Nachhaltigkeitsbericht 2019/20

Nachhaltigkeitsaspekte bei der Entwicklung von Abfüll- und Verpackungsanlagen

Ergonomie, Produktsicherheit, Energieeffizienz und Langlebigkeit berücksichtigen

KHS steht in der Verantwortung, seinen Kunden sichere, langlebige und effiziente Abfüll- und Verpackungsanlagen bereitzustellen. Diese sollen wiederum den Endverbrauchern ein geschütztes, authentisches und einwandfreies Produkt anbieten, das aus Umwelt- und Marketingaspekten optimal verpackt ist. Der Betrieb einer Anlage muss dafür unterschiedliche Anforderungen erfüllen.

Ergonomie / Bedienersicherheit  

Entwicklungen für den sicheren und ergonomischen Betrieb der Anlagen zahlen auf den Anspruch unserer Kunden ein, dass bei der Produktion keine Unfälle passieren (Zero Accident). Dazu tragen Standards wie die CE-Konformität oder die kundenindividuelle Maschinendokumentation ebenso bei wie verstärkte Automatisierungs- und Monitoringprozesse sowie eine vereinfachte Bedienerführung. So zählen beispielsweise einheitliche HMI-Systeme (Human Machine Interface = Mensch-Maschine-Schnittstelle) zu den wesentlichen Bausteinen für eine ergonomische und sichere Bedienung der Anlagen.

Beispiele der Weiterentwicklung aus dem Berichtszeitraum

Innoket Neo Flex
  1. Ziel ist es, dass die Prozesse in einer Anlage über wenige Bediener zentral und einfach zu steuern sind. So hat KHS für seine neue modulare Etikettiermaschine Innoket Neo Flex zum Beispiel ein umlaufendes HMI entwickelt, das mit dem Bediener um die Maschine herumgeführt werden kann und ihm so zu jeder Zeit Einblick in deren Abläufe ermöglicht.

    Wechsel auf ein anderes Behälter- oder Gebindeformat können bereits heute einfach durchgeführt werden: Indem der Bediener schnell und barrierefrei an die Formatteile herankommt bzw. diese selbst möglichst leichtgewichtig sind und einfach getauscht werden können. Mithilfe der serienmäßigen Schnellverriegelung QUICKLOCK können zum Beispiel im Bierfüller für Glasflaschen, dem Innofill Glass DRS ECO, Flaschenführungsteile mit wenigen Handgriffen werkzeuglos gewechselt werden.

2. Ein weiterer wichtiger Entwicklungsansatz ist die kontinuierliche Verbesserung der gesundheitlichen Schutzmaßnahmen für die Maschinenbediener. So haben wir beispielsweise bei den Füllmaschinen zur Abfüllung CO2-haltiger Getränke Emissionsmessgeräte implementiert, die zum Schutz vor Explosionen die CO2-Konzentration der Luft im direkten Bedienumfeld oder den Alkoholgehalt der Umgebungsluft messen. Im Bereich des Scherbenschutzes haben wir bei den Glasfüllern die Schutzmaßnahmen gegen Scherbenflug für den Bediener weiter verbessert.

Produktsicherheit

Die zentrale Aufgabe einer Abfüll- und Verpackungsanlage liegt in der sicheren und hygienischen Verarbeitung eines Getränkes. Die Verpackung schützt das Produkt auf dem Transport zum Handel und stellt den bedenkenlosen Konsum durch den Verbraucher sicher. Dafür braucht es optimal aufeinander abgestimmte Überwachungsprozesse in der Produktionsanlage, um mögliche Störungen und Fehler schnell und effizient zu identifizieren bzw. Chargen zurückzuverfolgen. Diese Prozesse dienen darüber hinaus dazu, Produktverluste zu minimieren oder Medienverbräuche weiter zu reduzieren. Damit stützen sie auch eine ressourceneffiziente Produktion.

Beispiele der Weiterentwicklung aus dem Berichtszeitraum

Dafür werden vor allem IT-basierte Überwachungs- und Diagnosesysteme auf Einzelmaschinen- und auch auf Anlagenebene eingesetzt. Sie dienen der Produktsicherheit, sorgen für weniger Störungen im Betrieb und stützen eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

1. Prozessüberwachung: Innoline Basic Line Monitoring, (BLM)
Diese Software ist eine Basisversion des Innoline MES (Manufacturing Exexution System); allerdings richtet sie ihren Fokus ausschließlich auf Prozessdaten, Produkt- und Verbrauchszähler sowie die Ermittlung externer Störungen. Dadurch erhalten Mitarbeiter nur die Informationen, die sie wirklich brauchen, um Schwachpunkte oder Ursachen für Performanceverluste zu identifizieren – und um unmittelbar reagieren zu können.
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2. Diagnoseinformationen – Nutzung von Sensoren/Aktoren - sogenannten I/O-Links - in Anlagen mit Mehrfachfunktionen oder Schnittstellen zu anderen Anlagen
KHS führt ein neues dezentrales System für die Anbindung der Sensoren/Aktoren an die Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) ein. Das System unterstützt den IO-Link-Standard. Durch die Umstellung auf das neue dezentrale System schafft KHS die Voraussetzung, die Diagnoseinformationen der Sensoren/Aktoren mit IO-Link-Schnittstelle auswerten zu können. Das neue dezentrale System wird fester Bestandteil unserer Produkte und Anlagen.

3. Prozessoptimierung in der Maschine
Auch auf Maschinenebene werden Abläufe kontinuierlich geprüft und vor dem Hintergrund der Produktsicherheit und – qualität weiter verbessert. Nachfolgend Beispiele aus dem Bereich der Bierabfüllung und PET-Behälterherstellung.

3.1. Glasflaschenfüller für die Abfüllung von Bier
A) OPTICAM: Kameragestützte Regelung der Aufschäumung
Mit dem System OPTICAM wird das Aufschäumen des Biers im Abfüllprozess überwacht und automatisch geregelt. Das schützt vor Produktverlusten im Produktionsprozess und sorgt für eine gleichbleibend hohe Bierqualität. Diese Option ist auch als Retrofit-Lösung erhältlich und kann in ältere Füllergenerationen eingebaut werden.

B) DIAS: Diagnose-Assistenz-System zur lückenlosen Qualitätsüberwachung
Ein Glasflaschenfüller für Bier kann über mehr als 200 Füllstellen verfügen. Das Diagnose-Assistenz-System DIAS überwacht den kompletten Abfüllprozess und sichert somit die Abfüllqualität über alle Füllstellen. So erkennt es Glasbruch ganz automatisch und lückenlos über den kompletten Bearbeitungswinkel und identifiziert Prozessabweichungen, was zu einer schnellen Fehlererkennung und gezielten Behebung führt. Das System bietet alle Voraussetzungen für eine zukünftige vorausschauende Wartung.

3.2. Streckblasmaschine
A) Automatische Steuerung und Anpassung einzelner Streckblasstationen
Das Inspektions- und Regelsystem Unit Mold Control sorgt im Streckblasprozess bei Flaschen mit hohem Recyclinganteil für eine optimierte Flaschenqualität, insbesondere bei inhomogener rPET-Qualität. Darüber hinaus ermöglicht dieses System ein Flaschen-Lightweighting durch Minimierung der Toleranzen der geblasenen PET-Flasche.

3.3. Tunnelpasteur Innopas SX
A) „Variable Sorte”
Bei der „Variable Sorte“ können unterschiedliche Pasteurisationsanforderungen für Produkte, welche in denselben Behältertyp abgefüllt werden, durch den Kunden ausgewählt werden und bieten damit mehr Flexibilität, insbesondere für Lohnabfüller. Im Gegensatz zu marktüblichen Systemen ist eine sichere Chargenrückverfolgung durch Dokumentation möglich und die Pasteurisationseinheitenregelung sorgt auch bei dieser Anwendung in vollem Umfang weiterhin für maximale Produktsicherheit.

Energie- und Ressourceneffizienz / Leistungssteigerung 

Energie- und Ressourceneffizienz beginnen bereits beim Maschinendesign und einer intelligenten Anlagenplanung. Dies zahlt auf den effizienten Einsatz der Materialien zur Herstellung der Maschinen bei gleichzeitig hoher Wirtschaftlichkeit und Anlagenverfügbarkeit in der späteren Nutzungsphase ein. Darüber hinaus strebt KHS die weitere Reduktion von Energie-, Wasser- und Medienverbräuchen sowie Verbrauchsmaterialien, wie zum Beispiel Leimen oder Schmierstoffen, im Produktionsprozess an.

Beispiele der Weiterentwicklung aus dem Berichtszeitraum

  1. Ein Trend geht eindeutig zu einem kleineren Maschinen-Footprint:
    Einerseits bezieht sich das auf in der Gesamtfläche kompaktere Anlagen, etwa indem die Maschinen zu sogenannten Blöcken zusammengeführt werden, die mehrere Teilprozessschritte des Abfüll- und Verpackungsprozesses vereinen. Hierdurch können beispielsweise Komponenten wie die Transportstrecken zwischen den Maschinen eingespart werden, was zu einer geringeren Gesamtfläche der Anlage führen kann.

    Andererseits entsteht durch das sogenannte Downsizing ebenfalls ein kleinerer Maschinen-Footprint: Ziel ist es, durch kleinformatigere Anlagen auch kleinen und mittelständischen Betrieben – insbesondere Brauereien – den Zugang zum Industriestandard zu ermöglichen.

    Innopro Ecostab S
    Hier haben wir unsere Bierstabilisierungsanlage erfolgreich verkleinert, um sie insbesondere kleineren Brauereibetrieben zugänglich zu machen.
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    Darüber hinaus ist auch die Weiterentwicklung von Maschinen vor dem Hintergrund der Leistungssteigerung bei möglichst gleichbleibendem Maschinen-Footprint eine Entwicklung, der KHS Rechnung trägt.
  1. Innopack Nature MultiPack
    Leistungssteigerung um 100 %. Die Packlösung kann nun bis zu 108.000 Dosen/Stunde verarbeiten. Bislang war eine Lösung zur Verarbeitung von 54.000 Dosen/Stunde erhältlich. Somit steht diese Maschine auch Produktionslinien mit hohem Ausstoß zur Verfügung.
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  2. Verbrauchsmedien im Produktionsprozess
    Wasser gehört zu den wertvollsten Ressourcen überhaupt und steht im Abfüll- und Produktionsprozess zusammen mit der Einsparung von Energie deutlich im Fokus der Kunden.

So haben unsere Entwicklungen in den vergangenen Jahren maßgeblich dazu beigetragen, beispielsweise den Wasserverbrauch pro Liter fertigem Softdrink von 3,6 Liter auf heute 1,7 Liter zu reduzieren (Quelle). Dafür arbeitet KHS auch kontinuierlich an den Optimierungen im Bereich des Hygienic Design. Wir schauen vor allem bei Maschinen, die aufgrund der Sicherheit bei Produktwechseln über regelmäßige Reinigungsintervalle bis ins Detail hygienisch gereinigt werden müssen, wie wir Wasser und Reinigungsmedien weiter einsparen können. Auf diese Weise können wir Ressourcen schonen und auch die Reinigungszeiten weiter verkürzen, was zu einer erhöhten Anlagenverfügbarkeit führt.
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Streckblasmaschine InnoPET Blomax Serie V
Bis zu 40 Prozent Energieeinsparung erreicht die Serie V im Vergleich zu ihrer Vorgängerin durch ein völlig neues Heizkonzept. Im Ofen werden die Preforms beidseitig an den mittig angeordneten Heizstrahlern vorbeigeführt. So konnte KHS die Anzahl der Heizkästen um bis zu 40 Prozent reduzieren. Das Ergebnis sind geringere Strahlungsverluste und deutliche Energieeinsparungen. Gleichzeitig konnte die Leistung von 2.250 Behälter/Kavität/Stunde nun auf bis zu 2.800 Behälter/Kavität/Stunde erhöht.
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Auch über technische Lösungen in der Maschine zur Herstellung der PET-Getränkeflaschen können Gewichtsreduzierungen erzielt werden. Mit dem sogenannten Fokusstrahler kann zusätzlich bis zu 1 Gramm Gewichtseinsparung pro Flasche erreicht werden.

Flaschenreinigungsmaschinen Innoclean
Durch den Einsatz weiterentwickelter Flaschenzellen für PET-Flaschen mit einem Volumen bis 2 Liter ist der Einsatz der Flaschenreinigung auch für diese typische Behältergröße im Bereich der ressourcenschonenden Mehrwegsysteme möglich. Hierdurch werden große Mengen an Wasser und Energie eingespart.
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Glasfüller Innofill Glass DRS ECO  
Der Füller zur Verarbeitung von Bier und Softdrinks bietet unter anderem ein spezielles Evakuierungs- und CO2-Spülverfahren für Glasflaschen an, das im Gegensatz zu konventionellen Verfahren nur noch 50 Prozent der ursprünglichen Menge CO2 für diesen Vorgang benötigt. Eine optimierte Vakuumpumpe sorgt für eine zusätzliche Energieeinsparung von bis zu 20 Prozent. 
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Traypapierpacker Innopack Kisters TPP
Insbesondere im Bereich der Umverpackungen steigt die Nachfrage nach alternativen Verpackungslösungen aus Papier oder Pappe. Der Traypapierpacker ist eine Weiterentwicklung unseres Hochleistungs-Schrumpfpackers. Statt des Schrumpftunnels wurde hier eine Papierfalteinheit eingefügt. Das Ergebnis ist eine deutliche Energieersparnis durch den Wegfall der Schrumpfeinheit. Die Lösung kann zusätzlich in einen Schrumpfpacker integriert werden oder den Schrumpfvorgang ersetzen. Darüber hinaus lässt sich diese Lösung auch als Retrofit in ältere Schrumpfpackergenerationen nachträglich einbauen.
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Palettentransport
Im Bereich des Palettentransports haben wir ein neues Gesamtkonzept eingeführt, das die Produktqualität erhöht und den Energieverbrauch je nach Anlagengröße entsprechend weiter senkt. So haben wir beispielsweise durch die Reduzierung des Platzbedarfs in Schaltschränken oder auf Bühnen auch die Anschaffungskosten gesenkt bzw. durch den Entfall benötigter Energie zur Schaltschrankklimatisierung die Kosten über den Gesamtlebenszyklus der Anlage weiter reduzieren können. Durch den konsequenten Einsatz von Frequenzreglern konnten wir die Varianz der eingesetzten Motoren reduzieren und die Prozesssicherheit im Palettentransport für unsere Kunden erhöhen. Ein weiteres Plus ist die Erweiterbarkeit der Lösung in eine bestehende Anlage. Somit ist sie energie- und ressourcensparend und stützt auch die zunehmende Anforderung der Kunden nach langlebigen Lösungen für einen langen und effizienten Anlagenlebenszyklus.

Langlebigkeit & Maschinenqualität / Leistungssteigerung 

KHS baut Maschinen- und Anlagenlösungen, die über Jahrzehnte im Einsatz sind. Das erfordert ein breit aufgestelltes Angebot an Erweiterungs- und Modernisierungsmaßnahmen, um die Anlagen flexibel und zukunftsfähig zu halten. Auf diese Weise können Produktionsanlagen an die Marktanforderungen individuell angepasst werden. Mit weiteren Services, wie einem umfassenden Abkündigungsmanagement, Umbaumöglichkeiten auf aktuelle Technologien, Beratung zur Linienoptimierung sowie einer Auswahl digitaler Serviceprodukte helfen wir unseren Kunden dabei, die Wertschöpfung ihrer Abfüll- und Verpackungsanlage zu erhöhen und zu verlängern.

  1. Unsere Kunden nutzen die Erweiterung ihrer Anlage vor allem dazu, ihre Produktion an die sich immer schneller verändernden Marktanforderungen flexibel anzupassen. KHS bietet hierfür modulare Lösungen an: Diese haben wir in der Etikettiertechnik mit der Innoket-Neo-Baureihe erfolgreich umgesetzt. Diese basiert auf dem Baukastenprinzip. Das bedeutet: Unterschiedliche Teilkreise sowie Etikettiermodule bieten eine sehr hohe Flexibilität, die in einer Abfüll- und Verpackungsanlage erforderlich sein können.
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    Auch bei den Füllern wurden beispielsweise die Glasfüller nach dem gleichen Prinzip weiterentwickelt. Das Ergebnis ist eine einheitliche Füllerplattform, die es dem Kunden erlaubt, später weitere Füllverfahren oder Behälterformate einfach und flexibel auf derselben Plattform zu erweitern, ohne dabei komplett in eine neue Maschine investieren zu müssen.
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    Ebenso ist bei Tunnelpasteuren der Baureihe Innopas SX eine nachträgliche Ergänzung von Funktionen einfach möglich. So kann man beispielsweise eine Maschine im Nachhinein mit einer Kühlturmanbindung zur Wassereinsparung ausrüsten. Dabei müssen für die mechanische Umsetzung lediglich ein entsprechend vormontiertes Versorgungsmodul in Maschinennähe platziert und geschraubte Rohrleitungsteile ausgetauscht werden.

    Eine weitere Rolle bei der Erweiterung einer Produktionsanlage spielt für unsere Kunden die Leistungssteigerung. So haben wir bei der Reinigungs- und Abfülleinheit Innokeg Transversal ebenfalls dieses Konzept umgesetzt. Hier können Kunden die Ausstoßleistung der Anlage auf ihre Bedürfnisse stufenweise erhöhen und so an ihre Anforderungen anpassen.
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  2. Während KHS mit seinen modularen Lösungen die Anlage vor allem flexibel und zukunftsfähig macht, können über den gesamten Maschinenlebenszyklus mithilfe von Umbauten Maschinen beispielsweise vor dem Hintergrund der Energie- und Ressourceneinsparungen so modernisiert werden, dass sie in vielen Fällen den Leistungen und/oder niedrigen Verbrauchswerten einer neuen Maschine nahekommen oder gerecht werden. Der Vorteil: Der Kunde baut auf einer bestehenden Lösung auf – eine komplette Neuinvestition ist so in vielen Fällen nicht notwendig. Im Kontext der Klimadebatte setzen Kunden vermehrt auf diesen Lösungsansatz. Mit Beginn der Corona-Pandemie im Jahr 2020 hat sich diese Entwicklung nochmals verstärkt. Wir konnten mit einer Vielzahl von Umbaupaketen diesem Trend Rechnung tragen und entwickeln unsere Leistungen auch dahingehend weiter, zum Beispiel unser Beratungsangebot schon frühzeitig weit vor dem Inkrafttreten gesetzlicher Richtlinien umfassend anzubieten.
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  3. Präventive und digitale Services: Auch das Abkündigungsmanagement bildet als präventive Serviceleistung für elektronische Komponenten in einer Anlage ein wichtiges Fundament, damit unsere Kunden möglichst ohne Unterbrechungen und Störungen produzieren können. Da sich der Lebenszyklus elektronischer Bauteile mittlerweile auf durchschnittlich zwei Jahre verkürzt hat, bietet KHS vorausschauend Alternativen an, damit die Anlage rechtzeitig umgestellt wird und beim Kunden weiterläuft – beispielsweise durch Änderung der Steuerung für KUKA-Roboter oder bei der Abkündigung von HMI-Systemen oder Messgeräten unterschiedlicher Hersteller.
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    Darüber hinaus ist eine deutliche Entwicklung zu digitalen Services und verstärkter Beratung spürbar. Mit dem neuen digitalen Kundenportal KHS Connect bieten wir zukünftig neben modernen Online-Shop-Funktionalitäten für effizientere Bestell-, Service- und Beschaffungsprozesse insbesondere individuelle, auf Ihre Maschinen abgestimmte Informationen und Beratungsleistungen zu Serviceprodukten, Umbauten und Optimierungsmöglichkeiten an. Nord- und Südeuropa sowie Deutschland, Österreich und die Schweiz (DACH) können KHS Connect bereits nutzen. Der weltweite Ausbau geht weiter: Bis 2022 sollen alle Länder an KHS Connect angeschlossen werden.
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  4. Im Zuge der Corona-Pandemie haben wir unsere digitalen Serviceleistungen weiter forciert. So können Kunden im Fall einer Betriebsstörung über Augmented Reality Services (ARS) in Echtzeit mithilfe eines Servicetechnikers ortsunabhängig mögliche Ursachen für die Störungen über eine Datenbrille identifizieren. Auch Kundentrainings wurden in 2020 als Online-Trainings in das Serviceangebot erfolgreich integriert. Unsere Beobachtungen zeigen, dass diese Entwicklungen auch einen nachhaltigen Effekt auf weitere digitale Services und Prozesse im Dialog mit unseren Kunden haben werden.
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