Automatisierte Technologie und integrierte Systeme
Echtzeitüberwachung und Fern-Diagnose über IoT und SPS
Die neuesten Füll- und Verschließsysteme für Beutel mit Ausguss integrieren SPS-Steuerungen mit IIoT-Sensoren für die Echtzeitüberwachung und die Fernfehlerbehebung. Diese Maschinen weisen typischerweise eine Genauigkeit von etwa 0,3 % bei der Messung des Füllvolumens sowie nahezu perfekte Genauigkeit bei der Messung des Anzugsmoments auf. Live-Dashboards übermitteln Aktualisierungen an die Bediener und benachrichtigen sie in Echtzeit. Spezielle Vibrationsensoren erkennen unregelmäßige Bewegungen des Motors und warnen das Wartungsteam, damit vorbeugende Wartungsmaßnahmen durchgeführt werden, bevor der Motor ausfällt. Unternehmen mit solchen Systemen berichten über eine deutliche Reduzierung der ungeplanten Ausfallzeiten; intelligente Systeme senken die ungeplanten Ausfallzeiten um nahezu 40 %.
Vorausschauende Wartung durch cloudbasierte Analysen und Vibrationsensoren
Mit cloudbasierter Analytik werden vergangene Aufzeichnungen und Echtzeitdaten integriert, um Ausfälle anhand einer Vielzahl von Parametern vorherzusagen – darunter interpolierte Vibrations- und Wärmedaten sowie Aktuator-Zykluszähler. Dies verändert den Wartungsansatz grundsätzlich: Statt reaktiv auf Ausfälle zu reagieren, wird proaktiv auf mögliche Probleme hingewirkt. Die Einbindung von Analysen führt zu einer signifikanten Verlängerung der Lebensdauer der Anlagen um ca. ein Jahr; ungeplante Ausfallzeiten reduzieren sich um ca. 30 %. Im Jahr 2023 veröffentlichte das Ponemon Institute eine Studie im Bereich der Analytikforschung, in der sich die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) um 25 % erhöhte und die jährlichen Kosten für reaktive Wartung im Durchschnitt um 26.000 US-Dollar sanken.
Mittlere Zeit zwischen Ausfällen (Ponemon 2023)
ERP-/MES-Interoperabilität über OPC UA für vollständige Rückverfolgbarkeit
Mit der OPC Unified Architecture kann eine sichere und in Echtzeit erfolgende Kommunikation zwischen Spout-Pouch-Maschinen und Geschäftssystemen wie ERP und MES stattfinden (ohne an bestimmte Anbieter gebunden zu sein). Während das System Chargen von Beuteln verarbeitet, werden digitale Arbeitsaufträge automatisch ausgefüllt, und sämtliche Schritte werden über einen Seriencode verfolgt – vom Zeitpunkt der Ankunft der Beutel im Betrieb bis zum Versiegeln der Beutel. Eine solche Systemintegration eliminiert praktisch manuelle Dateneingabefehler und kann die Genehmigungszeit für Chargen um 50 % verkürzen. Für Hersteller, die sich auf die Qualitätssicherung konzentrieren, vereinfachen solche Produktionslinien den täglichen Betrieb erheblich.
Spitzentechnologie für das Befüllen und das Drehmoment-gesteuerte Verschließen
Die Befüll- und Verschließtechnologien für Spout-Pouches basieren auf modernster Präzisionsengineering, wodurch ein minimaler Produktverlust entsteht und die Technologie zuverlässig und konsistent über einen breiten Bereich von Fluidviskositäten hinweg arbeitet – von dünnflüssigen Flüssigkeiten bis hin zu dickflüssigen Pasten.
Servogesteuerte Füllköpfe mit einer Dosiergenauigkeit von ±0,3 %
Kolbenfüller, die von Servomotoren angetrieben werden, können eine volumetrische Genauigkeit innerhalb von 0,3 % gewährleisten, indem sie die Durchflussraten präzise halten, während Anpassungen in Echtzeit vorgenommen werden. Diese Maschinentypen nutzen eine Regelung mit Rückkopplung, d. h., ein Stellglied kann seine Durchflussrate anhand der Viskosität des zu dosierenden Produkts messen und entsprechend anpassen. Ohne zu sehr ins Technische einzusteigen: Sie verfügen über keine Beutelvorrichtung und keine Füllsensoren, die die gesamte Produktionslinie stoppen könnten, falls etwas aus der Ausrichtung gerät. Der gesamte Prozess lässt sich vollständig automatisieren, wodurch das ärgerliche Problem teurer Überfüllungen oder Unterfüllungen entfällt – Probleme, die Ihr Unternehmen sonst möglicherweise bei den zuständigen Aufsichtsbehörden in Schwierigkeiten bringen könnten. Dies ist besonders wichtig bei konzentrierten Lösungen oder Medikamenten, da kostspielige Produkte oft nach Tropfen berechnet werden. Unternehmensberichten zufolge konnten Organisationen beim Wechsel von herkömmlichen, gravitationsbasierten Dosiersystemen auf diese Art von Systemen jährliche Einsparungen von 1,5 bis 2 Prozent erzielen.
Adaptive Drehmomentsteuerung für eine konsistente Dichtheit der Ausgussschlauchverschlüsse
Elektromagnetische Verschlussköpfe arbeiten, indem sie ein bestimmtes Drehmoment steuern – typischerweise etwa 8 bis 12 Newtonmeter, abhängig von der verwendeten Verschlussart, sei es PP-, PET-Kunststoff- oder Aluminiumverschlüsse. Diese Maschinen verfügen über integrierte Kraftsensoren, die jede Verschlusskontrolle alle halbe Sekunde durchführen. Wird ein Verschlussfehler erkannt, wird dieser aussortiert, um Probleme wie Leckagen oder beschädigte Gewinde zu vermeiden. Das System verhindert zwei Fehlerarten: eine unzureichende Anzugsfestigkeit, die Kontaminationen ermöglichen würde, sowie eine übermäßige Anzugsfestigkeit, die bei einigen Konstruktionen die Basis der Ausgussschläuche beschädigen könnte. Trotz einer Verarbeitungskapazität von 1200 Beuteln pro Stunde erreicht das System eine beeindruckende Dichtheitsintegrität von 99,98 % bei den Beutelverschlüssen.
Intelligente, integrierte Qualitätssicherung bei jedem Ausgussschlauchbeutel
Dreifache Sensor-Qualitätssicherung: Inline-Gewichtsmessung, bildbasierte Verschlussinspektion und ultraschallbasierte Leckageerkennung
Neue Ausguss-Beutelsysteme sind in ihre vollautomatisierten Produktionssysteme mit einer dreidimensionalen Qualitätskontrolle integriert: Erstens spezielle Lastzellen, die das Nettogewicht des in jeden Beutel abgefüllten Produkts kontrollieren und dabei sogar eine Abweichung von nur 0,5 Gramm vom Sollfüllgewicht (also 0,5 Gramm über oder unter dem Zielgewicht) erreichen; zweitens Ultrahochgeschwindigkeitskameras (200 Bilder/Sekunde), die die Position von Ausguss und Verschluss überwachen und winzige Versiegelungen erkennen und analysieren können, die beispielsweise Falten aufweisen oder durch kleinste Fremdpartikel verunreinigt sind; und schließlich Ultraschall-Leckdetektoren, die – ohne den Beutel zu beschädigen – mittels sanfter Druckerhöhung die Integrität des Beutels prüfen und Mikrolecks (bis hin zu 5 Mikrometer Größe) anhand der Druckabfallrate detektieren. Dieses dreidimensionale System steigert nicht nur die Geschwindigkeit, sondern gewährleistet dank der integrierten Qualitätskontrolle zudem die Erfassung von über 99,98 % aller Produktfehler, wodurch die Anzahl der Fehler minimiert wird, die gemäß den Verpackungsrückrufdaten der FDA für 2022 gemeldet wurden – davon waren mehr als 25 % auf Qualitätskontrollmängel zurückzuführen.
Agile Operation und menschenzentrierter Entwurf für Dosier- und Verschließmaschinen für Ausgussbeutel
Die Spout-Beutelfüller und -Verschließer der nächsten Generation vereinen betriebliche Flexibilität mit einem menschenzentrierten Design für diejenigen, die sie bedienen. Diese flexiblen Spout-Beutelfüller und -Verschließer bieten bemerkenswerte Bodenflexibilität und betriebliche Sicherheit für die Mitarbeiter und steigern gleichzeitig die Produktivität über alle Schichten hinweg. Das schnelle Wechselsystem für Werkzeuge ermöglicht es Herstellern, verschiedene Beutelformen und Verschlüsse in Rekordzeit auszutauschen – die Rüstzeiten werden dabei häufig im Vergleich zu älteren Werkzeugsystemen um zwei Drittel verkürzt. Touchscreen-Oberflächen erleichtern den Bedienern das Einstellen von Parametern und liefern zudem Echtzeit-Diagnosen, sodass Probleme schnell identifiziert werden können. Die Wartung wird durch ergonomisch gestaltete Zugangspanele und werkzeugfreie Bereiche für die Routinepflege optimiert. Betriebe, die ihre Anlagen auf dieses Niveau modernisiert haben, können ihre Fertigungslinien nach dem Wechsel auf ein anderes Produkt 15 bis 30 Prozent schneller wieder in Betrieb nehmen. Dadurch können Unternehmen kleinere Aufträge effizient abwickeln, ohne Einbußen bei der Ausbringungsgeschwindigkeit und der Qualität des Endprodukts in Kauf nehmen zu müssen.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeutet die PLC + IoT-Architektur?
Die PLC + IoT-Architektur bezeichnet die Kombination von SPS-Steuerungen (Programmable Logic Controllers, PLCs) und Sensoren des industriellen Internets der Dinge (IIoT) zur Echtzeitüberwachung und Fern-Diagnose von Fertigungsprozessen.
Wie trägt prädiktive Wartung zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Anlagen bei?
Mithilfe von Cloud-Analytik und Sensoren reduziert die prädiktive Wartung ungeplante Anlagenausfälle, verlängert die Lebensdauer der Anlagen und senkt die Wartungskosten, indem sie Ausfälle von Anlagenkomponenten vor deren Eintritt vorhersagt.
Welche Vorteile bietet OPC UA für die Systemintegration?
Für die Systemintegration stellt OPC UA eine sichere und herstellerunabhängige Kommunikation für integrierte Systeme sowie für die Betriebstechnik – also Maschinen – bereit, um die Genauigkeit der integrierten Daten zu verbessern und die Zeit bis zur Freigabe von Chargen zu verkürzen.
Auf welche Weise gewährleisten servogesteuerte Füllköpfe ein konstantes Maß an Genauigkeit?
Um das gleiche Genauigkeitsniveau zu gewährleisten, stellen die servogesteuerten Füllköpfe kontinuierlich die Durchflussrate anhand eines hohen Rückkopplungswerts ein und tragen dadurch zur Reduzierung von Produktverschwendung und Unterfüllung bei.
Welche Rolle spielen bildbasierte Verschlussanalyse und Ultraschall-Leckdetektion bei der Qualitätskontrolle?
Die beiden Systeme dienen der Gewährleistung der Produktintegrität und der Reduzierung von Rückrufen verpackter Produkte durch eine hochgenaue Erkennung verschlossener und nicht verschlossener Verpackungen.