Der nächste Schritt in der intelligenten Lebensmittelverarbeitung

Japan hat einen Plan für eine neue, ultrasmarte Gesellschaft entworfen – die Society 5.0. Diese Vision verspricht eine komplette Transformation unseres täglichen Lebens: Die Grenzen zwischen Cyberspace und echter Welt sollen mehr und mehr verschwimmen, und das Internet der Dinge (IoT), Big Data und andere intelligente Technologien sollen genutzt werden, um gesellschaftliche Herausforderungen zu lösen. Auch wenn der Übergang zu Industrie 4.0 in der Lebensmittelindustrie nur langsam vonstatten ging, können Hersteller sich durch die Integration der erforderlichen Technologie trotzdem auf die Society 5.0 und andere zukünftige Innovationen vorbereiten.

Society 5.0 ist der nächste Schritt in der technologischen Evolution dieser Region und umfasst die Nutzung von autonomen Fahrzeugen und Drohnen, um die Menschen mit Gütern und Dienstleistungen zu versorgen und soziale und ökologische Herausforderungen zu bewältigen. Doch bevor sie dieses neue Paradigma annimmt, muss die Lebensmittelverarbeitungsbranche sicherstellen, dass sie die Vorteile von Industrie 4.0 und intelligenten Technologien vollständig erkannt – und umgesetzt – hat.

Robotik, maschinelles Sehen, Sensoren, Drohnen und vernetzte Geräte, all das kann die Lebensmittelverarbeitung auf die eine oder andere Weise verbessern. Automatisierung kann nicht nur Kosten senken und die Möglichkeiten für das Entstehen menschlicher Fehler verringern, sondern auch Effizienz, Sicherheit und Qualität verbessern. 

Maschinelles Sehen 

Wie in jeder produzierenden Branche ist auch in der Lebensmittelverarbeitung die Sicherheit von entscheidender Bedeutung, und Unternehmen sind auf die Einhaltung der entsprechenden Standards in ihren Produktionsstraßen angewiesen. Selbst extrem schwierig zu prüfende Produkte müssen mit absoluter Zuverlässigkeit bewertet werden, um Kontamination oder falsche Sortierung und Verpackung zu verhindern. Produktrückrufe, die durch solche Probleme verursacht werden, können zu bedeutenden Umsatzverlusten führen und das mühsam erarbeitete Kundenvertrauen beschädigen.

Die Bildverarbeitungstechnologie nutzt Kameras und zugehörige Software, um Produkte auf Fertigungslinien automatisch und mit hoher Geschwindigkeit zu überprüfen, ohne dass menschliches Eingreifen erforderlich ist. Diese Systeme können alle Abweichungen erkennen und Produkte schneller prüfen, als es dem Menschen möglich ist. Systeme für maschinelles Sehen arbeiten nicht nur rund um die Uhr ohne Unterbrechungen, sondern protokollieren auch die im Rahmen ihrer Kontrollaufgaben gesammelten Daten und speichern diese, damit Hersteller auf sie zugreifen und sie überprüfen können. 

Auch Röntgeninspektionssysteme werden bei Herstellern immer beliebter, um Fremdkörper oder Verunreinigungen in Lebensmitteln zu erkennen. Die Integration derartiger Technologien bietet eine zusätzliche Ebene der Qualitätskontrolle, da Metalle, Glas, Sandstein, Schiefer und andere Materialien durch die Verpackung hindurch erkannt werden können. Noch fortschrittlichere Systeme können sogar Verunreinigungen erkennen, die höherwertige Elemente enthalten, etwa PVC, PTFE, Salzklumpen und Knochen. Gleichzeitig können Hersteller Röntgensysteme auch verwenden, um andere Produktdefekte zu erkennen, von fehlenden Produkten in Verpackungen über unerwünschte Luftblasen bis hin zu gebrochenen oder defekten Produkten. 

Sensoren

Der Aufstieg vernetzter Systeme ist unbestreitbar: McKinsey schätzt, dass die weltweite Anzahl der IoT-vernetzten Geräte bis 2023 auf 43 Milliarden ansteigen wird. Ein Schlüsselbeispiel dafür sind intelligente Sensoren, die dank ihrer drahtlosen Konnektivität Daten exportieren und evidenzbasierte Entscheidungen unterstützen können. Die Integration von Sensoren kann Herstellern helfen, detaillierte Einblicke in ihre Produktionsprozesse zu erhalten. Wenn sie wissen, welche Art von Daten sie benötigen, können Hersteller den jeweils geeigneten Sensortyp auswählen, um Änderungen in ihren Anlagen und Produktionslinien zu überwachen, zu analysieren und zu verarbeiten. 

Sensoren können alles messen und steuern, von Temperatur und Druck bis hin zu Feststoff- und Flüssigkeitsständen. Temperatursensoren sind in der Lebensmittelverarbeitung wahrscheinlich der gängigste Sensortyp, da sie sich ideal für Geräte wie Kühlanlagen eignen und Hersteller im Falle von Unregelmäßigkeiten alarmieren, beispielsweise, wenn ein Elektromotor überhitzt und Stillstandszeiten drohen. Bei der Auswahl von Temperatursensoren müssen Hersteller zwischen Thermoelementen, Thermistoren, Widerstandsthermometern (resistor temperature detector, RTD) und Infrarotsensoren wählen, und die richtige Entscheidung hängt stets von der fraglichen Anwendung ab.

Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten. Drucksensoren etwa messen die auf einen Sensor wirkende Kraft pro Einheit und ermitteln beispielsweise den Druck von eingelagertem Gas oder von Flüssigkeiten in verschlossenen Behältern. Diese Art von Sensor erkennt, wenn der Druck schwankt oder abfällt, und wird häufig für die Wartung von Wasser- und Heizsystemen verwendet. 

Nachrüsten

Heute erscheint Society 5.0 zwar noch beinahe utopisch und futuristisch, doch tatsächlich sind die meisten Anlagen zur Lebensmittelverarbeitung schon näher am Ziel, als ihnen bewusst ist. Für Lebensmittelhersteller, die Industrie 4.0 noch nicht vollständig angenommen haben, kann die Nachrüstung von Altausrüstung eine hohe Investitionsrentabilität bieten und den Weg zu einer intelligenteren Einrichtung ebnen.

So gut wie alle Anlagen für die Lebensmittelverarbeitung verfügen über perfekt funktionierende Altausrüstung, darunter Sensoren, Antriebe und SPS. Mit dem unaufhaltsamen Lauf der technologischen Weiterentwicklung müssen diese Maschinen jedoch unter Umständen mit neueren Alternativen integriert werden, die bereits mit vernetzten Funktionen ausgestattet sind. Das kann recht kostspielig sein. In Zeiten, in denen Hersteller ihre Ausgaben mit Argusaugen im Blick haben, gibt es aber auch wirtschaftlichere und einfachere Lösungen, als einfach das gesamte System zu überholen und wieder bei null zu beginnen.

Stattdessen können Hersteller ihre Anlagen mit intelligenten Technologien wie smarten Sensoren, Röntgensystemen und neueren Mensch-Maschine-Schnittstellen nachrüsten, um den Übergang zur Society 5.0 zu vereinfachen. So können etwa intelligente Temperatursensoren an einer Vielzahl älterer Maschinen angebracht werden, und die von ihnen produzierten Messwerte helfen Herstellern bei der Erstellung ihrer Programme zur prädiktiven Instandhaltung. Sobald ein Fehler erkannt wird, können Entscheidungsträger bei einem zuverlässigen Teilelieferanten die notwendigen Ersatzteile bestellen.