Industrie 4.0 für Schokoladenliebhaber

insight 2/2018

Industrie 4.0 – der Begriff ist in aller Munde, doch wer kann sich etwas Konkretes darunter vorstellen? Die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), Autexis Holding AG und die Chocolat Frey AG haben gemeinsam ein kleines Kommissioniersystem entwickelt, das individuelle Schokoladen-Mischungen zusammenstellt und gleichzeitig den abstrakten Begriff der Industrie 4.0 anschaulich darstellt.

 

Auf der Hannover Messe 2011 tauchte der Begriff «Industrie 4.0» erstmals auf. Die deutsche Bundesregierung hat ihn damals initiiert, um die Digitalisierung voranzutreiben. Mittlerweile haben sich Unternehmen weltweit «Industrie 4.0» auf die Fahne geschrieben. Doch was bedeutet das genau? Viele seien der Meinung, mit CAM-Systemen, CAD und CNC-Steuerungen wäre Industrie 4.0 umgesetzt, so Markus Krack, Leiter des Technologietransfers FITT der Hochschule für Technik der FHNW. Doch Krack verneint: «Mit Industrie 4.0 soll die Massenproduktion individualisiert werden.» Zusammen mit dem Automationspartner Autexis Holding AG, setzte Krack seine Idee zur individualisierten Massenproduktion um und veranschaulicht den Begriff «Industrie 4.0» an einem kleinen Kommissioniersystem für die Chocolat Frey.

Industrie 4.0 bedeutet, Massenproduktion zu individualisieren.
Markus Krack, Leiter des Technologietransfers FITT FHNW

Schokoladenmischung nach Geschmack

 

In Arztpraxen oder auf Messen liegen sie oft am Empfang oder bei Ständen aus: kleine, einzeln verpackte Schokotäfelchen, die sogenannten Naps. Wer kennt das Problem nicht, dass immer die falschen in der Schale liegen und zu wenige von der Lieblingssorte in der Packung sind? Das Kommissioniersystem löst diese Herausforderung: Via Twitter kann der Kunde bei Chocolat Frey jederzeit und von jedem Ort aus Schokolade bestellen. Krack beschreibt: «Ich kann zum Beispiel drei Naps schwarze Schokolade und einige mit Nuss bestellen und die Packung mit Vollmilch-Schokolade auffüllen lassen. Weisse Schokolade lasse ich ganz weg.»

 

Die Bestellung wird ins Produktionsprogramm des Kommissioniersystems aufgenommen, ohne dass der Mensch eingreifen muss. Ein sechs-achsiger Roboter stellt die Mischung zusammen und füllt sie in eine Kunststoffdose. Die Dose wird gelabelt, mit der notwendigen Produktdeklaration versehen, verschlossen und versandt.



Per App gesteuert

 

Finanziert wurde das Kommissioniersystem mit Institutsgeldern der FHNW. Die Partner setzen vor allem auf Produkte und Lösungen von Siemens. «Wir nutzten MindSphere, das offene Cloud Ecosystem von Siemens. Darin laufen unsere Autexis-Apps», sagt Philippe Ramseier, Geschäftsinhaber von Autexis. Die Hardware-Komponente MindConnect sammelt die Daten von Sensoren und Aktoren und übermittelt sie in die Cloud von MindSphere. Eine Simatic S7-1500 von Siemens steuert den Roboter, der die individuellen Mischungen zusammenstellt. Die Steuerungssoftware des Systems wurde im TIA Portal V15 programmiert; bedienen lässt sich das Kommissioniersystem über zwei Simatic Panel.



Messemodell an der Hannover Messe

 

Speziell für die Messe Hannover implementierte das Projektteam von Autexis neue Services. Lagerbestände und Betriebsdaten des Roboters sind nun direkt am Kommissioniersystem sichtbar. «Zudem gibt ein personalisiertes Label dem Kunden mit Augmented Reality zusätzliche Informationen zum Produkt», sagt Ramseier. «Das System lässt sich fast beliebig ausbauen.» Auch einen digitalen Zwilling soll die Anlage erhalten. Ziel ist ein gegenseitiges Lernen, ein sogenanntes Cyberphysical System. Damit können neue Produktionen vor ihrer Inbetriebnahme digital simuliert, Fehler im Voraus bereinigt und Mitarbeiter am digitalen Zwilling geschult werden.

 

So kann das smarte Kommissioniersystem die ganze Wertschöpfungskette und alle möglichen Funktionen auf einfache, genussvolle Art anschaulich darstellen. Auch heiklere Themen der Datensammlung lassen sich aufzeigen: Auf Basis der mit dem System gesammelten Informationen lassen sich Vorlieben und Bestellgewohnheiten der Kunden analysieren. Wer mag was? Wann bestellt wer Schokolade? «Bestellt ein Kunde besonders viel Schokolade, könnte man ihm einen Prospekt vom Fitnesscenter mitschicken», lacht Krack. Und ergänzt ernst: «Datenschutz ist für uns ein wichtiges Thema.»

 

Für Chocolat Frey ist das Kommissioniersystem eine Innovationskiste: Prozesse können getestet werden und die gewonnenen Erkenntnisse in den operativen Prozess einfliessen. Auch Krack ist voll des Lobes für das Projekt: «Es ist natürlich im Sinn der Forschung, das System auszubauen und weitere Prozesse daran zu entwickeln. Und für uns als Fachhochschule ist es Pflicht, neue Möglichkeiten aufzuzeigen und zu demonstrieren, wo die Reise hingehen kann.»

 

 

Chocolat Frey

 

Seit 1887 produziert Chocolat Frey Schokoladenkreationen. 1950 wurde die Chocolat Frey Teil der Migros-Gruppe, seit gut 35 Jahren ist die Firma die grösste Schokoladenherstellerin der Schweiz. 1000 Mitarbeitende stellen in Buchs (AG) auf einer Fläche von rund 70 000 m2 Schokolade, Halbfabrikate wie Couverturen oder Kakaopulver sowie Kaugummis für den Schweizer und den weltweiten Markt her.

 

 

Autexis AG

 

Die Autexis setzt international Lösungen im Bereich der Automatisierung, Prozess-Steuerungen und Leitsysteme um. Nebst MES-Lösungen bietet Autexis auch Services für das Internet der Dinge, und lässt mit agilen Methoden digitale Zwillinge entstehen, welche am Markt durch wirtschaftliche UseCases umgesetzt werden. Autexis entwickelt auch MindApps, welche im Ecosystem von MindSphere zur Verfügung gestellt werden.

 

 

FHNW

 

Die Hochschule für Technik der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW bildet Bachelor- und Master-Studierende im Ingenieurwesen, in der Informatik und in der Optometrie aus. Weiter betreibt die FHNW angewandte Forschung und Entwicklung. Jährlich werden rund 250 neue Forschungsprojekte und Entwicklungsvorhaben mit führenden Unternehmen aus dem In- und Ausland gestartet. Über 300 Mitarbeitende erzeugen in 15 Instituten Wissen und Lösungen, die der Praxis zugänglich gemacht werden.

 

 

Technik in Kürze

 

Eine Simatic S7-1500 steuert den Kuka-Roboter. Die Steuerungssoftware des Systems wurde im TIA Portal V15 programmiert und bedienen lässt sich das Kommissioniersystem über zwei Simatic Mobile Panel KTP900F. Per MindConnect-App Daten von Sensoren und Aktoren gesammelt und an das cloudbasierte offene IoT-Betriebssystem MindSphere übermittelt.