Verpackungsmaschinen

Turnkey mit Technologie-Vielfalt

So ein Projekt kann nur funktionieren, wenn Kunde und Lieferant aufs Engste miteinander kooperieren", berichtet Stefan Bauer, der das Projekt bei Optima auf Vertriebsseite betreut. Um den Umfang nochmals zu verdeutlichen: Zunächst wird die Filterkartusche, bestehend aus Kunststoffteilen und Aktivkohlemischung, auf der Anlage montiert. Dann folgt die Sterilisation im Autoklav, die Primärverpackung in Folienbeutel, anschließend das Kartonieren zu Verkaufsverpackungen in unterschiedlichen Formaten, das Sammelverpacken in Transportkartons und schließlich das Palettieren.

Optima lieferte Brita eine Komplettlinie mit über 60 Metern Länge – und das nur 20 Monate nach Auftragsvergabe. (Bild: Optima)

Die technische Basis der Füllmaschine, die Aktivkohle­mischung in die Filter dosiert, ist eine Kapselmaschine des Typs Optima CFL, die auf die größeren Dimensionen der Kartuschen angepasst ist. Effektiv entstehen so 120 Filter pro Minute. Derzeit verarbeitet Brita nur ein Kartuschenformat, kann aber bei Bedarf weitere Formate leicht einrichten. Als Verkaufsverpackungen werden aktuell sieben Formate kartoniert, von der Einzelpackung bis hin zum 15er-Pack.

Neben der Optima CFL sind weitere acht Maschinen integriert, welche die automatisierte Gesamtlinie bilden. Der modulare Maschinenbau überzeugt „auf ganzer Linie" mit (zum Teil wortwörtlich) guter Zugänglichkeit, beispielsweise über bodentiefe Türen oder Ausziehelemente. Sämtliche Produktzuführungen und -speicher sind so ausgeführt, dass die Anlage rund 30 Minuten autonom arbeiten kann. Die gesamte Linie wird von zwei bis drei Mitarbeitern, jedoch nicht „Vollzeit", betreut. Diese sind in erster Linie für das Zuführen der Materialien für die Filter und den Verpackungsprozess sowie den Abtransport der fertigen Produktpaletten zuständig.

Gemeinsam Potenziale erschließen

Der gesamte Prozess wurde unter Effizienzgesichtspunkten optimiert. Dazu haben sich die Techniker von Optima und Brita in Hinblick auf Rationalisierungspotenziale sowie einzusetzende Technologien intensiv ausgetauscht. Bauer berichtet über daraus resultierende Ideen: „Die Linie stellt heute Karton-Verkaufsverpackungen her, die anschließend von einem Casepacker zu Transportverpackungen umverpackt werden. Die Linie kann jedoch gleichzeitig lose Ware – das heißt in Folie verpackte Kartuschen – direkt in Transportkartons geben. Auch während einer Umrüstung des Kartonierers kann der zweite Casepacker parallel lose Ware verarbeiten." Über einen Bypass des Optima-CBF-Kartonierers erreichen diese Filter direkt den zweiten Casepacker. Bei entsprechender Produktionsplanung lassen sich so Stillstandszeiten der Linie minimieren.

Genauso zeigt der Autoklav die enge Kooperation auf. Das Konzept der Be- und Entladung zur batchweisen Sterilisation wurde von Brita und Optima gemeinsam entwickelt: Prozesse mit stark abweichenden Prozesszeiten können voneinander entkoppelt verarbeitet werden; die Linienleistung bleibt auf unverändert hohem Niveau. Die sterilisierten Produkte werden hier auf der Rückseite des Autoklavs vollautomatisiert abgekühlt, entladen und der horizontalen Schlauchbeutelmaschine zugeführt. In dieser Zone befindet sich zugleich der Übergang vom Reinraum in konventionelle Umgebungsbedingungen.

Da die Filter als Premium-Produkt wahrgenommen werden, findet in der Produktion eine umfangreiche Qualitätskontrolle statt. (Bild: Optima)
Da die Filter als Premium-Produkt wahrgenommen werden, findet in der Produktion eine umfangreiche Qualitätskontrolle statt. (Bild: Optima)

Mit Opal alles unter Kontrolle

Zur Effizienzanalyse kommt die Software Opal zum Einsatz, die die OEE (Gesamtanlageneffizienz – Overall Equipment Efficiency) kontinuierlich ermittelt. Zudem analysiert die Software systematisch auftretende Prozess- oder Bedienfehler, beispielsweise über die Fehlerhäufigkeit und Fehlerdauer.

Eine weitere Funktion ist das batchspezifische Steuern und Planen der Produktionsaufträge. Pro Auftrag müssen nicht nur die Stückzahlen und Formate definiert werden, häufig sind beispielsweise länderspezifische Etiketten oder Aufdrucke, die wiederum nach variierenden Vorgaben zu prüfen sind, einzusetzen. An jeder komplexen Anlage befinden sich HMIs, über die die angeschlossenen Module all diese auftragsspezifischen Informationen üblicherweise per Handeingabe erhalten. Man kann sich leicht vorstellen, wie aufwendig und fehleranfällig solche Eingaben an den HMIs sind. Opal übernimmt dagegen die abstrakten Daten aus der ERP-Ebene und bereitet diese für die Anlage passend auf.

Genauso erfolgen Rezeptumstellungen zentral und automatisiert über die Software, die jede einzelne Maschine und jedes Modul der Linie per Schnittstelle umstellt. Melden die betreffenden Linienteile, dass die Umstellung korrekt erfolgt ist, gibt Opal die Gesamtlinie zur Produktion frei. Sind vereinzelt Formatteile manuell zu wechseln, bestätigt der Bediener am HMI die korrekte Ausführung. Die Gesamtlinie befindet sich in kurzer Zeit in einem zum Auftrag konsistenten Zustand.

Und: Erst der Linienaufbau in Kombination mit der Liniensteuerung über Opal ermöglicht das parallele Produzieren eines neuen Batches auf der vorderen Linienhälfte, während die hintere Linienhälfte noch physisch umgerüstet wird. Somit ermöglicht die Software auch die beschriebene Produktionsvariante der Herstellung von Transportkartons mit loser Ware parallel zum Formatwechsel am Kartonierer. Batches sind hier „scharf" voneinander getrennt. Durch Codierungen ab der Primärverpackung bis auf die Palette ist die Rückverfolgbarkeit jederzeit gegeben.

Größten Wert legt der Kunde auf das Absichern der Produktqualität. Diese zeigt sich auch in der Füllgenauigkeit, in mehreren Qualitätsparametern bei der Filterproduktion und in den hochwertigen Verkaufsverpackungen. Auf dem chinesischen und asiatischen Markt gelten diese Wasserfilter – wie auf der ganzen Welt – als Premiumprodukte. Dementsprechend finden sich in der Anlage vielfältige Qualitätskontrollen, die die Prozesse und Parameter für jede einzelne Kartusche, Verkaufs- und Transportverpackung sowie Palette überwachen.

Die Qualitätsanforderungen betreffen zudem die Materialauswahl im Maschinenbau. Teile und Materialien, die beim Endverbraucher mit dem Lebensmittel Wasser in Berührung kommen, erfordern bereits im Verarbeitungsprozess zertifizierte Materialien in den Maschinen. Hier gelten in Asien vergleichbare behördliche Vorschriften wie in Europa oder Amerika.

Zentrale Verantwortung: Optima

Erster Vorteil des Kunden im Turnkey-Projektablauf ist der eine zentrale Ansprechpartner. Auf Optima-Seite koordinierte dieser alle involvierten Fachabteilungen. Über die gesamte Projektlaufzeit fanden wöchentlich Besprechungen mit Brita statt. Für den Kunden entfiel dabei die Frage, welches Unternehmen für was zuständig ist. Und: Technische Schnittstellen – mechanisch, elektrisch und Software – sind unter mehreren Projektpartnern häufig nicht einfach zu managen. Auch diese Problematik entfällt, wenn das Equipment bereits während der Maschinenentwicklung nach einheitlichen Standards aufgebaut wird.

Aufgrund zahlreicher Produktspeicher kann die Anlage rund 30 Minuten autark arbeiten. (Bild: Optima)

In der Folge ist es sehr viel einfacher, die vielfältigen Technologien in einen durchautomatisierten Prozess zu integrieren und aufeinander abzustimmen. Die einzigen Zukaufmaschinen, Schlauchbeutelmaschine und Autoklav, wurden ebenfalls unter Optima-Regie in den Ablauf eingebunden. Und nicht zuletzt ist die einheitliche Nutzerführung – das betrifft die Logik des HMIs – für die Maschinenbediener bei Brita besser zu verstehen und zu erlernen als viele verschiedene HMIs, von denen jedes anders aufgebaut ist.

Die enge Kooperation mit Brita zeigt sich auch in der Auswahl der Komponenten, die nicht von Optima stammen: Sowohl mit dem Autoklav als auch mit der Schlauchbeutelmaschine hat das Unternehmen in anderen Projekten gute Erfahrungen gesammelt. Sie wurden auf Empfehlung des Unternehmens von Optima in den Verarbeitungsprozess integriert – weiterhin mit dem Ansprechpartner Optima.

Weit weg und doch vertraut

Neben dem technischen Know-how und dem Turnkey-Aspekt gibt es ein weiteres herausstechendes Merkmal bei diesem Projekt: die China-Kompetenz. Beginnend mit dem Zoll: Wie kann eine Anlage schnell und dabei kostengünstig an Ort und Stelle gebracht werden? Wer die länderspezifischen Formalitäten beherrscht, ist hier klar im Vorteil, betont Bauer. Bei Optima gibt es eine eigene Abteilung, die exakt darauf spezialisiert ist.

Für den erfolgreichen Betrieb einer komplexen Anlage ist wiederum technisch qualifizierter Support wichtig. Eine eigene Niederlassung in China und qualifizierte Mitarbeiter auf beiden Seiten sind entscheidend. In Shanghai existiert seit 2012 ein chinesischer Optima-Standort, doch wurde der Markt bereits sehr viel früher bedient. Die chinesischen Mitarbeiter wurden wiederum auf beiden Seiten so früh wie möglich ins Boot geholt. Chinesische Kollegen von Brita und Optima waren häufig bei Optima in Schwäbisch Hall, um die Anlage kennenzulernen. Später haben deutsche und chinesische Mitarbeiter nicht nur den Aufbau in China durchgeführt, sondern auch die Schulungen fortgesetzt. Inzwischen ist die Anlage komplett in den Service der chinesischen Optima-Niederlassung übergegangen.

Time to Market – Zeit ist Geld

Projekte dieser Größe und Komplexität erfordern vom Erstgespräch bis zum FAT nicht selten eine Laufzeit von drei Jahren und mehr. Gemeinsam ist es Brita und Optima gelungen, diesen Zeitraum auf 16 Monate zu reduzieren. Wesentlicher Baustein dieses Erfolges war und ist die enge und vertrauensvolle Kooperation. Im August 2017 hat Brita den regulären Produktionsbetrieb aufgenommen – rund 20 Monate nach Auftragsvergabe.

Zu den Unternehmen

Optima

Optima Packaging Group mit Stammsitz in Schwäbisch Hall konzipiert und realisiert mit ihren Tochterunternehmen Einzelmaschinen bis hin zu komplexen Turnkey-Komplettanlagen für Pharma-, Consumer-, Non­wovens- und Life-Science-Produkte.

Brita

Brita ist eine global agierende Unternehmensgruppe mit 28 nationalen und internationalen Tochtergesellschaften beziehungsweise Betriebsstätten. Die Gruppe betreibt Produktionsstandorte in Deutschland, der Schweiz, Großbritannien, Italien und China (nur für den asiatischen Markt).

Über den Autor
Autorenbild
Jan Deininger, Editor, Optima Packaging Group

Über die Firma
OPTIMA packaging group GmbH
Schwäbisch Hall
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