Interview

Verpackung durch Automatisierung auf neue Niveaus bringen

„In den nächsten Jahren werden in jeder Verpackungsmaschine eine steigende Zahl Kameras unterschiedliche Aufgaben ausführen. Qualität, das Maximieren des Gesamt-Anlagen- wirkungsgrades und Erfüllen von Marktanforderungen wie Rückverfolgbarkeit, Seriennummern und Lebensmittelsicherheit brauchen Automatisierungslösungen, die ‚mitgucken‘. “ Maurizio Tarozzi, Global Technology Manager für Verpackung bei B & R
 

neue verpackung: Als führender Anbieter von Automatisierung für die Verpackungsbranche macht B & R offenbar vieles richtig. Was ist das Geheimnis? Maurizio Tarozzi: In der heutigen Konsumgüterindustrie spielt die Verpackung von Produkten eine entscheidende Rolle für deren Erfolg – der Erfolg von Verpackungsmaschinen hängt von ihrer Fähigkeit ab, sich schnell und leicht neuen Trends anzupassen. Zum führenden Automatisierungslieferanten in der Verpackungsindustrie wurde B & R durch das Verfolgen eines integrierten Automatisierungskonzepts, das dabei hilft, die Herausforderungen zu bewältigen, mit denen sich der globale Markt konfrontiert sieht. B & R bietet Lösungen, mit denen alle Anforderungen der Branche abgedeckt werden können. Ebenso entwickelt das Unternehmen neue Lösungen, die in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit mit den Marktanforderungen mitwachsen. Unsere Lösungen heben Verpackungsmaschinen auf neue Niveaus hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Verfügbarkeit. Durch die enge Zusammenarbeit mit Endanwendern rund um den Erdball haben wir ein tiefgreifendes Verständnis des Marktes erworben. Von Primär- und Sekundärverpackungen bis zu Lösungen für das Ende der Produktionslinien geht B & R mit Innovationen voran, die den Markt formen. Nur automatisierte Verpackungsmaschinen, die alle Vorteile aktueller Antriebstechnik, Robotik und funktionaler Sicherheit sowie von Bildverarbeitung und IT-Vernetzung verbinden, können nachhaltig einen Wettbewerbsvorsprung schaffen.

neue verpackung: Was brauchen Maschinenhersteller, um aus ihren Produkten das Beste herauszuholen? Maurizio Tarozzi: Für heutige Verpackungsmaschinen ist ein modularer, mechatronischer Aufbau unverzichtbar. Höchstleistungen können daher nur erreicht werden durch perfekte Synchronisierung zentraler und dezentraler Automatisierungskomponenten – mithilfe umfassender Automatisierungssoftware. Powerlink und Automation Studio 4 von B & R wurden für diesen Zweck entwickelt. Sie bilden das Rückgrat unseres Erfolgs bei hochentwickelten Verpackungsmaschinen. Das allein reicht jedoch nicht. Jede Kernkomponente der Automatisierung – Steuerungssystem, Servo-Antriebe, I/Os und Visualisierungsgeräte – leistet einen essenziellen Beitrag zur Gesamt-Performance. Das B & R-Produktportfolio bietet eine breite Palette an integrierten, hochgradig skalierbaren Lösungen, die alle Anforderungen fortschrittlicher Verpackungssysteme perfekt abdecken und die Leistungsfähigkeit von Maschinen an deren physikalische Grenzen bringen.

neue verpackung: Welche Technologien bietet B & R zur Erweiterung der Leistungsfähigkeit von Maschinen bis zu deren physikalischen Grenzen? Maurizio Tarozzi: Mit Reaction Technology werden Programme direkt in verteilten I/O-Modulen ausgeführt. Das reduziert große Mengen der internen Datenübertragung und führt zu Reaktionszeiten von 1 µs. Eine Überlastung des Netzwerks und der Steuerung wird dadurch verhindert – die Leistungsfähigkeit optimiert. Das Ergebnis ist eine Steigerung der Performance ohne Mehrkosten. Weiterhin gibt es Net Time. Sie ermöglicht die Echtzeit-Synchronisierung über Powerlink mit Genauigkeiten im Nanosekunden-Bereich sowie das Synchronisieren mehrerer Geberpositionen und verteilter I/Os. Zusammen erreichen Reaction und Net Time eine neue Dimension innerhalb der Steuerungs-Performance. Ein weiterer Aspekt ist die Bewegungssteuerung. Die intelligenten Servo-Antriebe Acopos von B & R arbeiten mit besonders kurzen Abtastzeiten und Kommunikationszyklen von 400 µs beziehungsweise 50 µs im Steuerkreis. Das ermöglicht sehr schnelle, ereignisgesteuerte Kurvenübergänge bei Verpackungsmaschinen. Elektronische Kurvenlaufbahnabweichungen werden automatisch alle 400 µs berechnet, unabhängig von der in der Applikation verwendeten Anzahl echter und virtueller Achsen und unbeeinflusst vom Netzwerk oder Steuerungssystem.

neue verpackung: Was bedeutet das für tatsächliche Verpackungsanwendungen? Maurizio Tarozzi: Die Primärverpackung stellt die größte Herausforderung dar. Da das Verpackungsmaterial mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit auf das Produkt trifft, beeinflusst der Präzisionsgrad sowohl die Produktqualität als auch den Rohmaterialverbrauch. In Abfüllanlagen können beispielsweise sowohl gravimetrische als auch volumetrische Abfüllverfahren Reaction Technology nutzen, um Ventile und Sensoren mit der Präzision von 1 µs zu betreiben. Andere Hochgeschwindigkeits-Maschinenfunktionen wie das Klebstoff-Schießen, das Aufdrucken von Codes und das Ausstoßen von Ausschussware können die B & R-Technologien Reaction und Net Time gemeinsam zur Synchronisierung der Antriebstechnik mit verteilten I/Os nutzen. Digitale Ausgabemuster lassen sich mit einer Auflösung von 125 ns steuern und schnelle Eingangssignalflanken, wie die der Registrierungskennzeichen oder Produkterkennung, werden mit 1 µs aufgezeichnet. Net Time Technology kann auch dafür verwendet werden, intelligente Sensoren zu ersetzen, etwa die auf rotierenden Etikettiermaschinen zur Feststellung der Flaschenausrichtung. Analoge Eingangsmodule mit einer Abtastzeit von 50 µs sind in der Lage, die Flaschen zu scannen und die Daten zu liefern, die für die genaue Ausrichtung von bis zu 80.000 Flaschen pro Stunde benötigt werden. Produkt- und Verpackungswechsel, Registrierungskennzeichnung, Schneide- und Versiegelungsfunktionen, Fließband-Tracking und Produktmanipulation sind nur einige der Aufgaben, die eine nahtlose Änderung der Bewegungsprofile erforderlich machen. Unser Cam Profile Automat ermöglicht es Maschinenbetreibern, die Bewegungsprofile zu ändern, ohne die Steuerung neu zu berechnen. Safe Motion Control kann die Verfügbarkeit jeder Verpackungsmaschine erhöhen. So können Produktstaus entfernt oder mechanische Einstellungen vorgenommen und dabei die Maschine unter Kontrolle gehalten werden. Eine sicherere Maschine hat nicht nur den Schutz des Bedieners zur Folge, sondern auch eine höhere Produktivität.

neue verpackung: Warum ist B & R so erfolgreich mit Powerlink, Open Safety und einem Open-Source-Ansatz? Maurizio Tarozzi: Neben ihrer Leistungsfähigkeit sind diese Standards eine extrem lohnende Investition. Das liegt zum einen an ihrer Offenheit, zum anderen an ihren technischen Eigenschaften: Hot-Plugging, einfache Diagnose, freie Wahl der Netzwerktopologie, Querverkehr und Integration von Can-Open-Mechanismen. All das bringt Anwendern einen Mehrwert. Das System stellt für Echtzeit-Ethernet den einzigen Standard auf dem Markt dar: eine reine Softwarelösung als Open-Source unter Verwendung von Standard-Hardwarekomponenten und gänzlich normgerechter Ethernet-Telegramme. Immer mehr führende Verpackungsmaschinenhersteller, Technologieanbieter und globale Endanwender setzen diese Technologien ein. Ein Standardisierungsprozess ist ihnen ebenso sicher wie eine wachsende Akzeptanz von Kundenseite. Das macht diese Technologien auf lange Sicht zukunftssicher.

neue verpackung: Verpackungsmaschinenbauer favorisieren eine Strategie mit modularem mechatronischen Aufbau. Welchen Beitrag leistet die integrierte Automatisierung von B & R? Maurizio Tarozzi: Ein mechatronischer modularer Aufbau ist am besten zu erreichen, indem man modulare Hardware dazu bringt, in Harmonie mit modularer Software zu arbeiten. Auf Seite der Hardware gibt es die motorintegrierten, auf dem Motor montierten Acopos-Antriebe von B & R. Sie bringen die Leistung aus dem Schaltschrank direkt dahin, wo Bedarf besteht. Verteilte HMI- und I/O-Module lassen sich mit den Maschinenmodulen verbinden und schaffen zusätzlichen Platz. Powerlink kann in 400 µs zehn Steuerungssysteme und 728 Achsen synchronisieren, damit hat B & R Kompetenz bei der Koordinierung mehrerer Steuerungs- und Sicherheitssysteme bewiesen.

neue verpackung: Welche Vorteile bietet Automation Studio 4 für Hersteller von Verpackungsmaschinen? Maurizio Tarozzi: Automation Studio 4 bietet all jene Funktionen, die ein Team zur Entwicklung von modularer Software braucht. Die Automatisierungssoftware kann mit dem B & R-Tool entwickelt werden, ohne darauf Rücksicht nehmen zu müssen, welche Hardware-Komponenten am Ende wirklich eingesetzt werden. Zudem bietet sie eine vollständige Umgebung für das Simulieren der von jeder Automatisierungskomponente ausgeführten Aufgaben einschließlich der Simulation der Motorlast. Das bedeutet, dass Maschinenbauer bereits vor Beginn der mechanischen Konstruktion überprüfen können, ob die Leistung der Maschine den Kundenanforderungen entspricht. Mit dem Ansatz der Generic Motion Control wird die Antriebslösung völlig unabhängig von den Bauelementen entwickelt. Das gibt Maschinenbauern die Möglichkeit, aus beliebigen Kombinationen von Synchron-, Asynchron-, Schritt- oder Gleichstrommotoren und der Hydraulik zu wählen. Sie brauchen dazu bereits entwickelte Software nicht abändern.

neue verpackung: Warum ist die Integration der Robotik so wichtig für Verpackungsmaschinenbauer? Welche entsprechende Lösung bietet B & R? Maurizio Tarozzi: Die Fähigkeit, alle Arten von Roboter-Kinematiken in Maschinen zu integrieren, ist entscheidend für das Erlangen maximaler Flexibilität in der Produktion. In Maschinen eingebaute Scara- und Delta-Roboter für Sortier- und Entnahmeaufgaben müssen perfekt mit den I/Os und der Antriebstechnik der Maschine synchronisiert sein, um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Außerhalb der Maschine arbeiten Palettier-Roboter mit amorphen oder Vierachs-Kinematiken. In solchen Fällen ist der Roboter eine vollständige Maschine. Der Schlüssel zur Steigerung von Flexibilität und Performance ist, ihn nahtlos in die Umverpackungsmaschine zu integrieren. B & R hat Lösungen für beide Anforderungsarten. Durch Integration eines vollständigen Satzes von Transformationen für alle verschiedenen Kinematiken in Automation Studio machen wir es Maschinenbauern leicht, unter Verwendung von PLC Open Part 4, Robotik und Antriebstechnik konform zur IEC 61131 zu synchronisieren. Das zeigt einmal mehr die Selbstverpflichtung von B & R zu offenen Standards.

neue verpackung: Unter den Automatisierungsanbietern hat B & R einen einzigartigen Weg zur Integration von Bildverarbeitungssystemen eingeschlagen. Warum? Maurizio Tarozzi: In den nächsten Jahren werden in jeder Verpackungsmaschine eine steigende Zahl Kameras unterschiedliche Aufgaben ausführen. Qualität, das Maximieren des Gesamt-Anlagenwirkungsgrades und Erfüllen von Marktanforderungen wie Rückverfolgbarkeit, Seriennummern und Lebensmittelsicherheit brauchen Automatisierungslösungen, die „mitgucken“. Die Zusammenarbeit mit Cognex ermöglicht es uns, unseren Kunden einen Zusatznutzen anzubieten, indem sie eine in die Maschinenarchitektur integrierte und synchronisierte Bildverarbeitung erhalten.

neue verpackung: Was wird die nächste große technologische Herausforderung für Verpackungsmaschinenanwender und -hersteller? Maurizio Tarozzi: Trends wie die Individualisierung und Serialisierung ebnen den Weg für die Wandlung von Druck- und Verpackungstechnik. Nur indem Maschinenbauer den Digitaldruck innerhalb der Linie ermöglichen, können sie die Individualisierung bis zur Produktion in Losgröße 1 treiben. Wir haben bereits einige Experimente mit den Etiketten von Nutella und Coca-Cola gesehen. Diese gingen nicht auf Losgröße 1 hinunter, waren aber auf einem guten Weg in Richtung Individualisierung. In der Zukunft wird man bei Online-Bestellungen seine eigene kundenindividuelle Verpackung entwerfen können. Auf der Drinktec 2013 sahen wir Maschinenbauer, die anstelle von konventionellen Flaschenetiketten den Digitaldruck verwendeten. Dies ist die Art innovativer Kombination von Bedruckung und Verpackung, die in den kommenden Jahren das Gebiet der Verpackungstechnik übernehmen wird. Als Marktführer in diesen Bereichen ist B & R perfekt aufgestellt, um integrierte Lösungen für diese Branchen anbieten zu können.
Über die Firma
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Bad Homburg
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