Sigmatek LASAL: Modulare Hamburger-Produktionslinie

Modern und flexibel – die neue Burger-Linie von Sleegers Technique versorgt in den USA 80 Lidl-Filialen mit portioniertem Hackfleisch und Burger.

Das Ergebnis ist eine 40 Meter lange Produktionslinie, in der rund 20 Funktionseinheiten flexibel miteinander verbunden sind. Mit dem Know-how von SigmaControl, dem niederländischen Sigmatek-Vertriebspartner, konnte mit Hard- und Software des österreichischen Automatisierungstechnikherstellers eine moderne und einzigartige Produktionslinie realisiert werden – und das in kürzester Zeit. Die Anforderungen an die Hamburger-Produktionslinie sind hoch: höchste Flexibilität der Prozesse sowie integrierte Safety und spezielle Features wie Wiegemodule und Metalldetektoren. Zudem sollen zwischendurch auch noch Specials für Aktions-Angebote in die Produktion integrierbar sein.

Wiegemodul mit Ausstoßeinheit.

DI Huub Sleegers
CEO von Sleegers Technique

„Bei der Programmierung können wir viele der einmal erstellten und getesteten LASAL-Klassen mit kleinen Anpassungen immer wieder einsetzen. Das spart enorm viel Entwicklungszeit.“

4.0-Anforderungen

„Eigentlich habe ich mein ganzes Leben lang Spezialanfertigungen gebaut“, erzählt Huub Sleegers, CEO von Sleegers Technique: "Es handelt sich dabei meist um eine Kombination von Funktionsmodulen. Ein Modul übernimmt z. B. das Schneiden, Portionieren oder Formen, ein weiteres das Wiegen, ein anderes legt das Papier darunter, und weitere schichten eine bestimmte Anzahl des Produktes in einer bestimmten Anordnung aufeinander. Eigentlich logisch, dass wir dazu auf ein modulares Konzept setzen. Wenn man 'customer-made' baut, kann man je nach Bedarf eine Reihe von Maschinen kombinieren und daraus eine komplette Linie bilden.“

„Alle Anforderungen an moderne Maschinen lassen sich in der Hamburger-Linie wiederfinden“, erklärt Seggers Projektmanager Jeroen van Beurden: „Ein Multitouch-HMI zum Bedienen der Linie, alle Funktionseinheiten sind miteinander vernetzt und alle Daten finden sich in einer gemeinsamen Datenbank. Das ist völlig neu, da bisher jedes Modul sein eigenes Programm, ein eigenes Display und eigene Rezepte hatte. Eine Vereinfachung auf der Bedienebene mit einer leicht verständlichen Benutzeroberfläche ist dabei sehr wichtig.“

Huub Sleegers ergänzt dazu: „Ich komme selbst aus der 'Welt des Schneidens'. Da hat man z. B. eine Wurstschneidemaschine, mit der aus einer 60 cm langen Salami mindestens 1.000 Scheiben rauskommen sollen. Beim Einstellen der Maschine gab es 200 Parameter, die ich beeinflussen konnte und der Maschinenbediener vor Ort ebenso – das machte die Sache kompliziert. Daher ist es uns wichtig, die Anforderungen an die Maschine nicht nur aus der Techniker-Perspektive zu betrachten, sondern auch mit den Augen des Bedieners. Wir gehen Top-Down durch die Konfiguration und stellen komplexe Einstellungen bewusst in eine andere Ebene". Jeroen van Beurden geht dazu ins Detail: „Wir haben mehrere Ebenen, auf die man mit der entsprechenden Berechtigung zugreifen kann. Als Extra-Feature der Engineering-Software LASAL von Sigmatik ist über den 'Machine Manager' ein Log-System hinzugefügt, über das alle Ereignisse in der Steuerung visualisiert werden können. Welcher Parameter auch geändert wird, jeder wird protokolliert. Huub Sleegers: „Bei den alten Maschinen war es so, dass die Frühschicht ihr eigenes Programm hatte und die Nachmittagsschicht stellte für das gleiche Produkt ein ganz anderes Programm ein. Jetzt können nur noch die effizientesten Programme ausgewählt werden.“

Im „Lane devider“ werden die gestapelten Burger in die richtige Konfiguration und Ausrichtung gebracht.

Moderne Servotechnik

In den letzten zwei Jahren hat Sleegers Technique kräftig in die Weiterentwicklung der Maschinen investiert. Vier Personen haben sich mit Entwurf, Design und Funktionalität der Maschineneinheiten befasst. Huub Sleegers: „Wir nehmen das Hackfleisch als Basis und am Ende wird daraus ein Burger, der anschließend gewogen, verpackt und markiert die Fabrik verlässt. Dazwischen liegt eine Reihe von Arbeitsschritten.“

Oft findet man bei Produktionslinien die speziellen Sleegers-Funktionsmodule am Anfang der Linie. Nachdem das Produkt portioniert, geformt und gewogen wurde (Wiegemodul mit Ausstoß-Einheit), beginnen die „Underleavers“ (Folien/Papier-Unterleger) und „Stackers“ (Einheit zum Schichten einzelner Produkte) ihre Arbeit. Die Underleaver-Maschinenmodule sind mit einem sogenannten „Lane Devider“ verbunden: Eine Ingenieurskunst bei der die Burger in zwei Reihen unterteilt werden, um dann schön präsentiert in einem Tray zu landen. Die Trays werden zuvor vom Tray-Dispencer-Modul entstapelt und zugeführt. Mit Sensoren erfolgen die Bewegungen automatisch exakter und schneller – und auch hier ist schön zu sehen, wie tief Sleegers die Servo-Technologie integriert. Dort wo Mitbewerber mit kleinen Motoren und viel Mechanik arbeiten, können bei Sleegers an jeder Position, wo Bewegung benötigt wird, separate Motoren eingesetzt werden, um Geschwindigkeit, Leistung und Position zu beeinflussen. Huub Sleegers: "Wir bauen außergewöhnliche Module, also Funktionen die aus dem Rahmen fallen und zudem robust, leicht zu reinigen und einfach zu warten sind. Unsere Maschinen sind kompakt und wasserdicht und wir versuchen, so wenig Kabel wie möglich zu verwenden."

Das Multitouch-HMI von Sigmatek sorgt für Überblick und intuitives Bedienen.

Intelligent, robust und sicher

Auch beim Thema Maschinen-Optimierung hat Sleegers laut Jeroen van Beurden die Nase vorn: "Wir entwickeln intelligente Lösungen. In unseren Maschinen wird die Elektronik immer auf einer separaten Platte montiert, die – aufgrund der Wärmebrücke – nicht direkt mit dem äußeren Rahmen verbunden ist. Wenn die Umgebungstemperatur ein paar Grad über 0 ist und die Putzkolonne die Maschine mit 80 Grad heißem Wasser reinigt, ergibt dies einen großen Temperaturunterschied, wodurch Kondensation im Schaltschrank entsteht. Deshalb gibt es eine spezielle Abschirmung in der Maschine, der Boden ist abfallend konstruiert und mit einem speziellen Ventil versehen."

Beim Design der Schaltschranktüren sind doppelte Scharniere im Einsatz und auf der Oberseite der Maschine ist in der Nähe des HMIs ein RJ45 Stecker zum Anschluss eines Laptops angebracht, so dass die Maschinentür so wenig wie möglich geöffnet werden muss. Ein Vorteil in einem Umfeld, in dem höchste Hygiene ein Muss ist. Jeroen van Beurden: "Detektierbare Kabelbinder sind im Schaltschrank nicht verpflichtend, wir verwenden sie aber generell. Und auch für die Kabelverbindungen wählen wir FDA-konforme Kabel überall dort, wo Stromversorgung, Kommunikation und Luft durchgezogen werden.“

Entstapeln und Zuführen von Trays, um die Hamburger in der richtigen Stückzahl aufzunehmen.

Modulare Steuerung als Basis für Flexibilität

Beim Steuerungssystem setzt Sleegers auf Sigmatek. Die eingesetzte Komplettlösung besteht aus kompakten S-Dias CPU- und I/O-Modulen inklusive Safety, modularen Dias-Drives und modernen ETT Multi-Touch-Bedienpanels. Huub Sleegers: "Wie viele Maschinenbauer haben auch wir in der Vergangenheit verschiedene Marken ausprobiert. Wir hatten immer wieder Probleme mit Komponenten, die nicht miteinander kommunizieren und daher nicht zusammenarbeiten konnten. Die Entwicklung unserer Maschinen hat in den letzten Jahren einen so großen Sprung gemacht, so dass wir mittlerweile keine anderen Marken mehr akzeptieren."

Jeroen van Beurden: "Wir freuen uns, dass wir jetzt in all unseren modularen Einheiten die superkompakten CPU- und I/O-Module von Sigmatek einbauen können. In der objektorientierten Engineering-Software LASAL sind diese Modul-Blöcke im Hardware-Editor auch direkt zu visualisieren und zu konfigurieren. Bei der Programmierung können wir viele der einmal erstellten und getesteten LASAL-Klassen mit kleinen Anpassungen immer wieder einsetzen. Das spart enorm viel Entwicklungszeit.“

Auch die Sicherheitsaspekte dürfen in einer Verpackungs-Linie nicht vergessen werden. In puncto Safety gibt es eine komplette SIL3-Kette, wo Not-Halt-Befehlsgeräte und eventuelle Alarme auf dem Bedienpanel übersichtlich visualisiert werden. Jeroen van Beurden: "Vor einigen Wochen mussten wir ein Problem im Ausland lösen. Über eine Live-Verbindung sahen wir, dass es sich um einen Kabelbruch in einem Sicherheitsschalter handelte, der die Maschine nicht starten ließ. Innerhalb zwei Stunden konnte das Problem von den Niederlanden aus gelöst werden. Da war echt ein Kick!"

Extra-Service macht den Unterschied

Laut Jeroen sind in dieser semi-automatischen Hamburger-Linie 8.200 Komponenten verbaut, plus Module, die zugekauft wurden. Der Großteil sind Sleegers Standard-Funktionsmodule, aber wenn der Kunde etwas Besonderes benötigt, wird die Linie entsprechend angepasst. Huub Sleegers: „Für sehr spezielle Funktionen, wie z. B. die Versiegelung von Trays, ist eine Eigenentwicklung nicht sinnvoll. Da binden wir spezifische Maschinenmodule anderer Hersteller ein. Mit den vielfältigen Schnittstellen des Sigmatek-Systems lassen sich diese einfach in die Linie integrieren."

Auch bei der Wartung und Behebung von technischen Problemen denkt das Sleegers-Team weit voraus. Huub Sleegers: "Wir stellen dem Benutzer in jedem Modul eine Testfunktion zur Verfügung. Bei jedem Start am Morgen wird ein Testprogramm aktiviert, das jeden Parameter softwaremäßig kontrolliert." Im Fokus steht eine langfristige Zusammenarbeit mit jedem Kunden und deshalb ist es Sleegers wichtig, Qualität zu liefern und auch zu garantieren. "Die Linie muss mindestens zehn Jahre laufen, nach fünf Jahren machen wir standardmäßig Maschinen-Updates," erklärt Huub Sleegers, „und wir versuchen bei den Maschinenmodulen so weit wie möglich die gleichen Komponenten zu verwenden. Zudem bieten wir unseren Kunden Ersatzteilpakete an. Das vereinfacht den Support, da die benötigten Ersatzteile dann schon beim Kunden sind und wir so auch über große Entfernungen schnell helfen können.“