Line-Monitoring-Systeme für das Verpacken von Lebensmitteln

Die Milch in den Karton, die Pralinen in die Schachtel, der Joghurt in den Becher – Vorgänge, die im ersten Moment eher simpel erscheinen. Ein Blick hinter die Fassade der Produktionsstätten macht jedoch schnell deutlich: Mit dem „bloßen Verpacken“ von Lebensmitteln ist eine Menge Planung sowie eine Vielzahl komplexer Prozesse verbunden. Insbesondere dann, wenn nicht nur ein einzelnes Fabrikat in seine Hülle soll, sondern eine breite Palette an Produkten, in unterschiedlichen Größen und Materialien. LMS stellen hier ein kontinuierliches Monitoring der Linien sicher und schaffen die benötigte Transparenz – von der Halle über die Linie bis zur einzelnen Maschine.

Verpackungsprozess
erfordert viele hochintelligente Maschinen

Die Schlagwörter sind bekannt: ob OEE und TCO, Scada, ERP und MES. Um im heutigen internationalen und wettbewerbsorientierten Markt bestehen und die Anlagenproduktivität bei gleichzeitiger Kostenreduktion steigern zu können, müssen alle Ebenen der industriellen Fertigung eng zusammenarbeiten und sich in einem stetigen Austausch befinden. Dies gilt insbesondere auch in den zunehmend automatisierten Verpackungsprozessen, in welchen – organisiert in Linien – eine Vielzahl hochintelligenter Maschinen ganz unterschiedliche Arbeitsschritte in variierenden Geschwindigkeiten ausführen. Damit hier das Packgut vollautomatisch und immer schneller in Karton, Schachtel, Becher oder Flasche platziert werden kann, bedarf es einer optimalen Koordination von Prozessen sowie jederzeit funktionsfähiger Anlagenkomponenten. Die Line-Bediener haben diesbezüglich zwar ihre eigenen „Schützlinge“ stets im Blick – kontrollieren, pflegen und optimieren sie. Wenn es aber um das „große Ganze“, also die Gesamtanlageneffektivität geht, sind entsprechende OEE-Kennzahlen gefordert. Mit diesen lassen sich auch größere Produktionsbereiche miteinander vergleichen, zuvor unentdeckte Problemstellen identifizieren und die Performance der gesamten Anlage überwachen. Die Ausarbeitung gezielter Optimierungsmaßnahmen verlangt allerdings sowohl im Produktionsmanagement als auch auf Betriebsleit- sowie Unternehmensebene nach einem einfachen und jederzeit verfügbaren Zugang zu aktuellen und konsolidierten Produktionsdaten. An diesem Punkt kommen die Scada-Systeme ins Spiel. Diese sammeln die auf der Feldebene erhobenen Daten, werten sie aus und stellen sie den Managementebenen MES oder ERP bereit.

Interaktive Dashboards liefern einen detaillierten Einblick in die Anlagenperformance.Bilder: Schneider Electric

Ready-to-use und skalierbare Lösung

Mit dem Line-Monitoring-System LMS Life hat Schneider Electric eine Plug-and-Play-Lösung zur Überwachung von Fertigungslinien und Analyse der Anlagenperformance geschaffen. Die Basis bildet hier ein leistungsstarker Industrie-PC, die Greenbox Pro. Aus­gestattet mit über 240 Treibern aller gängigen Steuerungssysteme, lässt sich das Line-Monitoring-System mühelos in Neuanlagen ebenso wie in über die Zeit gewachsene und herstellerheterogene Maschinenparks integrieren. Wichtig ist dabei die Möglichkeit der anbieter- und plattformunabhängigen Anbindung, da nur selten alle Komponenten einer Linie wie Mischer, Abfüllmaschine, oder Tray Packer von ein und demselben Hersteller stammen. Als Hardware-Element fungiert die Greenbox grundlegend als Datenkonzentrator und Auswerteeinheit. Auf ihr befindet sich die Aveva-System-Plattform, welche der Datenverwaltung dient und die Kommunikation zur Feldebene ermöglicht. Um die Konfiguration zu beschleunigen, sind hier im Sinne einer Plug-and-Play-Lösung schon standardisierte Templates für die Datenstrukturen definiert. In Kombination mit vorkonfigurierten Funktionsbausteinen erleichtert dies die Anbindung vorhandener Maschinen und deren Integration in das LMS. Datenpunkte, die grundsätzlich bereits in der SPS existieren, lassen sich in einem standardisierten Format intern weiterverarbeiten. Lediglich die Organisation und Zuordnung der unterschiedlichen Maschinen gilt es festzulegen – sprich: „Welche Anlage befindet sich in welcher Halle?“ oder „Welche Elemente gehören zu welcher Linie?“.

Mehr als nur OEE

Sind die individuellen Gegebenheiten geklärt, lassen sich die im Feld gesammelten Datenmengen gebündelt, visualisiert und in einem modernen Design über die auf HTML 5 basierende Webapplikation abrufen – sowohl auf dem stationären Computer als auch zeit- und ortsunabhängig auf Laptop, Tablet oder Smartphone. Die Informationsdichte geht dabei weit über die Gesamtanlageneffektivität hinaus. So stellen dreidimensionale Dashboards (Halle, Linie, Maschine) historische Analysen vergangener Monate, aber auch aktuelle Auswertungen wie beispielsweise die Verfügbarkeit, Qualität und Performance der Anlage und ihrer Fabrikate bereit. Spezifische Statistiken liefern zudem hilfreiche Einblicke in den Produktionsalltag: Der „Product Counter“ informiert über fehlerhaft sowie korrekt produzierte Produkte, „Six Big Losses“ kategorisiert die Art der aufgetretenen Ausfälle – nach beispielsweise kleinen, geplanten oder ungeplanten Stopps – und die „Average Reaction Time“ präsentiert die durchschnittliche Reaktionszeit. Einen Hinweis auf die mit spezifischen Fehlern verbundenen Kosten geben die „Top 10 Failures“, während „Failures vs. Weekdays“ wiederum eine Relation zwischen Wochentagen und Fehlern herstellt.

Entscheidungen auf Daten stützen

Anhand dieser Daten, deren Quantifizierung sowie des transparenten Einblicks in die Produktionseffizienz ist es schließlich möglich, Systematiken und Korrelationen zu verstehen und das Verständnis für die Prozesse zu steigern. So liefern die gesammelten Informationen beispielsweise vielfältige Anhaltspunkte auf die Hintergründe spezifischer Engpässe an bestimmten Wochentagen oder geben Indizien für die Ursprünge von fehlerhaft hergestellten oder verpackten Produkten. Eingeordnet in den Kontext, lassen sich damit systematische Fehler früher erkennen und die Ursachen dafür leichter finden. Produktionsleiter erhalten durch die Lösung einen umfassenden Überblick über ihre Fertigung sowie die Fähigkeit, zeitnah auf aufgetretene Probleme und Störungen zu reagieren. Des Weiteren ist der Zugang zu konsolidierten Informationen auch für die Management­ebene wertvoll. Daher stellt eine Serveranbindung optional die Informationen zum MES oder ERP zur Verfügung, wo sie die Grundlage für KPI-Ermittlung, Produktionsfeinplanung, Qualitätsmanagement und viele weitere faktenbasierte Entscheidungen darstellen. Reports, die aus den Rohdaten ansprechende Berichte mit Diagrammen, Grafiken und Tabellen umwandeln, lassen sich außerdem in diversen Formaten erstellen und zur professionellen Präsentation der Erkenntnisse verwenden.