Automatisiert zum Erfolg: Die Food & Beverage-Branche im digitalen Wandel dank Siemens-Lösungen

Eine der größten Herausforderungen bei der Olivenölproduktion ist die variierende Qualität des ungefilterten nativen Olivenöls. F&E spielen bei der Herstellung eine tiefgreifende Rolle.

Beim Olivenölproduzenten Deoleo im spanischen Cordoba ging es bereits Anfang dieses Jahres heiß her. Andalusien verzeichnete eine Hitzewelle und die käme laut meteorologischer und örtlicher Aussagen „immer häufiger“. Somit steige die Herausforderung, Oliven zu produzieren, die den Qualitätsansprüchen der Kunden für Olivenöl entspreche. Das größte Problem sei jedoch auch die Gefahr von Ernteausfällen.

Durchschnittlich werden jährlich 177 Millionen Liter Olivenöl bei Deoleo produziert und in den weltweiten Verkauf gebracht. Das Produktportfolio besteht aus 30 Marken. Um auf die sich ändernden Bedürfnisse einzugehen, arbeitet Deoleo mit Technik von Siemens, im konkreten Fall mit der Softwareplattform Opcenter RD&L aus dem Siemens Xcelerator-Portfolio. Diese ermöglicht es Unternehmen – speziell in der Konsumgüterindustrie – innerhalb der Produktoptimierung effizient zu arbeiten. Die Opcenter Research, Development and Laboratory (RD&L)-Produktfamilie rationalisiert und optimiert die Forschung und Entwicklung formulierter Produkte und stimmt diese aufeinander ab, was die Innovationseffizienz und das Datenmanagement für Konsumgüter (CPG) fördert.

Durchschnittlich werden jährlich 177 Millionen Liter Olivenöl bei Deoleo produziert und in den weltweiten Verkauf gebracht. Qualitätsüberwachung und digitale Prozesse vereinfachen den Betrieb.

Digitaler Zwilling

Eine virtuelle Darstellung der Rezeptur und Spezifikationen eines Produkts, die im zentralen Datenspeicher von RD&L aufbewahrt wird, ermöglicht es Produktinnovatoren, zahlreiche Modifikationen zu bewerten, bevor sie zu realen Versuchen der Entwicklung formelbasierter Produkte übergehen. Die Unterstützung der elektronischen Verwaltung projektbezogener Daten in einer Notizbuchstruktur bietet ein hohes Maß an Flexibilität und Durchsuchbarkeit und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Datensicherheit für alle CPG-Produktentwicklungsaktivitäten.

Das Produktportfolio von Deoleo ist umfangreich. Der Produzent liefert weltweit zu unterschiedlichen Ansprüchen aus. (Bild: x-technik)

Digitale Transformation und klimatische Änderungen

„Wir setzen auf Siemens-Technologie, um seine digitale Transformation voranzutreiben. Es geht darum, betriebliche Effizienz zu steigern, mehr Transparenz zu erzeugen und die Prozesse zu optimieren. Das schließt den Bereich Forschung und Entwicklung sowie Ölmanagement und Qualitätskontrolle mit ein“, hieß es. Die Software wurde konkret in der Abfüllanlage implementiert. Opcenter RD&L ermöglicht es Deoleo insbesondere, seine Produktdesigns und -prozesse mit den Qualitäts- und Regulierungsanforderungen in Einklang zu bringen. Die Integration und Abstimmung von F&E- und Fertigungsdaten und -prozessen beschleunigt die Übergabe des finalen Produktdesigns an die reguläre Fertigung drastisch.

Eine der größten Herausforderungen bei der Olivenölproduktion ist die variierende Qualität des ungefilterten nativen Olivenöls. Dieses ungefilterte Öl muss im Labor getestet werden. Anschließend wird entschieden, ob und – falls zutreffend – wie es weiterverarbeitet werden soll. Früher wurde das Testverfahren dafür manuell durchgeführt. Inzwischen ist der komplette Prozess digitalisiert. Diese Digitalisierung hat zu einer erheblichen Verbesserung bei Rückverfolgbarkeit und Transparenz geführt, da das System in der Lage ist, den Weg des Produkts vom Rohmaterial bis zur Verpackung zu verfolgen.

Vor Ort konnte man die Produktion und die Maßnahmen zur Produktionsverbesserung mit Siemens-Lösungen direkt begutachten und sich von dem Erfolg überzeugen lassen. (Bild: x-technik)

Energieeffizienz und digitale Lösungen

Generell betrachtet, entwickelt sich der Bereich der Lebensmittel in Spanien rasant. 2022 belief sich das spanische BIP auf 1,3 Billionen Euro, 5,8 Prozent mehr als im Vorjahr. Der Anteil der Lebensmittel- und Getränkeindustrie am Gesamt-BIP betrug dabei 2,47 Prozent. Zunehmende Wasserknappheit und der hohe Energiebedarf in der Lebensmittelindustrie führen dazu, dass sich die Unternehmen entsprechend rüsten müssen. Die Einführung neuer Technologien, die die digitale Transformation von Produktionsstätten vorantreiben, ist in Folge notwendig, um die Energieeffizienz in der Produktion zu maximieren und die Rückverfolgbarkeit der Produktwertschöpfungskette zu vervielfachen.

Bei Coca-Cola in Spanien werden auf knapp 94.000 m2 Fläche jährlich mehr als 700 Millionen Liter Softdrinks produziert. Der Standort verfügt über zwölf Produktionslinien.

Energiemonitoring bei Coca-Cola

Ähnlich wie Deoleo geht es auch Coca-Cola Europacific Partners (CCEP) am Standort Sevilla. CCEP ist der umsatzstärkste unabhängige Getränkeabfüller der Coca-Cola Company. Die Produktionshallen stehen hier nicht still. Auf knapp 94.000 m² Fläche werden jährlich mehr als 700 Millionen Liter Softdrinks produziert. Der Standort verfügt über zwölf Produktionslinien. CCEP beschäftigt rund 33.000 Menschen in 29 Ländern, davon circa 3.600 in Spanien, und produziert, vermarktet und vertreibt seine Produkte in Westeuropa, Australien, Indonesien und auf den Pazifischen Inseln. Das Unternehmen bedient über zwei Millionen Kunden.

Belén Barreiro, Produktionsdirektorin vor Ort, erklärte bei der Begehung der Produktionshallen, dass man auf ein smartes Energiemonitoringsystem von Siemens setze, um den Anforderungen der Nachhaltigkeit gerecht zu werden und aber auch, um die Reduzierung von Energiekosten im Auge zu behalten. Energiefresser und mögliche Leckagen können anhand der Siemens-Lösung eruiert werden. Insgesamt ließ Coca-Cola in Sevilla an 225 sogenannten Datenpunkten Sensoren installieren, um die Effizienz der Produktion anzustreben.

Im Bereich Klima hat sich CCEP zum Ziel gesetzt, bis 2040 in seiner gesamten Wertschöpfungskette klimaneutral zu werden – zehn Jahre vor dem Ziel der Europäischen Union. Um die zu erreichen, hat das Unternehmen eine Roadmap erstellt, die die Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks in allen Tätigkeitsbereichen beinhaltet. Siemens Spanien liefert hierfür mit der digitalen Software Energy Manager PRO die entsprechende Antwort. Das Projekt wird vollständig von Spanien aus koordiniert und durchgeführt und trägt dazu bei, den Betrieb des CCEP-Werks in Sevilla zu verbessern.

Was wurde konkret unternommen? Zur Überwachung der Energie und des Verbrauchs am CCEP-Standort wurde die Software implementiert, mit der die relevanten KPI überwacht werden können. So kann der Standort vollständig analysiert und in Folge die gewonnen Daten direkt ausgewertet werden. Dieses Projekt wird zunächst in Sevilla vollständig koordiniert und umgesetzt. Es überwacht den Verbrauch von Wasser, elektrischer Energie, Dampf, Erdgas, CO2 und Druckluft.

Es gibt zwölf Produktionslinien. Siemens liefert unter anderem Lösungen für das Energiemonitoring.

Indoor-Farming bei Hopfen

Schlussendlich kann auch die Start-up-Szene in Spanien mit innovativen Ideen für den wachsenden Lebensmittelbereich und die gleichzeitig sich ändernden klimatischen Gegebenheiten mithalten. Bei Ekonoke, einem Unternehmen nahe Madrid, wird die Mission, den nachhaltigen Anbau von Hopfenpflanzen, die nur unter besonderen klimatischen Bedingungen wachsen, voranzutreiben und die Wertschöpfungsketten für diese Lebensmittel neu zu definieren, gelebt.

Das Unternehmen kombiniert neueste wissenschaftliche Erkenntnisse im Indoor-Farming mit neuen Technologien (IoT, Automatisierung, KI und Robotik), um einen klimaresilienten Hopfenanbau zu gewährleisten. Ekonoke wurde 2018 gegründet und begann mit dem Anbau von Blattgemüse. 2020 folgte das Start-up-Unternehmen der Idee mit dem Indoor-Hopfenanbau.

Ein Rundgang durch die Produktionsstraßen bei Coca-Cola in Sevilla ließ die Teilnehmer von den Energiemonitoringmaßnahmen überzeugen. Ein Meilenstein in Richtung Einsparungen ist gegeben. (Bild: x-technik)

Voraussetzungen bei klimatisch heiklen Gegebenheiten

Hopfen ist aufgrund von Witterungsschwankungen, Trockenheit und hohen Temperaturen im Sommer stark gefährdet. In der freien Natur gedeiht er nur in gemäßigten Klimazonen in porösen, sandigen Böden mit einem pH-Wert von etwa 6,5 (am besten Löss aus Gletscherablagerungen). Da Hopfenpflanzen schnell wachsen und tiefe Wurzeln schlagen, benötigen sie von etwa April bis September auf der Nordhalbkugel und von Oktober bis Februar auf der Südhalbkugel viel Wasser und eine gut dosierte Nährstoffversorgung mit Kalium, Phosphat und Stickstoff. In dieser Zeit verträgt die Hopfenpflanze keinen Frost und braucht mindestens 15 Stunden Sonnenlicht. Wenn die Rhizome, die unterirdisch und horizontal wachsenden Sprossachsen, im Winter eine Ruhepause einlegen, braucht die Hopfenpflanze Frostperioden.

Diese komplexen Anforderungen machen den Hopfenanbau in den meisten Teilen der Erde unmöglich und es bleiben nur zwei schmale Bänder rund um den Globus zwischen den 35. und 55. nördlichen und südlichen Breitengraden als potenzielle Hopfenanbaugebiete übrig. Was also tun? Hier kommt die Indoor-Landwirtschaft ins Spiel.

Coca-Cola in Spanien produziert Millionen Liter an Softgetränken und Mineralwasser jährlich für weite Teile der Welt. Eine digitale Überwachung sämtlicher Prozesse bietet Vorteile.(Bild: x-technik)

Indoor-Landwirtschaft mit Potenzial

Indoor-Landwirtschaft ermöglicht ganzjährigen und klimaresistenten Anbau und kann maßgeschneidert den lokalen Anbau von bestimmten Pflanzen bei hoher Qualität mit optimierten Aromen ergänzen. Zudem werden 95 Prozent weniger Wasser benötigt und die Nutzung Erneuerbarer Energien ist umsetzbar. Ekonoke will die Unabhängigkeit und Rentabilität der Hopfenproduktion durch Indoor-Anbau verbessern.

Welche Technik greift?

Nach den Tests in der Laborphase wird der Indoor-Hopfenanbau mit Hilfe der Siemens-Technologie industrialisiert, um die Anbaumethode dann in anderen Ländern einsetzen zu können. Nach der Pilotphase ist der nächste Schritt, das Projekt in den industriellen Maßstab zu bringen. Dieser erste Schritt ist somit der Vorläufer für die kommerzielle Phase des Projekts mit einer größeren Anlage von rund 10.000 m2 in Arteixo (Coruña, Spanien), in der Nähe der neuen Brauerei von Hijos de Rivera. Die gesamte Produktion in dieser Anlage wird ausschließlich für die Brauer von Estrella Galicia bestimmt sein.

Siemens liefert hierbei für den Aufbau der industriellen Fertigung sowohl bei der Funktionalität als auch bei der Sicherheit mit dem Xcelerator-Portfolio eine perfekte Lösung. In Bezug auf die Sicherheit unterstützen die Scalance-S-Produkte das Defense-in-Depth-Cybersicherheitskonzept. Sie schützen Automatisierungsnetzwerke und schließen nahtlos an die Sicherheitsstrukturen der Büro- und IT-Welt an.

Daten smart managen

Ekonoke will künftig alle Daten seiner Anlagen in einem intelligenten Managementsystem konsolidieren, um die besten Entscheidungen über Produktion, Rentabilität und Erntequalität zu treffen. In der nächsten Phase wird der Schwerpunkt auf die Energieeffizienz der Projekte gelegt. Dabei setzt das Unternehmen auf das Siemens Energiemanagementsystem Simatic Energy Manager PRO. Die Software unterstützt den Anwender mit einem umfangreichen Berichtswesen bei der Erfassung und Darstellung von Kennzahlen und Verbrauchsdaten sowie mit Tools zur Ermittlung von Kennzahlen für komplexere Zusammenhänge.

Bei allen drei Referenzbeispielen unterstützt Siemens mit smarter Technik die Schritte in eine smarte Produktionsumgebung, die gleichzeitig auch die Ziele des nachhaltigen Wirtschaftens mit sich bringen. Somit stehen „grüne“ Umweltziele einer modernen Produktion in keiner Weise im Weg, sondern unterstützen die Investition und gleichzeitig die Einsparung von Kosten, vor allem im Bereich des Energieverbrauchs.