Ausschussvermeidung beim Verpacken

Digitale Services für mehr Nachhaltigkeit

Ein störungsfreier Verpackungsprozess ist für Lebensmittelhersteller von entscheidender Bedeutung, um Ausschuss zu reduzieren und Ressourcen zu sparen. Der Maschinenbauer Schubert hilft mit digitalen Services bei der Auswertung von Maschinendaten, um Produktionsstopps von vorneherein zu vermeiden. Aber auch das schonende Handling der Produkte und Qualitätsprüfungen per Bildverarbeitung tragen in den robotergestützten Maschinen zu einem nachhaltigen Prozess bei.
 Empfindliche Schokoladenpralinen werden von den Pick&Place-Robotern einzeln vorsichtig aufgenommen und in Trays gesetzt.
Empfindliche Schokoladenpralinen werden von den Pick&Place-Robotern einzeln vorsichtig aufgenommen und in Trays gesetzt. – Bild: Gerhard Schubert GmbH/Frieder Daubenberger Photography

Je effizienter und flüssiger ein Verpackungsprozess läuft, desto nachhaltiger kann ein Hersteller produzieren. Gerade in der Lebensmittelbranche mit vielen hoch verderblichen Waren ist das elementar. Denn dort hat praktisch jeder ungeplante Stopp zur Folge, dass die ausgeschleusten Produkte nicht mehr zu verkaufen sind. Wo es in den Abläufen hakt oder die Leistung zu gering ist, ist aber nicht immer auf den ersten Blick erkennbar. Deshalb gibt Schubert den Herstellern mit seinem Kundenportal ein übersichtliches Tool an die Hand, mit dem Störgründe und Ausfallzeiten automatisch erfasst werden. Mit einer strukturierten Analyse dieser Maschinendaten lassen sich Schwachstellen im Prozess deutlich schneller erkennen, Fehler rückwirkend beseitigen oder eine generelle Leistungssteigerung per OEE-Analyse durchführen.

 Für herausfordernde Produkt- und Verpackungsformen nutzt Schubert frei entworfene Formatteile aus dem 3D-Drucker.
Für herausfordernde Produkt- und Verpackungsformen nutzt Schubert frei entworfene Formatteile aus dem 3D-Drucker.Bild: Gerhard Schubert GmbH/Frieder Daubenberger Photography

Vorbeugende Wartung

Ein weiterer Vorteil der Datenauswertung: Nicht nur Erkenntnisse über die Verpackungsmaschine an sich sind abrufbar, sondern auch die Einflüsse der vor- und nachgelagerten Anlagen oder Prozesse lassen sich erkennen, etwa die Menge an Produkten in der Zuführung. Zusätzlich erlaubt die Auswertung der Daten einen Blick in die Zukunft: Mit einem umfassenden Monitoring lassen sich die Betriebsstunden der Verpackungsanlage und ihren einzelnen Systemkomponenten genau ablesen, Verschleiß schon im Anfangsstadium erkennen oder Unregelmäßigkeiten anhand von Grenzwerten und Parametern einschätzen. Aus diesen Basisdaten entsteht ein Plan für die vorbeugende Wartung der Maschinenbauteile, was ungeplante Stillstände deutlich reduzieren kann. Das bedeutet für Lebensmittelhersteller auf Dauer weniger Produktionsstopps, weniger Ausschuss und weniger Ressourcenverbrauch in der Fertigung. Mit den digitalen 4YOU Services CARE (Connection for Analytics, Reporting and Efficiency) erschließt Schubert seinen Kunden diese Möglichkeiten stufenweise über das maschinenintegrierte Gateway GS.Gate. Die Daten, die das Gerät aus den Verpackungsmaschinen liefert, sind so umfangreich, dass der Kunde selbst oder auch die Servicetechniker von Schubert im Kundenportal eine weitreichende Datenanalyse durchführen können.

 Auflicht-Scanner oder 3D-Bildverarbeitungssysteme erkennen 
auf dem Band nur die einwandfreien Produkte, sodass nur 
vollständig gefüllte Verpackungen die Anlage verlassen.
Auflicht-Scanner oder 3D-Bildverarbeitungssysteme erkennen auf dem Band nur die einwandfreien Produkte, sodass nur vollständig gefüllte Verpackungen die Anlage verlassen.Bild: Gerhard Schubert GmbH

Maschinenstörung am Bildschirm identifizieren

Das Praxisbeispiel eines Getränkeproduzenten zeigt, wie die digitalen CARE-Services die Maschineneffizienz verbessern und potenziellen Ausschuss reduzieren können. In diesem Fall hatten häufige Maschinenstillstände und der Leistungsverlust gleich mehrere Gründe, die vor allem im mechanischen Bereich lagen. Ein sehr auffälliger Verlust betraf die Transmodulstrecke, die nicht im gewohnten Maß arbeitete. Sie verbindet die einzelnen Prozessschritte in der Anlage und ist deshalb zentral für eine hohe Leistung. Hier wurde im Kundenportal eine zu geringe Spannung für den Transportroboter gemeldet, sodass die einzelnen Verbindungsmodule nicht genügend Strom hatten, um zuverlässig zu fahren. Vor Ort stellte sich heraus, dass aufgrund einer defekten Düse Leim auf die Strecke tropfte und den Kontakt zwischen den Roboterfahrzeugen und dem Schienenstrang beeinträchtigte. Zusätzlich war die Temperatur an einer weiteren Leimdüse zu hoch. Der sehr dünnflüssige Leim benetzte nicht nur die Kartons, sondern ebenfalls die Transmodulstrecke. Mit dem Austausch der defekten Bauteile und dem Einstellen des Leimbilds konnte dieser Fehler behoben werden. Durch die Fehlersuche per Datenanalyse arbeitet die Verpackungsanlage des Herstellers von Erfrischungsgetränken jetzt wieder mit hoher Leistung.

Durch die schonende Zuführung per Pick and Place können selbst hochsensible Produkte im Flowpacker von Schubert problemlos verpackt werden.
Durch die schonende Zuführung per Pick and Place können selbst hochsensible Produkte im Flowpacker von Schubert problemlos verpackt werden.Bild: Gerhard Schubert GmbH

Robotik und Bildverarbeitung

Neben der digitalen Datenanalyse will der Maschinenbauer seine Kunden auch durch selbst entwickelte Robotertechnik und Bildverarbeitungssysteme beim Reduzieren von Ausschuss unterstützen. So etwa in der Pralinenpackstraße des Herstellers Mieszko. Schokoladenpralinen verlangen beim automatisierten Verpacken in Trays und Schachteln besondere Sorgfalt. Fehler oder Verzögerungen im Prozess können zu einer hohen Ausschussquote führen. Deshalb werden die Produkte bei Mieszko durch eine Rütteleinheit automatisch und besonders schonend vorpositioniert, um von Pick&Place-Robotern anschließend einzeln vorsichtig aufgenommen und in Trays gesetzt zu werden. Auch im Flowpacker, der Schlauchbeutelmaschine von Schubert, wird die Zuführung der Produkte generell mit Pick&Place-Robotern realisiert. Herkömmliche mechanische Schlauchbeutelmaschinen lösen die Produktzuführung meist über lange Bänder. Die Verarbeitung mit Robotern ist dagegen sehr viel schonender und effizienter: kein Produktabrieb auf langen Zuführwegen, kein Ausschuss durch Bruch, keine unnötige Verschmutzung der Verpackungsanlage. Selbst hochsensible Produkte können im Flowpacker problemlos verpackt werden. Doch nur mit passgenauen Werkzeugen entfalten die Roboter ihr volles Potenzial. Deshalb entwickelt Schubert für jeden Kunden individuelle Roboterwerkzeuge – Voraussetzung für schonendes Produkt-Handling und eine geringe Ausschussquote, gerade bei zerbrechlichen oder druckempfindlichen Produkten. Für herausfordernde Produkt- und Verpackungsformen nutzt der Maschinenbauer den 3D-Druck: Die frei entworfenen Formatteile aus dem Drucker lassen sich exakt an jede erdenkliche Produkt- und Verpackungsform anpassen.

Schubert gibt den Herstellern mit seinem Kundenportal ein übersichtliches Tool zur strukturierten Analyse der Maschinendaten an die Hand.
Schubert gibt den Herstellern mit seinem Kundenportal ein übersichtliches Tool zur strukturierten Analyse der Maschinendaten an die Hand.Bild: Gerhard Schubert GmbH

Einwandfreie Produkte am laufenden Band

Ebenso wichtig für eine effiziente, nachhaltige Automatisierung ist die Bildverarbeitung in den Schubert-Anlagen: Die Auflicht-Scanner oder 3D-Bildverarbeitungssysteme erkennen auf dem Band nur die einwandfreien Produkte. Unter anderem werden die Lebensmittel anhand ihrer Umrisse, Farbe oder Höhe geprüft. Mangelhafte Ware gelangt erst gar nicht in die Verpackung, sodass nur vollständig gefüllte Verkaufsverpackungen die Anlage verlassen. Auch damit lässt sich der Ausschuss deutlich reduzieren.

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