Punkt für Punkt sicher

Anbieter der Druck- und Kontrollsysteme haben hier reagiert und bieten entsprechende Lösungen an – wie sie auch im Neubauprojekt der Unternehmensgruppe Hochwald in Mechernich, Nordrhein-Westfalen, gefragt waren.

Mit einer Verarbeitungskapazität von bis zu 800 Mio. kg/a auf aktuell 17 Abfüllanlagen mit einer Leistung von bis zu 24.000 Packungen pro Stunde zählt dieses Projekt zu den Leuchtturmprojekten der europäischen Milchbranche der jüngeren Zeit. Seit Januar 2022 produziert Hochwald an diesem Standort Milchprodukte wie H-Milch, H-Sahne, H-Milchmischprodukte und Kondensmilch. Mit dabei: die Kameralösungen von Hitachi Europe. Sie kontrollieren und speichern in 15 SIG-Kartonverpackungslinien sowie einer Elopak-Verpackungsmaschine die Produktkennzeichnung für eine Laufzeit von fünf Jahren. Das zu kontrollierende Verpackungsportfolio umfasst Packungen mit 200, 500, 1.000 und 1.500 ml Füllmenge und mehr als 400 Dekore.

Bereits zu Projektbeginn bei Hochwald konnte sich Hitachi auf ein erfolgreiches Pilotprojekt sowie Testinstallationen bei SIG-Kunden stützen, in dem die Lesbarkeit des Codeaufdrucks getestet worden war. Erster Aspekt für die Sicherung der Produktqualität ist die OCV-Erkennung (Optical Character Verification). Als einer der wenigen Anbieter im Markt setzt Hitachi auf die OCV-Erkennung. Diese Technik prüft die Dot Matrix Schriftarten von Continuous Inkjet Druckgeräten und erkennt die relative Zeichenform sowie Punktgröße und -form.

Durch kundenindividuell festgelegte Schwellenwerte können Gut- oder Schlecht-Kennzeichnungen gezielt definiert werden. Auch mögliche Fehlerinterpretationen aus dem Blickwinkel des Konsumenten lassen sich einbeziehen. Diese Prüfung minimiert Ausschussraten, Produktverlust beziehungsweise Zurückweisungen von Paletten erheblich.

Ein zweiter Schlüsselaspekt für eine sichere Produktverfolgung ist der Rückblick auf die Daten. Im zugeordneten NAS-Server (Network Attached Storage) speichert das Hitachi-System zwei Terabyte Daten: Jeder Code aus der Produktion ist auf diese Weise nachvollziehbar hinterlegt. Das Speichervolumen deckt – so die Hitachi-Experten – eine Produktionszeit von fünf Jahren ab, bevor die ältesten Daten von neuen Kamerabildern überschrieben werden.

Was passiert, wenn der Code nicht oder nicht gut genug lesbar ist? Produkte mit schlechtem Aufdruck werden zunächst – wie alle anderen Produkte auch – in der Speichereinheit aufgezeichnet und anschließend ausgeschleust. Dazu wird ein Ausstoßer von der Kameraeinheit angesteuert, der Milchpackungen mit fehlerhaftem Code in ein Sammelnetz ausschleust. Erkennt die Kamera kontinuierlich fehlerhafte Aufdrucke, kann der Ausstoßer inaktiviert und diese Produktmenge auf ein Auslauf- oder Parkband geleitet werden.

Mithilfe der kontinuierlichen Datenspeicherung im NAS-Server kann die Produktionsleitung auch zu einem späteren Zeitpunkt noch gezielt feststellen, ob wirklich alle fehlerhaft bedruckten Packungen aus der Linie ausgeleitet wurden. Die Aufzeichnung der IO-Reads und N/IO-Reads bleibt auf der Speichereinheit dauerhaft verfügbar. Auch bei Kundenreklamationen lässt sich so nachvollziehen, dass die Palette nur Produkte mit ordnungsgemäßem Aufdruck zum Zeitpunkt der Auslieferung enthielt.

Ein System für Codedruck und -kontrolle aus einer Hand minimiert Schnittstellen in Koordination und im Datenkonzept. Hitachi ist mit seinem MC20 Kamerasystem, UX-D161 Drucksystem und HX Controller sowie HMI für diese Anforderung aufgestellt. Das integrierte 5-Stufen-Verfahren zur Matrixanalyse ermöglicht die Bildverarbeitung inklusive Farb-/Graustufenfilterung und Zeichenkontrast in einer Segmentanalyse und die zuverlässige Beurteilung des Codes durch die Software. Ein System, das auch beim Einsatz von Fremddrucksystemen funktioniert.

Die Hochwald-Gruppe ist an insgesamt neun Produktionsstandorten aktiv. Es war daher für die Molkerei in Mechernich wichtig, dass die neuen Kartonlinien den Company-Standard erfüllen und das etablierte Drucksystem integrieren. Kein Problem für Hitachi: Normalerweise setzt auch der Linienanbieter SIG auf ein Druck- und Vision-System aus einer Hand. Doch – und dieses Szenario ist sicherlich auch für andere Anwendungsfälle relevant – existierende Kundenspezifikationen machen es nötig, ein alternatives Drucksystem in das System zu integrieren. Das Vision-System von Hitachi ist hier flexibel und kann auch mit anderen Code-Drucksystemen kommunizieren.

Vision-Systeme müssen sich einfügen, so viel ist klar. Was bedeutet das im Einzelnen? Der Linien- und OEM-Anbieter SIG muss die Systeme in seine Liniendesigns integrieren. Dafür sind 3D-Entwicklungszeichnungen mit allen Halterungen und Sonderprofilen notwendig – bei Hitachi standardmäßig verfügbar. Die Integration und durchgängige Darstellung der Systeme ist somit komfortabel und schnell realisiert.

Zudem müssen bei der Integration in das Gesamtkonzept alle Vorgaben des Hygienic Design beachtet werden – eine klassische Anforderung der Lebensmittelbranche. In diese Thematik passt auch der platzsparende Einbau der Systeme in die Linie: Die Hitachi-Module, schwebend über dem Transportband eingebaut, erfordern keinen zusätzlich Flächenbedarf – die Milchpackungen laufen einfach unter dem Vision-System durch.

Gerade bei Produktionsstätten mit zahlreichen unterschiedlichen Verpackungsgrößen von 0,2 bis 1,5 l – wie bei Hochwald – müssen die Systeme präzise auf unterschiedliche Verpackungsformate eingestellt werden können.

Bei der Hitachi-Lösung lassen sich Drucksystem und Kameraeinheit mit Spindelschrauben und Zählwerken justieren: Die Spindelvorrichtung für Druckkopf und Kamera ermöglicht eine exakte und parallele Positionierung nach oben oder unten. Übersichtliche Anzeigeskalen machen es den Bedienern leicht, die korrekte Position einzustellen. Das Ergebnis: Schnelles, präzises und reproduzierbares Aufbringen und Auslesen der Codes.

Systeme verknüpfen

Die Integration von Ausrüstung in komplette Linien ist gerade bei Großprojekten wie bei Hochwald ein Fall für detaillierte Abstimmung zwischen Linien- und Systemlieferant und dem Kunden. Ganz besonders wichtig wird das, wenn in einer hochautomatisierten Linie, wie in Mechernich, Daten aus der Linie verarbeitet werden sollen und die durchgängige Signal- und Datennutzung gefordert ist.

Das Hitachi-System ist an die Datentransfer-Lösung von SIG auf der Basis des Protokolls OPC-UA angebunden und ist so mit der Steuerung der MES-Lösung verknüpft. Durch diese enge Anbindung ist die Datenanbindung des Kamerasystems somit auch grundsätzlich für andere Anwendungsfälle in den SIG-Linien standardisiert.

Ein nicht zu unterschätzender Vorteil, wie Thomas Otte, Technical Manager bei Hitachi, erklärt: „Unser Vision-System ist mit einer definierten Verbindung zur Kartonabfüllmaschine ausgerüstet und der Kunde kann sich auf funktionierenden Signalaustausch ohne aufwendige Schnittstellendefinition verlassen.“