Lebensmittel und Getränke sind für unser tägliches Leben unverzichtbar. Die Herstellung dieser Produkte wird dank der Einführung fortschrittlicher Lösungen wie Roboter, Digitalisierung und maschinelles Lernen zunehmend automatisiert.
Hersteller und Fabrikbesitzer sind ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, die Produktion und Effizienz ihrer Anlagen zu steigern. Viele von ihnen setzen auf Roboterlösungen und verwandeln ihre Prozesse in intelligente Fabriken, die durch Automatisierung, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen verbessert werden. Die Automatisierung ist zu einem wesentlichen Bestandteil der Produktionslinie geworden und hat die Lebensmittelproduktion und -verteilung neu definiert.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie Automatisierungstechnologien Produktionsprozesse verändern und neue Massstäbe für Präzision, Sicherheit und Kreativität in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie setzen.
Einführung in die Automatisierung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist eine der bedeutendsten Branchen weltweit, mit einem geschätzten Wert von 7.221,73 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 und einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,3 %. Die Industrie besteht aus einem breiten Spektrum von Unternehmen, die Lebensmittel herstellen und vertreiben, von globalen Lebensmittelriesen bis zu kleinen lokalen Betrieben. Sie spielt eine wichtige Rolle in der Weltwirtschaft, nicht nur als Lieferant von Nahrungsmitteln für die breite Masse, sondern auch als wichtiger Arbeitgeber und als Erzeuger von Wohlstand und Einkommen. Leider ist sie auch eine der umweltschädlichsten Industrien der Welt, die für eine erhebliche Menge an Abfällen und Treibhausgasemissionen verantwortlich ist.
Um die Umweltbelastung zu verringern und die Produktivität und Effizienz der Industrie zu verbessern, muss das verarbeitende Gewerbe daher Automatisierungslösungen einsetzen. Die Automatisierung ist ein wesentlicher Bestandteil der heutigen Prozesse in der Lebensmittelproduktion und -verteilung. Von automatisierten Lebensmittelverarbeitungslinien bis zu intelligenten Automatisierungslösungen nutzen Hersteller Automatisierungstechnologien, um ihre Produktion, Effizienz und Rentabilität zu verbessern und ihren ökologischen Fussabdruck zu verringern.
Die Automatisierung ist ein vielversprechender Ansatz, um die Auswirkungen der Landwirtschaft auf den Klimawandel zu verringern und den Landwirten zu helfen, sich an die finanziellen Folgen anzupassen.
Rob Bland, Vasanth Ganesan, Evania Hong, Julia Kalanik, 31. Mai 2023, McKinsey, Trends zur Automatisierung der Landwirtschaft
Vorteile der Automatisierung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Was mit einfachen Mechanisierungen für Aufgaben wie Verpacken und Sortieren begann, hat sich zu komplexen Robotersystemen, künstlicher Intelligenz und dem Internet der Dinge (IoT) entwickelt. Die Automatisierung verändert sich, und als Hauptbestandteil der Industrie 4.0 wird sie in der fünften industriellen Revolution noch stärker in den Vordergrund treten. Die Automatisierung ist ein Zeichen für den technischen Fortschritt in der Industrie.
Robotermontagelinien, die eine gleichbleibende Produktqualität garantieren, und komplexe Softwaresysteme, die die Produktion verfolgen und den Lagerbestand verwalten, sind alles Beispiele für Automatisierungstechnologien. Die Automatisierung spielt in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eine wichtige Rolle und wird bei der Produktion, der Verarbeitung und beim Vertrieb eingesetzt. Im Folgenden finden Sie einige Vorteile, die die Automatisierung der Industrie bietet:
- Verbesserte Effizienz: Die Automatisierung beschleunigt die Produktionsverfahren, was zu einem höheren Ertrag in kürzerer Zeit führt.
- Gleichbleibende Qualität: Durch die Beseitigung von Fehlern und Schwankungen garantieren automatisierte Systeme eine gleichbleibende Produktqualität.
- Kosteneinsparungen: Die Automatisierung hat das Potenzial, die Betriebs- und Arbeitskosten im Laufe der Zeit drastisch zu senken.
- Verbesserte Sicherheit: Die Automatisierung riskanter Aufgaben senkt die Zahl der Arbeitsunfälle und verbessert die Lebensmittelsicherheit und -hygiene.
- Weniger Abfall: Dank verbesserter Prozesssteuerung und Produktionspräzision fallen weniger Abfälle an.
- Skalierbarkeit: Dank der Automatisierung kann die Produktion leichter an Nachfrageschwankungen angepasst werden.
- Datengestützte Einblicke: Die Daten, die von automatisierten Systemen erzeugt werden, können genutzt werden, um Abläufe zu verbessern und Entscheidungen zu treffen.
- Flexibilität: Als Reaktion auf Marktveränderungen können die heutigen automatisierten Systeme schnell für Produkte oder Verpackungen angepasst werden.
- Nachhaltigkeit: Durch die Maximierung der Ressourcennutzung und die Verringerung von Abfällen fördert die Automatisierung umweltfreundlichere Praktiken.
- Umverteilung der Arbeitskräfte: Durch die Automatisierung werden menschliche Arbeitskräfte für höher qualifizierte Tätigkeiten frei, was die Produktion und die Arbeitszufriedenheit im Allgemeinen erhöht.
Automatisierungstechnologien im Überblick
Jede Technologie hat eine bestimmte Funktion bei der Verbesserung des Produktionsprozesses, von der Genauigkeit von Roboterarmen bis zu den datengesteuerten Erkenntnissen der künstlichen Intelligenz und den vernetzten Fähigkeiten des IoT.
Erfahren Sie, wie diese Entwicklungen nicht nur Prozesse vereinfachen, sondern auch neue Möglichkeiten für Effizienz, Qualitätssicherung und Flexibilität als Reaktion auf die sich ändernden Verbraucheranforderungen schaffen.
Robotik
Roboter sind in der Fertigungsindustrie bereits weitverbreitet, von Roboterarmen in Fabriken bis zu autonomen und fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGV) und Drohnen. Auch in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden sie immer mehr eingesetzt. Roboter können in verschiedenen Umgebungen arbeiten und zahlreiche Aufgaben übernehmen, vom Schweissen über das Kommissionieren und Verpacken bis zu komplexeren Prozessen wie maschinellem Sehen und Prüfen.
Roboterarme: Bei Vorgängen wie Produktmontage, Sortierung und Verpackung sind sie unverzichtbar geworden. Roboterarme können empfindliche Gegenstände wie Frischwaren oder aufwendige Konditoreiwaren ohne Beschädigung handhaben, da sie im Vergleich zu menschlichen Fähigkeiten schneller und präziser sind. Sie werden auch für Arbeiten verwendet, die eine hohe Konsistenz erfordern, wie z. B. Portionskontrolle und Lebensmitteldekoration.
Der xARM-Roboterarm kann derzeit bei Distrelec nachbestellt werden. Klicken Sie hier, um die Produktseite aufzurufen.
Automatisch gesteuerte Fahrzeuge: Mit so wenig menschlichem Einsatz wie möglich bewegen AGVs Lieferungen, fertige Waren und Rohmaterialien durch eine Fabrik und sind damit wichtig für den Materialtransport. Sie steigern nicht nur die Produktivität und verringern die Wahrscheinlichkeit von Pannen oder Produktschäden, sondern sind auch so konzipiert, dass sie durch die Fertigungsanlage navigieren können.
Drohnen: Drohnen werden zunehmend für die interne Logistik und Überwachung in grösseren Lebensmittelherstellungsbetrieben eingesetzt. Sie überprüfen den Bestand und unterstützen die Lagerverwaltung, da sie kleine Produkte oder Proben schnell von einem Bereich einer Einrichtung in einen anderen bringen können.
Für diese Robotersysteme ist eine zuverlässige und effektive Kabelinfrastruktur unerlässlich. Mit den M8– und M12-Steckverbindern von Amphenol LTW sparen Sie Zeit bei der Installation und Wartung von Verkabelungssystemen. Die Steckverbinder sind in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie besonders hilfreich, da sie die Anwendung spezieller professioneller Fähigkeiten erleichtern und den zuverlässigen und effektiven Betrieb von Roboter- oder anderen industriellen Automatisierungsanlagen in schwierigen Produktionssituationen garantieren.
KI und maschinelles Lernen
Von der Lagerverwaltung bis zur Produktentwicklung − Künstliche Intelligenz wird in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie immer wichtiger und wird in vielen Prozessen eingesetzt. In Verbindung mit maschinellem Lernen kann KI dazu beitragen, sicherere Lebensmittel zu erzeugen und den Produktionsprozess zu rationalisieren.
Qualitätskontrolle: KI-Algorithmen werden darauf trainiert, Fehler oder Abweichungen bei Lebensmitteln zu erkennen. Die Algorithmen können durch den Einsatz von visuellen Inspektionssystemen Probleme erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, und gewährleisten, dass die Verbraucher nur Produkte von höchster Qualität erhalten.
Vorausschauende Wartung: Mit KI lassen sich Gerätefehler erkennen, bevor sie auftreten. KI kann durch die Analyse von Daten aus Sensoren und Maschinen Trends aufdecken, die auf mögliche Ausfälle hinweisen. Dies ermöglicht eine vorbeugende Wartung und minimiert die Ausfallzeiten. In diesem Artikel erfahren Sie mehr darüber, wie KI- und IoT-Lösungen wie verschiedene Arten von Sensoren, darunter Näherungs– oder kapazitive Sensoren, in der Landwirtschaft zur Überwachung und Analyse der Bodenqualität und des Saatgutgehalts eingesetzt werden.
Optimierung: Die Automatisierung in der Lebensmittelindustrie bedeutet nicht nur die Verbesserung von Lebensmittelherstellungsprozessen. Algorithmen des maschinellen Lernens werden zur Optimierung von Rezepten eingesetzt, indem Daten, wie die Wechselwirkungen zwischen Zutaten, Verbraucherpräferenzen und Verarbeitungsbedingungen, analysiert werden. So lassen sich die Rezepte leicht an veränderte Verbraucherpräferenzen oder die Verfügbarkeit von Zutaten anpassen, ohne dass Geschmack und Textur beeinträchtigt werden.
Internet der Dinge (IoT)
Das Internet der Dinge und das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) beschreiben die Vernetzung von physischen Geräten (Dingen), die Embedded-Technologie enthalten, um zu kommunizieren und ihren internen Zustand oder die externe Umgebung zu erfassen oder mit ihr zu interagieren. IIoT ist eine Erweiterung des IoT, das sich speziell auf die industrielle Automatisierung bezieht. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nimmt der Einsatz des IoT rasch zu.
Überwachung in Echtzeit: Während des gesamten Produktionsprozesses werden IoT-Geräte eingesetzt, um Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Anlagenleistung zu überwachen. Denn schon die kleinste Abweichung von den idealen Bedingungen kann die Produktqualität mindern.
Bei Distrelec finden Sie Temperatur- und Feuchtemessgeräte, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden können, wie der Feuchte- und Temperaturfühler von E+E Elektronik, der für anspruchsvolle OEM-Anwendungen konzipiert ist. Er überwacht Temperatur und Feuchtigkeit sowie physikalische Eigenschaften wie Mischungsverhältnis, Taupunkttemperatur und absolute Feuchtigkeit.
Weitere Geräte sind die Widerstandsthermometer von Endress + Hauser, die insbesondere für den Einsatz in hygienischen und aseptischen Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in den Life Sciences bestimmt sind. Entdecken Sie die Temperatursensoren mit IO-Link von Jumo, die häufig für die Temperaturmessung und -überwachung in der Prozessautomatisierung und der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden.
Kontrolle der Produktionsparameter: Die IoT-Technologie ermöglicht die Automatisierung und Fernsteuerung von Produktionsprozessen. So können etwa Änderungen der Kochtemperaturen, der Fördergeschwindigkeiten oder der Verpackungsausrüstung automatisch als Reaktion auf die von IoT-Sensoren empfangenen Daten vorgenommen werden, um einen reibungslosen und effektiven Produktionsprozess zu gewährleisten.
Für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bietet Festo smarte Produkte an, darunter dezentrale Ventilinseln, die in hocheffizienten Getränkeabfüll- und Verpackungslinien oder automatisierten Backanlagen eingesetzt werden.
Management der Lieferkette: Ein wichtiger Faktor bei der Optimierung der Lieferkette ist der Einsatz von IoT-Geräten. Sie ermöglichen eine bessere Bestandsverwaltung, eine Verringerung der Abfälle und eine verbesserte Reaktionsfähigkeit der Lieferkette, indem sie eine Echtzeitverfolgung sowohl von Rohstoffen als auch von fertigen Waren ermöglichen.
Zu den Edge-Konnektivitätsprodukten für IoT-Lösungen gehören industrielle Mobilfunkrouter von Teltonika, die für fortschrittliche industrielle Anwendungen, einschliesslich der Fernüberwachung und -verwaltung von Anlagen, sehr nützlich sind. Ein weiteres Beispiel sind die Schnittstellen-Gateways von Moxa, die sich für industrielle Anwendungen wie die Fabrikautomation und andere Branchen der Prozessautomation eignen.
Nicht zuletzt gibt es die seriellen Geräteserver von Brainboxes, die dazu dienen, die Ausgaben der Maschine zu überwachen, zum Beispiel um das Volumen der Lebensmittelabfälle zu berechnen. Auch für Automatisierungs- und Steuerungsanwendungen, z. B. in der Lebensmittelverarbeitung und -verpackung, bietet Brainboxes einige Produkte an.
Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie
Um sicherzustellen, dass die Endprodukte und die Produktionsverfahren den Sicherheits- und Qualitätsstandards entsprechen, werden bei den Qualitätskontrollen in der Lebensmittelindustrie auch die Rohstoffe untersucht. Dazu gehören die Durchführung von Sicherheitstests in Labors, die Beurteilung der Konsistenz und des Geschmacks durch sensorische Bewertungen und die Sicherstellung, dass die gesetzlichen Anforderungen erfüllt werden.
Um die Produkte zu verfolgen und eventuelle Probleme wirksam zu lösen, sind auch Rückverfolgbarkeitssysteme erforderlich. Die Gewährleistung von Lebensmittelsicherheit und -qualität auf höchstem Niveau und die Erfüllung der gesetzlichen und verbraucherrechtlichen Anforderungen hängen von diesen Massnahmen ab.
Wenn Sie mehr über die Lebensmittelsicherheit in der EU erfahren möchten, lesen Sie die folgenden Dokumente:
- EU-Politik zur Lebensmittelsicherheit
- Zusammenfassungen der EU-Rechtsvorschriften zur Lebensmittelsicherheit
Die Regeln für die Qualitätskontrolle in den verschiedenen Regionen finden Sie in den jeweiligen Länderverordnungen.
Automatisierungslösungen in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung
Die Zukunft der Lebensmittel- und Getränkeindustrie hängt stark von der Automatisierung ab. Der Einsatz automatisierter Lösungen in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung markiert den Beginn einer neuen Ära der Produktivität, Exzellenz und Innovation. Die Vorteile der Automatisierung gehen, wie wir gezeigt haben, weit über eine höhere Produktion und niedrigere Kosten hinaus. Dazu gehören eine höhere Produktqualität, bessere Sicherheit und Hygiene, Produktionsflexibilität und die Fähigkeit, sich schnell an veränderte Kundenwünsche anzupassen.
Einige der Hindernisse auf dem Weg zur Automatisierung sind die Vorlaufkosten und der Bedarf an Arbeitskräften, die über die notwendigen Fähigkeiten zur Bedienung dieser Technologien verfügen Die Vorteile, die sich aus der Übernahme dieser technologischen Fortschritte auf lange Sicht ergeben, liegen jedoch auf der Hand: betriebliche Effizienz, Nachhaltigkeit und Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit auf einem sich schnell verändernden Markt.
Distrelec vertreibt Automationsprodukte und -komponenten für verschiedene Anwendungen, unter anderem für den Lebensmittel- und Getränkesektor.
