Als führender Systemanbieter ist sich KHS der Bedeutung dieser komplexen Prozesse für den Unternehmenserfolg bewusst. Daher treibt der Maschinen- und Anlagenbauer aus Dortmund zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte voran, die sich insbesondere auf digitale Netzwerke und Linienoptimierung konzentrieren.

Für KHS ist die Steigerung der Anlageneffizienz und die Reduzierung des Ressourcenverbrauchs, beispielsweise von Material und Energie, ein zentrales Ziel der Unternehmensstrategie. „Für uns zählt vor allem der Mehrwert für den Kunden bei der Entscheidung über die Umsetzung einer Idee“, erklärt Dr.-Ing. Matthias Schopp, Leiter Engineering Systems bei KHS. Der in Dortmund ansässige Systemanbieter legt großen Wert auf enge Kundenbeziehungen, die auf enger Zusammenarbeit basieren. „Diese schaffen optimale Voraussetzungen, um neuen Technologien unvoreingenommen und mit realistischen Erwartungen zu begegnen“, so Schopp. „Das zeigt sich beispielsweise im Bereich der geförderten Projekte. Dort können neue Technologien in einer Art ‚geschützter Umgebung‘ getestet werden. Dies ist zweifellos eine Plattform, die es unseren Entwicklern ermöglicht, in Zusammenarbeit mit externen Experten neue Ideen mit Umsetzungsrisiken zu erproben.“.

Vernetzung und Kooperation mit Forschungsinstituten und Universitäten.
KHS betrachtet die Vernetzung und Kooperation mit externen Forschungsinstituten und Universitäten als zentralen Fortschrittstreiber. So fördert KHS aktuell ein Forschungskonsortiumsprojekt zur additiven Fertigung in der Instandhaltungslogistik, an dem Wissenschaftler der Technischen Universität Dortmund, der Ruhr-Universität Bochum und des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik (IML) beteiligt sind. Bei diesem Verfahren, auch bekannt als 3D-Druck, werden Bauteile nach dem Schichtprinzip hergestellt. Unter anderem ermöglicht diese Fertigungsmethode die Produktion komplexer Bauteilstrukturen, die mit konventionellen Verfahren nicht realisierbar sind, und erleichtert so die Maschinenfertigung der Zukunft. Darüber hinaus beschleunigt der 3D-Druck die Ersatzteilversorgung, da er im Vergleich zur konventionellen Fertigung deutlich schneller ist.
Der Schwerpunkt der ausgewählten Projekte liegt aktuell jedoch auf Vernetzung, Digitalisierung und Prozessoptimierung. „Hauptziel unserer Forschungsaktivitäten ist es, unsere Anlagen und Maschinen noch effizienter und ressourcenschonender zu gestalten, damit auch unsere Kunden zukünftig von den Projekten profitieren“, erklärt Schopp.

Schnellere Abfüllprozesse dank selbstoptimierender Anlagen:
Ein Forschungsprojekt, das KHS und seine Partner kürzlich erfolgreich abgeschlossen haben, trägt den Namen DnSPro^1.Hinter dieser Abkürzung verbirgt sich die Entwicklung eines Abfüllsystems mit diversen Sensoren und intelligenter Steuerung. „Die Ergebnisse dieses Projekts können die Grundlage für zukünftige Abfüllmaschinen bilden, die sich durch automatische Anpassung der Abfüllparameter optimal an ein neues Produkt anpassen und so manuelle Einrichtungsprozesse ersetzen“, erklärt Schopp und hebt die Vorteile der selbstoptimierenden Abfüllanlage hervor. Kern der Entwicklung ist der Einsatz von maschinellem Lernen zur optimalen Anpassung an die Flaschenform, wodurch der Abfüllprozess schneller und effizienter wird.

Das Projekt entstand aus der Kooperation von fünf Industrieunternehmen mit der Hochschule Ostwestfalen-Lippe und der Ruhr-Universität Bochum. „Die Zusammenarbeit und die interdisziplinäre Entwicklung in diesem Projekt waren beispielhaft und werden einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Produktentwicklung leisten“, so Schopp.

Anlagenoptimierungleistet einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit.
Effizienz hat bei KHS höchste Priorität in der Produktentwicklung. Dazu gehören unter anderem die Einsparung von Material, Ressourcen und Energie sowie die Optimierung von Anlagen und Maschinen. KHS arbeitet kontinuierlich an der noch effizienteren Konstruktion seiner Anlagen. Selbst kleinste Bauteile werden dabei als wichtig erachtet. „Neue Funktionalitäten in einzelnen Modulen verändern unsere Maschinen und Anlagen schrittweise. Wir streben stets danach, dass alle Komponenten so effizient wie möglich sind und nahtlos zusammenarbeiten“, erklärt Schopp.

Forschungsprojekt^2.Dieses Projekt entwickelt Energiesparkonzepte und Verfahren zur Anlagenoptimierung für manuelle, pneumatische und elektrische Fördersysteme. Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, trägt das Projekt nicht nur zur Schonung von Energie und Ressourcen bei, sondern ermöglicht der Getränkeindustrie auch, ihre Gesamtbetriebskosten so gering wie möglich zu halten.

Digitale Technologien entlasten den Bediener.
Ein weiteres wichtiges Zukunftsthema für KHS ist die Mensch-Maschine-Kooperation. „Unser Ziel sollte es sein, den Menschen die Nutzung immer komplexerer Technologien aufgrund steigender Marktanforderungen zu erleichtern. Mithilfe künstlicher Intelligenz wollen wir Systeme für automatisches Lernen und Optimieren entwickeln“, so Schopp.

Im Rahmen des Projekts CyProAssist erforscht die KHS wichtige Grundlagen auf diesem Gebiet. Ziel ist die Entwicklung eines Produktionsassistenzsystems, das den Bediener bei der optimalen Maschinenbedienung unterstützt. „Wir wollen dem Maschinenbediener helfen, Fehlbedienungen zu vermeiden oder Störungen schnellstmöglich zu beheben, um eine hohe Maschinenverfügbarkeit zu gewährleisten“, erklärt Schopp.

Die Badische Staatsbrauerei Rothaus profitiert von der digitalen Technologie von KHS.
Die Zusammenarbeit zwischen KHS und der Brauerei beweist, dass der Einsatz digitaler Technologien in der Getränkeindustrie keine Zukunftsmusik mehr ist. Der Dortmunder Systemanbieter stattete seinen langjährigen Kunden mit einer erweiterten Innofill Glass DRS Glasflaschenfüllanlage aus, die über zahlreiche digitale Funktionen verfügt. Dazu gehört unter anderem die kameragesteuerte Hochdruck-Flüssigkeitseinspritzsteuerung OPTICAM. Dieses System erzeugt einen feinen Wasserstrahl, der den Rest-Sauerstoff aus der gefüllten Flasche verdrängt und somit entscheidend für die Bierqualität und -haltbarkeit ist. Dank dieser Neuentwicklung ermöglicht KHS die kontinuierliche Überwachung und Regulierung der Schaumbildung ohne Eingriff des Bedieners. Dadurch kann Rothaus Bierverluste durch übermäßige Schaumbildung reduzieren und gleichzeitig Flaschen mit unzureichendem Schaum erkennen und aussortieren.

Das neue DIAS (Diagnoseassistenzsystem) wirkt sich auch positiv auf den Abfüllprozess aus. Sensoren an jedem Füllventil ermöglichen die umfassende Überwachung und Visualisierung des Abfüllvorgangs. Dadurch lassen sich Abweichungen von den Sollwerten sofort erkennen. Besonders hervorzuheben ist die Steuerung der Evakuierungs- und CO₂-Spülprozesse^zur Minimierung der Sauerstoffaufnahme. Flaschenbruch wird in jedem Fall erkannt und beschädigte Flaschen automatisch ausgeworfen. Die Sensordaten sind jederzeit abrufbar und können für statistische Auswertungen der Ergebnisse genutzt werden. Dies ermöglicht die proaktive Identifizierung und Beseitigung potenzieller Fehlerquellen. In der Praxis führt dies nicht nur zu schnelleren Reparaturen und einer geringeren Belastung des Bedienpersonals, sondern bildet auch die Grundlage für die Wartung.

KHS ist überzeugt, dass die Zusammenarbeit mit Partnern aus Forschung und Industrie großes Zukunftspotenzial birgt.
Seit über 150 Jahren entwickelt KHS zukunftsweisende Maschinen und Anlagen und prägt damit die Getränkeindustrie nachhaltig. Die Kooperation mit Industrie- und Forschungspartnern ist ein zentraler Bestandteil des Erfolgsrezepts von KHS. Erfolgreich abgeschlossene Projekte wie DnSPro bieten KHS und seinen Kunden einen echten Mehrwert und belegen den Erfolg intensiver Zusammenarbeit. „Insgesamt können wir festhalten, dass unsere aktuell geförderten Projekte in den richtigen Forschungsfeldern angesiedelt sind und direkt greifbare Ergebnisse liefern. Neben diesen unmittelbaren Ergebnissen sehen wir auch den positiven Einfluss der Projekte auf das Wissen unserer Mitarbeiter: Wir alle lernen daraus“, resümiert Schopp.

Noten:

[1]DnSPro = Dezentrale Kooperation sensorbasierte Subsysteme für Produktionsanlagen mit Industrie 4.0, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

^[2]EnAP = Anwenderorientierte Nutzung effizienter Antriebstechnik in der Produktion. Das Forschungsprojekt des Instituts für Systemdynamik der Universität Stuttgart wird in enger Zusammenarbeit mit Partnern des Instituts für Fluidtechnik der Universität Dresden, der Festo AG & Co. KG, Xenon Automationund der KHS GmbH. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie von Festo, Xenon und KHS gefördert.

Autor: Dr. Ing. Matthias Schopp:Dr. Ing. Matthias Schopp, Leiter des Bereichs Engineering Systems bei KHS, ist der Ansicht, dass die Zusammenarbeit und der Austausch mit Universitäten und Forschungsinstituten zur Entwicklung und Verbesserung innovativer Produkte beitragen.