Modulare Automation erhöht Flexibilität von Verpackungslinien

Hersteller in der Pharma-, Medizintechnik- sowie Lebensmittel- und Getränkeindustrie sehen sich mit einer stark steigenden Anzahl an Stock-Keeping Units, kürzeren Produktlebenszyklen und häufigeren Verpackungsanpassungen konfrontiert. Klassische Verpackungslinien, die für ein festes Format und einen definierten Durchsatz ausgelegt sind, lassen sich nur schwer an diese Veränderungen anpassen. Selbst kleine Änderungen  etwa eine neue Packungsgröße oder ein anderes Folienmaterial erfordern mechanische Umbauten, Anpassungen in der Steuerung und führen zu längeren Stillstandszeiten.

Ziel der Betreiber ist es daher, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, die Produktqualität konstant zu halten und gleichzeitig neue Verpackungsformate, einschließlich recycelbarer und biologisch abbaubarer Materialien, integrieren zu können. Zudem sollen Investitionskosten reduziert werden, indem bestehende Anlagen länger genutzt werden.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, setzen Hersteller auf modulare Verpackungsautomation mit Plug-and-Produce-Architektur.

Modulares Linienkonzept: Autarke Einheiten schnell integrieren
In einer modularen Anlage werden Prozessfunktionen wie Versiegeln, Etikettieren oder Kartonaufrichten als eigenständige Einheiten ausgeführt. Diese Module lassen sich je nach Produktionsanforderung hinzufügen, entfernen oder austauschen.

Die automatische Erkennung durch das Steuerungssystem ermöglicht die Inbetriebnahme neuer Module mit minimalem Engineering-Aufwand. Dadurch verkürzen sich Umrüstzeiten und Kapazitätserweiterungen können schrittweise erfolgen, ohne eine komplette Linie zu ersetzen.

Dieses Konzept ist besonders für Produktionsumgebungen mit saisonalen Kampagnen oder häufigen Formatwechseln relevant, bei denen klassische Umbauten den laufenden Betrieb stark beeinträchtigen würden.

Steuerungsarchitektur als Grundlage für Plug-and-Produce
Die technische Basis dieser Flexibilität bildet eine PC-basierte Steuerungsplattform in Kombination mit einem Echtzeit-Kommunikationssystem. Damit können einzelne Module als autonome Maschinen arbeiten und gleichzeitig synchronisierte Daten mit einer zentralen Steuerung austauschen.

Standardisierte Kommunikationsprotokolle und offene Steuerungsarchitekturen gewährleisten die Interoperabilität zwischen Maschinen verschiedener Hersteller. Beim Austausch oder der Modernisierung einzelner Linienabschnitte muss die Steuerungsinfrastruktur daher nicht neu ausgelegt werden, wodurch Hersteller unabhängig von einzelnen Lieferanten bleiben.

Die gleiche Automatisierungsebene ermöglicht zudem vorausschauende Wartung, Ferndiagnosen und ein zentrales Monitoring der Anlagenleistung, was die Gesamtanlageneffektivität in Hochleistungs-Verpackungslinien verbessert.

Unterstützung für nachhaltige Verpackungskonzepte
Der Einsatz recycelbarer oder biologisch abbaubarer Materialien erfordert häufig neue Siegelparameter, angepasste Schneidtoleranzen und veränderte Produkthandhabung. In starren Linien führen solche Anpassungen zu langen Anlaufphasen und erhöhtem Materialverbrauch.

In einem modularen Layout wird nur der betroffene Prozessschritt  beispielsweise das Siegelmodul ersetzt oder modernisiert. Dadurch können neue Materialien schrittweise eingeführt werden, während der restliche Linienverbund weiter produziert.

Neben der Reduzierung von Stillstandszeiten verhindert dieses Vorgehen das vorzeitige Ausmustern funktionsfähiger Anlagenteile und senkt die Lebenszykluskosten.

Auswirkungen auf Betrieb und Anlagenlebensdauer
Auch ohne konkrete Kennzahlen sind die technischen Effekte eindeutig: Schnellere Formatwechsel reduzieren Stillstandszeiten, während schrittweise Modernisierungen große Einzelinvestitionen hinauszögern. Offene Automatisierungskonzepte verbessern die Wartbarkeit und ermöglichen Leistungsoptimierungen auf Modulebene, ohne die gesamte Linie zu unterbrechen.

Durch die skalierbare Erweiterbarkeit und die schnelle Rekonfiguration kann die Verpackungskapazität flexibel an Nachfrageschwankungen und regulatorische Anforderungen angepasst werden.

Wandel von starren Linien zu anpassungsfähigen Systemen
Verpackungslinien galten lange als besonders unflexibel. Die Einführung modularer Plug-and-Produce-Konzepte macht sie zu anpassungsfähigen Systemen, die auf Produktvarianten, neue Materialien und Nachhaltigkeitsziele reagieren können, ohne vollständig neu geplant zu werden.

Für Hersteller mit hoher Variantenvielfalt und häufigen Umstellungen bietet diese Architektur einen technisch und wirtschaftlich tragfähigen Weg, die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und gleichzeitig Verfügbarkeit und Ressourceneffizienz zu steigern.

www.beckhoff.com