Um mit den Erwartungen der Konsumenten schritthalten zu können und damit wettbewerbs-fähig zu bleiben, muss die Lebensmittelindustrie sich kontinuierlich anpassen. Angesichts dieser Voraussetzung, dem Fachkräftemangel und gestiegenen Energiepreisen stehen heute immer mehr Unternehmen vor der Herausforderung, ihre Produktionsanlagen im Sinne von mehr Flexibilität, Resilienz und Energieeffizienz modernisieren zu müssen. Doch das ist nicht immer leicht. An der Future Food Factory OWL der Technischen Hochschule Ostwestfalen Lippe (TH OWL) wird daher ein herstellerunabhängiger und softwaredefinierter Automatisierungsansatz erprobt, der Migration und Integration – und damit auch die digitale Transformation – erheblich vereinfachen soll.
KI-gesteuerte Pflanzendrink-Produktion
Im Rahmen des Forschungsprojekts „FoodProduction 4.0“ testet die Future Food Factory modernste Technologien und Verfahren für die Lebensmittelindustrie. Hierfür wurde eine Produktionsanlage für Pflanzendrinks mit einem Volumen von 50 Litern entwickelt, die zukünftig auf 300 Liter erweitert werden soll.
Ein Schlüsselaspekt der Anlage ist die adaptive, autonome Funktionsweise. Eine an der Future Food Factory entwickelte Künstliche Intelligenz (KI) für Real-Time Quality Control passt, basierend auf sensorischen Daten, Mikroprozesse an – in Echtzeit. „Unsere KI passt den Produktionsprozess so an, dass die Schwankungen in der Rohstoffqualität ausgeglichen werden. So bleibt der Geschmack des Endprodukts konstant, auch wenn die Qualität der Rohstoffe variiert“, erklärt Prof. Jan Schneider, Projektleiter und Sprecher der Future Food Factory.
Proprietäre Hürden überwinden
Die Einbindung von Künstlicher Intelligenz in bestehende Produktionsprozesse ist dabei leichter gesagt als getan. Das weiß auch Prof. Schneider: „Insbesondere die proprietäre Verzahnung von Hardware und Software macht es schwer, das volle Potenzial dessen zu nutzen, was in puncto KI längst möglich wäre. Denn wenn Sie bereits eine bestehende Anlage haben, können Sie dort nicht einfach das für Sie am besten geeignete Produkt implementieren. Nein, Sie müssen ein Tool wählen, das auch explizit für das SPS-Modell geschrieben wurde, das in ihrer Anlage verbaut ist. Und in vielen Fällen heißt das: Sie können gar kein KI-Tool nutzen.“
Für Professor Schneider und sein Team an der Future Food Factory ist daher klar, dass es endlich einen herstellerunabhängigen und grundsätzlich offenen Automatisierungsansatz braucht. „Technologien für eine wettbewerbsfähige und nachhaltige Industrie sind längst vorhanden“, betont Prof. Schneider. „Aber wir müssen auch die Voraussetzungen dafür schaffen, dass Maschinenbauer und produzierende Unternehmen davon profitieren können. In unserem Projekt an der Future Food Factory setzen wir daher auf den Automatisierungsansatz der UniversalAutomation.Org (UAO). Er macht es möglich, dass Software unabhängig von der Herkunft der eingesetzten Hardware verwendet werden kann.“
Herstellerunabhängige Automatisierung mit UniversalAutomation.Org
Dieser herstellerunabhängige Automatisierungsansatz, der in der Future Food Factory nun zum Einsatz kommt, basiert auf einer denkbar einfachen und aus der Consumer-IT bekannten Idee: Ist ein unabhängiges Betriebssystem vorhanden, das herstellerübergreifend in alle Hardwarekomponenten implementiert wird, muss ein und dieselbe Software nicht länger für jedes Herstellersystem neu entwickelt werden. Stattdessen wird die Software nur einmal und ausschließlich für das eine, herstellerübergreifende Betriebssystem geschrieben. So funktioniert es bei Laptops und so macht es auch die UniversalAutomation.Org.
Die 2021 gegründete und inzwischen 104 Mitglieder starke Non-Profit-Organisation ist ein Zusammenschluss aus führenden Industrieunternehmen, Maschinenbauern, Start-ups und Universitäten und stellt mit ihrer Runtime Execution Engine genau diese Art von herstellerunabhängigem Betriebssystem zur Verfügung, die es für eine Auflösung der proprietären Abhängigkeit von Hardware und Software braucht.
KI-Einbindung ohne Hindernisse
Nutzbar wird das Potenzial der Runtime Execution Engine von UniversalAutomation.Org durch ein entsprechendes Engineering Tool. Schneider Electric hat hierfür auf Basis der UAO-Technologie eine offene Automatisierungsplattform entwickelt: EcoStruxure Automation Expert. Damit lassen sich Anlagen unabhängig von der genutzten Hardware entwerfen, programmieren und steuern. Die Entkopplung von Hard- und Software wird hier konsequent umgesetzt – für maximale Flexibilität in der Automatisierung.
Reinholt Schlechter, der für Schneider Electric das Projekt der Future Food Factory begleitet: „Mit dem Einsatz unseres Automation Expert hat sich die Future Food Factory für eine Automatisierungslösung entschieden, mit der das KI-Tool der Hochschule nicht angepasst werden muss, um es in den Produktionsprozess einzubinden. Es kann schlichtweg als herstellerunabhängiger Softwarebaustein in die Anlage integriert werden.“
Fazit
Die Zukunft der Lebensmittelproduktion liegt in flexiblen und herstellerunabhängigen Automatisierungslösungen. Projekte wie die der Future Food Factory zeigen, wie Industrie 4.0 wirtschaftlich und zukunftsfähig umgesetzt werden kann: Durch offene Automatisierung mit der Runtime Execution Engine von UAO und EcoStruxure Automation Expert von Schneider Electric.
Vertiefende Veranstaltungen
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