Die Inspektion in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie umfasst mehr als nur die Überprüfung, ob ein UPC-Etikett mit dem Inhalt einer Verpackung übereinstimmt. Bei der Lebensmittelinspektion geht es darum sicherzustellen, dass das, was auf dem Paket steht, zu 100 % mit dem Inhalt übereinstimmt. Fehler und andere Irrtümer können potenziell den Ruf eines Unternehmens, seine Finanzen – die durchschnittlichen Kosten eines Lebensmittelrückrufs für den Hersteller betragen 10 Millionen US-Dollar pro Vorfall – und sogar seine Kunden beeinträchtigen.
Vor einigen Jahren erlitt ein Kind von David Kotula, dem Präsidenten von Sensors Integration, einem Unternehmen, das innovative Bildverarbeitungslösungen zur Verbesserung der Produktqualität entwickelt, eine allergische Reaktion auf Erdnüsse. Glücklicherweise hatte die Familie einen EpiPen und das Kind konnte behandelt werden. Angetrieben von dieser fast tragischen Erfahrung, setzte sich Kotula zum Ziel, die Sicherheit von Lebensmitteln und Getränken zu perfektionieren. Zu den Ergebnissen dieser Bemühungen gehört das Control Reliable Inspection System (CRIS). Es werden vier Cognex DataMan 474 Barcode-Scanner mit Edge Intelligence eingesetzt, um in Produktionslinien eine 360-Grad-Inspektion von Lebensmittelbehältern mit minimalem Abstand zu ermöglichen und gleichzeitig die SPS-Anforderungen und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren. Neben der Optimierung des Durchsatzes durch Minimierung des Produktabstands auf Förderbändern hat CRIS einen einzigartigen „Fail to Safe“-Ansatz. Es wird davon ausgegangen, dass alle Produkte falsch gekennzeichnet sind, bis ihre Richtigkeit nachgewiesen ist, was zu beispiellosen Genauigkeitsniveaus in der Produktion und bei der Verbrauchersicherheit führt.
Gehen Sie vom Schlimmsten aus, um das Beste zu erreichen.
Viele Prüfsysteme haben festgelegte Kriterien für die Erkennung fehlerhafter Produkte. Solche Systeme gehen davon aus, dass jedes Produkt gut ist, es sei denn, es werden ein oder mehrere Fehler gefunden. Laut Kotula geht die Annahme, dass alle Produkte als gut gelten, bis ein Fehler erkannt wird, jedoch davon aus, dass das Prüfsystem perfekt ist. Aber es gibt viele Dinge, die die Genauigkeit eines Bildverarbeitungssystems im Laufe der Zeit beeinträchtigen können. Wenn beispielsweise eine Kamera leicht unscharf ist, kann sie möglicherweise die Fehlerkriterien nicht erkennen. Ein verschränkter Draht an einer SPS kann dazu führen, dass „fehlgeschlagene“ Antworten eines automatisierten Prüfsystems nicht durchkommen. Weitere Probleme entstehen, wenn nach der Wartung ein nachgeschaltetes Rückweisungssystem nicht eingeschaltet wird. CRIS geht auf all diese Bedenken ein.
Weitere Probleme betreffen die „Teach“-Funktion vieler Bildverarbeitungssysteme. Durch die Verwendung der Teach-Funktion kann das System versehentlich dazu gebracht werden, fehlerhafte Produkte zu akzeptieren. Darüber hinaus ist es ohne Protokollierungszugriff auf das System schwierig festzustellen, wie lange eine Linie Produkte weitergeleitet hat, die eigentlich hätten aussortiert werden müssen, oder wer für die falsche Weiterleitung verantwortlich war.
„Ein Unternehmen hatte eine Linienabschaltung, weil es fehlerhafte Produkte erkannte“, sagte Kotula. „Der Bediener hat die Maschine gemäß seiner Schulung zurückgesetzt, woraufhin sie erneut ausfiel. Dann schlug ein erfahrener Bediener vor, eine andere Taste zu verwenden, um zu verhindern, dass sich das Herunterfahren wiederholt – nämlich die Teach-Taste. Das Unternehmen arbeitete zwei Tage lang mit dem falschen Bild im System, was dazu hätte führen können, dass fehlerhafte Produkte ausgeliefert werden.“
Um solche Fehler zu vermeiden, verzichtet Sensors Integration auf die Teach-Funktion. Stattdessen bietet das Unternehmen vorinstallierte Rezeptauswahlbildschirme, auf die nur autorisiertes Personal mit seiner RFID-Karte zugreifen kann, sowie zusätzliche Funktionen zur Aufzeichnung und Zeitstempelung von Ereignissen. Dies ist unerlässlich, um die Ursachen für Produktfehler zu ermitteln, die ordnungsgemäße Funktion des Systems zu überprüfen und alle Änderungen zu dokumentieren. Sensors Integration hat außerdem die vier DataMan-Lesegeräte im CRIS-System um Cognex Edge Intelligence (EI) erweitert, wodurch eine Bildarchivierung für die Fehlerbehebung nach Ereignissen und die Systemoptimierung ermöglicht und der Gesamtprozess des Kunden verbessert wird, indem das System mit dem Fertigungssteuerungssystem (MES) oder dem Enterprise-Resource-Planning-System (ERP) des Werks verbunden wird. EI bietet Sensors Integration eine einfache und schnelle Möglichkeit, alle Cognex Barcodelesegeräte für die Verwaltung und Systemoptimierung anzuschließen – eine wichtige Designkomponente des CRIS-Systems mit vier Kameras.
Neben der Bildarchivierung verbessert CRIS die Betriebsgenauigkeit, indem es den Zugriff auf das System über RFID-Ausweise mit unterschiedlichen Zugriffsebenen kontrolliert. Jede Interaktion mit dem System wird digital mit einem Zeitstempel, dem Namen des Mitarbeiters und weiteren Angaben aufgezeichnet. Darüber hinaus sind Sensoren an die Ausschleusvorrichtung angeschlossen, die CRIS darüber informieren, dass alle Systeme in Betrieb sind. Nach drei aufeinanderfolgenden Fehlern oder im Falle anderer Fehlercodes, welche die Verkabelung oder Aktuatoren betreffen, stoppt CRIS die Produktionslinie und benachrichtigt die zuständige Stelle. Insgesamt haben all diese Funktionen es CRIS ermöglicht, eine Genauigkeit von mehr als Six Sigma zu erreichen, wobei in einem Test mehr als 6,2 Millionen UPC-Codes ohne einen einzigen Fehler verarbeitet wurden. Der Test wurde an dieser Stelle abgebrochen, da die Testbehälter deutliche Abnutzungserscheinungen durch das Förderband aufwiesen!
Lebensmittelsicherheit zu geringeren Kosten
Sicherheit steht bei Sensors Integration an erster Stelle, jedoch müssen automatisierte Systeme auch den Budgets der Kunden entsprechen. CRIS ist als einfach zu installierende Nachrüstlösung für bestehende Verpackungslinien konzipiert, von denen die meisten nicht mit dem erforderlichen Abstand für die automatische UPC-Lesung ausgestattet sind. Die vier Kameras, die um das Verpackungsförderband herum positioniert sind, müssen in der Lage sein, Bilder aufzunehmen, den UPC-Code zu finden, den Code in eine Zahl umzuwandeln und diese Zahl an die steuernde SPS weiterzuleiten – und das alles innerhalb von Millisekunden. Die Barcode-Lesegeräte DataMan 474 von Cognex bieten hohe Lesegeschwindigkeiten mit variabler Fokussierung. Diese können schnell angepasst werden, um Unschärfen und Nicht-Lesbarkeiten zu reduzieren oder zu beseitigen. Um jedoch all diese Sicherheitsfunktionen in einem kostengünstigen Paket zusammenzufassen, musste Sensors Integration noch einen Schritt weiter gehen.
Mehrere Kameras erhöhen die Komplexität und die Kosten und stellen eine Einstiegshürde dar. Aufgrund seiner langjährigen Erfahrung als Cognex Integrator entwickelt Sensors Integration jedoch Steuerungssysteme, die Komplexität und Kosten wo immer möglich reduzieren.
Durch die Verwendung einer kleineren SPS mit weniger IP-Adressen und Ports anstelle eines teureren Modells lassen sich etwa 10.000 US-Dollar einsparen. Insgesamt senkt das Design von Sensors Integration die Kosten um mehr als 30.000 US-Dollar. Die Reduzierung von Teilen und Komplexität bietet weitere Vorteile und Einsparungen, wie beispielsweise eine verbesserte Lieferkette, schnellere Bauzeiten und kürzere Integrationsphasen. Mit den Produkten und Dienstleistungen von Cognex bietet Sensors Integration ein kosteneffizientes Design, das durchgängig Six-Sigma-Qualität oder besser liefert. Das allgemeine Ziel der Lebensmittelkontrolle ist es, die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten. CRIS ist eine fortschrittliche Bildverarbeitungslösung, die zur Überprüfung der Produktqualität und zur Validierung der Produktintegrität entwickelt wurde. Mit dem Anstieg von Produktion und Geschwindigkeit in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, sorgen Bildverarbeitungssysteme, wie sie beispielsweise von Sensors Integration und Cognex angeboten werden, für Inspektionslösungen, welche die Sicherheit von Verbrauchern und Unternehmen gewährleisten.