Wie sich die Coronavirus-Pandemie auf das Interesse der Lebensmittel- und Getränkeindustrie an der Automatisierung auswirkte

Zu meinen Favoriten hinzufügen

Automatische Übersetzung anzeigen

#Neues aus der Industrie

{{{sourceTextContent.title}}}

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

{{{sourceTextContent.description}}}

Die Pandemie und all ihre anderen Störungen gaben den Lebensmittel- und Getränkeverarbeitern einen Anreiz, zumindest über Automatisierung nachzudenken. Die Arbeiter wurden krank oder hatten Angst, bei der Arbeit krank zu werden - eine Angst, die in vielen Fällen nur allzu berechtigt war. Die Automatisierung wird als eine der besten Möglichkeiten gesehen, mit dieser Angst umzugehen, sowohl sofort als auch vor allem in der Zukunft.

"Die übliche Einstellung in Bezug auf Automatisierung, Robotik und künstliche Intelligenz, insbesondere in der Fertigung, war der Teufel", weil sie Arbeitsplätze in der Fertigung vernichten, sagt Max Versace, CEO von Neurala, einem Anbieter von Inspektionssoftware für die industrielle Bildverarbeitung. "Aber als die Pandemie zuschlug, gab es plötzlich keinen Automatisierungsgrad mehr, der auch nur annähernd so hoch war, dass wir die Produktion angesichts der zusätzlichen Anforderungen, die die Pandemie mit sich brachte, aufrechterhalten konnten."

Die Arbeit war das dramatischste, aufsehenerregendste Problem - zumindest in der Anfangsphase der Pandemie. Immer wieder erkrankten Arbeiter, vor allem in fleisch- und geflügelverarbeitenden Betrieben, die in ihren meist ländlichen Gemeinden schnell zu Infektionsherden wurden. Zwischen den tatsächlichen Fällen und der Angst vor Krankheit konnten die Verarbeiter nicht genug Leute finden, um ihre Anlagen zu besetzen.

Auch die Flexibilität kam während der Pandemie stark zum Tragen, da sich die Nachfrage der Verbraucher veränderte. In einigen Fällen mussten die Verarbeiter die Produktion von bestimmten Mainstream-Produkten hochfahren, die aufgrund der Vorratshaltung plötzlich sehr gefragt waren. In anderen Fällen wurden Single-Serve- und andere SKUs benötigt, was eine höhere Umstellungsrate bei den Verpackungen erforderte.

"Zum Beispiel beinhaltet die Fleischverarbeitung einen hohen Anteil an manueller Arbeit vom Schlachten und Zerlegen bis zum Aufschneiden und daher weniger Automatisierung. Die Verpackung in der Fleischverarbeitung hingegen beinhaltet bereits einen hohen Automatisierungsgrad", sagt Kopcha. In der Schokoladenproduktion hingegen gibt es meist vollautomatisierte Prozesslinien. "Aber hier ist die Verpackung weniger automatisiert, vor allem bei saisonalen Aktionsprodukten, z. B. bei Halloween-Schokokürbissen. Mit speziellen Verpackungen und Blistern beinhalten diese viel Handarbeit."

Die Entscheidung, welche Aspekte des Betriebs einer Anlage sich am besten für eine Automatisierung eignen, ist eine der kniffligsten und schwierigsten Entscheidungen, die ein Verarbeiter treffen kann. Jede Anlage ist anders, und es gibt fast unendlich viele Variablen. Dennoch gibt es bestimmte allgemeine Prinzipien, die angewendet werden können, wobei sowohl die Bedürfnisse als auch die Art der verfügbaren Ausrüstung berücksichtigt werden.

"Überall dort, wo es bereits Lösungen von der Stange gibt und/oder wo ein klarer ROI berechnet werden kann, werden diese Lösungen zuerst und schneller eingeführt", sagt Decker Walker, Partner und Global Leader of Agribusiness bei der Boston Consulting Group. "AGVs [fahrerlose Transportsysteme], Prozesse mit Roboterarmen, Sortierung, visuelle Inspektion und Fremdkörpererkennung sind alles Beispiele, bei denen wir eine frühe und schnelle Traktion gesehen haben."

Um den ROI einer potenziellen Automatisierung zu bestimmen, lohnt es sich, drei Faktoren zu betrachten, sagt Mark McGinnis, Director of Systems Engineering bei Applied Manufacturing Technologies: "Durchsatz, Ergonomie und Qualität sind die drei Hauptfaktoren, die helfen, den ROI der Automatisierung zu bestimmen." Es ist offensichtlich, dass mit steigendem Durchsatz auch der Bedarf an Automatisierung steigt, sagt er. "Wenn Sie in zwei Schichten arbeiten, sollten Sie eine Automatisierung in Betracht ziehen. Wenn Sie drei Schichten fahren, könnte es schon zu spät sein."

Ergonomie hat viele Aspekte: Sind Wechselteile zu schwer, um sie den Mitarbeitern zumutbar zu machen? Müssen Teile oder Werkzeuge aufgrund von Platzmangel über Kopf gelagert werden? Müssen sich Mitarbeiter wiederholt bücken oder bücken, entweder im Rahmen des normalen Betriebs oder zur Reinigung und Wartung? Dies sind Anzeichen dafür, dass eine Maschine entweder verbessert werden muss, z. B. mit servogetriebenen Umschaltteilen, oder dass sie ersetzt werden muss.

Was die Qualität anbelangt, kann die Automatisierung für einen gleichmäßigen Betrieb sorgen, aber die größte Herausforderung ist der Umgang mit inkonsistenten Produkten. Wenn die Produkte unregelmäßig geformt oder anderweitig variabel sind, ist es für die "harte Automation", die hauptsächlich mit mechanischen Mitteln arbeitet, schwierig, die Produkte gleichmäßig zu verarbeiten. In solchen Fällen sind oft hochentwickelte Bildverarbeitungssysteme erforderlich, um das Produkt zu lokalisieren und zu sortieren, Fehler zu erkennen und andere Funktionen auszuführen, gepaart mit hochentwickelten End-of-Arm-Werkzeugen für Roboterarme, wie z. B. Gummigreifer oder Vakuumsauger.

Das ist ein Grund, warum Endverpackungsanlagen wie Kartonierer und Palettierer ein hohes Potenzial für die Automatisierung haben, sagt Steve Mulder, Regional Industry Manager für CPG bei Rockwell Automation. "Wir haben im Laufe der Zeit gesehen, dass die Automatisierung Schritt für Schritt abnimmt, je weiter man sich in den Bereich der Verpackung, des End-of-Line und der Logistik vorarbeitet." Da die Kunden immer speziellere Ladungen verlangen, werden diese zunehmend im Werk hergestellt, anstatt sie in einem Lager oder Distributionszentrum zu zerlegen und neu zu verpacken.

In der Produktion, insbesondere in der Verpackungsindustrie, muss man sich oft zwischen Flexibilität und hohem Durchsatz entscheiden. Mehr von dem einen bedeutet weniger von dem anderen - zumindest nach gängiger Meinung. Dieses Problem wurde während der Pandemie noch verschärft, als die Verarbeiter sowohl schnelle Wechsel zwischen den einzelnen Artikeln vornehmen als auch einige von ihnen extra lange laufen lassen mussten, um die gestiegene Nachfrage zu befriedigen.

Seit Jahrzehnten haben die Hersteller von Maschinen Fortschritte gemacht, um die Dichotomie von Flexibilität und Durchsatz zu überwinden, indem sie automatische Umrüstungen eingebaut haben, die oft Servomotoren zum Neupositionieren von Maschinenteilen verwenden. Aber die servogetriebene Umstellung ist teuer, und in jedem Fall ist die Umstellung nur ein Teil des Zeitverlusts, der bei der Produktion mehrerer SKUs entsteht. Die grundlegende Wahrheit ist, dass je mehr Größen eine Maschine aufnehmen kann, desto langsamer wird sie jede einzelne dieser Größen ausführen.

Mulder nennt das Beispiel eines Kartonierers mit einer Teilung oder einem Abstand zwischen den Einheiten von 12 bis 15 Zoll. Die Teilung muss die Breite des Kartons plus ein paar Zentimeter mehr aufnehmen. Wenn ein gewerblicher Kunde, wie z. B. ein Clubladen, größere Kartons wünscht, muss dieser Kartonierer plötzlich einen Abstand von 18 Zoll haben. Wenn das Förderband mit einer konstanten, maximalen Geschwindigkeit läuft, verlangsamt die größere Teilung den Kartonierer, was die Füllzeit für kleinere Kartons verlängert.

Robotik ist zwar anfangs genauso teuer oder teurer als Servos an Maschinen, hat aber das Potenzial, sowohl einen hohen Durchsatz als auch Flexibilität zu gewährleisten, sagen Beobachter. Es gibt zwei laufende Entwicklungen, die Roboter vielseitiger machen und in der Lage sind, an mehreren Stellen Mehrwert zu schaffen.

Die Bildverarbeitungssysteme werden immer besser, sowohl im Hinblick darauf, was sie erkennen können, als auch darauf, wie sie sich mit anderen Geräten koordinieren. Und kollaborierende Roboter, sogenannte Cobots, werden mit Einschränkungen in Bezug auf Reichweite und Bewegungsgeschwindigkeit entwickelt, die es ihnen ermöglichen, sicher in der Nähe von Mitarbeitern zu arbeiten.

Andere neue Technologien haben das Potenzial, eine weitere Dimension in die Verarbeitung und Verpackung zu bringen. Eine davon ist das, was man als gurtlose Förderer bezeichnen könnte. Dabei handelt es sich um Materialtransportsysteme, die sich auf autonom angetriebene Teile verlassen, um eine Nutzlast zu befördern.

Rockwell bietet solche Maschinenkomponenten, die Mulder als "unabhängige Wagen" bezeichnet, für sein iTrak-Materialtransportsystem an. Sie verwenden Wicklungen, wie sie in Elektromotoren zu finden sind, aber abgeflacht, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das mit einer Schiene interagiert und das Teil antreibt. Das Ergebnis ist eine Maschine, die das Timing ihres Materialtransports augenblicklich variieren kann, indem sie je nach Bedarf beschleunigt und verlangsamt wird.

Gurtlose Förderer haben das Potenzial, eines der heikelsten Probleme von Lebensmittelunternehmen während und vor allem nach einer Pandemie zu lindern: die Aufrechterhaltung der sozialen Distanzierung. Wenn sich beispielsweise Tierkadaver selbstständig auf einer Schneideanlage bewegen, anstatt an einem Band befestigt zu sein oder an einer Kette zu hängen, könnten sie theoretisch von Station zu Station beschleunigt und dann je nach Bedarf verlangsamt oder angehalten werden.

Ob und wie eine permanente Distanzierung etabliert werden soll, ist eine der Fragen, die Lebensmittelunternehmen nach dem Abklingen der Pandemie entscheiden müssen. Einer der größten Faktoren bei der langfristigen Planung ist die Frage, ob diese Pläne eine weitere Pandemie einschließen sollten.

In einer Umfrage von AIB International gaben 78 % der Führungskräfte in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie an, dass sie sich aktiv auf eine künftige globale Pandemie vorbereiten, wobei 30 % eine weitere Pandemie innerhalb der nächsten vier Jahre und 50 % eine innerhalb des nächsten Jahrzehnts erwarten.

"Ich glaube, dass alle Unternehmen über angemessene Reaktionen auf Störungen in der Branche, die eine künftige Pandemie einschließen, sprechen und diese in Erwägung ziehen werden", sagt Maddox von der Bank of America. "Aus Gesprächen mit unseren Kunden im Laufe der Jahre geht hervor, dass dies bereits geschehen ist und weiter geschehen wird.

"Was jetzt anders ist, ist, dass wir ein echtes Beispiel haben, auf das wir uns stützen und das wir bei der zukünftigen Planung berücksichtigen können", fährt er fort. "Ich rechne in den nächsten Jahren mit höheren Investitionsausgaben, da die Unternehmen weiterhin in Maschinen investieren, die für mehrere Zwecke eingesetzt werden können."

Selbst dort, wo eine Distanzierung nicht möglich ist, hat die Automatisierung - vor allem Technologien der neueren Generation - immer noch das Potenzial, Arbeit einzusparen. Künstliche Intelligenz kann Dutzende von Variablen in einem Prozess verarbeiten und vergleichen, um sie mit Abweichungen zu korrelieren, die zu Produktfehlern führen - und so einem Problem viel schneller auf den Grund gehen, als es Menschen können. Das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) eröffnet neue Perspektiven für die Überwachung und Wartung von Anlagen und ermöglicht eine Überwachung in Echtzeit mit weniger menschlichen Eingriffen.