa per RFID-Transponder oder Barcodes. Dies gewährleistet die Nachverfolgbarkeit, falls Qualitätsprobleme bei den Zutaten auftreten sollten. Bediener können binnen Sekunden herausfinden, welche Charge betroffen ist und die Auslieferung der Kekse verhindern oder umgehend den Vertriebspartner informieren. Vor der Einführung des Connected Enterprise hätten alle, in einer bestimmten Woche – oder einem noch längeren Zeitraum – produzierten Chargen zurückgerufen werden müssen.

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