Forschungsprojekt: Robotergestütztes Abfüllkonzept für die individualisierte Getränkebereitstellung „RoboFill 4.0“

Die Bereitstellung von personalisierten und kundenindividuellen Produkten ist ein unausweichlicher Trend, der nicht nur die Automobil- oder Pharmazieindustrie sondern auch den Markt der Lebensmittelherstellung zunehmend prägt. Die damit verbundene Verzahnung der Konsumentenwelt mit der Produktionswelt stellt in Bezug auf die kundenindividuelle Herstellung eine zentrale Herausforderung dieser Entwicklung dar. Die heutigen Fertigungsstrukturen sind derzeit noch nicht ausgelegt, um die geforderte Mengen- und Formatflexibilität wirtschaftlich und nachhaltig sicherzustellen.

Im Rahmen des angestrebten Forschungsvorhabens soll deshalb ein für die Abfüll- und Getränketechnik völlig neuartiges, flexibles und einfach um weitere Produktionsmodule erweiterbares Automatisierungskonzept zur industriellen Bereitstellung von kundenindividuellen Getränkeflaschen bzw. -gebinden entwickelt werden. Alle Anlagenkomponenten sollen als Cyber-Physische-Systemkomponenten - einem Kernelement von Industrie 4.0 – gestaltet werden, die mittels Netzwerk- und Cloudtechnologien kontinuierlich untereinander und mit überlagerten Systemen kommunizieren (Internet bzw. Intranet der Dinge).

Im Mittelpunkt steht neben der Bereitstellung und Entwicklung eines adaptierbaren und flexibel erweiterbaren Abfüll- und Materialflusskonzeptes ein dezentrales Steuerungskonzept, welches die intelligenten Bestandteile des Abfüllsystems orchestriert. Über eine virtuelle Repräsentanz in der Cloud werden Kundenwünsche, Produktionsaufträge sowie die zugehörige Produktionsplanung und -steuerung synchronisiert. Dabei wird auf die dezentrale Intelligenz der einzelnen Systembestandteile (z. B. Auslastungszustand eines Abfüllmoduls) zurückgegriffen und bei der situativen Gestaltung des Prozessablaufes berücksichtigt. Das herzustellende Produkt steuert sich sozusagen selbständig und intelligent durch den Abfüllvorgang. Dadurch kann die Repräsentation der Anlagenkomponenten unabhängig von Zeit und Ort erfolgen. Im Vergleich zu starr konfektionierten und gesteuerten Linien der Abfüll- und Getränkeindustrie sollen in diesem Projekt hochflexibel arbeitende und intelligent durch das Produkt gesteuerte Bearbeitungsstationen entstehen.

Am Ende der Projektlaufzeit von drei Jahren steht ein Demonstrator zur Verfügung, in dem alle nötigen Funktionalitäten integriert sind. Hardware- und alle Softwarekomponenten sollen bezüglich technologischer wirtschaftlicher Randbedingungen entwickelt und hinsichtlich Effizienz, Nachhaltigkeit und Sicherheit bewertet werden.

Schematische Darstellung des angestrebten Abfüllkonzeptes

Projektkonsortium

Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie (TUM), Lehrstuhl für Lebensmittelverpackungstechnik (TUM), Fraunhofer IGCV – Projektgruppe RMV, Bayerische Staatsbrauerei Weihenstephan, Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, infoteam Software AG, Krones AG, ProLeiT AG, Siemens AG, Dekron GmbH, Yaskawa Europe GmbH, Zimmer GmbH