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 © Photo by Parilov via Shutterstock
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17.08.2021

Einstieg in die Digitalisierung von Lebensmitteln

Stephen Hayes, Geschäftsführer von Beckhoff UK, erklärt wie Lebensmittelingenieure mit dem Einstieg in die Digitalisierung beginnen können

Digitalisierung ist ein Begriff, der abhängig von der Rolle und der Verantwortung des Befragten eine unterschiedliche Bedeutung aufweist. Für Manager liegt der Fokus häufig auf der Erfassung und Analyse von Anlagendaten. Ingenieure hingegen sehen die Digitalisierung oftmals als Verbindung ausgefeilterer Automatisierungstechnologien, um eine bessere Prozess- und Bewegungssteuerung zu ermöglichen. Beide Ansätze bauen darauf auf, dass die richtige Technologie an der Produktionslinie eingesetzt wird. Im Folgenden erklärt Stephen Hayes, Geschäftsführer von Beckhoff UK, wie Lebensmittelingenieure mit dem Einstieg in die Digitalisierung beginnen können.

Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist eine Branche, die sich für die versprochenen Vorteile der Digitalisierung auf ideale Weise eignet. Ganz gleich, ob Hersteller von Lebensmitteln die Abfälle im Produktionsprozess reduzieren, die Qualitätskontrolle verbessern oder einfach nur die Effizienz steigern möchten, digitale Technologien versprechen eine Lösung. Unabhängig vom Ziel hängt jedes Ergebnis vom richtigen Mix digitaler Technologien an der Produktionslinie ab. Im Konkreten beginnt alles mit dem Fokus auf die Kommunikationstechnologie, die zur Unterstützung der Digitalisierungsbemühungen eingesetzt wird.

Viele Digitalisierungsbemühungen beginnen mit einem fragmentierten Ansatz, bei dem verschiedene Bereiche eines Unternehmens versuchen, ihre eigenen Einsatzgebiete zu digitalisieren. Bei Lebensmittelherstellern kann es zum Beispiel sein, dass die Abteilung für Rohstoffverarbeitung für eine effektivere Qualitätskontrolle in automatisierte Anlagen und Machine Vision investiert hat. Alternativ ist möglicherweise eine Hochgeschwindigkeits-Portioniermaschine eingeführt worden, die Kameraeingaben und Rezeptdaten auf einer separaten Plattform verwenden kann, um Lebensmittel in verschiedenen Größen zu verarbeiten.

Auf den ersten Blick scheinen diese Anwendungen sehr unterschiedlich zu sein, sie sind jedoch beide auf eine schnelle Datenkommunikation zwischen Systemen angewiesen, sei es für die Prozess- und Bewegungssteuerung oder für die Speicherung und gemeinsame Nutzung von Daten auf digitalen Plattformen.

Daten sind die Essenz der Digitalisierung und daher besteht der erste Schritt für Ingenieure auf der Reise zur digitalen Transformation darin, die optimale Art und Weise der Kommunikation dieser Daten zwischen Maschinen und Systemen zu planen. Dies bedeutet, sich zunächst auf die vorhandenen Kommunikationstechnologien, also auf die Feldbusse zu konzentrieren, anstatt sofort über Investitionen in neue Maschinen oder Anlagen nachzudenken.

Systeme, die auf Feldbus und Industrial Ethernet basieren, werden bei der Digitalisierung oft übersehen, weil die Ingenieure bereits mit einem oder mehreren dieser Systeme vertraut sind. Obwohl es diese Technologien schon seit vielen Jahren gibt, werden einige davon ständig weiterentwickelt und auf offenen Standards aufgebaut, um sie in Bezug auf die sich wandelnden Anforderungen der digitalen Technologie auf dem neuesten Stand zu halten. Unter diesen Technologien zählt EtherCAT aufgrund seiner hohen Datenraten, niedrigen Kosten und deterministischen, synchronen Natur zur ersten Wahl.

Der Einsatz eines Feldbusses wie EtherCAT ist von unschätzbarem Wert, da er nicht nur die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Daten zu Steuerungs- oder Erfassungszwecken ermöglicht, sondern dies auch auf hocheffiziente Weise tut. Jedes Datentelegramm wird vom Master-Gerät – das entweder ein Feldbus-Terminal oder ein einzelnes Industriecomputer-Terminal mit einer PC-basierten Control Suite sein kann – übertragen und durchläuft jeden Knoten in einem Netzwerk. Jeder Knoten übernimmt nur die relevanten Datenpakete, während das Telegramm schon weitergeleitet wird, wodurch Netzwerkverzögerungen vermieden und die synchrone Mehrachsensteuerung vereinfacht werden.

Durch die effiziente Datenkommunikation in Netzwerken können Ingenieure sicherstellen, dass die Leistung neuer Automatisierungs- oder Digitalsysteme sofort nach der Einrichtung einem höheren Standard entspricht. Aus diesem Grund ist die effiziente Datenkommunikation unserer Meinung nach der wichtigste erste Schritt für jeden Ingenieur, der mit der Digitalisierung der Fabrikationshalle beginnt.

Nach Einrichtung der Kommunikationsebene sollte im nächsten Schritt sichergestellt werden, dass die künftige Technologie von den Ingenieuren angemessen genutzt werden kann und den langfristigen Unternehmenszielen entspricht.

Viele neue digitale Technologien erfordern spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten, über die einige Ingenieure möglicherweise nicht verfügen, z. B. die Programmierung in neuen Sprachen. Eine Option besteht dann darin, Spezialisten für die Konfiguration oder Programmierung dieser Systeme zu engagieren. Eine kosteneffektivere und langfristige Option ist es jedoch, Mittel und Wege zu finden, um diese Technologie in vertraute Umgebungen zu integrieren. Die Einbindung der Machine-Vision-Programmierung in eine PLC-Umgebung wie zum Beispiel mit TwinCAT Vision von Beckhoff erleichtert den Ingenieuren die Weiterentwicklung je nach Bedarf.

Die Digitalisierung ist ein Begriff, der so viele Technologien und Bereiche umfasst, dass es für angehende Lebensmittelingenieure sehr schwierig sein kann, sich zurechtzufinden. Die Erstellung von Digitalisierungsplänen von Grund auf, beginnend auf der Ebene der Datenkommunikation, ist von entscheidender Bedeutung für eine erfolgreiche Einführung neuer Technologien, die eine langfristige Wertsteigerung ermöglichen.

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