Zartschmelzende Industrie 4.0
Ein kleines, smartes Kommissioniersystem kann so einiges: Schokoladenliebhabern ihre individuelle Lust befriedigen, einem Produzenten als „Innovationskiste“ dienen und gleichzeitig den Begriff Industrie 4.0 veranschaulichen. Entwickelt wurde das System natürlich im Land der Schokolade, der Schweiz.
Wer kennt das Problem nicht? Die Hand kreist schon über der freundlich angebotenen Schüssel mit bunten Schokotäfelchen, doch die Lieblingssorte ist nicht dabei. Dieselbe Misere beim selbst gekauften Schokoladen-Mix: Die Favoriten sind im Nu verputzt und immer dieselben Sorten verbleiben unangetastet in der Verpackung.
Eine neues Kommissioniersystem löst dieses Dilemma: Via Twitter kann der Kunde jederzeit und an jedem Ort die von ihm so heiß geliebte Schokolade bestellen. „Ich kann drei Naps schwarze Schokolade und einige mit Nuss bestellen und die Packung mit Vollmilch-Schokolade auffüllen lassen. Weiße Schokolade lasse ich ganz weg“, sagt Markus Krack , Leiter Technologietransfer FITT der Hochschule für Technik der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW.
Die Bestellung wird ins Produktionsprogramm des Systems aufgenommen, ohne dass der Mensch eingreifen muss. Ein sechs-achsiger Roboter stellt die Mischung zusammen und füllt sie in eine Kunststoffdose, die der Verpackungsspezialist Pacovis in Lenzburg für das Projekt gesponsert hat. Die Dose wird mit einem Label und der notwendigen Produktdeklaration versehen, verschlossen und versendet.
Individualisierte Produktion
Mit dem smarten Kommissioniersystem setzte Krack im Vorfeld der Konferenz zur „Industrie 2025“ an der FHNW seine Idee um, das Prinzip Industrie 4.0 für die individualisierte Produktion zu veranschaulichen. „Industrie 2025“ ist eine nationale Schweizer Initiative zur Stärkung des Werkplatzes Schweiz mit der Umsetzung der Industrie 4.0. „Wir wollen mit dem System ein Erlebnis bieten. Deshalb wählten wir ein Produkt und ein Problem, das alle kennen“, erklärt Krack. „Schokolade!“
Die FHNW und ihr Automationspartner für das Projekt, die Autexis Holding AG mit Sitz in Villmergen im Schweizer Kanton Aargau, pflegen eine langjährige Partnerschaft mit der Chocolat Frey AG. Auch der Schokoladenproduzent sieht Potenzial in der individualisierten Massenproduktion. Fabian Sigg, stellvertretender Leiter der Produktion bei Chocolat Frey, erklärt: „Momentan sind diese Prozesse sehr teuer, da unsere Produktion auf Masse ausgerichtet ist und individuelle Bestellungen von Hand abgepackt werden.“ Konkrete Pläne für eine individuelle Massenproduktion gibt es bei Chocolat Frey allerdings noch nicht: „Wir müssten dafür unsere ganze Produktion umstellen. Das ist ein Prozess, der genau geprüft werden muss.“
Per App gesteuert
Finanziert wurde das Kommissioniersystem mit Institutsgeldern der FHNW. „Die Produktion war ein Kraftakt“, erzählt Krack und lacht. „Alle haben mitgearbeitet. Auch unsere Professoren haben programmiert, das kommt eher selten vor.“ Die Partner setzten vor allem auf Produkte und Lösungen von Siemens. „Wir nutzten MindSphere, das offene Cloud Ecosystem von Siemens. Darin laufen unsere eigenen Autexis-Apps“, sagt Philippe Ramseier, Geschäftsinhaber von Autexis (erfahren Sie hier mehr über Applikationen für MindSphere).
Die Hardware-Komponente MindConnect sammelt die Daten von Sensoren und Aktoren und übermittelt sie in die Cloud von MindSphere. Eine Steuerung vom Typ Simatic S7-1500 steuert den Kuka-Roboter mittels TIA Portal Bibliothek. Somit wird das Engineering des Roboters deutlich erleichtert, da der Ingenieur lediglich mit dem TIA Portal vertraut sein muss. Hierfür stellt Siemens ein ausführliches Applikationsbeispiel zur Verfügung, das das Roboterprogramm und die HMI-Bilder enthält. Das Einlernen der Roboter-Bahnpunkte kann somit über ein SIMATIC Mobile Panel (KTP900F) erfolgen und ermöglicht die Maschinen- und Roboterbedienung in einem gemeinsamen „look-and-feel“.
Autexis arbeitet bereits seit 35 Jahren fast ausschließlich mit Produkten von Siemens. „Diese Strategie hat sich bewährt“, sagt Ramseier. Dank dieser langjährigen Partnerschaft und einem offenen, partnerschaftlichen Austausch mit Siemens kann sich Autexis bei der Entwicklung neuer Produkte und Services einbringen. Auch für Markus Krack und die FHNW eine gute Wahl: „Im industriellen Umfeld ist Siemens Stand der Technik. Unsere Studenten müssen damit umgehen können.“
Zusätzliche Informationen sichtbar machen
Für die Hannover Messe implementierte das Projektteam von Autexis neue Services. Lagerbestände oder Betriebsdaten des Roboters sind damit direkt am Kommissioniersystem sichtbar. „Zudem gibt ein personalisiertes Label dem Kunden mit Augmented Reality zusätzliche Informationen zum Produkt, wie zum Beispiel die Herkunft der Schokolade oder die im individuellen Mix enthaltenen Kalorien“, sagt Ramseier.
„Das System lässt sich fast beliebig ausbauen“, ergänzt er. „Wir können zum Beispiel das Lager integrieren: Fällt der Bestand der Naps unter einen Mindestwert, wird automatisch eine Bestellung ausgelöst.“ Nach der Messe in Hannover werden Siemens und Autexis die neuen Innovationen und Services auch an der Swiss Industry 4.0 Conference mit dem smarten Kommissioniersystem veranschaulichen.
Auf Basis der Daten, die das smarte Kommissioniersystem sammelt, können Vorlieben und Bestellgewohnheiten der Kunden analysiert werden. Wer mag was? Wann bestellt wer Schokolade? Ist das Verhalten der Kunden vom Wetter abhängig? „Bestellt ein Kunde besonders viel Schokolade, könnte man ihm einen Prospekt vom Fitnesscenter mitschicken“, sagt Krack schmunzelnd. Und ergänzt ernst: „Datenschutz ist für uns ein wichtiges Thema.“
Innovationskiste für Chocolat Frey
Für Chocolat Frey ist das Kommissioniersystem eine „Innovationskiste“, an der man Prozesse testen kann. Die so gewonnenen Erkenntnisse können später in den operativen Prozess einfließen. Auch Krack ist voll des Lobes für das Projekt: „Es ist natürlich im Sinn der Forschung, das Kommissioniersystem auszubauen und weitere Prozesse daran zu entwickeln. Und für uns als Fachhochschule ist es Pflicht, neue Möglichkeiten aufzuzeigen und zu demonstrieren, wohin die Reise gehen kann.“
Seit 1887 produziert Chocolat Frey mit Leidenschaft Schokoladenkreationen. 1950 wurde die Chocolat Frey ein Teil der Migros-Gruppe, seit gut 35 Jahren ist die Firma die größte Schokoladenherstellerin der Schweiz.
1966 wurde der Produktionsstandort von Aarau nach Buchs im Schweizerischen Kanton Aargau verlegt. 1.000 Mitarbeitende stellen dort auf einer Fläche von rund 70.000 m2 Schokolade, Halbfabrikate wie Couverturen oder Kakaopulver sowie Kaugummis für den Schweizer und den weltweiten Markt her.
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, die im Ecosystem von MindSphere zur Verfügung gestellt werden. Service und Support rund um die Uhr und an 365 Tagen im Jahr runden das Angebot ab.
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 Hochschule für Technik 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.
April 2018
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