Wenn jede Wechselminute zählt

Radler in mehreren Geschmacksrichtungen und saisonale Limited Editions, unterschiedliche Gebindegrößen oder länderspezifische Etiketten: Die Getränkeindustrie lebt von Vielfalt. Was im Regal für Aufmerksamkeit sorgt, erhöht in der Produktion jedoch die Komplexität. Denn jede zusätzliche Sorte, jedes neue Etikett und jede weitere Verpackungsvariante muss nicht nur geplant und abgefüllt, sondern auch effizient in bestehende Abläufe integriert werden.  

Alle Getränkehersteller stehen deshalb vor derselben Herausforderung: „Wer heute in der Getränkeabfüllung wirtschaftlich arbeiten will, muss nicht nur effizient abfüllen, sondern vor allem Artikelwechsel zuverlässig und fehlerfrei beherrschen“, so Martin Sporn aus dem Produktmanagement für Linien und Digitalisierung bei Krones. Denn: Hohe Linienleistungen allein reichen nicht mehr aus, wenn der Produktionsalltag von kleineren Chargen und häufigeren Wechseln mit entsprechenden Stillstandszeiten geprägt ist. Ein schnelles Umrüsten wird damit zum zentralen Leistungsmerkmal einer effizienten und wirtschaftlichen Getränkeabfüllung.  

Warum dies wichtig ist, zeigt ein Blick auf die möglichen Konsequenzen, die entstehen, wenn die Wechselprozesse nicht optimiert werden, denn: Jede Minute Stillstand kostet Produktionszeit und reduziert die Anlageneffizienz (OEE), jeder manuelle Eingriff erhöht das Fehlerrisiko. Ein schneller Artikelwechsel beginnt deshalb nicht erst beim mechanischen Umrüsten, sondern bei der Frage, ob der nächste Auftrag, die passenden Parameter, das richtige Produkt, die richtigen Materialien und eine Information über anstehende manuelle Eingriffe zur richtigen Zeit verfügbar sind.  

In der Praxis betrifft ein Wechsel selten nur eine einzelne Maschine. Je nach Auftrag müssen die Maschinen mechanisch umgebaut, am HMI die neue Sorte ausgewählt, Drucker und Codiergeräte umgestellt, neue Materialien bereitgestellt, Reinigungsschritte angestoßen oder Routen innerhalb der Linie geändert werden. Hinzu kommt die Abstimmung zwischen Bedienpersonal, Schichtleitung, Produktionsplanung und Lager, aber auch den Anlagen für die Getränkeherstellung und übergeordneten IT-Systemen. 

Genau hier zeigt sich, warum schneller Wechsel eine Aufgabe für die gesamte Linie ist. Wird jede Maschine einzeln betrachtet, entstehen leicht Bedienfehler, Wartezeiten, doppelte Eingaben oder unnötige manuelle Tätigkeiten. Wird die Linie dagegen als zusammenhängender Prozess gesteuert, lassen sich Aufträge und die zugrundeliegenden Parameter, Materialien und etwaige manuelle Umstellvorgänge gezielt aufeinander abstimmen, um einen durchgängig effizienten Wechselvorgang zu erreichen. 

Weniger manuelle Abstimmung, mehr systemgestützter Ablauf

Statt sich bei all diesen Anforderungen allein auf den Menschen als Entscheidungs- und Handlungsträger zu verlassen, bietet es sich an, dafür Software einzusetzen. Denn indem die Abläufe beim Artikelwechsel bis auf Maschinenebene digitalisiert und teilweise automatisiert werden, lassen sich mögliche manuelle Fehlerquellen deutlich reduzieren.  

Um die Abfüllung und Verpackung als Gesamtprozess zu koordinieren, setzt Krones auf Line Management als zentrale, maschinenübergreifende Produktionssteuerung. Die Software verbindet Informationen aus der Planung, von Maschinen und über den Materialfluss. Sie weiß, welcher Auftrag als Nächstes ansteht, welche Maschinen beteiligt sind, welche Route genutzt wird und welche Sorten und Parameter für die jeweilige Stock Keeping Unit (SKU) erforderlich sind. So wird aus vielen einzelnen Arbeitsschritten ein definierter Ablauf: Der Wechsel startet nicht erst, wenn der letzte Behälter der vorangehenden Charge produziert ist, sondern wird schon zuvor im Hintergrund vorbereitet, koordiniert und kontrolliert durchgeführt.  

Ein Hauptanwendungsfall von Line Management ist die zentrale, systemgesteuerte Koordination von Auftragswechseln. Aufträge und Stücklisten können aus übergeordneten Systemen importiert oder direkt in der Software angelegt werden. Dies geschieht ohne papierbasierte Arbeitsschritte und die oft damit einhergehenden menschlichen Fehler. Die Lösung ermittelt, welche Maschinen und Routen benötigt werden, welche Sorte beziehungsweise welches Rezept zu verwenden ist und welche Materialien bereitstehen müssen. Auf dieser Basis werden die Aufträge automatisch korrekt an den Maschinen eingestellt. 

• Ein wesentlicher Hebel ist die automatische Parametrierung. Statt an mehreren HMIs Programme und Einstellungen einzeln auszuwählen, startet das Bedienpersonal in Line Management einmalig den Linienauftrag. Daraufhin werden die relevanten Informationen zentral an die beteiligten Maschinen übergeben. Auch Drucker und Codiergeräte lassen sich einbinden, sodass Mindesthaltbarkeitsdaten, Chargennummern oder andere Verpackungsinformationen passend zum Auftrag eingestellt werden. 
• Gleichzeitig unterstützt Line Management auch den Materialfluss. Die Lösung kann Materialien rechtzeitig anfordern, Restmengen berücksichtigen und Aufträge tank- oder behältergenau beenden. Eine Reinigungsmatrix hilft, zwischen zwei Aufträgen das passende Reinigungsprogramm oder eine Zwischenspülung auszuwählen. Eine Bedienerführung in Line Management weist zusätzlich auf manuelle Tätigkeiten beim Wechsel oder wichtige Ereignisse wie einen fehlenden Folgeauftrag hin. 
• Auch die Rückmeldung darüber, wie viele Einheiten in einem bestimmten Zeitraum tatsächlich produziert oder welche Materialien verbraucht wurden, erfolgt automatisch direkt von der Linie an das übergeordnete ERP-System und ein verbundenes Lagerverwaltungssystem – und zwar ohne, dass das Bedienpersonal manuelle Eingaben tätigen muss.  

Durch diese tiefe vertikale Integration der Software entsteht ein Wechselprozess, der nicht von Zuruf oder Einzelentscheidungen abhängt, sondern klar definiert und digital an alle in der Wertschöpfung beteiligten Systeme angebunden ist.

Fliegender Chargenwechsel: kontrollierter Übergang statt kompletten Stopps

Besonders deutlich wird der Vorteil zentraler Koordination beim fliegenden Chargenwechsel. Dabei wird die Linie nicht vollständig leergefahren, bevor der nächste Auftrag startet. Stattdessen laufen zwei aufeinanderfolgende Chargen mit einer kontrollierten Lücke durch die Linie: Während beispielsweise im Pasteur noch die letzten Behälter des alten Auftrags behandelt werden, laufen bereits die ersten Behälter der neuen Charge in den Füller. Damit das Konzept funktioniert, müssen Start- und Stopp-Zeitpunkte aller relevanten Maschinen exakt aufeinander abgestimmt sein. Line Management koordiniert diesen Ablauf, startet und stoppt die Maschinen automatisch, steuert die kontrollierte Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Maschinen und verhindert so, dass sich Chargen vermischen. Der Vorteil liegt auf der Hand: ein signifikanter Zeitgewinn zwischen zwei Abfüllaufträgen, sofern keine langwierige CIP-Reinigung oder manuelle mechanische Umrüstung zwischen den Aufträgen erforderlich ist.  

Besonders zum Tragen kommt dieser Pluspunkt, wenn man tankgenau produziert. In diesem Fall kooperiert Line Management mit den Maschinen, um möglichst den letzten Tropfen in den letzten Behälter zu füllen – und damit Produktverlust völlig zu vermeiden. Dabei involviert das System nicht nur den Füller, sondern auch die vorherigen Maschinen, um zu verhindern, dass beispielsweise bei einem anstehenden Wechsel zu viele falsche Behälter oder Gebinde aufgegeben werden. So leistet Line Management einen wertvollen Beitrag zu einer ressourcenschonenden, nachhaltigen Produktion. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass die Wechselart dafür geeignet ist. 

Unterschiedliche Linien, unterschiedliche Hebel

Wie groß der Automatisierungshebel ist, hängt stark von der Linie und der jeweiligen Wechselart ab. 

Bei Einweg-PET-Linien kann Krones mit LineXpress den Umrüstprozess noch viel umfassender optimieren. Die Lösung kombiniert Line Management mit sogenannten UnitXpress Bausteinen für eine schnelle, weitgehend automatisierte Umrüstung an allen Maschinen. Dadurch lassen sich beispielsweise Wechselvorgänge an Streckblasmaschine, Füller, Etikettierer, Inspektionssystem, Packer oder Palettierer gezielt unterstützen – je nach Ausstattung und Wechselart auch mit vollautomatisiertem, bedienerlosem Schnellwechsel. Das derart umfassende, linienweite Konzept von Krones mit optional garantierten Linienwechselzeiten ist derzeit einzigartig auf dem Markt. 

Die UnitXpress Bausteine setzen genau an den Stellen an, an denen mechanische Umrüstungen bislang besonders zeitintensiv waren – und übersetzen sie je nach Maschinentyp in automatisierte oder bedienerunterstützte Schnellwechsel-Funktionen. Einige Beispiele: 

• An der Streckblasmaschine übernimmt ein Roboterarm den Wechsel der Blasformen, indem er diese selbstständig aus bereitgestellten Magazinen entnimmt oder dort ablegt.  
• Auch am Füller lassen sich zentrale Wechselaufgaben ohne Bedienereingriff lösen: Garnituren und Auslaufbereich im Füller, aber auch der komplette Verschließer stellen sich je nach Behältergröße und -durchmesser automatisch ein; ergänzende Software-Bausteine unterstützen den Sortenwechsel zwischen Mixer Contiflow und Füller Modulfill, wodurch sich beispielsweise Produktverluste minimieren und Wechselzeiten reduzieren lassen.  
• Am Packer reicht das Spektrum von vollautomatischen Verstellungen, etwa bei der Anpassung von Geländerbreiten bei Transporteuren in Ein- und Auslauf, bis zu teilautomatisierten Einstellvorgängenmit digitaler Anzeige und optischer sowie akustischer Unterstützung.  

In Summe bieten die UnitXpress Bausteine einen modularen Werkzeugkasten, mit dem sich Formatumrüstungen – abhängig von Linie und Ausstattung – auf rund 30 Minuten und Produktwechsel mit Zwischenspülung auf etwa 10 bis 15 Minuten reduzieren lassen; gleichzeitig steigt die Wiederholgenauigkeit der Abläufe. In PET-Linien kann die OEE dadurch um bis zu 20 Prozent gesteigert werden. 

Noch komplexer wird es bei Mehrweglinien, sowohl für Glas- als auch PET-Behälter. Hier geht es nicht mehr nur um Produkt, Rezept und Verpackung. Um Staus und Materialengpässe zu vermeiden, muss – neben der Parametrierung der Maschinen, der Auswahl der Routen und dem automatischen Leerfahren sowie Starten und Stoppen der Maschinen – die Abfülllinie auch jederzeit bedarfsgerecht mit Leerbehältern und -kisten versorgt werden. Dies gilt sowohl beim Anfahren der Linie als auch während der Produktion sowie am Produktionsende. So muss das Anlagenpersonal zum Beispiel den Gebindehaushalt zwischen Auspacker und Einpacker regeln und dafür sorgen, dass Leergebinde später just-in-time zum Einpacker gebracht werden. Auch müssen die Sortierstationen überwacht und bei schwankender Leergutqualität muss rechtzeitig zusätzliches Neuglas aus dem Lager einspeist werden. Diese extrem hohe Komplexität in Verbindung mit langen Durchlaufzeiten vom Auspacken bis zum Einpacken führt dazu, dass es für das Bedienpersonal kaum noch möglich ist, den Überblick über alle Bereiche in der Linie zu behalten und alle Maschinen einzeln zu steuern.  

Gerade hier zeigt sich der Mehrwert einer Lösung wie Line Management, die Aufträge, Materialflüsse und Maschinenparameter übergreifend zusammenführt. Auch wenn es keine durchgängige Automatisierung wie beim LineXpress PET gibt, sind einzelne UnitXpress Schnellwechsel-Optionen an ausgewählten Maschinen verfügbar. 

Bei Dosenlinien hingegen liegt der Schwerpunkt stärker auf der intelligenten Linienkoordination. Durch die meist großen Distanzen zwischen Neudosen-Aufgabe und Füller kommt es immer wieder dazu, dass die Abstimmung zwischen den beteiligten Maschinen Probleme bereitet. Häufig werden bis zum Ende der laufenden Abfüllung Leerdosen in die Linie eingespeist, was dazu führt, dass der Transporteur bis zum Füller voller Dosen steht – und diese dann händisch ausgeräumt und entsorgt werden müssen. Das kostet Zeit und Geld und ist belastend für die Umwelt. Wenn Dosengröße, -durchmesser und -deckel gleichbleiben, sich also nur das Produkt oder das Dosendesign ändert, kann Line Management den Wechsel deutlich schneller und strukturierter ablaufen lassen und den Abschieber rechtzeitig stoppen, wenn genügend Dosen für die Abfüllung des restlichen Tanks aufgesetzt wurden. Gerade für Lohnabfüller und Hersteller mit vielen SKUs wird die Dosenlinie dadurch flexibler – auch ohne die Automatisierung jedes einzelnen mechanischen Prozesses. Bei echten Formatwechseln können dagegen weiterhin mechanische Eingriffe erforderlich sein, etwa am Verschließer. Auch in der Dosenlinie gibt es für bestimmte Maschinen optionale UnitXpress-Schnellwechselfunktionen. 

Die Vielzahl an Möglichkeiten zeigt: Es gibt kein Standardrezept für alle Linien, sondern vielmehr verfolgt Krones einen skalierbaren Ansatz: Wir setzen dort an, wo der jeweilige Wechselprozess den größten Hebel bietet – softwareseitig, mechanisch oder in der Kombination aus beidem.  

Der schnellere Wechsel ist nur ein Teil des Nutzens. Ebenso wichtig ist, dass Wechselprozesse zuverlässiger und besser beherrschbar werden. Wenn Aufträge, Maschinenparameter, Materialien und Reinigungsschritte zentral koordiniert sind, sinkt die Abhängigkeit von manueller Abstimmung und individuellem Erfahrungswissen. 

Für die Produktionsleitung entsteht mehr Planungssicherheit. Wechselzeiten werden reproduzierbarer und im Schnitt messbar schneller als unter Realbedingungen ohne digitale Unterstützung. Materialbedarfe transparenter und Zielmengen genauer erreichbar. Gleichzeitig sinkt das Risiko typischer Fehler: falsche Sorte, nicht angepasstes Mindesthaltbarkeitsdatum, fehlendes Material oder eine unpassende Reinigung zwischen zwei SKUs. 

Damit wird Variantenvielfalt nicht automatisch zum Effizienzproblem. Hersteller können kleinere Chargen, häufigere Auftragswechsel und kurzfristige Marktanforderungen besser in ihre Produktionsplanung integrieren. Line Management und LineXpress beziehungsweise die UnitXpress Schnellwechsel-Funktionen schaffen dafür die technische Grundlage – indem sie den Artikelwechsel von einem manuellen Abstimmungsprozess zu einem planbaren, digital unterstützten und automatisierten Linienprozess machen, an der Linie oder auch bis hinein ins ERP-System, das Lager oder Qualitätsmanagement-Systeme. Schneller, digitaler und transparenter als ein klassischer Wechsel.