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Immer mehr Maschinenbauer bieten ihren Kunden, unter anderem zur Steigerung der Maschinenverfügbarkeit und -performance, digitale Services an. Diesem Trend folgt auch der Hersteller von Verpackungsmaschinen MULTIVAC. In einem Pilotprojekt hat er auf Basis des IIoT-Ökosystems netField von Hilscher acht Smart Services entwickelt. Erste Erhebungen zeigen bereits die Vorteile, die sich für Anwender daraus ergeben.

Für mittelständische Maschinenbauer stellt der geografisch weit verteilte Einsatz ihrer Maschinen eine Herausforderung dar. So erfolgen Wartung, Störungsbehebung oder Umrüstungen ihrer Maschinen zumeist durch Servicemitarbeiter vor Ort. Daraus resultieren logistische, organisatorische sowie finanzielle Herausforderungen für die OEM. Das Zauberwort, um diesen erfolgreich zu begegnen, lautet Remote Management, also die Verwaltung von verteilten Maschinen und Geräten von einer zentralen Stelle aus. In diesem Zusammenhang gibt es bereits zahlreiche erfolgreiche Pilotprojekte aus unterschiedlichen Branchen. Die Umsetzung in den Realbetrieb hingegen verzögert sich oftmals oder scheitert komplett. Doch warum ist das so?

«Als Pilotprojekt kann man eine gut definierte Aufgabe fast immer lösen. Die Digitalisierung hat einige Evolutionszyklen hinter sich, und heute sind wir durch dynamisch konfigurierbare Softwareumgebungen in der Lage, auch auf unerwartete Herausforderungen einzugehen. Die eigentliche Nagelprobe kommt, wenn ein erfolgreich abgeschlossener Pilot ausgerollt werden soll. An diesem Punkt zeigt sich, dass oft noch sehr viel Handarbeit in der Digitalisierung der Automatisierung steckt. Und das bremst und macht Projekte teuer. Ein erfolgreiches Digitalisierungsprojekt denkt daher auch den Ausrollprozess mit und bietet dafür Lösungen», sagt Dr. Andreas Graf-Gatterburg, Principal Technology Consultant bei der Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH.

Digitalisierung von Verpackungsmaschinen

Ein Beispiel für ein erfolgreich umgesetztes Digitalisierungsprojekt sind die Smart Services der MULTIVAC Sepp Hagemüller  SE & Co. KG. Der weltweit agierende Komplettanbieter von integrierten Verpackungslösungen für Lebensmittel aus dem bayrischen Wolfertschwenden bietet für seine Maschinen digitale Lösungen und Tools an, mit denen sich die Maschinenverfügbarkeit, die Performance und die Qualität der Verpackung erhöhen lassen.

«Eine konnektierte Maschine muss für den Kunden immer mehr Vorteile bieten als eine Maschine, die offline ist», sagt Dr. Marius Grathwohl, Vice President Digital Products & Transformation bei MULTIVAC. «Dank der netField-Technologie von Hilscher können wir effizienzsteigernde Smart Services anbieten, die die Bedarfe der Kunden direkt adressieren und gleichzeitig die Bindung zu ihnen intensivieren.»

Die Smart Services von MULTIVAC umfassen unter anderem:

– MULTIVAC Pack Pilot: Dadurch sind Verpackungsmaschinen bereits beim Produktionsstart optimal eingestellt, was zu Einsparungen im Hinblick auf Produkte, Packstoffe und Produktionszeit führt.

– Smart Production Dashboard: Auf dem Dashboard werden wichtige Kennzahlen übersichtlich dargestellt. Es bietet Zugriff auf den Produktionsprozess in Echtzeit.

– Smart Maintenance Manager: Er weist automatisch auf fällige Wartungen hin. Anwender können so ihre Produktivität erhöhen, Stillstände verringern und die Lebensdauer ihrer Maschinen verlängern.

Zur Umsetzung dieser Smart Services setzt MULTIVAC Edge Gateways von Hilscher ein. Diese werden in oder nahe der Maschinen verbaut. Die Verwaltung der Gateways sowie der Applikations-Container wird über das netField-Portal gesteuert. Über das gleiche Portal rollt MULTIVAC ausserdem seine Edge-Software-Applikationen für die Maschinenüberwachung und -wartung aus. So können Software-Updates und neue Smart Services zentral verteilt werden, ohne dass Spezialisten vor Ort an der Verpackungsmaschine sein müssen. Auch Datenströme sowie Zustände von Geräten bzw. Maschinen können so leichter gesteuert und überwacht werden.

Anhand der Skalierung der Smart Services auf die weltweit im Einsatz befindlichen Maschinen des bayrischen Verpackungsspezialisten wird deutlich, warum Digitalisierungsprojekte ein ausgeklügeltes System zur Verwaltung von Hardware sowie Software benötigen.

So vielfältig wie die verschiedenen Segmente in der Lebensmittelindustrie sind oft auch die Anforderungen an die Reinigung von Produktions-, Lager- und Transportbehältern. Eines trifft aber für alle Lebensmittelunternehmen zu: Die eingesetzte Lösung muss neben Effektivität und Wirtschaftlichkeit höchsten Ansprüchen an die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit genügen. Dies sollte aber nicht dazu führen, nur traditionelle Reinigungskonzepte einzusetzen. Wenn innovative Konzepte effektiver, effizienter und zuverlässiger sind, sollte man Bestehendes in Frage stellen. Die Behälterinnenreinigung mit Hochdruck hat das Potential für eine spürbare Verbesserung bestehender Reinigungslösungen.

Was bedeuten die Begriffe Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstdruck technisch?

Je nach Wasserdruck werden Niederdruck (Leitungsdruck, mit Druckerhöhung bis maximal 20 bar), Mitteldruck (20 bis 80 bar), Hochdruck (80 bis 500 bar) und Höchstdruck (ab 500 bar) unterschieden. Ab 20 bar wird eine spezielle Hochdruckpumpe benötigt, um den entsprechenden Wasserdruck bereitzustellen.

Wie unterscheidet sich die Reinigungswirkung von Nieder- und Hochdruck?

Bei der Reinigung mit Niederdruck wird der Schmutz im Wasser aufgelöst bzw. die nicht aufgelösten Schmutzpartikel werden mit dem Wasser fortgeschwemmt. Um die Adhäsion des Materials an den Behälterwänden bzw. an Rühr- oder Mischwerken aufzuheben, wird eine umfangreiche Einwirkzeit verbunden mit einer grossen Wassermenge und oft auch der Zusatz von Reinigungschemikalien benötigt. Dagegen erzeugt der Wasserdruck bei einer Reinigung unter Hochdruck eine starke physikalische Aufprallkraft, welche die mechanische Ablösung adhäsiver oder angetrockneter Substanzen von Behälterwänden oder Rühr-/Mischwerken bewirkt. Die gelösten Schmutzpartikel werden danach mit dem Wasser fortgeschwemmt. Die Einwirkzeit entfällt weitgehend, die Reinigungszeit der Anlage, der Wasserverbrauch, die Abwassermenge und Reinigungszusätze können reduziert werden. Typische Erfahrungswerte zeigen beim Hochdruckeinsatz eine Zeitersparnis von 50 bis 75 % und eine Wasserersparnis von 70 bis 80 %.

Kann der hohe Wasserdruck die empfindliche Anlagentechnik beschädigen?

Behälter sowie Rühr-/Mischwerke mit den üblichen Materialstärken aus INOX werden von Wasserdrücken bis 500 bar weder in ihrer Form noch in der Oberflächenbeschaffenheit verändert. Bei Dichtungen, Ventilen etc. muss die Beständigkeit gegenüber höheren Drücken analysiert werden. Die Erfahrung zeigt, dass Hochdruck bis 200 bar auch hier keine Probleme verursacht.

Ist Hochdruckreinigung in der Lebensmittelbranche damit die bessere Lösung?

Eine generelle Aussage für alle Segmente der Lebensmittelbranche und die sehr unterschiedlichen Substanzen ist nicht möglich. Bei Fluiden mit geringer Viskosität und guter Wasserlöslichkeit kann die Niederdruckreinigung ihre Stärken ausspielen. Dagegen kommen bei Feststoffen und bei Fluiden mit hoher Viskosität die Vorteile der Hochdruckreinigung zum Tragen.

Warum werden in der Lebensmittelindustrie Behälter dennoch meist mit Niederdruck gereinigt?

Viele Verfahrenstechniker und Anlagenbauer kennen die Niederdrucktechnik aus eigener Erfahrung. Trotz des erfolgreichen Einsatzes von Hochdrucktechnik in vielen Bereichen der Chemie, in der Kosmetik und bei Pharma fehlt vielen Verantwortlichen diese Erfahrung. Der meist höhere Investitionsaufwand der Hochdruckreinigung wird erst im Verlauf der Nutzung durch die Einsparungen bei den Betriebskosten amortisiert. Ausserdem ist nicht zu unterschätzen, dass Hochdruck keine starke Lobby hat. Die spezialisierten mittelständischen Hersteller verfügen nicht über die notwendigen Kommunikationsbudgets, um diese relativ neue Technologie und ihre Vorteile umfassend bekannt zu machen.

Die Messer Schweiz AG ist ein unabhängiges, eigentümergeführtes Unternehmen mit dem Anspruch, ihre Kunden im Schweizer Markt mit hochwertigen Technologien und Produkten aus dem Gasbereich zu versorgen. Bereits seit 1911, also seit über 100 Jahren, werden in Lenzburg Gase hergestellt.

Gase für Lebensmittel

In der Lebensmittelindustrie wird der Einsatz von Gasen immer wichtiger. Messer Schweiz bietet durch ihr umfassendes Know-how für jede Anwendungsmöglichkeit das passende Gas sowie das entsprechende technologische Verfahren und die dazu notwendige Technik an.

In der Getränkeindustrie verdanken Mineralwasser und andere Erfrischungsgetränke ihre prickelnde Frische dem Gas Kohlendioxid (CO2). Stickstoff (N2) schützt oxidationsempfindliche Stoffe wie Wein, Obst- und Fruchtsäfte, Bier oder Speiseöl bereits beim Herstellen, Lagern und Abfüllen. Dünnwandige Getränkedosen und PET-Flaschen bleiben durch Zudosieren von Stickstoff in Form. Weitere Einsatzgebiete sind der offene Ausschank und speziell für Winzer die Trauben- und Maischekühlung mit Trockeneis.

In der Verpackungsindustrie kommen die verschiedensten Schutzgase oder Mischungen von Schutzgasen zum Einsatz. Beim Frosten von Lebensmitteln und bei der Transportkühlung bietet Messer für jede Anwendung die optimale Lösung an.

Weiter kommen Lebensmittelgase etwa bei der Lagerung und Reifung von z. B. Obst, Gemüse, Fleischprodukten, Getreide, beim Kaltmahlen von Gewürzen, Düngen mit CO2, bei der Fischzucht oder beim Kochen mit Stickstoff zur Anwendung.

Neben den hier genannten Anwendungen bietet Messer eine Vielzahl von weiteren Anwendungen. In modernsten Kompetenzzentren für Forschung und Entwicklung entwickelt Messer Anwendungstechnologien für den Einsatz von Gasen in fast allen Industriebranchen, in der Lebensmittel- und Umwelttechnik, Medizin sowie Forschung und Wissenschaft. Selbstverständlich sind wir auch nach ISO 22000:2018 zertifiziert. Unsere Spezialisten stehen Ihnen mit Informationen und Beratung gerne zur Verfügung. Sprechen Sie uns an.