Hocheffiziente
AnwendungenOEE REVOLUTIONIERENIN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE

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OEE in Packaging,Food and Beverage || 33
OEE revolutionieren
in der Lebensmittelindustrie

Automatisierung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

BEEINTRÄCHTIGEN
AUSFALLZEITEN UND
PRODUKTQUALITÄT
DIE EFFIZIENZ IHRERPRODUKTION?
Ungeplante Stillstandzeiten sind auf unterschiedlichste Ursachen zurückzuführen: z. B. Materialmangel,
Komponentenausfall, Prozessstörungen oder Bedienerfehler. Viele dieser Probleme lassen sich planmäßig
minimieren. Mit dem richtigen Management werden sogar geplante Ausfallzeiten für erforderliche Aufgaben wie
Produktwechsel, Reinigung oder Wartung begrenzbar. Wer sich auf die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment
Effectiveness, OEE) konzentriert, kann Maschinenausfälle, Rüstzeiten, Leerlauf, kleinere Stopps, verringerte
Geschwindigkeiten, Produktdefekte und Abfallaufkommen erheblich reduzieren und dadurch mehr produktive
Betriebszeit gewinnen.
Unser Leitfaden enthält Anwendungen, Fallstudien und technologische Betrachtungen, die OEMs und Herstellern
helfen sollen, bestehende Probleme zu erkennen und mit von Balluff entwickelten Lösungen zu beseitigen.
Der Schwerpunkt hierbei liegt auf sieben zentralen Anwendungsbereichen: Steuerungsarchitektur, Formatwechsel,
vorausschauende Wartung, Füllstandserfassung, Roboterautomatisierung, Qualitätssicherung und Fördertechnik.
Diese Anwendungen wurden in realen Produktionsumgebungen getestet und von Ingenieuren, Eigentümern und
Managern bei OEMs und Herstellern auf der ganzen Welt implementiert, mit dem Ziel, die OEE in der Lebensmittelund Getränkeindustrie zu revolutionieren:
Drastische Verkürzung der geplanten Ausfall- und Umrüstzeiten
Mehr Flexibilität in der Produktion dank kleinerer Auflagen und mehr Vielfalt■ Verkürzung der Bau- und Installationszeit von Geräten■ Steigerung der Effizienz, Flexibilität und Transparenz durch Einsatz von IIoT und intelligenten Technologien■ Verbesserung der Produktqualität mit Hilfe von Lösungen zur Rückverfolgbarkeit und Fehlersicherheit■ Eliminierung ungeplanter Ausfallzeiten aufgrund fehlerhafter Automatisierungskomponenten und -prozesse■■

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INHALT
8 Produktivitätssteigerung
10 Anlagensteuerung neu denken für mehr Transparenz
12 OEE-Anwendungsbereiche

6

REVOLUTIONIERUNG OEE
16 Steuerungsarchitektur
18 Formatänderung
20 Vorausschauende Instandhaltung
22 Füllstandserfassung
24 Roboter-Automatisierung
26 Rückverfolgbarkeit und Kontrolle
28 Fördertechnik

14

ANWENDUNGSBEREICHE
32 Steuerungsarchitektur
34 Formatänderung
36 Intelligenten Sensoren
38 Qualitätssicherung

30
FALLSTUDIEN
42 Was ist IO-Link?
44 Industrial RFID
45 Zustandsüberwachung46 Guided Changeover Solution
48 Optimale Leistungsstärke entfalten
52 Smart Automation and Monitoring System (SAMS)

40
EFFIZIENZSTEIGERUNGWEBSHOP UND KUNDENPORTAL 53
GLOSSAR54
GLOBALES PROJEKTMANAGEMENT 56
ÜBER BALLUFF 58

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OEE in Packaging,Food and Beverage || 77
OEE revolutionieren
in der LebensmittelindustrieProduktivitätssteigerung

REVOLUTIONIERUNGDER OEE IN DER LEBENSMITTEL- UND GETRÄNKEHERSTELLUNG
Ein Blick auf unsere wichtigsten Partnerschaften in der Lebensmittelund Getränkeindustrie beweist, dass sich Verfügbarkeit, Leistung und
Qualität durch gemeinsame Anstrengungen optimieren lassen. Hersteller
und Erstausrüster, die eine Anwendungsphilosophie verfolgen, profitierenvon einer drastischen Verringerung der Umrüstzeiten, der Beseitigung
von Produktfehlern und der Verkürzung ungeplanter Ausfallzeiten.
Fazit: Ihre Anwendungsphilosophie wirkt sich positiv auf die Gesamtanlageneffektivität (OEE) aus, führt Automatisierungstechnik und
Technologien des Industrial Internet of Things (IIoT) im Werk ein undschafft echten Mehrwert im Unternehmen, indem sie die Produktionseffizienz verbessert, die Produktqualität erhöht sowie die Flexibilität
für kürzere Produktionsläufe steigert.

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OEE in Packaging,Food and Beverage | 9
OEE revolutionieren
in der Lebensmittelindustrie

IHR PARTNER FÜR DIEGESAMTEFFEKTIVITÄTEINER ANWENDUNG
Viele Manager der Lebensmittel- und Getränkeindustrie möchten Produktionssteigerungen durch weniger Verluste erzielen undmessen die Effizienz und Effektivität ihrer Prozesse anhand der Overall Equipment Effectiveness (OEE). Um unseren Kundensignifikante Verbesserungen ihrer OEE zu ermöglichen, arbeitet Balluff mit Herstellern und OEMs zusammen. Uns verbindet der
Anspruch, starke Automatisierungstechnologien zu integrieren, mit denen die Verfügbarkeit verbessert, die Leistung erweitert und
die Produktionsqualität gesteigert werden kann. Wir nutzen unsere Leidenschaft für Automatisierung und innovative Technologien,
verringern verlustbedingte Einflussfaktoren und helfen Ihnen, Ihre Ziele zu erreichen.

Verfügbarkeit verbessern

Qualität optimieren

Lassen Sie uns gemeinsam die
Maschinenleistung erhöhen. Dabei
konzentrieren wir uns auf die Verbesserung geplanter Stillstandzeiten, wie z. B.
Rüstzeiten und Umrüstungen. Darüber
hinaus können wir ungeplante Stillstandzeiten und Maschinenausfälle durchÜberwachung und an die jeweilige
Anwendung angepasste Technologien
drastisch reduzieren. Gewünschter
Effekt: Indem sich die Verfügbarkeit Ihrer
Anlagen verbessert, sind Sie in der Lage,mehr Produkte herzustellen.

Wir möchten zusammen mit Ihnen daranarbeiten, Abfälle aller Art im Betrieb
zu reduzieren. Wir können darauf
hinarbeiten, Produktionsausschuss
und Produktfehler zu beseitigen,indem wir Prozesse fehlerfrei machen.
Verringern auch Sie den Abfall, derbeim Anfahren entsteht, und den hohen
Ausschussanteil in diesem Zeitfenster,um die Gesamtausbeute des Produktionslaufs zu erhöhen. Voraussetzung
dafür: Wissen, wo sich das Material
befindet, woher es kommt und wohin es
geht – in jeder Phase des Prozesses.

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Leistung ausbauen
Ihr Partner
Die Ursachen für kleine Stopps undlangsame Zyklen zu überprüfen,vermittelt Einblicke in den Prozess undträgt ebenfalls zu Leistungssteigerungenbei. Durch Zustandsüberwachung derwichtigsten Maschinenkomponenten
lassen sich die Ursachen für Leerlauf,
kleinere Stopps und verringerte
Maschinengeschwindigkeit ermitteln
und beseitigen. Anschließend können
wir daran arbeiten, die Maschine so
nah wie möglich an die ideale Zykluszeit
heranzuführen. Unsere Prämisse:
Je besser Sie Ihre Ziele verstehen
und die Gesamtbetriebskosten eines
Problems kennen, desto gezielter ist
eine Leistungssteigerung erreichbar.

Wer sich für Balluff entscheidet, gewinnt
einen Partner, der mit ihm langfristig an
der Produktionsverbesserungen arbeitet.
Um die OEE zu revolutionieren, nutzen
wir bewährte Anwendungsbereiche derAutomatisierung: Steuerungsarchitektur,
Formatwechsel, vorausschauende
Wartung, Füllstandserfassung, Roboterautomatisierung, Qualitätssicherung
und Fördertechnik. Durch unsere
Zusammenarbeit können wir die
Gesamteffektivität und -effizienz
Ihrer Maschine, Ihrer Produktionslinie
und Ihrer Anlage maximieren.

LANGSAMEZYKLEN

MASCHINENAUSFÄLLE

KURZE
STOPS

EINSTEL

STARTABBRUCH

LUNG

PRODUKTMÄNGEL

REDUZIERTE
E RT R Ä G E

FORMATWECHSELPRODUABFA KTLLPRODUKTIONAUSSCHÜSSEKLEINERESTOPS

LEERLAUF

REDUZIERGESCHWIN TE
DIG
KEITEN -www.balluff.com

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ANLAGENSTEUERUNG NEU DENKEN
FÜR MEHR TRANSPARENZ
Zahlreiche Hersteller der Lebensmittel- und Getränkeindustrie arbeiten mit einem jahrzehntealten SCADA-System(Supervisory Control and Data Acquisition). Für Geräte, Sensoren und E/A auf der Feldebene sind Festverdrahtung und
Devicenet/Profibus-Netzwerke keine Seltenheit. SCADA-Systeme älterer Generation basieren zudem auf schwer zu
unterstützenden Mainframes, alten lokalen Netzwerken (LANs) und Prozesskontrollnetzwerken (PCNs).
Solche älteren SCADA-Systeme können die Anlageneffizienz insgesamt einschränken. Neuere Systeme hingegen unterstützen
Konzepte der intelligenten Fabrik, lassen sich vernetzen und sind webbasiert, was mehr Flexibilität, mehr Effizienz und mehr
Einblick in die Produktionsprozesse ermöglicht.
Durch Ethernet-Einsatz für die Kommunikation zwischen intelligenten Geräten, SPS und einem SCADA-System gewinnt man
leichter Einblick in die unterste Feldebene des Prozesses. Dennoch ist es nicht immer sinnvoll, eine Ethernet-Infrastruktur für einen
einfachen induktiven Näherungsschalter oder einen fotoelektrischen Sensor zu verwenden. Der gut etablierte, offene Standard
IO-Link schließt diese Lücke. Mit ihm vereinfacht sich die Steuerungsarchitektur, indem Prozess-, Parameter- und Diagnosedaten
in einem einzigen Netzwerk bereitgestellt werden. IO-Link reduziert dort die Anzahl der Knoten, verringert den Datenverkehr und
die Anforderungen an die SPS und bietet gleichzeitig volle Transparenz bis hin zum Feldgerät.
Mobiles Gerät

STEUERUNGSÜBERSICHT

SMART-STEUERUNGSÜBERISCHT

Datenbank

SCADA Software

Information (TCP/IP, Ethernet, DH+)SCADA Software

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■

HMI

Ethernet IP
Profinet
EtherCAT
Informationen
Steuerung
GeräteDiagnostik
Konfiguration

Datenbank

Kontrolle (Remote I/O, Control Net)
Profibus
IO-Link Master
HMI

VFD

E/A-Modul

Servoantrieb

VFD

Servoantrieb

I/O

Geräte (Devicenet, AS-i)
IO-Link-Geräte

Proximity
SensorE/A-Sensor-/Aktorhub

Optoelektronische
SensorenSoft Start

HMI

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OEE-ANWENDUNGSBEREICHEPALETTIERER UND
SCHRUMPFVERPACKUNGSMASCHINEN​​

Innovative Technologielösungen zur Herstellung immer intelligenterer Maschinen
treiben die Gesamteffektivität von Anlagen, deren Ausfallsicherheit und kürzeren
Produktionsläufe voran. Balluff hat auf die Forderungen des Lebensmittel- undGetränkemarktes in vielen gängigen Anwendungsbereichen reagiert, um die
Betriebszeit und den Betriebsertrag positiv zu beeinflussen:

Steuerungsarchitektur
Formatänderung■ vorausschauende Wartung■ Füllstandserfassung■ Robotik-Automatisierung■ Rückverfolgbarkeit■ Fördertechnik■■ABFÜLLUNG UND ETIKETTIERUNG

Robotik-Automatisierung
Steuerungsarchitektur■ vorausschauende Wartung■ Qualitätssicherung:
Rückverfolgbarkeit■

Füllstandserfassung■ Formatänderung■ Steuerungsarchitektur■ vorausschauende Wartung■ Qualitätssicherung: Fehlersuche■

TANKS UND LAGERUNG■

Füllstandserfassung
Steuerungsarchitektur■ vorausschauende Wartung■ Qualitätssicherung:
Rückverfolgbarkeit■■

KARTONIERER UND
KISTENAUFRICHTER
Formatänderung
Steuerungsarchitektur■ vorausschauende Wartung■ Qualitätssicherung: Fehlersuche■ Robotik-Automatisierung■■

FÖRDERANLAGEN UND
MATERIALTRANSPORT
Formatänderung
Steuerungsarchitektur■ vorausschauende Wartung■ Qualitätssicherung:
Rückverfolgbarkeit■ Condition Monitoring Tool Kit(CMTK)■ Fördertechnik■■

FÖRDERTECHNIKSTEUERUNGSÜBERSICHTFORMATWECHSELVORAUSSCHAUENDE WARTUNG

FÜLLSTANDSERFASSUNGROBOTIK-AUTOMATISIERUNGRÜCKVERFOLGBARKEIT

bietet Zustandsüberwachung■ flexibel durch
dezentrale Installation■ ermöglicht
Rückverfolgbarkeit■ unterstützt Roboter
gestützte Kommissionierung■

eliminiert die analoge
Verkabelung und reduziert
Kosten um 15 bis 20 %■ vereinfacht die Fehlersuche■ ermöglicht Sichtbarkeit bis
zum Sensor/Gerät■ vereinfacht Nachrüstungen■ reduziert Abbrüche■ erübrigt die manuelle
Konfiguration von Geräten
und Sensoren■

eliminiert Umstellungsfehler
reduziert die Umrüstzeit undminimiert geplante Ausfallzeiten■ verringert den Produktabfall beim
Anfahren nach der Umstellung■ behält konsistente
Positionierung bei■ sichert den Austausch derrichtigen Ersatzteile■verbessert die Diagnostik
reduziert ungeplante Ausfallzeiten■ bietet Zustandsüberwachung■ liefert genauere Daten■ verringert Verlangsamung undAnhalten von Geräten■ reduziert Produktabfälle■■

reduziert die Verkabelung
senkt das Gewicht■ integriert in die Robotik-Steuerung■ vereinfacht die Installation■ steckverbinderlose Schnellkupplungfür einfaches Auswechseln der
End-of-Arm-Werkzeuge■ bietet kontinuierliche Diagnose■■

eliminiert falsche Auslöser
kompakte Bauweise■ leicht nachrüstbar■ multifunktional mit Zustandsüberwachung verfügbar

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liefert genaue Daten und reduziert Fehler
verfolgt Rohstoffe und Fertigwaren■ genaue Angabe von Datum undChargencode für möglichen Produktrückruf■ ermöglicht die Einbettung robuster
RFID-Tags in Behälter, Paletten, Container
und Vorrichtungen■ erhöht die Sicherheit durch Zugangskontrollewww.balluff.com

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OEE in Packaging,Food and Beverage || 15
15
OEE revolutionieren
in der Lebensmittelindustrie

Wirksamkeit verbessern

ANWENDUNGSBEREICHE
Genau zu wissen, wo man ein Projekt zur Prozessverbesserung
starten soll, kann schwierig sein. Herkömmliche Lösungen mögen zwar
ausreichend funktionieren, doch die nächste Optimierungsstufe scheint
oft unerreichbar. Konzentriert man sich hingegen auf Anwendungen zur
Lösung von Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsproblemen, sind
Produktivitätssteigerungen leicht realisierbar. Maschinenbauer und
Hersteller staunen gleichermaßen, wie aussichtsreich gerade dieseAnwendungsbereiche für die Produktionsprozesse in der Lebensmittelund Getränkeindustrie sind. Im folgenden Abschnitt werden daher die
gängigsten Anwendungen zur Verbesserung der OEE besprochen undihr Erfolg anhand von Fallstudien aus der Praxis dargestellt:
Steuerungsarchitektur
Formatwechsel■ vorausschauende Instandhaltung■ Füllstandserfassung■ Roboter-Automatisierung■ Qualitätssicherung■ Fördertechnik■■

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STEUERUNGSARCHITEKTUR
In der Steuerungsarchitektur lassen sich Verbesserungen durch Maschinenbauer und Hersteller leicht in Prozesse
integrieren. OEMs legen besonderen Wert auf die Vereinfachung des Angebotsprozesses für Steuerungen, die
Verkleinerung von Schaltschränken, die Maximierung von Ersatzteilen und die Beschleunigung des Bauprozesses.
Für Hersteller kann eine optimierte Steuerungsarchitektur das Netzwerk vereinfachen, eine schnellere Fehlerbehebung
ermöglichen, ungeplante Ausfallzeiten reduzieren und durch analoge Geräte verursachte Anfälligkeiten beseitigen.
Unsere IO-Link-Steuerungsarchitektur stellt IIoT-fähige Anwendungen zur Verfügung, die u.a. der Rückverfolgbarkeit
dienen, zusätzlich aber auch in anderen Bereichen spürbare Vorteile bringen.

VEREINFACHUNG DER DISKRETEN VERKABELUNG
UND DER VENTILBLÖCKEEINSPARUNGEN BEI DER ANALOGEN VERKABELUNG
UND INTEGRATION

Vereinfachen Sie Arbeiten, die mit der parallelen
Verdrahtung eines Ventilblocks oder dem Abschluss
einer Reihe diskreter Sensoren verbunden sind. Verteilte
E/A reduzieren Arbeitsaufwand und Kosten für die
Hardwareeinrichtung.

Werden an einer Maschine analoge Geräte eingesetzt, gestaltet
die Suche nach einem Weg für das abgeschirmte Kabel, dernicht durch Rauschen der Motoren oder andere Komplikationen
gestört wird, oft schwierig. Dank direkter Platzierung deranalogen E/A an der Signalquelle lassen sich Komplikationen
und Kosten um 15 – 20 % reduzieren. Via IO-Link erfolgt
die Analog-Digital-Wandlung im Gerät, und ein StandardSensorkabel liefert ein rauschfreies Feedback. Darüber
hinaus meldet die intelligente Lösung auch technische Werte(mm, PSI, °C), was den Aufwand für die Programmierung
und Integration minimiert.

Die typische parallele Verdrahtung von Ventilblöcken
hingegen ist meist arbeitsintensiv und beansprucht viel
Platz im Schaltschrank. Kein Zufall also, dass OEMs
durch Umstellung auf IO-Link-Ventilsteuerung 15 – 60 %an Hardware-, Engineering- und Arbeitskosten einsparen.

GEWINN AN FLEXIBILITÄT UND ERWEITERUNGSFÄHIGKEITSICHTBARKEIT BIS ZU JEDEM SENSOR

Durch Nutzung vorhandener Geräteinfrastrukturen und
Netzwerke reduziert die Steuerungsarchitektur mit IO-Link
Verdrahtungskosten, Arbeitsaufwand und Schaltschrankgröße.
Zwischen Mastern und Geräten können beliebige Lösungenunterschiedlichster Anbieter kombiniert werden. Diskrete
E/A-Hubs steuern bis zu 480 E/A-Punkte mit einer
IP-Adressverbindung zur SPS an. Und da ein offener
IO-Link-Master-Port zur Verfügung steht, lassen sich künftige
Erweiterungen oder Lösungen zur Fehlersicherung einfach und
mit unbegrenzten Möglichkeiten in die Maschine integrieren.

Steuerungsarchitekturen geht es darum, Geräte in derFabrikhalle intelligenter zu verbinden. Diese Verbindungenbieten neue Möglichkeiten zur Erzeugung und Erfassung
nützlicher Daten. Aufgrund seiner Prozesstransparenz
sorgt IIoT für erhebliche Verbesserungen, einschließlich
vorausschauender Wartung und Datenanalyse.
Mit IO-Link können Sie Transparenz bis hin zu jedem
einzelnen Sensor schaffen und erhalten. So flexibel undzuverlässig, wie es für ein nachhaltiges Wachstum auf
dem globalen Markt erforderlich ist. Denn die erfassten
Daten und die daraus resultierenden Analysen lassensich gezielt zur Entscheidungsfindung nutzen.

Herkömmliche analoge E/A-Schnittstelle
Analogausgang – Messsignal und Sollwerte
IP20 I/O

PS

CPU

IN

OUT

Cloud
PLC

PS

abgeschirmtes
Kabel

SchaltschrankKomplexität
reduzieren

9 Leitungen

IO-Link analoge E/A-Schnittstelle
Analog-Digital-Umwandlung

IO-Link Master

UNBEGRENZTEMÖGLICHKEITEN

IO-Link-Netzwerk
Schnittstelle
DiskretSensoren
Netzwerk
vereinfachen

Ventilverteiler

DiskretSensoren

nicht abgeschirmtes
Kabel

Diskrete
E/A-Hub
3 Leitungen
RFID
Identifikation
SmarteSensoren

Analoge IO-Link-Smart-Sensoren
Analog-Digital-Umwandlung
E/A
Hub

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■
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■
■
■

Geräte-ID
Funktion ändern
Temperatur
funktionierender Sensor
Linse verschmutzt
Anzahl der Schalter
suboptimales Ziel
Strom/Spannung
MessungAusrichtung/Neigung

Daten
SensorIO-Link-Netzwerk
Schnittstelle
SmartLightnicht abgeschirmtes
Kabel

3 LeitungenVentilverteiler

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 19

FORMATÄNDERUNG
Formatwechsel an einer Produktionslinie können unterschiedlichste Faktoren beeinträchtigen: z. B. falsche Einstellungen, nicht
passende Wechselteile, behinderter Produktfluss, blockierte Sensoren, Maschinenverschiebungen und langsames Anfahren.
Durch Einsatz von Automatisierungstechnik wird sichergestellt, dass die richtigen Wechselteile vorhanden und die
Führungsschienen auf den richtigen Abstand eingestellt sind. Ebenso wichtig: Die Bediener werden angeleitet, konsistente,genaue und schnelle Änderungen am Format der Maschine vorzunehmen, was geplante Stillstandszeiten reduziert und den
Ausschuss bei der Inbetriebnahme verringert.

GEFÜHRTER FORMATWECHSEL – LINEARGEFÜHRTE FORMATÄNDERUNG – ROTIERENDAUTOMATISCHE GRÖSSENÄNDERUNG

Für die manuelle Änderung des Maschinenformats
verwenden Bediener häufig visuelle Markierungszeichen
oder Flaggen, um die Maschine einzustellen – eine
Methode, die fehleranfällig ist und lange Anlaufzeiten
erfordert. Bei Anwendungen mit Bedienerführung
hingegen reduzieren visuelle Rückmeldungen und
Sensoren zur Positionsmessung die Ausfallzeiten undgewährleisten hohe Positionsgenauigkeit. Geführte
Formatwechsel-Technologien geben dem Bediener
visuelle Hinweise, um eine korrekte Einrichtung
sicherzustellen, wodurch sowohl der Ausschuss bei
der Inbetriebnahme als auch der Schulungsaufwand
reduziert wird.

Digitale Positionsanzeigen werden in der Regel dafür
eingesetzt, Bedienern bei geführten Formatwechseln
Rückmeldung zu geben. Handkurbeln und Räder wiederum
dienen dazu, die Position der Führungsschienen einzustellen,
die Höhe der Anlage zu ändern und die Automatisierung anjedes anlagengerechte Format anzupassen. Intelligente
Drehvorrichtungen sind daher so programmiert, dass sie
Ihr Personal über die richtige Position informieren und bei
jedem Wechsel eine perfekte Einrichtung garantieren. Indemer visuelle Hinweise am Umschaltpunkt bereitstellt und via
IO-Link Werte an die Steuerung übermittelt, reduziert der
geführte Formatwechsel anwendungskritische Probleme
bei der Inbetriebnahme

Maschinenhersteller wollen die Umrüstzeiten ihrer
Maschinen verkürzen. Elektromotoren und pneumatische
Aktuatoren mit geschlossenem Sensorkreis sind ihre
wichtigsten Werkzeuge, um hierbei deutlich schneller zu
agieren. Durch Einsatz automatischer Größenwechsellassen sich die genauen Positionen jedes Mal rascherreichen. Und mit IO-Link wird die Integration
vereinfacht. Zudem besteht die Möglichkeit, Add-onPakete anzubieten und analoge Schwachstellen zu
beseitigen. Dazu kommen vielfältige lineare undrotierende Positionserfassungstechnologien in Frage,
die Umrüstungsanwendungen ohne Maschinenabstürze
und Ausschuss beim Anfahren gewährleisten.

IDENTIFIZIERUNG UND VALIDIERUNG VONÄNDERUNGSTEILEN
Bei zahlreichen Formatwechseln muss der Maschinenbediener
die Hardware durch andere Komponenten ersetzen. EineÄnderung der Rezeptur oder der Verpackungsgröße kannden Austausch von Platten, Schienen oder Führungen,
Schieberarmen, Klappenfalzapparaten, Aufnahmerahmenoder Bandköpfen erfordern. Diese Teile sehen von Packung zu
Packung häufig sehr ähnlich aus. Um vor der Inbetriebnahmezu erkennen und zu überprüfen, ob auch alle korrektenmechanischen Teile eingebaut wurden, lassen sich RFIDEtiketten einsetzen. OEMs können auf diese Weisesicherstellen, dass für die Maschine nur Markenteile verwendet
werden und die Garantie erhalten bleibt. Industrial RFID
verhindert Fehler und Maschinenausfälle und gewährleistet
eine schnelle und einfache Inbetriebnahme.

manuelles StandardPositionslineal

1
2
3

BNI SmartLightBTL Positionsmesssysteme
BNI IO-Link-Master

4

BDG Digitaler Positionsanzeiger

5

BMP Magnetfeld-Positionsmesssysteme

6
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BIS IO-Link RFID-Schreib-/Leseköpfe
BIS RFID Datenträger

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 21

VORAUSSCHAUENDEINSTANDHALTUNG
Meist reagieren Wartungsteams und Bediener von Anlagen erst dann auf Probleme, wenn diese zu einem Produktionsstopp oderzu Qualitätseinbußen führen. Harte Stopps aufgrund von Komponentenausfällen können jedoch lange Stillstandzeiten und hohen
Reparaturaufwand verursachen – trotz regelmäßiger vorbeugender Wartungsroutinen. Durch Einsatz intelligenter Sensoren,
Diagnosen, Ereignisdaten und Zustandsüberwachung lassen sich Anlagen- und Komponentenausfälle zuverlässig erkennen odervorhersagen, bevor es zu katastrophalen Ausfallzeiten kommt. Vorausschauende Wartungsmaßnahmen verbessern somit
drastisch die OEE, indem sie ungeplante Ausfallzeiten verringern.

GERÄTEDIAGNOSE UND EREIGNISDATENMASCHINENZUSTANDSÜBERWACHUNG

ÜBERWACHUNG DES GERÄTEZUSTANDSDIGITALISIERUNG, VISUALISIERUNG UND IIOT

Viele Sensoren und Automatisierungskomponenten
funktionieren gut, bis sie komplett ausfallen. Es gibt
wenig bis gar keine Vorwarnung, ehe ein Fehler auftritt
und es zu Ausfallzeiten kommt. Intermittierende
Ausfälle oder schlechte Erkennungsqualität können
jedoch zu lästigen Stopps und langsamen Produktionsabläufen führen. Intelligente Sensoren und Geräte mit
IO-Link sorgen daher für eine bessere Sichtbarkeit undmachen Wartungsaufgaben leichter zugänglich, so dassAnlagen immer mit optimaler Effizienz laufen. Die von deneinzelnen intelligenten Geräten bereitgestellten Diagnosen
zeigen drohende Probleme auf und beschleunigen die
Fehlerbehebung. Schließlich können die Bediener den
Technikern genaue Angaben zu Fehlern machen, wasteure Reparaturzeiten einspart.

OEE ist ein Maß für die Effektivität und Effizienz der Verfügbarkeit,
Leistung und Qualität einer Produktionsmaschine. Die Verwendung von Zustandsüberwachungsdaten ermöglicht es uns,
Produktionsereignisse mit Änderungen der OEE zu korrelieren.
Diese Daten können zusammen mit langfristigen Trends undstatistischen Auswertungen des Maschinenzustands künftige
Ausfälle vorhersagen oder Produktionsprobleme erkennen, bevor
sie zu größeren Ausfallzeiten führen. Die Überwachung vonMaschinenzuständen wie Vibration, Luftfeuchtigkeit, Temperaturoder Umgebungsdruck vermittelt wichtige Einblicke in den
Maschinenzustand. Basierend darauf lassen sich vorausschauende Wartungsmaßnahmen bei Umrüstungen oder
geplanten Stillständen durchführen, wodurch ungeplante
Ausfallzeiten und vorzeitige Produktionsstopps vermieden
werden.

Fallen einzelne Komponenten wie Lager, Linearantriebe,
Spindeln, Motoren, Getriebe oder Hilfsaggregate wie
Lüfter und Kompressoren aus, können größere Probleme
entstehen. Eine kontinuierliche Überwachung vonKomponentenstatus und der -funktionalität weist auf
Fehlerzustände wie verschlissene Lager, Riemenknicken,
Reibung, Rattergeräusche, Unwucht, lockere Bolzen oderunsichere Standfüße hin. Diese Daten helfen dabei,
Ausfälle vorherzusagen, und ermöglichen echte
Verbesserungen der OEE, indem ungeplante Maschinenstillstände aufgrund mechanischer Ausfälle reduziert und
die Lebensdauer der Komponenten verlängert werden.

Herausfordernd bei Projekten mit intelligenten Sensoren undZustandsüberwachung sind Berechnungen zur vorausschauenden Instandhaltung, das Erstellen von Trendanalysen
sowie das effiziente Zusammenführen von Daten aus
verschiedenen Systemen. Um Ihre Produktivität zu steigern,
helfen wir Ihnen bei der Bereitstellung der richtigen Daten, mit
denen Sie Visualisierungen für Ihre vorausschauenden
Wartungsanwendungen erstellen können. Die Suche nacheinem Partner, der Sie bei der Erfassung aller produktionsrelevanten Daten, bei technischen Implementierungsaufgaben
und der Erstellung anwendungsspezifischer Lösungenunterstützt, stellt eine praktikables Gegenmodell zuüberforderten Betriebsingenieuren und Wartungsteams dar.

Probleme schneller
erkennen und lösen

Mögliche Diagnosen werden bereitgestellt
Gerät vorhanden
Gerät eingeschaltet■ geringfügiger Betrieb■ Linse verschmutzt■ Ziel außerhalb des Erfassungsbereichs■ Kurzschluss erkennen■ Überlastung erkennen■ offene Ausgangsspule
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1
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BNI SmartLightBCM Condition Monitoring Sensor
BNI IO-Link-Master

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 23FÜLLSTANDSERFASSUNG
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden zahlreiche Rohstoffe gelagert und durch die Anlage transportiert.
Mit einer Vielzahl an Texturen, Pulvern, Flüssigkeiten, Viskositäten und Schüttgütern. Nicht selten verlassen sich Anlagen darauf,
dass Bediener die Füllstände von Prozesstanks durch manuelle Beobachtung der Schächte und Anschlüsse aufrechterhalten,
anstatt zuverlässigere Füllstandsmesstechnologien einzusetzen. Fehlt die Sensorik an Tanks, können Prozesse allerdings ohne
Wissen des Bedieners trocken laufen, und das Warten auf neue Lieferungen legt die Produktion für Stunden oder sogar Tagelahm. Beim Befüllen wiederum laufen Tanks gerne über, was zu Gefahren und Materialverschwendung in den Arbeitsbereichen
führt. Die Fähigkeit, alle Materialien in den Lagerbehältern zuverlässig zu messen, ist der Schlüssel zu einer höheren OEE durch
Aufrechterhaltung der Qualität des produzierten Produkts und durch Erweiterung der Anlagenleistung.

DISKRETE NIEDRIGE UND HOHE FÜLLSTÄNDE IN TANKS
Geht mitten in der Produktion das Material aus, führt dieszu großen Mengen an Ausschuss und verschwendeter Produktionszeit. Bei einem manuellen Prozess können Zusatzstoffe,
Gewürze oder andere wichtige Zutaten leerlaufen, wenn ein
Bediener die Materialmenge nicht überprüft. Diskrete Sensoren
hingegen liefern zuverlässige Grenzwerte für Tanks und Behälter.
Hierfür lassen sich Hoch- und Tiefpunkte mit einer Pumpensteuerung verbinden, um ein automatisches Nachfüllen bei
niedrigem Füllstand und ein Abschalten bei vollem Füllstandzu ermöglichen. Die Erkennung von Edelstahltanks kannohne Medienkontakt mit einem Schauglas und kapazitivenoder optoelektronischen Technologien erfolgen. Auch
die Leckerkennung ist mit kapazitiver Technik realisierbar.
Füllstände in Kunststofftanks wiederum werden in derRegel ohne Medienkontakt durch die Tankwand oder mit
Hilfe von Schaltschächten gemessen.

FÜLLSTANDSÜBERWACHUNGAN CONTAINERN UND TANKSFÜLLSTANDSVISUALISIERUNG
UND AUTOMATISCHE AUFFÜLLUNG

Oft ist es vorteilhaft genau zu wissen, wie viel Material
sich in einem Tank oder Behälter befindet. Dazu steheneine unterschiedlichte auf Mess- und Füllstandssensoren
gestützte Möglichkeiten zur Verfügung. Lineare
Positionssensoren mit einem Schwimmer lassen sichsogar unter strengen Hygienerichtlinien einsetzen.
Selbstklebende kapazitive Streifensensoren messen
Füllstände in nicht-metallischen Behältern, ohne das
Medium zu berühren. Jede dieser Lösungen gibt
Aufschluss über die genaue Menge des verbleibenden
Materials und kann einen möglichen Materialmangelsignalisieren.

Bei füllstandserfassenden Anwendungen ist es für Bediener und
Aufsichtspersonal hilfreich, die Tankfüllstände leicht zu erkennen.
Die SmartLight ermöglichen eine einfache Visualisierung desStatus jedes Tanks. Die Überwachung und Visualisierung vonTankfüllständen gestaltet sich mit intelligenten IO-Link-Geräten
und kundenspezifischen Dashboards über Integrationsdienste
denkbar einfach. Darüber hinaus sind Lösungen verfügbar, dieeine Überwachung von Tanks in einem Dashboard mit intelligenten
Sensoren, durch gemeinsame Nutzung per SCADA-System undper Visualisierung am Tank über eine Leuchte gewährleisten.
Solche Komponenten können sogar für einen automatischen
Materialnachschub sorgen und sicherstellen, dass die Produktion
nie trocken läuft.

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BCS kapazitiver Sensor zur Leckagen erkennen
BCS kapazitive Füllstandssensoren ohne Medienkontakt
BGL optoelektronische Gabellichtschranken
BCS hybrider intelligenter Füllstandsensor

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BTL magnetostriktive Positionsmesssysteme
zur Füllstandsmessung
BCW kapazitive Sensoren mit besonderen Eigenschaften
BAE Nachschaltverstärker für kapazitive Sensoren

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BNI SmartLight
BNI IO-Link-Master
BAI Software und Lösungenwww.balluff.com

OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 25

ROBOTER-AUTOMATISIERUNG
Gezielte Automatisierungsanstrengungen und Arbeitskräftemangel führen zu einem rekordverdächtigen Einsatz von Roboternin der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Für die Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) im Betrieb können
unterschiedlichste Werkzeuge eingesetzt werden. Insbesondere bei Robotern ist die Verringerung der Leerlaufzeiten und die
Erhöhung der Arbeitszeit ein Schlüssel zur Rentabilität der Investition. Durch Einsatz einer induktiven Kopplung und leichter
Remote-Eingabe-/Ausgabegeräte ist ein vollautomatischer Werkzeugwechsel sogar mit pneumatischen Ventilen am Endeffektor
durchführbar. Dabei werden herkömmliche Greifer durch intelligente Sensoren optimiert, die Diagnosen liefern und automatische
Parameteränderungen bei Formatwechseln ermöglichen. Sensoren, Netzwerk-, Bildverarbeitungs- und IO-Link-Geräte tragen
erheblich zur Effektivität von Roboteranlagen bei, steigern die Roboterauslastung und erhöhen die Flexibilität von Anwendungen.

DIREKT AN DEN ROBOTER ANGESCHLOSSEN

SCHNELLE UND AUTOMATISIERTE WERKZEUGWECHSELINTELLIGENTE GREIFER MIT INTELLIGENTEN SENSOREN

AUTOMATISCHES KOMMISSIONIEREN UND DEPALETTIEREN

Je mehr wir automatisieren, desto komplexer werden
Steuerungsarchitektur und Verkabelung, stellen doch interne
Verbände nur eine begrenzte Anzahl an Leitern für Sensor- undAktorsignale zur Verfügung. Robotik-Integratoren haben
erkannt, dass IO-Link-Smart-Devices herstellerunabhängig
sind und sich mit den meisten modernen Robotersteuerungendirekt einsetzen lassen, ohne dass zuvor eine Schnittstelle mit
einer Automatisierungs-SPS hergestellt werden muss. Solchdirekten Verbindungen können die Prozesszeiten verkürzen
und die Steuerungsarchitektur vereinfachen. Darüber hinaus
eignet sich ein IO-Link-Signal mit lediglich drei bis fünf Drähten
zur Steuerung Dutzender Sensoren und Pneumatikventile amEndeffektor – einschließlich Diagnose- und automatischer
Formatwechsel-Parametrierungsfunktionen. Durch Einsatz von
IO-Link-E/A-Hubs zur Vereinfachung von Ein- und Ausgängen
werden Roboterautomatisierungs-Anwendungen flexibler undeffektiver.

Roboter, die mehrere Aufgaben oder Rezepte ausführen
können, erhöhen die Produktionsleistung drastisch.
Per induktiver Kopplung lassen sich Energie und Signale
drahtlos und berührungslos über einen kleinen Luftspalt vom
Arm zum Werkzeug übertragen. In Rekordzeit! Via Endeffektor
gesteuerte Magnetventile reduzieren die Anzahl der zu
koppelnden Luftleitungen. Und Sensorsignale werden mit
einem IO-Link-Sensoreingangs-Hub erfasst, so dass nur
wenige Leiter für die Übertragung der Werkzeug-ID undvieler Sensorsignale an die Steuerung erforderlich sind.
Die E/A-Technologie mit induktiver Kopplung ermöglicht
einen schnellen Werkzeugwechsel am Endeffektor desRoboters, wodurch Leerlaufzeiten minimiert und geplante
Stillstandzeiten verkürzt werden.

Sensoren kommen bei herkömmlichen pneumatischen Greifern
nicht oft zum Einsatz. Voraussetzung dafür ist deren einwandfreie
Funktion ohne unnötige Kollisionen oder Prozessausfälle aufgrund
festsitzender bzw. verschlissener mechanischer Komponenten,
Lecks in den pneumatischen Leitungen oder kleiner
Schwankungen im Prozesszyklus. Durch Einbau von Sensoren inden Greifer entsteht ein geschlossener Regelkreis und eine
diskrete Rückmeldung über das Öffnen/Schließen – ausgelöst
durch die Erfassung der Backe mit einem induktiven Sensor oder
die Erfassung des Kolbenmagneten mit einem MagnetfeldZylindersensor. Über Positionssensoren ist die genaue Position
der Greiferbacken bekannt und kann zur Messung oder
Identifizierung des Objekts in den Backen genutzt werden.
Mit intelligenten Sensoren lässt sich zudem eine Anwendungsdiagnose durchführen, um die Fähigkeiten des RoboterEndeffektors signifikant zu verbessern.

Das Kommisionieren mit Robotern kann die Effizienz solcharbeitsintensiver Prozesse erheblich steigern. Voraussetzung
dafür ist die zuverlässige Identifikation der zu kommissionierenden Materialien durch den Roboter. Mit einem integrierten
Prozessor und anwendungsspezifischen Softwaremodulen auf
der Kamera ermöglicht unsere Produktfamilie eine autonome
3D-Bildverarbeitung, die Informationen, wie z. B. Pick-Points,
direkt und besonders effizient an die Roboteranwendung
weitergibt.

1
2
3

BNI Diskreter IO-Link-E/A-Hub
BAE Heartbeat®-Netzgerät
BNI IO-Link-Master

4
5
6

BNI IO-Link-Ventilinselstecker
BIC induktiver Koppler ferngesteuert
BIC induktive Koppler

78
9

BES induktive Sensoren
BMF Magnetfeld-Sensoren
BMP Magnetfeld-Positionsmesssystem

10 BVS 3D-Kamera

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 27RÜCKVERFOLGBARKEITUND KONTROLLE
Produktfehler sollten erkannt und vermieden werden, bevor Lebensmittel den Verbraucher erreichen. Eine echte Herausforderung– je nach den Qualitätssicherungsgrundsätzen des Unternehmens und der Art und Weise, wie es menschliches Versagen
einzudämmen versucht. Qualitätssicherungsabteilungen arbeiten daran, Normen und gesetzliche Anforderungen zu erfüllen,
Aufzeichnungen zu führen, Berichte zu erstellen und Probleme zu lösen. Um einen echten OEE-Wert zu ermitteln, ist es für die
Verantwortlichen außerdem notwendig, das Produkt während der Produktion zu inspizieren und zu überwachen, die Ursachen
für Abweichungen festzuhalten und Betriebszeit, Output und Ausschuss zu verfolgen. Durch Implementierung von Anwendungen
zur Fehlersicherung und Rückverfolgbarkeit können Sie als Hersteller Rückrufe reduzieren, Verluste minimieren, die Lebensmittelsicherheit erhöhen und Produkte stressfreier herstellen.

FEHLERSICHERUNG BEIM ABFÜLLEN UND
FLASCHENABFÜLLEN​

PRODUKTRÜCKVERFOLGUNG MIT STRICHCODES,
2D-CODES UND DMC-CODESVERFOLGUNG UND RÜCKVERFOLGUNG
IN DER PRODUKTIONRÜCKVERFOLGBARKEIT WIEDERVERWENDBARER
BEHÄLTER​

In Abfüll- und Flaschenabfüllprozessen zählt das Versiegeln
und Verschließen zu den kritischsten Herstellungsschritten.
Fehlende Verschlüsse, Überkreuzverschraubungen und zu
festes Anziehen verursachen Ausfallzeiten und Abfälle.
Den exakten Füllstand sicherzustellen, ist ein weiterer
wichtiger Prozess und in einigen Betrieben sogar gesetzlich
vorgeschrieben. Viele Produzenten erzielen schnelle
Verbesserungen hinsichtlich der OEE, indem sie eine
fehlerfreie Automatisierung mit Sensoren einführen, um
Fehler zu erkennen und Qualitätssicherungsinitiativen zu
optimieren.

Der neue BVS IdentSensor erweitert die bestehende Palette
stationärer Codeleser von Balluff. Entwickelt für das präzise
Lesen von Barcodes, 2D-Codes und DMC-Codes, bietet er
einfache und flexible Kommunikationsschnittstellen zum
Prozess- und IT-Netzwerk. Moderne, zukunftsorientierte
Programmierschnittstellen (REST API, MQTT), dedizierte
Industrieschnittstellen (IO-Link, TCP, UDP) sowie zusätzliche
Condition-Monitoring-Informationen machen den Sensor
einzigartig und ideal für den Einsatz in schnellen und
schwierigen Prozessen der automatisierten Produktion.

Bei einigen Produkten sind detaillierte Informationen überdie Produktionsprozesse erforderlich, um die Rückverfolgbarkeit der Arbeit und der verwendeten Rohstoffe
zu gewährleisten. Für die Rückverfolgung der
Produktionstätigkeiten werden Industrial RFID-Systeme
eingesetzt. Dazu lässt sich der Produktträger oder-transport mit einem RFID-Datenetikett ausstatten, dasdetaillierte Informationen über die Produktion enthält:z. B. wer die Arbeit ausgeführt hat, wann die Arbeit abgeschlossen oder welche Materialcharge zur Herstellungdes Produkts verwendet wurde. Jede Aktion ist mit
Daten versehen, die es ermöglichen, Fehler schnell
zu finden und einzudämmen.

Da Rohstoffe und Zutaten einer Anlage üblicherweise inwiederverwendbare Behälter gefüllt werden, ist die Möglichkeit,
Informationen zu diesem Material zu speichern, vonentscheidender Bedeutung für die Sicherheit und die Verringerungdes Abfallaufkommens. Industrielle RFID-Systeme erlauben die
Kennzeichnung und Nachverfolgung wiederverwendbarer
Behälter. Zeitstempel, Materialart und Produktbewegungenwerden an das MES-System gemeldet, während sich kritische
Prozesse wie Reinigungszyklen und Verderbniszeiten ebenfallsüberwachen lassen. Mit RFID-Gateways oder tragbaren BarcodeScannern besteht dann die Möglichkeit nachzuverfolgen, wo ein
Behälter gelagert wurde. Dies erleichtert nicht nur ihr Auffinden,
sondern stellt auch sicher, dass das richtige Material am richtigen
Produktionsort zum Einsatz kommt. Unter dem Strich minimiert
die Rückverfolgbarkeit wiederverwendbarer Behälter
wirtschaftliche Verluste und verbessert die Lebensmittelsicherheit.

BVS IdentSensor

fehlender
DeckelgeringeFüllungrichtig

richtig

Verschluss
fehlerhaftüberfüllt

1
2
3

BIS IO-Link RFID-Schreib-/Lesekopf
BNI IO-Link-Master
BIS RFID Datenträger

4
5

BIS UHF Lese-/Schreibsystem
BIS mobiles Barcode-Lesegerät

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 29

FÖRDERTECHNIKTransportieren, Sortieren, Be- und Entladen, Puffern, Stauen – bei allen Aufgaben der Intralogistik kommt es letztlich auf den
Durchsatz und die Verfügbarkeit zur richtigen Zeit am richtigen Ort an. Die Ware muss so effizient wie möglich von A nach B
kommen. Und dies bei maximaler Flexibilität, denn die Losgrößen werden durch fortschreitende Individualisierung immer kleiner.
Dreh- und Angelpunkt für optimale Transportlösungen sind automatisierte Fördersysteme. Die Überwachung ihres Zustands,
die Erweiterung von Robotern mit Vision-Systemen, der Einsatz einer flexiblen, dezentralen Steuerungsarchitektur und die
Inline-Rückverfolgbarkeit helfen Ihnen, die OEE Ihrer Intralogistikanlage zu erhöhen.

STILLSTANDZEITEN VON FÖRDERMOTOREN VERHINDERNBILDGESTEUERTE ROBOTER

E/A-MODULE FÜR INSELN DER AUTOMATISIERUNG

Steht ein Förderband still, können oft keine Produkte
hergestellt oder Pakete versandt werden. Unser Condition
Monitoring Tool Kit (CMTK) ist die perfekte Lösung, um solche
Verzögerungen und die damit verbundenen Kosten zu
vermeiden. Es verschafft Ihnen einen tiefen Einblick in den
tatsächlichen Zustand Ihrer Maschinen und Anlagen undermöglicht Ihnen, Abweichungen und Probleme frühzeitig zu
erkennen und rechtzeitig einzugreifen.

In Anwendungen, bei denen Maschinenausgänge zufällig
angeordnet sind und organisiert werden müssen, lassen sich
Roboter für die Aufnahme und Platzierung der Objekte
einsetzen. Dies erfordert Bildverarbeitungstechnologien, um
das Vorhandensein und die Position eines Artikels auf dem
Förderband zu bestimmen. Bei einem sich bewegenden
Förderband, das mit einer Encoder-Achse verbunden ist,
nimmt der Roboter das Produkt während der Bewegung auf,oder das Förderband ist so steuerbar, dass die Teile von einer
stationären Position aus aufgenommen werden. In der Regelkommen 3D-Kameras für die Positionsrückmeldung zum
Einsatz. Und dank Machine Vision für die Roboterführung(VGR) weiß der Roboter, was er wann entnehmen muss.

Wer die Komplexität intralogistischer Prozesse detaillierter
steuern will, setzt zunehmend auf dezentrale Konzepte. Im
Teile- und Materialhandling kann ein Netzwerkverteiler als
dezentraler Datenkompressor mehrere komplexe Aufgabenübernehmen: alle analogen Funktionen, RFID-Anwendungen,Ventilsteuerung sowie Signalisierung und Nutzung von Remote
E/A-Module. Ob Sie nun digitale und analoge Signale bündeln,
Pneumatik schalten, Daten erfassen und verfolgen oder mit
der Signalsäule SmartLight-Betriebszustände anzeigen wollen,ein IO-Link-Master pro Produktionssegment genügt. Mehrnoch: Mit unseren IO-Link-Mastern mit 4 A Ausgangsstromkönnen Sie bis zu vier Antriebe ansteuern und damit sowohl
Förderbandmotoren als auch elektrische Stopper an den
Rollenbahnen bedienen. Die Vorteile: geringere Belastung
der Steuerung, Vorverarbeitung der Informationen, höhere
Produktivität und geringerer Energieverbrauch.

1 CMTK Condition Monitoring Tool Kit
2 BCM Condition Monitoring Sensor
3 BAV Basiseinheit

1 BVS 3D Kamera
2 BCC Strom- und Netzwerkkabel
3 BDG Drehimpulsgeber

1 BNI IO-Link Sensor/Aktor-Hubs
2 BIS Datenträger
3 BIS Schreib-/Leseköpfe
mit integrierter Prozessoreinheit

PRODUKTRÜCKVERFOLGUNG MIT STRICHCODES,
2D-CODES UND DMC-CODES
Der neue BVS IdentSensor erweitert die bestehende Palette
stationärer Codeleser von Balluff. Entwickelt für das präzise
Lesen von Barcodes, 2D-Codes und DMC-Codes, bietet er
einfache und flexible Kommunikationsschnittstellen zum
Prozess- und IT-Netzwerk. Moderne, zukunftsorientierte
Programmierschnittstellen (REST API, MQTT), dedizierte
Industrieschnittstellen (IO-Link, TCP, UDP) sowie zusätzliche
Condition-Monitoring-Informationen machen den Sensor
einzigartig und ideal für den Einsatz in schnellen und
schwierigen Prozessen in der automatisierten Produktion.

4 BNI SmartLigh
5 BNI IO-Link-Master6 BAE Heartbeat®-Netzgerät
7 BNI IO-Link-Ventilinselstecker

8 BVS IdentSensor

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Revolutionizing
OEE in Packaging,Food and Beverage || 31
31
OEE revolutionieren
in der Lebensmittelindustrie

Erfolge feiern

FALLSTUDIEN

Mit dem Ziel, die Produktionseffizienz in Lebensmittel- und Getränkeunternehmen zu verbessern, haben Maschinenbauer und Hersteller neue
Technologien entwickelt. Ein Rückblick auf unsere Partnerschaften aus
den letzten Jahrzehnten unterstreicht, dass jene Teams, denen die
effektivsten Produktionssteigerungen gelangen, einen oder mehrere
der zuvor genannten Anwendungsbereiche in Anlagen implementierten.
Und in vielen der hier vorgestellten Fallstudien spielt der Anwendungsbereich der Steuerungsarchitektur mit IO-Link eine grundlegende Rolle
für die Wertschöpfung der Lösung. Die folgenden Beispiele aus derPraxis zeigen, wie eine Partnerschaft mit Balluff die Verfügbarkeit erheblichverbessern, die Leistung steigern und die Produktqualität erhöhen kann.
Mit Fokus auf:
■ Steuerungsarchitektur■ Änderung des Formats■ intelligente Sensoren■ Qualitätssicherung

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 33

SICHERHEIT, KONTROLLE, KONFIGURATION UND ÜBERWACHUNGVEREINFACHTE ARCHITEKTUR IN WASHDOWN-MASCHINENSTEUERUNGEN

Bei der Suche nach einer Lösung für das Sicherheitssystem seiner neuen
VisionPak™-Vakuumverpackungsmaschinen war CP Packaging auch interessiert
an intelligenten Fabrikkonzepten zur Steigerung von Effizienz und Wachstum.
Das Unternehmen, ein Hersteller horizontaler Schlauchbeutelmaschinen in Appleton,
Wisconsin, benötigte Werkzeuge, um seine Mitarbeiter zu schützen und ihnen die
Konfiguration, Steuerung und Überwachung des Systems zu ermöglichen.
Unsere IO-Link-Steuerungsarchitektur bot die Vorteile einer typischen Sicherheitssystemlösung von Balluff und überzeugte durch effiziente Handhabung und
Konfiguration analoger und digitaler Geräte im System. Solche Safety-overIO-Link-Lösungen kombinieren Automatisierung und Sicherheit, um die Produktion
effizienter zu gestalten und gleichzeitig Personal und Anlagen zu schützen.

Um Kundenanforderungen nach kleineren, effizienteren Maschinen zu erfüllen, die gleichzeitig den
Kriterien für Washdown entsprechen, suchte die Triangle Package Machinery Company nach einer
Two-in-One-Lösung. Das Unternehmen, ein in Chicago ansässiger Hersteller vertikaler Schlauch­
beutelmaschinen hauptsächlich für die Lebensmittelverpackungsindustrie, integrierte die IO-LinkSteuerungsarchitektur und Sensoren von Balluff in seine neue Compact Sanitary Bagger (CSB)Maschine, um die Maschinen- und Steuerungsarchitektur zu vereinfachen. Durch Einbindung desIO-Links von Balluff konnten die Stellfläche erheblich reduziert, die Washdown-Eigenschaftenverbessert und die Wartung der neuesten modularen Maschine vereinfacht werden.

Fallstudien zur
Steuerungsarchitektur
Im Maschinenbau entstehen Kosten aus vielen Teilen desProzesses: aus der Entwicklung, der Schaltschrankkonstruktion,
dem Outsourcing des Schaltschrankbaus, der Maschinenmontage, der Inbetriebnahme der Maschine und vielem mehr.
Ebenso viele Möglichkeiten gibt es für Kostenüberschreitungen
und Verzögerungen. Von einer IO-Link nutzenden Steuerungsarchitektur profitieren gleichermaßen Maschinenbauer und
Hersteller bei internen Nachrüstungen. Wegen des einfacheren
Entwicklungs- und Konstruktionsaufwands. In der für den
Bau und die Inbetriebnahme neuer Anlagen zur Verfügung
stehenden Zeit können mehr Maschinen gebaut und mehr
Projekte mit denselben Mitarbeitern und Ressourcen
durchgeführt werden. Die Größe der Schaltschränke
schrumpft, und durch Verkleinerung der Maschinengrundfläche wird mehr Produktion auf weniger
Raum ermöglicht.

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Revolutionizing OEE in Packaging, Food and Beverage | 35

34 | OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie

Fallstudien zur
Formatänderung
Der Zeitaufwand für die manuelle Umstellung einer Produktionslinie aufgrund von Produkt-, Verpackungs- oder Größenänderungen kann sich erheblich auf die Gesamteffizienz und-effektivität der Anlage auswirken. Schließlich erfordert dieseAnwendung nicht nur physische Anpassungen, sondern auchein langsames Hochfahren, um die richtige Konfiguration und
Produktqualität sicherzustellen. Zudem verursachen häufig
Materialverstopfungen oder Abfallprodukte längere undunerwartete Ausfallzeiten. Gut, dass sich mit der beim Formatwechsel eingesetzten Automatisierungstechnik Ausfallzeiten
und Verluste zwischen den Produktionsläufen drastischreduzieren lassen.

ÄNDERN DER TEILEVALIDIERUNG MIT RFIDVEREINFACHTE EINRICHTUNG FÜR GRÖSSENÄNDERUNG

Als Edson Packaging feststellte, dass Kunden ihre Umrüstzeiten verkürzen wollten, um mehr
Formatwechsel pro Schicht zu ermöglichen, entwickelte das Unternehmen der ProMach-Gruppe
seine automatische Formatwechseltechnologie Servo Adjust. Durch Einsatz von RFID in diesem
System konnte Edson mögliche menschliche Fehler ausschließen und die Umrüstzeit derMaschine von dreißig auf nur fünf Minuten reduzieren. Dank RFID-System ist die Maschine in
der Lage, Wechselteile zu verfolgen, zu verwalten und zu erkennen, ob beim Einrichten dierichtigen Werkzeuge installiert sind. Darüber hinaus ermöglichen Daten wie Teilebeschreibungen,Rezepturinformationen und Werkzeugverwaltungsdaten dem Anwender, Werkzeuge gemeinsam
auf verschiedenen Maschinen zu nutzen, Rezepte für den Größenwechsel automatisch zu
identifizieren und die vorausschauende Wartung mit einzubeziehen.

Mit dem Compact Sanitary Bagger von Triangle Package Machinery wurde die Einrichtung
der Maschine vereinfacht: durch Einsatz von Automatisierungskomponenten für Maschinenanpassungen bei Änderungen der Beutelgröße. Der Rücksiegelzylinder ist mit einem IO-LinkPositionssensor ausgestattet, was bei Verwendung herkömmlicher analoger Sensoren zu
kostspielig wäre. Durch Einsatz eines Zylinders mit Positionssensor konnte Triangle die Rücksiegelbaugruppe jedoch umgestalten und jene Einrichtung vereinfachen, bei der die Beutelgröße
geändert und das Formrohr ausgetauscht werden muss. Außerdem haben Bediener so die
Möglichkeit, die Geschwindigkeit der Verpackungsmaschine und die Konstanz der Schweißzeit
besser zu überwachen. Triangle fügte darüber hinaus einen kontinuierlichen Sensor hinzu, so dass
Kunden den kritischen Parameter „Versiegelungszeit“ über den gesamten Bereich überwachen
können, ohne die Hardwarekonfiguration beim Formrohrwechsel ändern zu müssen.

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 37

WERKSWEITE UMSETZUNG VON INDUSTRIE 4.0-KONZEPTEN

COBOT-FÜHRUNG MIT FOTOELEKTRISCHEN ABSTANDSSENSOREN

Einer der größten Speiseeishersteller der Welt, Helacor S.A., suchte nach einer
Technologie, die Industrie-4.0-gerecht ist. Das Unternehmen wollte bestehende
Anlagen nachrüsten, um mehr Eiscreme zu produzieren und gleichzeitig die
Produktqualität aufrechtzuerhalten sowie einen besseren Einblick in die Fehlerbehebung bei Ausfallzeiten zu erhalten. Zu diesem Zweck entschieden sich die
Ingenieure von Helacor für die IO-Link- Architektur bei maschinenmontierten
Steuerungen. Dadurch konnten sie den Verdrahtungsaufwand drastisch reduzieren
und Probleme beseitigen, wie sie üblicherweise nach Reinigungsprozessen durch
beschädigte E/A- und Anschlusskästen entstehen. IO-Link liefert außerdem
detaillierte Informationen einer Vielzahl intelligenter Sensoren und Geräte. Diese Datenwerden in das SCADA-System integriert, um vorausschauende Wartungsmethodenzu entwickeln. Alles in allem konnte Helacor seine Produktionsleistung verbessern,
die Transparenz erhöhen und unnötige Ausfallzeiten reduzieren.

Die Automatisierung manueller Prozesse ist für Hersteller mit großem Personalmangel ein Muss.
In derem Interessemachte sich Biuro Inżynierskie IEC daran, das Einlegen von Schokoladentafeln
in eine Schlauchbeutelmaschine zu automatisieren. Die Ingenieure waren entschlossen, denbeschriebenen Prozess zu verbessern, und entwickelten ein System, das zwei Cobots einsetzt.
Sie erkannten jedoch schnell, dass sie Prozess-Feedback benötigen. Erstens darüber, wie weit
der Roboter in die Kiste hineingreifen soll, um die Stangen zu entnehmen. Und Zweitens darüber,welche Höhe erkannt werden muss, um die Stangen richtig in die Magazinschienen einzulegen.
Durch Einsatz der IO-Link-Steuerungsarchitektur und intelligenter fotoelektrischer Abstandssensoren
konnte diese Roboterautomatisierungsanwendung ohne kostspielige zusätzliche Eingangskarten
implementiert werden.

Fallstudien zu
intelligenten Sensoren
Die Nachfrage nach Lebensmitteln und Getränken hat
sowohl in punkto Produktvielfalt als auch Verpackungsart
zugenommen, was ein erhöhtes Maß an Flexibilität erfordert.
Intelligente Fabriklösungen müssen daher zugänglicher als je
zuvor gestaltet werden, wobei Robotik-Automatisierung,
Steuerungsarchitektur und vorausschauende Wartungsanwendungen wegweisend sind. Automatisierungstechnologien bieten einen echten Mehrwert für Hersteller,
die ihre Effizienz verbessern, ihre Flexibilität erhöhen
und die Sichtbarkeit in der Anlage verbessern wollen.

Revolutionizing
OEE in Packaging,Food and Beverage || 39
39
OEE revolutionieren
in der Lebensmittelindustrie

Fallstudien zur
Qualitätssicherung
Herstellungs- und Verarbeitungsfehler möglichst frühzeitig
zu erkennen, sichert hohe Produktivität. Kontinuierliche
Kontrollen während des Produktions- oder Verpackungsprozesses sind entscheidend, um verlorene Chargen zu
vermeiden und die OEE zu verbessern. Kontinuierliche
Kontrollen verhindern, dass Produkte, die nicht den
Qualitätsstandards entsprechen bis zur Abfüllung,Verpackung oder zum Versand gelangen.
Einmal identifizierte minderwertige Produkte können dannverbessert oder aussortiert werden, um einen möglichen
Rückruf zu vermeiden. Wer seine Produkte und Prozesse
zuverlässig überwachen möchte, dem steht eine Vielzahl
an Technologien zur Verfügung: von Sensoren überMachine Vision bis hin zu industriellen RFID-Systemen,
die eine lückenlose Rückverfolgbarkeit über die
gesamte Prozesskette hinweg gewährleisten.

FEHLERSICHERUNG BEI DER SACKBEFÜLLUNGFORMATWECHSEL UND RÜCKVERFOLGBARKEIT MIT RFID

PRO-ASSEM sp. Z o. O. wird regelmäßig von Kunden auf automatisierte Qualitätskontrollmaßnahmen angesprochen. Aus einfachem Grund: Die manuelle Kontrolle ist zeitaufwendig
und die Bediener können Fehler im Produkt übersehen, sodass möglicherweise ein fehlerhaftes
Produkt den Endkunden erreicht. In der neu entwickelten Anwendung sollte die Maschine 50 %weniger Manpower benötigen und 50 % schneller sein, gleichzeitig aber 100 % Kontrolle überdie Qualität des Endprodukts bieten: einen mit Flüssigkeit gefüllten und auf Größe geschnittenen
Folienbeutel. Durch eine Kombination aus fotoelektrischen Sensoren und Magnetfeldsensoren
an den pneumatischen Aktuatoren wurden die Konstruktionsvorgaben erfüllt, was Zeit bei den
Inspektionen spart und die Effizienz der Maschine erhöht.

Die Qualitätsanforderungen globaler Premium-Schokoladenhersteller fokussieren nicht nur
Rohstoffe und Verpackung, sondern auch den Produktionsprozess selbst. LoeschPack suchte
nach einer Methode, um den Zeitaufwand für Umstellungen zu reduzieren und die Flexibilität
des Formatwechsels zu erhöhen. Das Unternehmen wollte sicherstellen, dass die Verpackungsmaschine nur dann eingeschaltet wird, wenn sich alle Komponenten für die eingestellte Rezeptur
an der richtigen Stelle befinden. Zu diesem Zweck kommt die UHF-RFID-Technologie (Ultrahochfrequenz) zum Einsatz, die das Vorhandensein aller Wechselteile auf einmal erfasst. So lassen sichFehler leichter vermeiden, auch wenn die Unterschiede oft klein und mit bloßem Auge nur schwer
zu erkennen sind. Neben der Teileidentifizierung für den Formatwechsel werden auf dem RFID-Tag
weitere Daten wie Lebensdauer, Wartungsprotokolle, letzter Bediener und letzter Reinigungszyklus
gespeichert.

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Revolutionizing
OEE in Packaging,Food
and Beverage | 41 | 41
OEE revolutionieren
in derLebensmittelindustrie

Effizienzsteigerung

TECHNISCHEÜBERLEGUNGEN

Bei der Entwicklung einer Automatisierungsanwendung für Verpackungs-,
Lebensmittel- und Getränkeanwendungen müssen einige wichtige
technologische Überlegungen hinsichtlich der Auswahl von Sensoren undGeräten berücksichtigt werden. Das Verständnis des offenen Standards
IO-Link und der Bildverarbeitungstechnologien ist Grundlage für den
technischen Erfolg. Weitere Konzepte wie Industrial RFID, Zustandsüberwachung und Maschinensicherheit spielen ebenfalls eine wichtige
Rolle. Aufgrund der besonderen Charakteristik der Lebensmittel- undGetränkeproduktion stellen wir einige Überlegungen dazu an, wie die
Kombination aus Automatisierung und Lebensmittelsicherheit zu besten
Anwendungsergebnissen führt:Was ist IO-Link?
Industrial RFID
■ Zustandsüberwachung■ intelligentes Automatisierungs- und Überwachungssystem■■www.balluff.com

OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 43

WAS IST IO-LINK?
Durch Verwendung einer weithin akzeptierten und offenen, herstellerneutralen Technologie für die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
schafft IO-Link die Basis für eine feldbusunabhängige Architektur. Die Prozessdaten werden als einfache Byte-Pakete in der
Steuerung angezeigt und lassen sich leicht integrieren. Und die Parametrierungsdaten ermöglichen, Geräte mit einfachen
Lese-/Schreibbefehlen zu konfigurieren. Das Beste daran: Es gibt weder einen "Sub-Bus", der Kopfzerbrechen bereitet, nochein neues Protokoll, das erlernt werden muss.

KANN ICH DIESEN SENSOR AUCH MIT ETHERNETERHALTEN?
Die Möglichkeit, mehrere intelligente Feldgeräte ohne
kostspielige Zusatzkosten in einem industriellen EthernetNetzwerk zu installieren, wird IO-Link genannt. Mit
IO-Link nutzen Sie die vorhandene Geräteinfrastruktur,
um mehrere intelligente Geräte über eine Master/GeräteBeziehung mit einer IP-Adresse zu verbinden.

BESTEHENDE NETZWERKARCHITEKTUR NUTZENDie IO-Link-Technologie nutzt Ihre bestehende
Netzwerkinfrastruktur. Die Adressierung erfolgt
Punkt-zu-Punkt mit einer Master/Gerät-Beziehung.

M12 3-LEITER-ANSCHLUSS – POWER
UND COMMUNIKATION

VIER MÖGLICHKEITEN ZUR PARAMETER- EINSTELLUNG EINES IO-LINK-GERÄTS:Das digitale Signal wird über Pin 4 eines StandardSensorkabels übertragen und das Gerät in einerStandardkonfiguration mit 24 V versorgt. Bei Bedarf
lässt sich der IO-Link-Anschluss für einenStandard-E/A-Punkt verwenden.

Option 1 – Speicherung von Steuerungsparametern■ Speicherung in einer Datentabelle im Controller■ Druck durch den Controller auf das Gerät■ mehrere Konfigurationen speichern

Die Besonderheiten

Option 2 – IO-Link-Master-Parameterserver
integrierten Parameterspeicher aktivieren■ neueste Parameter im Master speichern■ automatischer Download beim Ersetzen■

Universell, ähnlich wie bei USB-Architekturen
normalerweise ein Gerät pro Master-Anschluss■ unterstützt alle wichtigen PLCs und industriellen
Netzwerke■

Die Besonderheiten■

Die Besonderheiten
Universell – offene, herstellerneutrale Norm
(IEC 61131-9), die mit bestehenden
Industrieprotokollen zusammenarbeitet■ Smart – Flexibilität und Transparenz bis hin zum
einzelnen Sensor mit Diagnose und Parametrierung■ Einfach – komfortable Wartung und schnelle
Einrichtung neuer Geräte■

Hohe Störsicherheit durch das serielle 24V-Signal
Nutzt kostengünstige, ungeschirmte 4-adrigeStandard-Sensorkabel■ Kabelstrecken mit bis zu 20 m Länge■■

Option 3 – PC-Speicher mit USB-Master
Speicherung auf einem Computer oder in einem
IT-Netzwerk■ Anschluss über USB an das Gerät■ Parameter manuell herunterladen■

Option 4 – Webserver-Eintrag mit IO-Link-Masterals Liste in einem Dokument oder einer Datei speichern■ über den Webserver mit dem Gerät verbinden■ Parameter manuell hochladen■

UDP

Industrial Networking
Eingangoder
Ausgang
IO-LinkDeviceKommunikation
Gemeinsames
Webserver Eintrag mit IO-Link-Master

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 45

INDUSTRIAL RFIDZUSTANDSÜBERWACHUNG

Seit mehr als 30 Jahren versorgen Balluff RFID-Systeme Kunden in aller Welt mit verwertbaren Daten. Auf Basis dieser
zuverlässigen Informationen können Organisationen komplexe Geschäftsentscheidungen treffen. Balluff RFID-Systeme sindfür einige der härtesten Industrieumgebungen ausgelegt und an nahezu jedes Steuerungsnetzwerk anschließbar. Mit Industrial
RFID lassen sich alle Prozesse in einer Produktionsumgebung – von der Rohstoffbeschaffung über die Produktion bis hin zum
Verbrauch und zur Entsorgung – nachvollziehen. Dies macht den Produktionsablauf, seine Rahmenbedingungen und die
Verwendung der Rohstoffe transparent. Das Ergebnis überzeugt: Durch Implementierung von Industrial RFID verbessern
Hersteller den Maschinendurchsatz, erhöhen die Transparenz und kontrollieren die Qualität, um die OEE im Werk zu erhöhen.

Sie sind nur so stark wie Ihr schwächstes Glied. Mit Hilfe der Zustandsüberwachung können Sie den Zustand und die
Funktionalität von Komponenten und Hilfsaggregaten wie Lagern, Linearantrieben, Lüftern, Kompressoren, HLK-Einheiten,
Kühlern, Riemen, externen Pumpen und Schaltschränken überwachen. Der Ausfall dieser Geräte droht aus zahlreichen Gründen:
Verschleiß, Reibung, Unwucht, Partikelansammlung, Hitze, Feuchtigkeit, Verschiebung oder Kollisionen. Mit Zustandsüberwachungstechnologie ist der Zustand Ihrer Anlage, Maschine oder Komponente nachvollziehbar. Und Verbesserungen der
Produktionsleistung, der Gesamtanlageneffektivität (OEE) sowie der vorausschauenden Wartung lassen sich rechtzeitig einleiten,
sobald kritische Komponenten Hinweise auf einen Ausfall liefern.

MEHRERE ARCHITEKTUROPTIONENZUGANGSKONTROLLE FÜR MASCHINEN

ÜBERWACHUNG VON LEBENSMITTELUND GETRÄNKEPUMPEN

Jedes RFID-System besteht aus drei Teilen: einem Prozessor,
einer Antenne (Kopf) und einem Datenträger (Tag).
Die spezifischen, für jede Anwendung erforderlichen Technologiensind von mehreren Faktoren abhängig: verfügbarer Platz,
SPS-Spezifikationen, Reinigungs-/Chemikalienbeständigkeit,
Lese-/Schreibabstand, Speicherort der Informationen und derMöglichkeit, das zu verfolgende Gut kennzeichnen zu können.
IO-Link-Köpfe/Prozessoren werden häufig in der Lebensmittelund Getränkeindustrie eingesetzt, da sie mit einer Netzwerkverbindung kombinierbar sind. Andere Anwendungen erfordern
mehr Daten und bevorzugt einen direkt in das industrielle
Netzwerk eingebundenen Prozessor/Kopf. Bei besonders
komplexen Anwendungen werden getrennte Köpfe undProzessoren eingesetzt, um die Zuverlässigkeit und Effizienz derAnwendung zu gewährleisten. In allen Anwendungen kommen
Handhelds von Technikern zum Einsatz, mit denen sich
Wartungs- und Supportanfragen verfolgen lassen. Es stehen
Tausende von Tag-Optionen offen, und es können verschiedene
Frequenzen und Steuerungsarchitekturen kombiniert werden, um
immer mit der besten Anwendung zu arbeiten: ob zur
Verbesserung der Maschinenumrüstzeit oder zur Bereitstellung
detaillierter Daten für die Linienführung/Authentizität.

Industrial RFID-Systeme bieten eine kontrollierte undmanipulationssichere Lösung für die Zugangsbeschränkung der Maschine. Zur Unterscheidung zwischen
Bedienern, Technikern, Aufsichtspersonen undIngenieuren kann durch RFID der Zugang zu bestimmten
Wartungsbildschirmen eingeschränkt oder die Ansichten
für die HMI oder Schnittstelle automatisch geändert
werden. Die Zugangskontrolle dient der ArbeitszeitenÜberprüfung des Bedieners, der Nachverfolgung
regelmäßiger Wartungsarbeiten oder zur Feststellung
von Status-Überschreitungen durch den Vorgesetzten.
Viele aktuelle Lösungen hingegen verwenden immer
noch physische Schlüssel. Sie werden leicht kopiert,
gehen verloren oder werden von Betriebsmitarbeitern
gemeinsam benutzt, was zu Problemen und
Verwirrung führt.

Pumpen werden eingesetzt, um unverpackte Produktevon einem Teil der Anlage zu einem anderen zu
transportieren, z. B. von Lagertanks über Mischprozesse
zu den Abfüll- oder Flaschenabfüllmaschinen. In einer
typischen Lebensmittel- und Getränkefabrik kommen
Hunderte von Pumpen zum Einsatz, die in der Regel
entscheidend dafür sind, dass sich Produktionsziele
erreichen und werksweite OEE-Ziele einhalten lassen.
Durch Überwachung des Schwingungs- undTemperaturzustands von Motor und Pumpe können Sie
den Zustand des Laufrads besser verstehen, das
Vorhandensein von Schmiermittel überwachen oder
Veränderungen im System erkennen, bevor es zu
katastrophalen Ausfällen oder Stillstandzeiten kommt. In
Kombination mit Durchflussüberwachungssystemen wie
Drucksensoren haben Sie das Ganze immer im Griff.

IO-Link

All-In-One Prozessor

Multifrequenz-Prozessor

Handheld
ID Badge

ZUSTAND DES SCHALTSCHRANKSDie Umgebungsüberwachung innerhalb des Schaltschranksermöglicht eine Gesamtbeurteilung des Schaltschranks undder Schaltschrank- und Umgebungsbedingungen, denen
die empfindlichen Steuerungskomponenten ausgesetzt
sein können. Aus gutem Grund: Hohe Temperaturen lassen
elektronische Komponenten vorzeitig altern, verkürzen die
Lebensdauer von Geräten wie Netzteilen oder Antrieben undverursachen Ausfallzeiten aufgrund von Elektronikfehlern.
Bei niedriger Luftfeuchtigkeit kommt es leicht zu elektrostatischen Entladungen (ESD), die zu zeitweiligen Störungenoder Fehlfunktionen in Produktionsprozessen führen.
Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann es zu Kondensation kommen,
was Korrosion, Rost oder Kurzschlüsse bei ungeschützten
elektronischen Geräten der Schutzklasse IP20 auslöst unddie Fehlersuche bei intermittierenden Problemen erschwert.
Besser Sie ergreifen Korrekturmaßnahmen, bevor Schäden
auftreten.

Reader

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BCM Condition Monitoring Sensor​
BNI IO-Link-Master

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BNI SmartLight
BNI IO-Link E/A-Hub
BAE Heartbeat®-Netzgerät

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 47

GUIDED CHANGEOVER SOLUTION
Umrüstvorgänge in einer Anlage können viel Zeit kosten, wenn in mühsamer Handarbeit Einstellungen geändert und Wechselteile
ausgetauscht werden müssen – eine Methode, die nicht nur aufwändig, sondern auch fehleranfällig ist. Die Guided Changeover
Solution hingegen macht Formatwechsel schneller und einfacher und erhöht so Ihre OEE. Sie spart Ihnen Geld und kann jederzeit
nachgerüstet werden, selbst bei bestehenden Anlagen. Doch wie funktioniert das Ganze?

Umstellungszeit

Einfache Bedienerführung

Ausfallzeit
Produktionsleistunggeplant

ungeplant
KontinuierlicheÜberwachung

Verkürzen Sie
die Umstellung

Eliminiert
AbfallVertikal
Ramp Up

Produkt A

Produkt B

Zeit
Ramp
Down

Umstellung

AbfallFehlerbehebung

Ramp Up

Typischer Formatwechselprozess:Mit der Guided Changeover Solution
konnte der Kunde die geplanten undungeplanten Ausfallzeiten, reduzierte
den Ausschuss und die Anlaufzeit
praktisch eliminiert.

Unsere Software führt Bediener Schritt für
Schritt durch den Formatwechsel, von derKonfiguration verschiedener Formate bis zum
Produktionsstart, wobei die Bedienerführung
auf verschiedenen Endgeräten wie fest
installierten Displays oder Tablets angezeigt
werden kann – mit Wahlmöglichkeit zwischenverschiedenen Sprachen.

Unmittelbares Feedback
Unsere Guided Changeover Solution ist in vielen Branchen
einsetzbar und eignet sich perfekt für die speziellen
Anforderungen der Lebensmittel-, Getränke-, Kosmetik-,Pharma- und Verpackungsindustrie, insbesondere wenn einer
der folgenden Punkte zutrifft:

Die Guided Changeover Solution von Balluff unterstützt
Sie bei der Einstellung von Länge, Breite und Höhe, z. B.
bei Führungsschienen. Sensoren geben Ihnen sofortige
Rückmeldung, ob die Maße richtig eingestellt undeingerichtet sind.

es werden kleine Losgrößen produziert, weshalb man
die Maschinen und Anlagen häufig umstellen muss.
■ es gibt viele Umschaltpunkte, und der Umschaltvorgang
dauert relativ lange.
■ der Umstellungsprozess erfordert gut ausgebildete underfahrene Mitarbeiter.
■ Produktionslinien mit mehreren Maschinen zum
Umrüsten sind vorhanden.
■ der Anfahrprozess nach der Umstellung dauert lange
und produziert Ausschuss.

Unsere RFID-Technologien erkennen Wechselteile automatischund stellen sicher, dass Teile im richtigen Format verwendet
werden.

■Erst wenn der aktuelle Schritt korrekt ausgeführt
ist, wird der nächste Schritt auf dem Bildschirmangezeigt. Auch unerfahrenen Mitarbeitern
gelingt eine schnelle Formatanpassung, sodass
sich Stillstandzeiten auf ein Minimum reduzieren
lassen und zeitaufwändige Nachjustierungenentfallen. Handbücher und hohe Schulungskosten
gehören ebenfalls der Vergangenheit an.

Zur Visualisierung des Ergebnisses ist an der Maschine oderAnlage eine LED-Stapelleuchte angebracht, die mit einer klar
definierten Farbskala den Maschinenzustand anzeigt.
Sie erstellen Schritt-für-Schritt-Anleitungen direkt in unserer
Software. Alle Aufgaben können detailliert beschrieben und mit
eigenen Bildern ergänzt werden. Jeder Schritt lässt sich mit
einem Sensor verknüpfen, für den Sie den Zielwert definieren.
Alles läuft schnell und einfach – Programmierkenntnisse sindnicht erforderlich.
​​

Eigenständige, in kürzester Zeit einsatzbereite
Nachrüstlösung
Sie erhalten unsere Software vorinstalliert auf
einem Edge-Gateway. Das System ist völlig
unabhängig vom Firmennetzwerk und derMaschinensteuerung, d.h. Sie können sofort
mit der Einrichtung des Formatwechsels beginnen.
Das vereinfacht Ihnen, unsere unabhängige
Nachrüstlösung ohne Anbindung an Ihre
bestehende IT-Infrastruktur einzuführen.

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 49

Von der Einzelmaschine bis zum Gesamtprozess

OPTIMALE LEISTUNGSSTÄRKE
ENTFALTENWASHDOWN PLUS-VERSPRECHEN			

Seite 49

INTELLIGENTE FUNKTIONEN UND VERTEILTE LOGIK				

Seite 52LEBENSMITTELSICHERHEIT
Seite 51GERÄTEZUSTAND UND -STATUS
Seite 48

LOOK AND FEEL
Seite 51

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 51

SMART AUTOMATION AND
MONITORING SYSTEM (SAMS)LOOK AND FEEL​GERÄTEZUSTAND UND -STATUS

WASHDOWN PLUS-VERSPRECHEN

Das durchgängige Bedien- und Konfigurationskonzept
von SAMS erhöht die Flexibilität und Verfügbarkeit derMaschine. Die Geräte können berührungslos von einem
Tablet aus mit Standard-Datenprofilen parametriert,
konfiguriert und sogar geteacht werden. Damit lassensich durch falsche Handhabung verursachte
Maschinenschäden und Produktionsausfälle auf ein
Minimum reduzieren. Auch relativ ungeschultes Personalgeht mit unseren durchgängig bedienbaren Lösungenrasch routiniert um und kann Fehler vermeiden.

Sie haben immer den Überblick über den Zustand vonMaschinen und Anlagen und können mit Zustandsmeldungen Fehler schnell erkennen und lokalisieren(Condition Monitoring). Diese Informationen stehen Ihnen
immer einheitlich und direkt zur Verfügung – ob über die
farbige LED-Anzeige direkt am Gerät oder auf
Dashboards zur weiteren Analyse (z. B. Predictive
Maintenance). Auf Wunsch lassen sich solche Reports
sogar als Grafiken visualisieren, in Diagrammen darstellenoder als Berichte ausgeben. Da Sie nun über jeden
einzelnen Sensor, jede Maschine und Ihre gesamte
Produktion im Bild sind, können Sie Trends erkennen
und den Austausch oder die optimale Wartung genau
zum richtigen Zeitpunkt planen. Zusammen mit unserer
leistungsstarken Netzwerktechnologie und Cloud
Computing machen aussagekräftige Daten eine
intelligente Fertigung und das Industrial Internet ofThings (IIoT) zur Realität. Denn Edge-Gateway und
IT-Ebene lassen sich nahtlos miteinander verbinden.

Deutlich längere Lebensdauer und erhebliche Kosteneinsparungen durch geringeren Wartungsaufwand sinddas, was Sie von allen Washdown-Komponenten der
Smart Automation and Monitoring Systems erwarten
können. Sie wurden speziell für die hohen Anforderungenvon Reinigungsprozessen entwickelt und gefertigt, fühlen
sich in extrem rauen Umgebungen zu Hause und erfüllen
die strengen Anforderungen von Ecolab. Gut vor
Reinigungsmitteln und Wasser geschützt übermindestens 1000 Reinigungszyklen hinweg, übertreffen
unsere Produkte die Anforderungen für IP69K bei weitem.

Instandhaltung
FehlerFunktionskontrolle
Strom/
Kommunikationwww.balluff.com

OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 53

WEBSHOP UND KUNDENPORTAL

SMART AUTOMATION UND
MONITORING SYSTEM (SAMS)

Einfaches Online-Shopping
Navigieren Sie durch die Bibliothek oder führen Sie eine Suche durch
Neben einer attraktiven und transparenten Preisgestaltung stellt Ihnen der Balluff Webshop alle
Produktinformationen zur Verfügung, die Sie für einen schnellen und effizienten Projektfortschritt benötigen.
Mit wenigen Klicks haben Sie Zugriff auf unser gesamtes Produktsortiment:

INTELLIGENTE FUNKTIONEN UND VERTEILTE LOGIKDATENERFASSUNG UND SOFTWARE

Durch ihr einheitliches Design bilden Gehäuse, Stecker
und Befestigung unserer Komponenten ein homogenes
Ganzes, wodurch Einbau und Anschluss leicht zu
bewerkstelligen sind. Zusatzfunktionen wie
Temperaturüberwachung, Neigungserkennung,Vibrationsüberwachung, Signalqualitätsanzeige und/oder
Betriebsstundenzähler verwandeln die Geräte zu
Datenquellen, die Sie für den zuverlässigen Betrieb Ihrer
Anlagen nutzen können. Solche Funktionen machen
pezielle Überwachungsgeräte überflüssig und reduzieren
Ihren Lagerbestand erheblich. Darüber hinaus lässt sichjede Komponente innerhalb des Systems via Pingeindeutig und schnell lokalisieren.

Die Zukunft der Automatisierung ist zunehmend vernetzt
und digital. Durch wachsende Technologievielfalt, selbst
im privaten Bereich, steigen aber auch die Erwartungenvieler Anwender und die Anforderungen an die Industrie.
Um diesen gerecht zu werden, ist die Verschmelzung
von traditioneller Automatisierungstechnik (OT) und
Informationstechnologie (IT) notwendig. Ein verstärkter
Softwareeinsatz folgt als nächster logischer Schritt.
Deshalb bieten wir Ihnen IIoT-fähige Hardware undMiddleware in Kombination mit leistungsfähiger Software an.
So profitieren Sie von Systemlösungen für unterschiedlichste
Anforderungen in Ihrer Produktionsumgebung. Zur
Zustandsüberwachung Ihrer Maschinen ebenso wie
zur Überwachung Ihrer Produktionsanlagen oder zum
Formatwechselmanagement.

Sehen Sie die Verfügbarkeit in Echtzeit
Recherchieren Sie, welche Teile auf Lager sind
und am nächsten Arbeitstag versandt werden
können , sobald sie im Warenkorb liegen.
Finden Sie relevante Auftragsinformationen
Schlagen Sie mit Ihrem Konto die Materialnummern nach und erhalten Sie Informationenüber das Ursprungsland, das Gewicht und die
Zolltarifnummer eines Produkts.

LAGERBESTAND
PRÜFEN

Attraktive Preise
Vibration max.
Wert überschritten

Pin 2

Pin 2

SCADA/MES

Cloud

Maschinensteuerung

Basis GUI/Software

Vergleich >=Wert 1 Innentemperatur
Wert 2 80

Finden Sie kostengünstige Lösungen für alle
Ihre Anwendungsanforderungen. Sonderpreise
für bestehende Kunden werden im Warenkorb
angezeigt.
Niedrige Versandgebühren

Sämtliche Kontoinformationen befinden sich an einem Ort
Die Seite „my balluff“ bietet Ihnen einen zentralen Zugang zu Ihrem Kundenkonto.
Neue Funktionen vereinfachen auch Ihren Bestellvorgang:

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Condition Monitoring Toolkit
Netzwerkschnittstelle mit JSON oder REST api
Condition Monitoring Sensor
Smart IO-Link Sensor
SAMS mit Condition Monitoring
Heartbeat®-Netzgerät

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 55

GLOSSAR
Steuerungsarchitektur

Lebensmittelsicherheit

Formatänderung

Fördertechnik

Füllstandserfassung

Ein Anwendungsbereich, der sich auf die physische Architektur der
Ein- und Ausgänge konzentriert, aber auch auf die Verbesserung der
Art und Weise, wie die verschiedenen Daten an die Steuerung und die
Anlagenüberwachungsdienste übermittelt werden. Das Ziel besteht
darin, die Maschinenkonnektivität durch Einsatz maschinenmontierter
Hardware und intelligenter Geräte zu optimieren.

Lebensmittel ohne biologische oder materielle Verunreinigungen fürden Verzehr sicher zu erhalten, berührt auch Überlegungen zur
Automatisierung, da einige Komponenten mit Lebensmitteln in Kontaktkommen müssen. Daher haben hygienisches Maschinendesign undhygienisches Komponentendesign entscheidenden Einfluss auf die
Auswahl und das Design von Automatisierungsprodukten.

Hier liegt der Schwerpunkt auf dem Einsatz von Technologien zur
Verkürzung der Umrüstzeit oder Reduzierung von Fehlern bei Formatund Rezepturwechseln sowie Umstellungen. Während beim manuellen
Formatwechsel Regeln oder Markierungen verwendet werden, hilft der
geführte Formatwechsel dem Bediener durch Automatisierung beimkorrekten Einrichten, und der automatische Formatwechsel kannmenschliche Fehler sogar völlig ausschließen.

Im Anwendungsbereich Fördertechnik geht es um mehr als nur das Bewegen vonProdukten innerhalb der Fabirk. Während des Förderns können Produkte identifiziert,
auf Qualität geprüft, sortiert, zusammengefasst und an die passende Stelle zur richtigen
Zeit bewegt werden. Nachverfolgbarkeit/Identifikation, Vision/Qualitätskontrolle,
Objekterkennung, Zustandsüberwachung und Netzwerktechnik spielen eine Rollebei der effizienten Warenbewegung und automatisierter Fördertechnik.

Um Fehler in Produktionsprozessen drastisch zu reduzieren, werden
bei der Füllstandserfassung ebenfalls Sensoren verwendet. Diese zeigen
punktuell an, ob ein Tank voll oder leer ist, oder geben kontinuierliche
Rückmeldung über den Füllstand, um die genaue Restmenge im Tankoder Behälter ermitteln zu können.

Vorbeugende Wartung

Die regelmäßige und routinemäßige Wartung von Geräten und Anlagen, um deren Betrieb
aufrechtzuerhalten und ungeplante Ausfallzeiten durch unerwartete Ausfälle zu vermeiden.

Qualitätssicherung

Im Rahmen einer Gesamtstrategie für das Werk wachen Qualitätssicherungs-Teams über die
Einhaltung von Normen und gesetzlicher Vorschriften, führen Aufzeichnungen und kontrollieren
die Produktqualität. Automatisierungslösungen werden eingesetzt, um sowohl Abweichungenzu erkennen und einzudämmen als auch gleichzeitig die Betriebszeit aufrechtzuerhalten undRückrufe zu verhindern. Der Überwachung der Produktqualität dienen Fehlersicherung oder
Inspektionen, während andere Lösungen den Materialfluss in der Produktion und die in Arbeit
befindlichen Produkte (WIP) verfolgen.

Nachrüstung

Bei einer Maschinenumrüstung wird in der Regel die vorhandene mechanische Ausrüstung
verwendet, um die Steuerung zu aktualisieren oder die Maschine um zusätzliche Funktionen
zu erweitern. Das Ziel der Nachrüstung besteht letztlich darin, die Gesamteffektivität derMaschine zu verbessern, ohne sie vollständig ersetzen oder verschrotten zu müssen.

RFID-Gateway

Ein Hochfrequenz-RFID-Kommunikationsmodul, das für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oderals Bus-Interferenz eingesetzt wird.

Automatisierung der Robotik

Roboter sind ein schnell wachsender Investitionszweig der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
Konzentriert darauf, wie sekundäre Automatisierungswerkzeuge, Sensoren und E/A-Gerätederen Nutzung drastisch verbessern können, erhöht dieser Anwendungsbereich die
Investitionsrentabilität (ROI) solcher Projekte.

SCADA

Unter SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) versteht man ein System aus
Software- und Hardwareelementen, das es Unternehmen ermöglicht, industrielle Prozesse
lokal oder an entfernten Standorten zu steuern.

Intelligente Fabrik

Die Begriffe Industrie 4.0, Industrial Internet of Things (IIoT) und Smart Factory werdenregelmäßig synonym verwendet und bezeichnen Anlagenprojekte, die auf Effizienz-, Flexibilitätsund Transparenzoptimierung innerhalb einer Anlage abzielen, um die OEE zu erhöhen.
IO-Link und intelligente Sensoren unterstützen diese Ziele, indem sie Herstellern verwertbare
Daten und Informationen für ihre Smart-Factory-Projekte zur Verfügung stellen.

OEE

Die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) ist ein
gängiges Maß für die Leistung einer Produktionsanlage, einer Produktionslinieoder einer Maschine. Durch eine Kombination aus verbesserter Verfügbarkeit,
gesteigerter Qualität und erweiterter Leistung kann die OEE mit innovativen
Automatisierungstechnologien drastisch verbessert werden, was die
Verschwendung reduziert und den Ertrag steigert.

Datenarten

Es gibt viele Arten von Daten. Drei von IO-Link-Geräten generierte Haupttypen werden indiesem Leitfaden behandelt: Diagnose-/Ereignisdaten, Parameterdaten und Prozessdaten.
Prozessdaten sind zyklische Daten, die von der SPS zum Betrieb der Maschine genutzt werden.
Als Parameterdaten gelten Konfigurationseinstellungen des Geräts. Und Diagnose- oder
Ereignisdaten liefern Warnungen oder Hinweise für vorausschauende Wartungsaktivitäten undbeschleunigen die Fehlersuche.

Vorausschauende Wartung

Vorausschauende Wartung nutzt die Prinzipien der intelligenten Fabrik und
Werkzeuge zur Zustandsüberwachung, um Diagnose-/Ereignisdaten von
Geräten zu empfangen und diese Daten im Laufe der Zeit zu analysieren.
Dadurch kann sie vorhersagen, wann Wartungsarbeiten durchgeführt
werden sollten und ungeplante Ausfallzeiten vermeiden. Im Unterschiedzur vorbeugenden Wartung, die in regelmäßigen Abständen durchgeführt
wird, erfolgt die Überwachung der vorausschauenden Wartung in derRegel kontinuierlich.

Washdown Plus

Ein Balluff Standard, der die Anforderungen von Ecolab und IP69K übertrifft. Produkte
mit dem Washdown Plus-Versprechen werden daraufhin getestet, dass sie mindestens
1000 Reinigungszyklen standhalten. Sie haben somit eine deutlich längere Lebensdauer,
brauchen weniger Wartung und verursachen geringere Kosten als herkömmliche Sensoren.

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OEE revolutionieren in der Lebensmittelindustrie | 57

Globales Projektmanagement

WIR SIND ÜBERALL
FÜR SIE DAÜberall vor Ort
Wo auch immer Sie tätig sind, wir unterstützen Sie direkt vor Ort. Dazu
arbeiten wir eng mit Maschinen- und Anlagenbauern, Systemintegratoren,
Planungsbüros und Instandhaltern zusammen. Und haben ein weltweites
Netzwerk aus technischer Beratung, Vertrieb und After-Sales-Services
für Sie aufgebaut.

Projekthandbücher und Freigabelisten
Für eine reibungslose Abwicklung Ihrer Projekte stellen wir Ihnen Produktdaten individuell zusammen. Sie erhalten projektspezifische Handbücher
und Freigabelisten. Dabei stehen Ihnen Ihre persönlichen Ansprechpartner
von Balluff über den gesamten Projektverlauf kompetent zur Seite.

Individuelle DienstleistungenWenn unsere Leistungen noch mehr auf Sie zugeschnitten sein sollen,ermöglichen wir dies selbstverständlich auch: mit individuellen E-Katalogen,applikationsspezifischen Produktmodifikationen, ganzheitlichen Softwareund Systemlösungen und umfassenden Logistikkonzepten.
Sie haben Fragen? Kontaktieren Sie uns. Wir sind gerne für Sie da.

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Revolutionizing
OEE revolutionieren
OEE in Packaging,in der Lebensmittelindustrie
Food and Beverage | 59

Balluff

IHR PARTNER FÜR ERFOLG
IN DER AUTOMATION

Balluff ist führender Anbieter von hochwertigen Sensor-, Identifikations- und
Bildverarbeitungslösungen inklusive Netzwerktechnik und Software für alle
Anforderungen in der Automation. Seit mehr als 100 Jahren familiengeführt,setzen sich heute rund 3900 Mitarbeitenden in 38 Tochtergesellschaften mit
Vertriebs-, Produktions-, Entwicklungsstandorten weltweit für Ihre Aufgaben
ein. Gemeinsam mit unseren Vertretungen garantieren wir in über 60 Ländern
höchste Qualitätsstandards. Damit Sie immer das Beste für Ihren Erfolg
bekommen.
Für Ihre Wettbewerbsfähigkeit erbringen wir Spitzenleistungen. Unsere
konsequent digitale Ausrichtung ist der Treiber des gemeinsamen Fortschritts,
unser Innovationsgeist ist Ihr Erfolgsfaktor.
Wir leben unser Motto „innovating automation“ als agiler Weiter- undNeuentwickler und technologischer Vorreiter: In unseren strategischen
Inkubationsprogrammen (SIPs) erarbeiten wir nach dem Lean-Startup-Prinzip
neue zukunftsfähige Geschäftsmodelle. Auch der Austausch mit Verbänden,
Hochschulen und Forschungseinrichtungen hilft uns dabei. So und im engen
Kontakt mit unseren Kunden schaffen wir innovative Branchenlösungenfür die Welt der Automation. Dabei widmen wir uns nicht nur den klassischen
Automationsbereichen, sondern auch der Entwicklung von Digitalisierungsund IIoT-Anwendungen für eine digitale und vernetzte Welt.
Die Zukunft haben wir immer fest im Blick: Wir planen mit Weitblick,gehen sorgsam mit Ressourcen um und können Ihnen dadurch langfristige
Perspektiven bieten.
Auf unsere Versprechen, unseren Einsatz und die Balluff Qualität können
Sie sich verlassen – ganz im Sinne einer guten, erfolgreichen Partnerschaft.

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