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Jul 02, 2023

Innovative neue Steuerungen auf der PACK EXPO International

PMG-Redakteure machten sich im Oktober auf der Suche nach Verpackungsinnovationen auf die PACK EXPO International. Hier ist, was sie in den Kontrollen gefunden haben. HINWEIS: Kontrollen waren nicht das einzige Interessengebiet auf der PACK EXPO.

PMG-Redakteure machten sich im Oktober auf der Suche nach Verpackungsinnovationen auf die PACK EXPO International. Hier ist, was sie in den Kontrollen gefunden haben.

HINWEIS: Kontrollen waren nicht das einzige Interessengebiet auf der PACK EXPO. Klicken Sie auf die folgenden Links, um mehr über Innovationen in: Maschinen | zu erfahren Lebensmittelverarbeitung und -verpackung | Nachhaltige Verpackung | Robotik | Pharma

Das eXtended Transport System (XTS) war natürlich ein Highlight des Beckhoff-Standes auf der PACK EXPO International. Die einzigartige Technologie verfügt über Mover, die sich unabhängig voneinander bewegen oder in Gruppen synchronisiert werden können, um den Materialtransport in einer Vielzahl von Anwendungen zu ermöglichen, beispielsweise bei CPG-Verpackungsanwendungen (Consumer Packaged Goods). Das XTS verfügt über eine integrierte Kollisionsvermeidung und die Werkzeuge der XTS-Mover können zum Öffnen und Schließen von Beuteln, zum Verschließen von Flaschen oder zum Bewegen von Teilen entlang der Linie verwendet werden.

Jeff Johnson, Produktmanager für Mechatronik bei Beckhoff Automation, sagt: „XTS ist nicht nur ein Ersatz für kostengünstigere Lösungen wie kettenbetriebene Systeme mit Ösen und Schaufeln, es ist auch eine grundlegend andere Herangehensweise an Transportprozesse im Materialhandling.“

Die Neuigkeit auf der PACK EXPO war, dass Beckhoff sein XTS (1) mit der No-Cable Technology (NCT) für eine kontaktlose, kontinuierliche Stromversorgung und synchrone Echtzeit-Datenübertragung zu den XTS-Movern aktualisiert hat. Um dies zu ermöglichen, wurde das XTS-Baukastensystem um ein spezielles Motormodul und eine am Mover montierte Elektronik erweitert. Durch diese Ergänzung sind keine weiteren Anschlüsse oder Versorgungsleitungen erforderlich, sodass Bearbeitungsschritte und Qualitätskontrolle direkt am Mover im laufenden Prozess durchgeführt werden können.

„Wenn man traditionell etwas auf linearen Transportsystemen greifen wollte, musste man zwei Mover haben, die mechanisch miteinander verbunden waren, um das Greifen zu übernehmen“, sagt Johnson. „Da wir nun Strom und Daten in die Mover integriert haben, können Sie Dinge wie Vakuumerzeuger an den Movern anbringen, um Materialien per Vakuum aufzunehmen. Sie können sogar mechanische Aktuatoren verwenden – praktisch jedes Roboterwerkzeug am Ende des Arms kann an den Movern montiert werden, um Produkte aufzunehmen und zu platzieren.“

Einige Anwendungsbeispiele für XTS mit NCT umfassen die Fähigkeit:

• Produktflüsse durch mechatronische Transfers zwischen zwei Movern aufteilen und wieder vereinen;

• Produkte mithilfe eines integrierten Schiebers am Mover sortieren;

• Produkte zur Produktsortierung mit Vakuumsaugern aufnehmen und ablegen; Und

• einzelne Produkte aus unsortierten und unregelmäßigen Produktströmen aufnehmen und diese in Gut- und Schlechtteile sortieren oder für die Endverpackung richtig ablegen können.

Johnson erklärt, wie XTS mit NCT die Produktionsleistung steigern kann, da die Energie mit NCT drahtlos auf den Mover übertragen wird und diese Energie zur Verfügung steht, um mithilfe von Motoren verschiedene Bewegungsabläufe direkt am Mover zu realisieren. Die CNC-basierte Bewegung des Systems synchronisiert die Positionierung der Mover in Echtzeit, und der zentrale Softwareansatz in TwinCAT ermöglicht die Synchronisation mit externen Bearbeitungsstationen. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Mover, als mobile Bearbeitungsstation aktiver Teil des Fertigungsprozesses zu werden. Beispielsweise kann der Mover dazu verwendet werden, ein Produkt zu manipulieren, um einen Karton zu positionieren oder eine Kappe aufzuschrauben.

Durch diesen Grad der Synchronisierung entfallen Prozesszeiten für die Zu- und Abführung an alternativen Bearbeitungsstationen und der Produktfluss muss nicht mehr unterbrochen werden. Dadurch steigt die Effizienz der Maschine und damit auch die Produktionsleistung.

Der Durchsatz kann durch das Hinzufügen von Movern erhöht werden. Beckhoff weist darauf hin, dass jeder Mover mehrachsige Bewegungen ausführen kann, was eine Produktausrichtung entlang der X-, Y- und Z-Achse ermöglicht. Durch Drehbewegungen können mit TwinCAT zusätzliche Freiheitsgrade erreicht werden, um das Zusammenspiel der Achsen über CNC-Funktionen zu steuern. Laut Johnson verwandelt diese Integration XTS in ein flexibles Multi-Roboter-System, das die Sortierleistung erhöht und gleichzeitig den erforderlichen Installationsraum reduziert.Foto 2 – B&R

Margenstarke CPG-Branchen wie Spirituosen, Süßwaren und Kosmetika sind die ersten, die den Trend zu verstärkter Personalisierung sowohl bei den Inhalten der Verpackungen durch Automatisierung als auch auf der Verpackung selbst nutzen. Das Gesundheitswesen geht auch neue Wege in der personalisierten Medizin und individualisierten Arzneimittel-/Ernährungsplänen oder medizinischen Gerätesets – bis hin zu einer einzelnen Person. Und unter den E-Comm-Fulfillment-Centern gleicht keine Bestellung der anderen. In diesen hochgradig personalisierten Umgebungen, die oft als „Losgröße eins“ bezeichnet werden, entstehen Verpackungsanwendungen, die auf dem neuesten Stand sind.

Eine solche Technologie, die in diesem Bereich spielt und von B&R auf der PACK EXPO International demonstriert wurde, heißt ACOPOS 6D (sechs Freiheitsgrade) (2). Dabei bewegen magnetisch schwebende Shuttles einzelne Produkte frei durch die Maschinenumgebung und tragen möglicherweise zu verpackende Produkte. In einer Pressemitteilung des Unternehmens heißt es: „Vorbei sind die Zeiten, in denen herkömmliche Transportsysteme dem Produktionsprozess starre Zeitvorgaben auferlegten.“ ACOPOS 6D ist ideal für die Kleinserienfertigung mit häufigem Wechsel zwischen Produkten unterschiedlicher Ausführung und Abmessung.

Corey Morton von B&R demonstrierte auf der Messe die Technologie für PW. „Was wir hier erstellen, sind gemischte Pakete [verschiedener Würfelfarben und -typen, in der Demo], die auf Bestellung gefertigt werden, es handelt sich also eigentlich um eine Produktion in Losgröße eins“, sagt er. „Diese Art von Technologie verursacht keinen Verschleiß, da es keine Schienen gibt, auf denen sie läuft. Die andere Sache ist, dass es Ihnen sechs Bewegungsfreiheitsgrade bietet.“

Selbst wenn bei der Demonstration auf der Messe nur die X- und Y-Ebenen verwendet würden, würde das Demoformat es den Verpackern ermöglichen, Produkte zusammenzustellen, Produkte zu puffern und Produkte für eine bestimmte Bestellung von jeder Position innerhalb des Puffers aus zu entnehmen. Die schwebenden Shuttles können sich auch auf anderen Ebenen bewegen, z. B. im vertikalen Z-Zugriff, auf der Kante kippen und rotieren. Aus diesem Grund könnte diese Technologie den Verpackern bei geringem Platzbedarf ein hohes Maß an kundenspezifischer Auftragsanpassung bieten.

Sehen Sie sich ein Video dieses Systems in Aktion an.

Norgren hat sein pneumatisches Portfolio um neue IO-Link-fähige Produkte (3) erweitert, die eine Verbindung zu industriellen Netzwerken herstellen, um die Automatisierung zu erleichtern und Daten zur Schaltkreisleistung bereitzustellen. „Vernetzte Pneumatik kann dazu beitragen, die Produktivität zu verbessern und Maschinenstillstandszeiten zu reduzieren, was für die Verpackungsindustrie von unschätzbarem Wert ist“, erklärt Ken Chung, Leiter Produktmanagement bei Norgren. „Unsere neuen IO-Link-fähigen Produkte machen diese Verbindung möglich. So können wir nicht nur einen kompletten Pneumatikkreislauf anbieten, sondern Kunden auch beim Upgrade auf einen neuen, modernen Kreislauf unterstützen.“

Die IO-Link-Master, I/O-Module (Hubs) und eine Reihe von Kabeln und Steckverbindern von Norgren sind als Teil der NC-Serie erhältlich. Die IO-Link-Master für Feldanwendungen sind die Gateways für die Anbindung von bis zu acht IO-Link-Geräten und dem übergeordneten Kommunikationssystem, beispielsweise einem Industrial Ethernet. Der Master überträgt Maschinendaten, Prozessparameter und Diagnosedaten über verschiedene Netzwerke an die Steuerung und macht die Daten über ein industrielles Informationssystem (SPS, HMI usw.) für sofortige Maßnahmen oder langfristige Analysen verfügbar.

Eines der auf der Messe vorgestellten IO-Link-fähigen Produkte war das neue Luftaufbereitungsgerät Excelon Plus des Unternehmens mit integriertem elektronischem Drucksensor (IEPS). Sowohl Allzweckregler als auch Filterregler sind jetzt optional mit integriertem digitalen Druckschalter und Manometer erhältlich. Das digitale Messgerät bietet Industrie 4.0-Konnektivität über IO-Link und ermöglicht die Ferneinrichtung und Sichtbarkeit von Anwendungsleistungsdaten für eine verbesserte Überwachung.Foto 3 – Norgren

Ein weiteres Produkt des Unternehmens mit IO-Link-Konnektivität ist die Norgren VR-Ventilverteilerreihe, die sich durch eine einfache steckbare Unterbauweise auszeichnet, die einen einfachen Austausch der Ventile für eine einfache Installation und Wartung ermöglicht. Die VR10/15-Serie ist in zwei Gehäusegrößen erhältlich – 10 und 15 mm – und kann in einer Reihe von industriellen Automatisierungsmärkten eingesetzt werden, darunter unter anderem Lebensmittel und Getränke, Verpackung und Etikettierung.

Weitere auf der Messe vorgestellte IO-Link-fähige Produkte waren die elektronischen Drucksensoren N34D und 54D von Norgren sowie der magnetisch betätigte Halbleiterschalter M/50/IOP, der vollständig mit allen Aktuatorreihen von Norgren kompatibel ist.

Ein weiterer Schwerpunkt auf Pneumatik war der Automatisierungsanbieter SMC, der die PACK EXPO International nutzte, um die angeblich branchenführende, innovative Air Management System (AMS)-Technologie (4) auf den Markt zu bringen. Der Techniker überwacht und misst Druck, Luftstrom und Temperatur, um die optimale Versorgung mit Luftdruck und -volumen für eine effiziente Prozesssteuerung zu gewährleisten und den Bedarf an Luftkompressoren zu reduzieren.

„Das Air Management System von SMC ist das technologisch fortschrittlichste, modulare Luftaufbereitungssystem im Bereich der industriellen Automatisierung. Es reduziert den Druckluftverbrauch und zeichnet gleichzeitig die aktuelle Leistung der Maschine digital auf“, sagt Nathan Eisel, nationaler Produktentwicklungsmanager bei SMC.

Aber Luftkompressoren und pneumatische Steuerungen sind in fast jeder Branche zu finden. Was macht sie speziell für die Verpackung geeignet? Foto 4 – SMC

„Nehmen wir als Beispiel einen Kartonpacker. Typischerweise verfügen diese Maschinen über viele große Aktuatoren, die mit sehr hoher Laufzeit arbeiten“, fährt Eisel fort. „Wenn der Sammelpacker mit einem Luftmanagementsystem ausgestattet ist, kann der Endbenutzer sehr schnell die enormen Energieeinsparungen (25 bis 40 Prozent) erkennen, indem die Maschine in einen der beiden Eco-Modi wechselt, wenn die Maschine im Leerlauf ist. Der Endbenutzer kann außerdem die Vorteile der integrierten OPC-UA-Schnittstelle voll ausnutzen, um die Maschinenleistung zu erfassen und zu analysieren und Algorithmen für die bedingte Wartung (Conditional Based Maintenance, CBM) zu erstellen, die Ausfälle aufgrund von Ausfällen pneumatischer Komponenten minimieren. Dieser Datenstrom umgeht die herkömmlichen Methoden des PLC-Mining und gelangt mit minimalem Integrationsaufwand direkt zum SCADA-System des Endbenutzers.“

Rechenzentren – die typischerweise in einem eigenen separaten Bereich einer Einrichtung zur Konsolidierung von Routern, Switches, Firewalls, Speichersystemen, Servern und Anwendungscontrollern untergebracht sind – sind ein wichtiger Aspekt der Unternehmens-IT. Mikro-Rechenzentren (MDCs) sind kleine, modulare Versionen von Rechenzentren, die zur Verwaltung der Rechenlasten bestimmter Vorgänge dienen. Da MDCs nahezu überall in einer Anlage installiert werden können, werden sie schnell für ihre Schlüsselrolle bei der Konvergenz von IT und Betriebstechnologie (OT) in der Branche anerkannt.

Auf der PACK EXPO International präsentierten Stratus Technologies und Schneider Electric drei Größen des EcoStruxure MDC (5), die mit dem Stratus ftServer (Fault Tolerant) ausgestattet sind, um ihren Einsatz in CPG- und Pharma-/Biowissenschaftsanwendungen hervorzuheben:

• Klein: Stratus ftServer mit 1,5-kVA-Smart-UPS in einem 6U-Gehäuse;

• Mittel: Stratus ftServer mit 2,2-kVA-Smart-UPS in einem einzigen 12-HE-Gehäuse; Und

• Groß: Stratus ftServer mit 3-kVA-Smart-UPS in einem 42-HE-Gehäuse mit NEMA-12-Einstufung.

Die verschiedenen Größenoptionen wurden vorgestellt, um die Anwendungsflexibilität der MDCs in einer Reihe von CPG-Operationen hervorzuheben. Die Größe kann von 6U auf 42U skaliert werden, je nachdem, wie viele Geräte und Netzwerkgeräte mit dem ftServer und der USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) in das Panel integriert werden müssen.

Zu den Hauptmerkmalen des Edge-FTServers gehören eingebettete Cybersicherheit, keine ungeplanten Ausfallzeiten mit Funktionen zur Fehlervorhersage, Wiederherstellung mit nur einem Tastendruck und die Möglichkeit zur Fernüberwachung.

Foto 5 – Stratus Technologies und Schneider ElectricWährend MDCs typischerweise für IT-Workloads konzipiert sind, weisen Stratus und Schneider Electric darauf hin, dass das EcoStruxure Micro Data Center für OT-Anwendungen wie On-Premise-Automatisierungs- und Steuerungssysteme in der CPG- und Pharma-/Biowissenschaftsbranche geeignet ist.

„Tatsächlich bieten wir Kunden und Partnern ein komplettes Angebot – ursprünglich für IT-Anwendungen gedacht – das für HMI/SCADA, Historien, Stapelverarbeitung, Fertigungsausführungssysteme, Anlagenleistungsmanagement und Cybersicherheitslösungen verwendet werden kann“, sagt er Jay David, Senior Manager für Lösungsmarketing bei Stratus.

Die Integration mit vorhandener Ausrüstung in einer Produktionsanlage werde auf die gleiche Weise gehandhabt wie bei jedem Brownfield-Projekt, fügt er hinzu. „Das Micro Data Center kann einzelne oder alle mit dem Server-Bedienfeld verbundenen Komponenten ersetzen, wie z. B. Automatisierungs- und Steuerungssoftware, Computer, auf denen die Software installiert ist, USV und Netzteile sowie Netzwerkgeräte.“

Da beim MDC alles vorinstalliert und getestet ist, ist es für Nicht-IT-Kunden einfacher, die Automatisierungs- und Steuerungssysteme bereitzustellen, sagt David.

„OEMs können die MDCs nutzen, um wiederholbare Automatisierungs- und Steuerungssysteme zu entwickeln; Systemintegratoren können Lösungen erstellen, die standardisierten Code und Anwendungen enthalten, die sie dann in ein virtuelles Abbild des ftServers einfügen können; und Endbenutzer können die MDCs nutzen, um unterschiedliche Anwendungen auf einer einzigen Plattform zu konsolidieren“, sagt Elliott Jepson, Strategie- und Innovationsmanager für die Secure Power Division bei Schneider Electric. „Und Thin Clients können mit den MDCs verwendet werden, um eine Überwachung und Steuerung außerhalb des Kontrollraums über Mobiltelefone, Tablets und Laptops zu ermöglichen.“

Jepson fügt hinzu, dass der EcoStruxure MDC mit Stratus ftServer vollständig validiert, vorverdrahtet und mit vorinstallierter Automatisierungs- und Steuerungssoftware geliefert wird. „Auf diese Weise können sich Kunden, Integratoren und OEMs auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren“, sagt er. „Da alles getestet und vorgefertigt ist, kann das MDC von Steuerungsingenieuren oder Technikern in Betrieb genommen werden, die keine IT-Erfahrung haben.“

Laut Jepson schätzen Schneider Electric und Stratus „enorme technische und betriebliche Einsparungen beim Einsatz eines MDC im Vergleich zu üblicherweise gebauten Schalttafeln, mit 40 % weniger Zeit für die Feldentwicklung, 20 % schnellerer Markteinführung und insgesamt 7 % geringeren Wartungskosten.“

Wenn wir über die Modernisierung der Fertigung nachdenken, fällt uns als Erstes die Automatisierung ein, insbesondere in Form von Robotern und integrierten Maschinenlinien. Aber für Kenneth Tran, den Gründer und CEO von Koidra Inc., einem Startup mit Sitz in Seattle, ist Automatisierung der Schlüssel. Bei der Leistungsoptimierung sollte der Fokus jedoch auf Industriesteuerungen liegen.

Laut Tran, der mehrere Jahre als leitender Forschungsingenieur bei Microsoft an Algorithmen für maschinelles Lernen arbeitete, gibt es ein grundlegendes Problem, das die betriebliche Effizienz beeinträchtigt. Es stammt von der Maschinensteuerung – der SPS, die sich seit Jahrzehnten gleich verhält –, die statischen, fest codierten Anweisungen folgt, die von Automatisierungsingenieuren während der Projektentwicklung implementiert wurden. Es ist schwierig, die SPS-Kontaktplanlogik zu aktualisieren, die das Programm ausführt.

Mittlerweile läuft die Maschine jedoch unterschiedlich, je nachdem, wer die Maschine bedient, welche Daten erfasst werden und welche Umgebungsbedingungen herrschen. Dieser Mangel an Konsistenz ist schwer zu überwinden.

Dies wurde Tran klar, als er in der Biomasseproduktionsanlage seiner Familie in Vietnam arbeitete, die mit traditioneller SPS-, HMI- und SCADA-Technologie gebaut wurde. Die Trocknermaschinen beispielsweise arbeiteten nicht effizient, und wenn er die Bediener nach dem Grund fragte, gaben sie unterschiedliche Antworten. Er konnte es auch nicht alleine herausfinden, da die SPS nicht für den Empfang von Daten aus verschiedenen Quellen ausgestattet waren und daher keinen Gesamtüberblick über das Geschehen in einem verständlichen Format darstellen konnten.

Tran hatte es sich also zum Ziel gesetzt, die Prozesse zu verbessern, ohne sich auf komplexe und teure Programmierung einzulassen. Stattdessen übertrug er die SPS-Quelldaten auf einen Edge-Computer, auf dem eine IoT-Software für künstliche Intelligenz lief, die Sensordaten und Betriebsparameter hinzufügte. Ohne sich mit der Leiterlogik auseinanderzusetzen, konnten sie eine Low-Code-Sprache anwenden, um die Steuerlogik und Algorithmen zur Optimierung von Abläufen zu verbessern.

Anschließend entstand daraus die kommerzielle Koidra IoT Suite, die auf der PACK EXPO International ausgestellt wurde. Die industrielle IoT-Plattform kann in Sensoren, bestehende Steuerungssysteme und Datenbanken oder Legacy-Systeme zur Datenverwaltung integriert werden. Diese Informationen werden dann in die benutzerfreundliche Weboberfläche von Koidra namens Opera übertragen, die es Bedienern ermöglicht, Steuerungsstrategien zu definieren und Betriebsbedingungen mithilfe einer Excel-ähnlichen Low-Code-Option anstelle der Verwendung von Leiterlogik zu ändern.

Die Entscheidungsintelligenzplattform von Koidra löst das Problem, das mit veralteter industrieller Automatisierung verbunden ist, die statisch in Kontaktplanprogrammen steckt, und mit Datensilos, denen es an Interoperabilität zwischen Maschinensteuerungssystemen mangelt. Es sorgt außerdem für Skalierbarkeit und einfache Bedienschnittstellen für ungelernte Arbeitskräfte.

„Wir haben Automatisierungstechnologien mithilfe moderner Software-Engineering-Praktiken weiterentwickelt, sie in die Cloud verlagert und bedienerfreundlich gemacht“, sagt Tran. Die Automatisierungslogik existiert als eine Schicht über der SPS, um diese zu ergänzen, aber in einigen Fällen, wie bei neuen Trocknern für die Biomasseanlage, wird die Koidra-Technologie als Soft-SPS für die Mikrosteuerung von Maschinen verwendet. Es kann auch die Sollwertlogik automatisieren, was bei der autonomen Gewächshaus-Challenge demonstriert wurde, die von der Wageningen University and Research in den Niederlanden organisiert wurde und an der Tran mehrfach persönlich teilgenommen und gewonnen hat.

Im vergangenen Sommer gewann Koidra den internationalen Wettbewerb zum zweiten Mal mit der Anwendung von Reinforcement Learning, einem Teilbereich des maschinellen Lernens, der Echtzeit-Entscheidungen zur Optimierung von Steuerungsprozessen auf der Grundlage von Bedingungen nutzt.

Die Bemühungen sind im Agtech-Bereich nicht unbemerkt geblieben, da Koidra kürzlich vom US-Landwirtschaftsministerium ein Forschungsstipendium in Höhe von 3,77 Millionen US-Dollar erhalten hat, das es sich mit der Ohio State University, der Rutgers University, der Cornell University und der University of Arizona teilen wird. Das neue Stipendium wird es Koidra ermöglichen, mit den Universitäten an der weiteren Entwicklung und Validierung datengesteuerter Entscheidungsfindung zur Unterstützung des Obstanbaus zu arbeiten.

Jetzt gibt es neue Möglichkeiten, Dinge zu vergrößern und Abläufe zu skalieren. „Wir nehmen ständig Änderungen an der Anlage vor und die Automatisierung muss den Modernisierungen folgen“, sagt Tran.

Das Online-Prozessdatenaufzeichnungssystem SaniTrend Cloud Lite des Anbieters von Sanitärprozessreinigungssystemen Sani-Matic ist ein Software-as-a-Service (SaaS)-Produkt (6), das eine automatisierte, sichere Datenerfassung kritischer Prozess- oder Reinigungsdaten für jede Reinigung ermöglicht System, einschließlich Clean-in-Place (CIP) und Clean-Out-of-Place (COP), in der Einrichtung eines Kunden. SaniTrend Cloud Lite erfasst kontinuierliche Prozessdaten, während SaniTrend Cloud Lite+ Laufsignale von Geräten nutzt, um die Prozessdaten in einzelnen Berichten zu konsolidieren.

Zu den Funktionen von SaniTrend Cloud Lite gehört der Cloud-Zugriff auf alle zugänglichen Daten über Telefon, Tablet oder Mobiltelefon. es ermöglicht unbegrenzte Benutzer; es verfügt über Speicher- und Weiterleitungsfunktionen; Es bietet Cloud-Dokumentationsspeicher, Live-Dashboard-Ansichten sowie E-Mail- und SMS-Benachrichtigungen. und es liefert Trendinformationen zu analogen und digitalen Daten mit Kommentaren. SaniTrend Cloud Lite+ bietet alle diese Funktionen sowie zyklusbasierte Berichte, herunterladbare Zyklusberichte sowie zyklusbasierte Kommentare und Genehmigungen. Sowohl Lite als auch Lite+ können bis zu acht analoge Eingangssignale und bis zu 12 digitale Eingangssignale verarbeiten.

Sani-Matic ist eine Partnerschaft mit Rockwell Automation und PTC eingegangen, um seine SaniTrend Cloud-Reihe, zu der auch SaniTrend Cloud und SaniTrend Cloud Pro gehören, über die Cloud-Plattform von PTC bereitzustellen und dabei das Produkt ThingWorx® von PTC zu nutzen. Die gesamte Daten- und Benutzersicherheit von PTC Cloud wurde in das SaniTrend Cloud-Angebot integriert.

Sehen Sie sich das entsprechende Video von SaniTrend Cloud an.

Obwohl künstliche Intelligenz (KI) seit Jahren diskutiert wird und ihre Fähigkeiten zunehmend in Automatisierungshardware und -software aller Art integriert werden, bleibt sie für viele Endbenutzer ein Rätsel. Das Rätsel entsteht nicht unbedingt durch mangelndes Verständnis über KI, vielmehr wirft die Anwendung der Technologie viele Fragen auf, da sie für alles von der Maschinensteuerung bis zur cloudbasierten Datenanalyse eingesetzt werden kann.Foto 7 – Festo

Um zu demonstrieren, wie KI in CPG-Produktionsabläufen (Consumer Packaged Goods) eingesetzt werden kann, stellte Festo auf der PACK EXPO International (7) seine Festo Automation Experience (AX) vor. Durch den Einsatz fortschrittlicher Analysen ordnet Festo AX Daten zu, um den fehlerfreien Zustand einer Komponente, Maschine, eines Produkts oder eines Systems zu ermitteln und Informationen für die Korrektur von Anomalien bereitzustellen, wenn die Daten beginnen, aus dem normalen Bereich heraus zu tendieren. Festo AX kann direkt auf Geräten am Rande des Netzwerks, auf Rechenzentrumsservern für allgemeine On-Premise-Anwendungen oder in der Cloud betrieben werden.

Festo AX beginnt mit der Zustandsüberwachung und vorbeugenden Wartungsberechnungen für Komponenten, Maschinen und komplette Systeme. Die in der Fabrikhalle gesammelten Daten werden verwendet, um betriebszeitbasierte Wartungsvorschläge zu machen und so eine effizientere Wartung zu ermöglichen. Von diesem Ausgangspunkt aus können die Fähigkeiten von Festo AX mit KI erweitert werden. Die in Festo AX eingesetzte KI-Technologie analysiert Live-Daten in Echtzeit, so dass Benutzer benachrichtigt werden, sobald eine Anomalie auftritt.

Laut Festo kann Festo AX den Abfall um mehr als 50 % reduzieren, die Kosten für Produktausschuss um mehr als 45 % senken, die Maschinenverfügbarkeit um mehr als 25 % erhöhen und ungeplante Ausfallzeiten um mehr als 20 % reduzieren.

Selbstverständlich funktioniert Festo AX mit allen Festo-Komponenten, durch die Verwendung branchenüblicher Kommunikations- und Netzwerktechnologien wie OPC UA und MQTT ist jedoch auch die Integration mit Komponenten und Maschinen von Drittanbietern möglich. Beispielsweise kann die Verknüpfung von Festo AX mit Festo Smartenance oder einem Wartungsmanagementprogramm eines Drittanbieters die Effektivität von Festo AX steigern, indem der Wartungsabteilung ein Tool an die Hand gegeben wird, das sie dabei unterstützt, die Leistung automatisierter Anlagen bei optimalem Energieverbrauch aufrechtzuerhalten.

„Eine der wesentlichen Stärken von Festo AX ist die Fähigkeit, mit kleinen Datensätzen zu arbeiten, sodass keine aufbereiteten Big Data zur Verfügung stehen müssen“, sagt Frank Latino, Produktmanager bei Festo. „Um beispielsweise Datenanomalien zu erkennen, setzt Festo AX auf unüberwachte Lernalgorithmen, um sie an einen Anwendungsfall anzupassen, beispielsweise an Feldwartungs-, Qualitäts- oder Energienutzungsanwendungen.“

Festo AX lernt kontinuierlich über den Zustand Ihrer Anlagen und verbessert die Algorithmen kontinuierlich.

Aber diese Algorithmen funktionieren nicht im luftleeren Raum. Festo AX hält den Menschen auf dem Laufenden, indem er sein Feedback in den Prozess einbezieht, um Anomalien zu klassifizieren und sie mit Handlungsempfehlungen zu verknüpfen. Dadurch weiß die Person, die die Benachrichtigung erhält, beim nächsten Auftreten der Anomalie genau, welches System betroffen ist, was passiert ist und was als nächstes zu tun ist.

Festo bietet AX-Komplettsysteme für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen, Pneumatikkomponenten, Schweißsysteme und Werkzeugmaschinen.

Latino erklärt das Standard-AX-Paket von Festo zur Überwachung von Pneumatikzylindern wie folgt: „Verpackungsmaschinen bestehen aus vielen pneumatischen Aktoren, die sich in kurzen Zykluszeiten bewegen. Dies kann die Suche nach der einzelnen Komponente, die den Fehler verursachen könnte, erschweren. Die kontinuierliche Überwachung pneumatischer Aktuatoren kann jedoch zur frühzeitigen Erkennung von Anomalien führen, da das trainierte KI-Modell erkennen kann, welche Aktuatoren ausgetauscht werden müssen, bevor sie ausfallen. Das KI-Modell kann auch Abweichungen in den Zykluszeiten über eine größere Anzahl von Aktoren und Prozessschritten erkennen, die in einem SPS-Programm nur schwer zu erkennen sind.“

Das schlüsselfertige System von Festo zur Überwachung des Energieverbrauchs in pneumatischen Geräten heißt E2M/C2M. „Durch die Überwachung des E2M/C2M mit Festo AX AI können Anomalien in Bezug auf die Druckluft im Zusammenhang mit Energieverlusten erkannt werden. „Dieses Maß an Kontrolle über Druckluftverluste, CO2-Emissionen usw. kann den Energieverbrauch von Verpackungsmaschinen verbessern“, sagt Latino.

Der komplexe Betrieb von Verpackungslinien findet nun ein unverzichtbares Analyse- und Datenaustauschtool, um seine Produktivität durch die Digitalisierung zu steigern. Durch Lösungen wie Share2Act, die cloudbasierte IIoT-Plattform von Krones, ist es möglich, von jedem Ort aus und in Echtzeit den Zustand einer Verpackungslinie und ihrer Maschinen zu überwachen sowie Key Performance Indicators (KPI) zu visualisieren.

Martin Braun, Vertriebsleiter Digitalisierung bei Krones North America, erklärte uns während der PACK EXPO International, wie „diese Tools in Echtzeit einen Überblick über den aktuellen Zustand Ihrer Maschinen bieten und es Ihnen ermöglichen, die wichtigsten KPIs des Produktionsprozesses zu visualisieren.“ Dadurch können sie genau die Bereiche mit ungenutztem Potenzial identifizieren, sodass Sie die Produktivität Ihrer Verpackungslinie weiter steigern können.“

Aufgrund ihrer intuitiven und kollaborativen Nutzung gelten die auf der Chicagoer Messe im vergangenen Oktober vorgestellten Tools als soziales Netzwerk für Produktionsanlagen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Sie gewährleisten vollständige Transparenz der Produktionsprozesse und sammeln wichtige Informationen, die für die rechtzeitige Umsetzung erforderlicher Wartungsmaßnahmen erforderlich sind oder um Probleme während des Betriebs einer Produktionslinie zu beheben.

Die Rückverfolgbarkeit, die Krones durch seine neuen Digitalisierungstools bietet, die Teil des Krones Digital Factory-Konzepts sind, sowie die Verfügbarkeit von Daten für Bediener, Manager und Wartungspersonal reichen vom Anfang bis zum Ende eines Prozesses. „Mit diesen neuen Digitalisierungstools können wir alle Systeme miteinander verbinden und einen vollständigen Tracking-Bericht bereitstellen. Wenn es also beispielsweise ein Problem mit einer Flasche gibt, kann der gesamte Weg nachverfolgt werden, vom Zufluss der Rohstoffe bis zur Lieferung der fertigen Produkte an ein Lager“, sagte uns Braun auf der PACK EXPO.

Mit Share2Act können Sie auch sogenannte Anlagenführer generieren, also Systeme, die den Bedienern in Echtzeit Daten zur Verfügung stellen, die ihnen eine Anleitung geben, wann immer sie besondere Maßnahmen ergreifen müssen. Über ein Mobiltelefon oder eine App erhalten Bediener präzise Informationen darüber, was sie tun müssen, unabhängig davon, wo sie sich befinden.

Die Echtzeitvisualisierung der Leistung einer Produktionslinie – mit Diagrammen, die unter anderem Informationen über den Zustand der Maschine, ihre Geschwindigkeit und die Anzahl der produzierten Einheiten zusammenfassen – optimiert die Laufzeiten und erhöht die Effizienz. Auf diese Weise wird die Transparenz der Prozesse für den Betreiber gewährleistet und Informationen generiert, die für die Entscheidungsfindung bei Linienumgestaltungen oder -erweiterungen unerlässlich sind.

Durch das Vorhandensein dedizierter Sensoren entlang der Linien mit einem Ansatz namens Action-Based Monitoring können diese neuen Digitalisierungsdienste von Krones eine hohe Verfügbarkeit von Geräten und Maschinen in einer Linie gewährleisten. Es erleichtert auch die Zuordnung von Produktions- oder Wartungsmaßnahmen zum entsprechenden Bereich. „Diese Lösungen nutzen nicht nur Betreiber, wir bei Krones nutzen sie auch, um unseren Kunden spezifische Dienstleistungen und Empfehlungen anzubieten, wie sie die Effizienz ihrer Anlagen auf einem sehr hohen Niveau halten können“, sagte Braun auf der PACK EXPO International.

Sehen Sie sich ein Video dieser Digitalisierungslösung an.

An der Schnittstelle von Digitaldruck und intelligenter Verpackung befindet sich Prismiq, ein Geschäftsbereich von Sealed Air (SEE), der sein Debüt auf der PACK EXPO International gab. Auf den ersten Blick scheint Prismiq ein sehr konzeptionelles Zeug zu sein, und das ist es auch. Das liegt daran, dass es sich nicht um ein einzelnes Produktangebot wie eine Maschine oder Software handelt. Vielmehr handelt es sich um eine Reihe von Fähigkeiten, Produkten und Optionen, die intelligent aneinandergereiht werden können, um eine Reihe von Ergebnissen zu erzielen, die wirklich von den Vorlieben der Marke oder des Verbrauchsgüterherstellers abhängen.

Prismiq erstellt im größtmöglichen Umfang einen digitalen Zwilling für jede einzelne Einheit, die eine Marke oder ein CPG innerhalb einer ausgewählten SKU oder Gruppe von SKUs produziert. Dies geschieht dank eines einzigartigen Wasserzeichens (sichtbar oder unsichtbar), das digital auf die Verpackung jeder einzelnen Produkteinheit gedruckt wird. Das Wasserzeichen kann auf seinem Weg durch die Lieferkette von Scannern, Sensoren und Smartphones auf unterschiedliche Weise gelesen und darauf reagiert werden. Und bei jeder Interaktion mit einem Sensor oder Smartphone werden dem digitalen Zwilling Daten hinzugefügt, um die einzigartige Reise dieses einzelnen Produkts besser zu beschreiben. Foto 8 – Sealed Air

Nach Angaben des Unternehmens könnte Prismiq CPGs auf zwei Ebenen beeinflussen. Der offensichtlichere Einsatz liegt im Bereich verbraucherorientierter, erlebnisorientierter intelligenter Verpackungen. Eine Marke kann ihre Endverbraucher begeistern, indem sie Produktherkunftsinformationen, produktspezifische Nährwertinformationen oder Hyperpersonalisierung bereitstellt. Dieser Inhalt wird auf einer Website oder App bereitgestellt, auf die der Verbraucher zugreifen kann, indem er mit einem Smartphone ein digital gedrucktes Wasserzeichen auf der Packung scannt.

Aber vielleicht noch grundlegender könnte Prismiq große Auswirkungen auf die Verarbeitungs-, Verpackungs- und Lieferkettenlogistikebene haben. Das liegt an den vielen Effizienzsteigerungen, die ein Unternehmen durch die Verwaltung sowohl der digital bedruckten/mit Wasserzeichen versehenen Produkte, die sich durch die Lieferkette bewegen – durch das Sammeln und Speichern von mit jedem Produkt verknüpften Daten beim Verpacken, Palettieren und Transportieren – als auch durch den vorhandenen digitalen Zwilling jedes Produkts erzielen kann in der Cloud, ist aber eindeutig mit diesem einzelnen Produkt verknüpft. Alle effizienzbedingten Einsparungen und Erkenntnisse, die von vorgelagerten CPGs gewonnen werden, können sich letztendlich für das verbesserte Verbrauchererlebnis mit einem nachgelagerten Produkt auszahlen.

Auf der PACK EXPO sprachen die PW-Redakteure mit Nathan Henson, dem globalen Direktor für intelligente Verpackungs- und Designlösungen bei Prismiq, um zu versuchen, uns mit all dem auseinanderzusetzen. Es ist ein Paradebeispiel der PACK EXPO für aktive, intelligente Verpackungen. Lesen Sie mehr zum Thema auf Seite 104.

„Unsere Marke Prismiq ist ein ganzheitlicher Ansatz für die Art und Weise, wie wir das Digitale betrachten. Es sind unsere grafischen Dienstleistungen, unser Digitaldruck und unsere intelligenten Verpackungen“, sagt er. „Wir haben hier zwei Dinge. Erstens unser Digitaldruck, eine Inline-Verpackungslösung, die variable Daten in Vollfarbgrafiken auf Produkte [Primär- oder Sekundärverpackungen] druckt [in einem sogenannten digitalen Wasserzeichen, das für den Verbraucher möglicherweise unsichtbar ist]. Dies ermöglicht es dem [CPG]-Kunden, variable Daten zu jedem Produkt inline und in Echtzeit auf jedes Produkt zu drucken. Diese Daten [können als Grundlage für] alle Inhalte dienen, die der Endverbraucher haben möchte, unabhängig davon, ob sie personalisiert sind [oder relevante Fakten zur Produktherkunft enthalten].

„Wenn wir dann zweitens in die Produktionsanlagen des Kunden [CPG oder Marke] gehen, haben wir dort sowohl eine Bildverarbeitungslösung als auch eine Codierungslösung. In den vier Wänden eines Kunden haben wir eine digital bedruckte Tasche, in die ein Code eingebettet ist – darin befindet sich ein Wasserzeichen. Während dieses Produkt die Produktionslinie durchläuft, erfassen [Vision und Sensoren] produktspezifische Informationen über jedes Produkt und wir speichern die Daten. Wir haben das physische Produkt genommen, seinen digitalen Zwilling erstellt und ihn in die Cloud gestellt. Und sobald das Produkt in der Cloud ist, können wir mit diesen Informationen eine Menge anfangen“, fährt er fort. „Wir können interne betriebliche Effizienzmaßnahmen wie Nacharbeiten oder Rückrufe unterstützen. Es gibt dort einfach eine Menge Anwendungsfälle. Aber das Coole daran ist, dass wir, sobald wir diesen digitalen Zwilling haben, dieses Paket auch über die Lieferkette hinweg verfolgen können. Das sind also Track & Trace, Authentifizierung, Betrugsprävention und solche Anwendungsfälle, die sich dann wiederum auf die verbraucherorientierte Seite übertragen lassen.“

Um all diese Möglichkeiten in einem echten Produkt zu verankern, sollten Sie Wein in Kartons in Betracht ziehen. Bemerkenswert ist, dass die Marke Cryovac von Sealed Air nur eine Woche nach der Messe am 1. November die Übernahme des Bag-in-Box-Verpackungslieferanten Liquibox bekannt gab. In einer Pressemitteilung von Sealed Air vom 1. November heißt es: „E-Commerce-fähige Lösungen für Flüssigkeiten und Flüssigkeiten werden von SEEs integriertem digitalen Ansatz und der Weiterentwicklung der digitalen Verpackungs- und Drucklösungen von Prismiq profitieren.“

Zufälligerweise demonstrierte Sealed Air an seinem PACK EXPO-Stand eine Bag-in-Box-Form-/Füll-/Verschließausrüstung neben einer Wand mit Modell-Bag-in-Box-Weinen (8), die alle digital mit einer On-Packung bedruckt waren digitales Wasserzeichen, als Anwendungsfall für Prismiq.

Stellen Sie sich, wie Jaime Hansen von Sealed Air beschrieb, vor, Informationen über die Herkunft der Trauben, die für einen bestimmten Bag-in-Box-Wein verwendet werden, oder einen bestimmten Weinjahrgang (z. B. ein besonders trockenes Jahr oder ein besonders kurzer Sommer) mit einem in Verbindung zu bringen digitaler Zwilling jedes Bag-in-Box-Formats, sobald es die Verpackungslinie verlässt. All diese Daten können auf der Verpackung erfasst und in ein digitales Wasserzeichen eingebettet werden, das digital auf die Verpackung gedruckt wird und dem Verbraucher über ein Smartphone auf einer so schönen Schnittstelle zugänglich gemacht wird, wie ein Konsumgüterhersteller sich entscheidet, in sie zu investieren. Denken Sie darüber hinaus daran, dass Verbraucher mit dem interagieren Sie erhalten eine digital mit einem Wasserzeichen versehene Weinschachtel, wiederum über eine Smartphone-Schnittstelle, die ihnen nach dem Öffnen der Verpackung eine Countdown-Uhr für die Haltbarkeit im Kühlschrank anzeigt.

„Ein weiterer Aspekt ist, dass wir [dank des digitalen Zwillings] dann den Prozessor oder die Marke mit der Interaktion auf Verbraucherebene verbinden“, sagt Hansen. „Es kann den Verarbeitern aussagekräftige Erkenntnisse liefern. Denken Sie an die Countdown-Uhr für Verbraucher. Wenn sie einen Verbraucher haben, der es nutzt, geht die Interaktion in die Cloud und wird mit dem digitalen Zwilling verknüpft, und sie wissen, wann die Uhr zu ticken beginnt. Sie können dann herausfinden, wie lange es gedauert hat, bis die Kiste Wein durch die Verteilung gelangte und konsumiert wurde. Sie konnten erkennen, wann diese bestimmte Box gekauft wurde, und nicht, welche SKU sie enthielt. Denken Sie daran, dass Alkohol oft über einen Händler abgewickelt wird, so dass die Produzenten viele dieser wertvollen Informationen verlieren, sobald die Weinkiste ausgeliefert wird. Und dieser Prozess könnte auch Vorteile für diesen Händler mit sich bringen. Es ermöglicht diesen Markeninhabern auch, andere Erkenntnisse zu gewinnen. Wenn ein Verbraucher bei Rückrufen mit einer zurückgerufenen Schachtel interagiert, kann die Marke genau erfahren, wann die zurückgerufene Schachtel geöffnet wurde und wann diese bestimmte Schachtel abgefüllt wurde.“

In der Zwischenzeit können auch alle anderen prozessorientierten Daten, die nicht für den Verbraucherkonsum bestimmt sind und nicht in der Verbraucheroberfläche angezeigt werden – beispielsweise die Haltbarkeitsdauer einer ungeöffneten Schachtel Wein, während sie durch die Lieferkette wandert und im Regal eines Einzelhändlers steht – angezeigt werden mit dem digitalen Zwilling verknüpft werden, der für jede Box erstellt wurde. Könnte es für einen Einzelhändler von Vorteil sein, wenn er wüsste, dass das Verfallsdatum einer Schachtel Wein bald abgelaufen ist, und dass er erkennen ließe, dass möglicherweise ein Rabatt gewährt werden sollte, um den Wein bald zu verkaufen? Sicher. Und noch weiter vorgelagert können Sie sich vorstellen, dass ein Weingut mit Realitäten wie Rückrufen oder Ineffizienzen in der Produktionslinie zurechtkommen muss. All dies wird durch die Verwaltung über einen digitalen Zwilling mit spezifischen Daten zu jedem Produkt effizienter. Und all diese vorgelagerten B2B-Effizienzvorteile zahlen sich letztendlich für die oben erwähnten Aspekte Verbrauchererfahrung, Interaktion und Verbrauchereinblicke aus.

Manchmal ist es bei einer Diskussion über Steuerungstechnologie aufschlussreich, sich auf ein bestimmtes Teil der Verpackungsausrüstung zu konzentrieren, um zu sehen, wie Fortschritte in der Steuerung den Bau einer besseren Verpackungsmaschine ermöglichen. Ein gutes Beispiel dafür, das auf der PACK EXPO International gefunden wurde, war der druckempfindliche Etikettierer NJM Bronco 130, der für die Anbringung von Einzel-, Doppel-, Rundum- und/oder Mehrfeldetiketten auf runden, quadratischen, rechteckigen und/oder ovalen Etiketten konfiguriert werden kann Flaschen in verschiedenen Größen.

In diesem Jahr verfügt der verbesserte Bronco 130 (9) über eine neue SPS von Rockwell, die CompactLogix 5380. Ebenfalls neu und ebenfalls von Rockwell ist das Panelview Plus 7 Performance HMI oder, als optionales Upgrade, das Windows-basierte HMI Versaview. Die neue Steuerungsplattform für Servoantriebe, Rockwells Kinetix 5300, bietet erweiterte Softwarefunktionen. Und eine Encoder-basierte, ausfallsichere Ausschussverfolgung von Etiketten und Behältern ist verfügbar, um sicherzustellen, dass „schlechte“ Etiketten und Flaschen aussortiert und überprüft werden. Foto 9 – NJM

Das servoangetriebene Inline-System läuft mit einer Geschwindigkeit von bis zu 250 Flaschen/Minute und eignet sich für Hersteller und Vertragsverpacker, die Nutrazeutika, Pharmazeutika, Lebensmittel, Getränke, Kosmetika, Körperpflegeprodukte und andere Anwendungen verarbeiten. Das System kann für eine Vielzahl von Herausforderungen konfiguriert werden, z. B. das Anbringen durchsichtiger Mylar-Etiketten auf gebogenen Flaschen und das Ausrichten von Etiketten auf Flaschen mit Griffen. Der Bronco 130 ist mit einer Vielzahl von Flaschenhandhabungsgeräten erhältlich, darunter einem Abstandsrad, einem Sternrad, einem Kettenausrichter und einem Einzel- oder Doppelvorschubschneckenantrieb. Um eine Reihe von Etikettentypen und -größen aufzubringen, ist jeder Etikettierer mit einer Reihe von Etikettenaufbringungs- und Abwischvorrichtungen erhältlich, darunter entweder ein oder zwei servoangetriebene Etikettenspender.

NJM kann den erweiterten Bronco 130 mit einem Inline-Heißprägedrucker oder einem serialisierungsfähigen Thermotransfer- oder Laserdrucker ausstatten. Ein optionales Inspektionssystem erkennt Etikettengenauigkeit, Etikettenplatzierung, variable Daten und mehr, und ein optionales Ausschusssystem entfernt Flaschen mit Etiketten außerhalb der Toleranz.

Für ein nahtloses Benutzererlebnis können Kunden sich für ein Upgrade auf ein PC-basiertes HMI entscheiden, das eine vollständig integrierte Bildverarbeitung unterstützt. Darüber hinaus ist der Bronco 130 jetzt mit Softwareoptionen für Prüfprotokolle, elektronische Signaturen und erweiterte Benutzerverwaltung über LDAP zur Einhaltung von 21 CFR Part 11 erhältlich. Integrierte Produktionschargen-Berichtstools für Maschinenbetrieb, Statistiken und OEE werden ebenfalls über die PC-basierte HMI unterstützt.