Welche Rolle spielt die Automatisierung in modernen Bäckereien?
Anwendung
Die industrielle Automatisierung in Bäckereien muss von Fall zu Fall behandelt werden. Es gibt mehrere Faktoren, die die Vorgehensweise bei der Automatisierung beeinflussen. Die Größe des Unternehmens ist ein wichtiger Faktor.
Wir können dieses eine Thema in 3 Unterthemen aufteilen: Automatisierung in Großbäckereien, in mittelgroßen Bäckereien und in kleinen Bäckereien.
Wir werden uns auf die Produkte konzentrieren, die in diesem Prozess verarbeitet werden. Obwohl es eine Reihe verschiedener Produkte gibt, die verarbeitet werden können, werden wir uns hauptsächlich auf Brot- und Teiganwendungen konzentrieren. Schokolade, Kuchen und Süßigkeiten werden in einem eigenen Artikel ausführlich behandelt.
Wir haben bereits eine erste Anwendung mit SoftGrippers und SoftActuators auf unserer Website veröffentlicht. Wenn Sie also auf der Suche nach Videos zur Verarbeitung von Rohteig sind, sollten Sie diese Unterseite besuchen, um zusätzliches Material zu erhalten.
Für eine allgemeinere Betrachtung des Themas und die Auswahl eines Greifers für die Teig- UND Brotentnahme bietet dieses Whitepaper einen guten Überblick für den Anfang.
Struktur der Industrie
- Große Unternehmen setzen auf vollautomatische Prozesse und versuchen, die Prozesse zu optimieren, um den Durchsatz zu erhöhen. Scara- und Delta-Roboter sind in der Regel ein Standard und Hochgeschwindigkeits-Pick&Place- und Pick&Package-Anwendungen werden mit geringen Stillstandszeiten durchgeführt. Das bedeutet eine hohe Standardisierung von Produkten und Prozessen
- Mittelständische Unternehmen setzen auf die Automatisierung von einfachen Aufgaben oder Teilprozessen, die manuell ausgeführt werden. Hochgeschwindigkeits-Delta-Roboter werden mit Kollaborationsaufbauten kombiniert. Manchmal wird eine Produktionslinie für mehrere Bäckereiprodukte verwendet. Die Vielseitigkeit beginnt eine größere Rolle zu spielen. Manchmal ist die Kommissioniergeschwindigkeit nicht so wichtig, und Cobots werden immer häufiger gesehen
- Kleine Unternehmen setzen auf einfache Nutzung, Cobots und einfache Nutzung und Neuprogrammierung
Große Unternehmen
Große Unternehmen haben Integratoren oder interne Teams, die daran arbeiten, die Prozesse so effizient wie möglich zu gestalten. Mit dem richtigen Kapital können ganze Produktionslinien mit Hilfe von Robotern, automatischer Kommissionierung und Platzierung von Produkten und anderen Prozessen wie Schneiden, Falten, Backen und vollautomatischer Qualitätskontrolle nachgebildet werden.
Ein gutes Beispiel ist eine ganze Backstraße von der Teigzubereitung bis zum Verpacken der einzelnen Brezeln in Tüten. Eine ganze automatisierte Produktionslinie wird von einem Team von Ingenieuren gebaut, bei der jedes Detail passen und zur Laufzeit gewartet und mit nur kurzen Produktionsunterbrechungen debuggt werden muss. Zeit ist schließlich Geld. Diese Projekte können zwischen 3 Monaten und mehr als einem Jahr dauern. Dies beinhaltet eine Kapitalinvestition, bei der die Kapitalrendite (ROI) mehrere Jahre dauern kann und daher nur für größere Unternehmen in Frage kommt. Diese Produktionslinien werden oft von spezialisierten Integratoren wie Abendschön in einem separaten Gebäude vormontiert und später demontiert und zum eigentlichen Einsatzort transportiert.
Diese Maschinen produzieren Standardware und sind besonders schwer auf eine andere Produktlinie umzustellen. Mithilfe von Delta- oder Scara-Robotern werden Teig, rohe Brötchen und gebackene Brotlaibe von und auf Tabletts oder sogar in Kisten in Verpackungslinien gelegt.
Unser Greifersystem hilft bei Hochgeschwindigkeitsaufbauten, Brot sicher und mit präziser Aufnahme und Abgabe zu handhaben. Eine spezialisierte Produktionslinie, die auf Geschwindigkeit getrimmt ist, erfordert einen für diese Aufgabe geeigneten Greifer. SoftGripping hat einen Teigkugelgreifer entwickelt, der zusammen mit ABI entwickelt wurde, um Teig zu handhaben, ohne Greiferspuren zu hinterlassen, und um eine perfekte Form für Teigkugeln zu haben, die in dieser Einrichtung gehandhabt werden. Ein SoftGripper wird aus FDA-konformen Materialien hergestellt. Finger aus speziellen Silikonen und Greiferbasen in einem speziellen Verfahren. Das Beste von allem: Wir sind spezialisiert auf Rapid Prototyping und Fertigung für FDA-konforme Anwendungen. Das bedeutet, dass die Greifer genau auf die Form Ihres Produkts zugeschnitten werden können. Und das alles, ohne die Greiferbasis aus mehreren Teilen zusammensetzen zu müssen. Dies reduziert mögliche unhygienische Bereiche drastisch!
Ein weiteres Plus: Der Greifer kann mit Standardlösungen für die Reinigung und Wartung der Anlage gewaschen werden. Sollten Sie eine Spülmaschine für den Greifer verwenden, empfehlen wir einen einfachen Werkzeugwechsler, um den Arbeitern das Leben zu erleichtern und die Anzahl der auf dem Werksgelände verwendeten Werkzeuge zu reduzieren.
Große Unternehmen haben Integratoren oder interne Teams, die daran arbeiten, die Prozesse so effizient wie möglich zu gestalten. Mit dem richtigen Kapital können ganze Produktionslinien mit Hilfe von Robotern, automatischer Kommissionierung und Platzierung von Produkten und anderen Prozessen wie Schneiden, Falten, Backen und vollautomatischer Qualitätskontrolle geschaffen werden.
Ein gutes Beispiel ist eine ganze Backstraße von der Teigzubereitung bis zum Verpacken der einzelnen Brezeln in Tüten. Eine ganze automatisierte Produktionslinie wird von einem Team von Ingenieuren gebaut, bei der jedes Detail passen und zur Laufzeit gewartet und mit nur kurzen Produktionsunterbrechungen debuggt werden muss. Zeit ist schließlich Geld. Diese Projekte können zwischen 3 Monaten und mehr als einem Jahr dauern. Dies beinhaltet eine Kapitalinvestition, bei der die Kapitalrendite (ROI) mehrere Jahre dauern kann und daher nur für größere Unternehmen in Frage kommt. Diese Produktionslinien werden oft von spezialisierten Integratoren wie Abendschön in einem separaten Gebäude vormontiert und später demontiert und zum eigentlichen Einsatzort transportiert.
Diese Maschinen produzieren Standardware und sind besonders schwer auf eine andere Produktlinie umzustellen. Mithilfe von Delta- oder Scara-Robotern werden Teig, rohe Brötchen und gebackene Brotlaibe von und auf Tabletts oder sogar in Kisten in Verpackungslinien gelegt.
Unser Greifersystem hilft bei Hochgeschwindigkeitsaufbauten, Brot sicher und mit präziser Aufnahme und Abgabe zu handhaben. Eine spezialisierte Produktionslinie, die auf Geschwindigkeit getrimmt ist, erfordert einen für diese Aufgabe geeigneten Greifer. SoftGripping hat einen Teigkugelgreifer entwickelt, der zusammen mit ABI entwickelt wurde, um Teig zu handhaben, ohne Greiferspuren zu hinterlassen, und um eine perfekte Form für Teigkugeln zu haben, die in dieser Einrichtung gehandhabt werden. Ein SoftGripper wird aus FDA-konformen Materialien hergestellt. Finger aus speziellen Silikonen und Greiferbasen in einem speziellen Verfahren. Das Beste von allem: Wir sind spezialisiert auf Rapid Prototyping und Fertigung für FDA-konforme Anwendungen. Das bedeutet, dass die Greifer genau auf die Form Ihres Produkts zugeschnitten werden können. Und das alles, ohne die Greiferbasis aus mehreren Teilen zusammensetzen zu müssen. Dies reduziert mögliche unhygienische Bereiche drastisch!
Ein weiteres Plus: Der Greifer kann mit Standardlösungen für die Reinigung und Wartung der Anlage gewaschen werden. Sollten Sie eine Spülmaschine für den Greifer verwenden, empfehlen wir einen einfachen Werkzeugwechsler, um den Arbeitern das Leben zu erleichtern und die Anzahl der auf dem Werksgelände verwendeten Werkzeuge zu reduzieren.
Mittelständische Unternehmen
Mittelgroße Unternehmen können mit Integratoren zusammenarbeiten, aber der Umfang der zu automatisierenden Linien ist kleiner. Einzelne Stationen sind oft ein gutes Ziel. Je einfacher zu automatisieren – desto besser. Für einfache Aufgaben findet man keine Leute: ein perfektes Ziel für die Automatisierung! Neben der Zusammenarbeit mit Integratoren und dem Kauf vorgefertigter Systemlösungen, die Änderungen im Arbeitsablauf erfordern und nur einen Arbeitsplatz auf einmal automatisieren, sind eigene Interaktionsbemühungen erforderlich, um Systeme zu integrieren, zu testen und Kosten zu sparen, wo immer dies möglich ist.
Eine zweite Möglichkeit, drastische Kosteneinsparungen zu erzielen, ist die Verwendung von Cobot-Konfigurationen, die auf mehrere Arten verwendet werden können. Die moderne Robotik ermöglicht die Programmierung über eine grafische Oberfläche, so dass den Mitarbeitern nach einem kurzen Seminar ein neues Werkzeug an die Hand gegeben werden kann, mit dem sie tatsächlich arbeiten können. Unsere Partner in Willich unterstützen Unternehmen bei der Entdeckung von Roboteranwendungen und bei der Schulung von Benutzern zur Programmierung von Aufgaben. Für Anwendungen wie diese ist ein Universalgreifer erforderlich: ein einziges Werkzeug zum Aufnehmen verschiedener Brotsorten und -größen.
Wir haben Greifer für verschiedene Anwendungen getestet:
Handhabung von verpackten Backwaren wie verpacktes und geschnittenes Brot, mehrere Brötchen in einer Tüte, Plastikkisten mit Süßigkeiten, Keksrollen. In diesem Test war ein größerer Greifer vorteilhaft. Nicht das Gewicht der Produkte, sondern die Größe war der Hauptfaktor. Brot wiegt nur etwa 250 g bis 400 g. Selbst größere Teigklumpen, die für die Pizzaherstellung oder als Ausgangsmaterial für Brötchen verwendet werden, haben nur ein Gewicht von 500 g oder 600 g, ergeben aber ein Endprodukt, das bis zu 300 mm lang sein kann. Dies erfordert einen langen Greifer. Wir haben ein 8-Finger-Parallelgerät verwendet.
Die Finger greifen um die Packung herum und passen sich der Form an, so dass auch dann, wenn die Packung nicht exakt verlängert ist, sondern eine eher runde Form hat, eine sichere Entnahme erfolgen kann.
Bei der bin picking oder einzelnen Produkten, wie z.B. bei der von APEX motion entwickelten Schalenverpackung für Bäckereien, könnte ein großer Greifer ein wenig problematisch sein. Ein 8-Finger-Greifer ist nicht nur in der Anschaffung und Wartung teurer, weil die Finger alle 10 Millionen Zyklen ausgetauscht werden müssen, sondern auch in der Größe.
Ein kleinerer Greifer ist besser geeignet, um an enge Stellen zu gelangen und eine dichtere Packung auf Schalen zu erreichen. Hier schlagen wir einen 4-Finger-Zentriergreifer vor, der sich hervorragend für Brötchen eignet. Die Druckeinstellung bei Brötchen ist nicht so wichtig. Zwischen 0,6 bar und 1,1 bar war der Unterschied nicht spürbar, die Kruste der meisten Brötchen ist hart genug, um jeder Einstellung standzuhalten. Bei Rosinenbrötchen hingegen empfehlen wir, mit einem niedrigeren Druck zu beginnen, um ein Zerdrücken zu vermeiden. Manchmal, wie in diesem Fall, ist weniger Druck besser und gibt einen sichereren Griff, schließlich würde man ein Brötchen nicht mit voller Kraft in die Hand nehmen. Alles in allem hilft es, mit SoftGrippern über den Greifvorgang so nachzudenken, als würde man ihn mit den eigenen Händen durchführen! Stellen Sie sich einfach vor, Sie hätten ein paar Finger mehr (oder weniger). Wenn Sie aus der Metall- oder Holzbearbeitung kommen, könnte die zweite Option bereits der Fall sein.
Kleine Unternehmen
Kleine Unternehmen können von Roboterstationen in mehrfacher Hinsicht profitieren. Unser Unternehmen hat seinen Sitz in Deutschland. Normalerweise ist es schwierig, junge Menschen zu finden, die bereit sind, eine Karriere in einer Bäckerei zu beginnen. Nicht jeder muss frühmorgens eine Schicht antreten und bekommt dafür nur einen kleinen Kredit. Ein großer Prozentsatz der Schulabgänger strebt eine Hochschulausbildung an. Um den Bedarf an neuen Arbeitskräften zu verringern und den Bereich attraktiver zu machen, wurden viele Studien durchgeführt, um kleine Bäckereien mit Robotersystemen für einzelne Backphasen auszustatten. Z. B. das Einfüllen des Teigs in die Backformen am Morgen, um sicherzustellen, dass das Brot fertig ist, bevor der Laden geöffnet wird. Es kann eine Unterteilung zwischen Bäckereien und dem Gaststättengewerbe vorgenommen werden. Zunächst wurden Roboter als Diener eingesetzt. Nicht nur als Teil eines Automaten, den es bereits in den frühen 1880er Jahren gab, sondern als echte Alternative für den Transport von Geschirr zu den Tischen. Jetzt erforschen Unternehmen wie Misorobotics den Einsatz von Roboterarmen in Küchen.
Aber konzentrieren wir uns auf die Vielseitigkeit der Handhabung von Brot in kleinen Bäckereien: Natürlich ist ein Cobot für diese Anwendungen am besten geeignet. Andernfalls sind die zu erfüllenden Sicherheitsanforderungen einfach unerreichbar. Vergewissern Sie sich, dass der Cobot für den Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet ist. Nicht alle Cobots sind lebensmittelecht, vor allem wegen des verwendeten Fugenfetts und der vielen unhygienischen Räume und Materialien! Also eine Warnung an alle, die einen Roboter in der Küche oder in der Bäckerei einsetzen wollen. Als Nächstes ist ein Greifer wichtig, der alles aufnehmen kann, was Sie zu handhaben haben. Wir können dies nicht genug betonen: Die Wahl des richtigen Werkzeugs für die jeweilige Aufgabe ist wichtiger als jeder andere Aspekt, der Ihnen in den Sinn kommen könnte! Stellen Sie sicher, dass Sie sich für einen Greifer entscheiden, bevor Sie über Roboter, Pneumatik, Roboterzellen oder Plattformen nachdenken, oder sogar über komplette Einrichtungen, die den Greifer dem Rest überlassen. Raten Sie mal! Wenn Sie nicht alle Produkte abholen können, haben Sie auch keinen Bedarf für den Rest. Wir bekommen eine Reihe verzweifelter Kunden, die zu uns kommen, bei denen bereits alles eingerichtet ist und eine Vielzahl von Greifern verwendet wird, aber kein einziger für die Aufgabe geeignet ist. Eine Anwendung war die Handhabung von Burgern. Ich nehme das untere Brötchen, ein schönes Stück Burger-Patty mit einem geschmolzenen Stück Käse darauf, etwas Salat, der auf das Fleisch kommt, und schließe mit dem zweiten Stück Brot ab. Eine Aufgabe, die für eine menschliche Hand vollkommen in Ordnung und einfach erscheint. Das ist es, womit die meisten herkömmlichen Greifer zu kämpfen haben. Die menschliche Hand in Kombination mit dem Sehvermögen verfügt über eine Vielzahl von Sensoren, die die Struktur und die Beschaffenheit jedes einzelnen Produkts erfassen. Das Brot ist weich und leicht, der untere und der obere Teil haben eine unterschiedliche Nachgiebigkeit: Eine Roboterklammer würde zwei verschiedene Einstellungen für Druck und Positionierung benötigen, um die Brötchen zu greifen. Ein 4-Finger-SoftGripper bahnt sich seinen Weg um das Brötchen. An den Seiten des unteren Teils und sogar an der schrägen Oberfläche des oberen Teils. Und das alles mit nur einer Druckeinstellung.
Als Nächstes das Brötchen: Das Fleisch könnte die exakte Form des Brötchens haben, aber in unserem Fall hat man sich für ein ausgefalleneres Stück entschieden, das sich besser handhaben lässt. Er ist kleiner als das Brötchen, aber höher. Dies würde bedeuten, dass zumindest das Greiferprofil unterschiedlich eingestellt werden müsste, was aber in den meisten Fällen ein völlig anderes Werkzeug und einen automatischen Werkzeugwechsel zwischen den Bearbeitungsschritten erfordern würde.
Jetzt kommt der wirklich komplizierte Teil der Sandwichherstellung. Das Salatblatt. Welche Form hat sie? Er hat keine einheitliche Form, und das Nachgeben gegenüber Druck hängt stark davon ab, wo und wie man ihn anfasst. Oben: Die Positionierung kann knifflig sein, da sie davon abhängt, wie man sie auf dem Fladen platziert. Hier braucht man einen Greifer, der sich auch darin zurechtfindet. Zu guter Letzt legen wir ein Brötchen auf den Salat. Hier legen wir sie ordentlich auf den Salat, achten aber darauf, dass das Zerdrücken keine Spuren auf Brot oder Salat hinterlässt. Der Greifer muss weich genug sein, um auf die Umgebung zu reagieren. Als Greifer wählten wir einen 4-Finger-Zentrierer mit einem 15°-Winkel an den Fingern. Ein leicht abgewinkelter Greifer hilft bei der Vielfalt der Lebensmittel, die mit einem einzigen Greifer gegriffen werden können. Ein einziger Greifer bedeutet eine geringere Investition für den Einstieg in die Automatisierung.
Wenn Sie sich nicht sicher sind, welchen Greifer Sie kaufen sollen, ist ein Bausatz vielleicht die beste Wahl. Der Preisunterschied ist gering im Vergleich zu z. B. einem Sechs-Finger-Greifer, der im Lieferumfang enthalten ist, aber man erhält mehr Sockel und Adapter für verschiedene Robotermodelle, einen Abstandshalter und einen Saugnapf, so dass man mit einem einfachen Kit mehrere Greifermodelle ausprobieren kann. Dieses 4-minütige Video erklärt, wie es funktioniert.
Alle Anwendungen
Integration von Produktionslinien
Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place
Meistens geht es dabei um mehr als nur um das einfache Auswählen und Platzieren. Bei der Teigverarbeitung kann beispielsweise ein Teigball in einer speziellen Förderbandanlage vorgeformt werden und muss dann zum Backen auf ein Blech gelegt werden. Dieses Tablett wird wiederum auf ein zweites Förderband gesetzt.
Das ist noch nicht alles. Das Sortieren, Ausrichten von Produkten, damit sie die gleiche Ausrichtung haben, oder einfaches Qualitätsmanagement, um Produkte auszusortieren, die die festgelegten Grenzwerte nicht erfüllen, ist etwas, das wir täglich erleben. Beim Ausrichten müssen wir darauf achten, dass wir präzise sind, aber gleichzeitig schonend mit dem Produkt umgehen, auch bei höheren Geschwindigkeiten. Leitbleche an der Seite des Greifers können die Erschütterungen durch Beschleunigung und Abbremsung bei der Handhabung verringern. Natürlich sind gute Kenntnisse in der Roboterprogrammierung von Vorteil, denn einfache Anpassungen der Streckenführung führen zu einer gleichmäßigen Kurve, der der Roboterarm folgt. Abstandshalter in der Mitte des Greifers hingegen helfen bei der Positionierung von Brot und Brötchen in den Klauen des Greifers. Dies soll verhindern, dass das Gerät bei Erschütterungen hochrutscht. Das ist besonders wichtig, wenn es zum Beispiel darum geht, rohe Brötchen zu positionieren und auszurichten.
Kommissionierung und Verpackung
Produkte, die von einem Bäckerei-SoftGripper verarbeitet werden können
Gefrorener Teig und Brötchen
Standardmäßig werden sie in kalten Umgebungen gehandhabt, um die Kühlkette nicht zu unterbrechen. In diesem Fall ist die Einstellung des Drucks nicht so wichtig. Achten Sie einfach darauf, dass die Größe des Greifers in etwa der Größe des Produkts entspricht. Ein etwas höherer Druck ist in Ordnung. Selbst bei einem Teig, den man als weich bezeichnen würde, würde man keine Griffspuren bekommen. Auch eine etwas niedrigere Temperatur macht den Teig zu einem gut zu verarbeitenden Material. Achten Sie darauf, dass der Teig beim Testen Ihrer Anwendung gefroren ist. Wir haben eine Reihe von Tests zu diesem Thema für unsere Kunden durchgeführt. Einige dieser Videos sind oben zu sehen.
Teig bei Raumtemperatur
Brot und Brötchen
Kleine Torten
Kuchen entstehen dort, wo die Finger die Oberfläche berühren, oder wenn der Kuchen von einer Verpackung bedeckt ist. In beiden Fällen können die Greifer verwendet werden. Zuckerguss oder Schokolade oben drauf ist kein Problem, das wissen wir vom Umgang mit Schokolade. Stellen Sie aber sicher, dass Sie den Druck auf 0,7-0,6 bar einstellen und die vorhandene Fläche nutzen.
Ein besonderes Interesse gilt der Fingerfestigkeit und der Formstabilität, die für das Einlegen von Kuchen in Kunststoffverpackungen oder für die so genannte maschinelle Verarbeitung erforderlich sind. Mit dem 3-Finger-Zentrischgreifer haben Gewichte bis zu 150 g keinen Einfluss auf die Positionierung, selbst wenn der Roboter Waren kopfüber bewegt.
Bei der Handhabung von Lebensmitteln kann dies besonders interessant werden, wenn die Produkte gewendet werden müssen. Aber das Wenden von Sandwiches ist ein anderes Thema, das in einem separaten Artikel behandelt wird. Hier ist ein Link zu dem in diesem kurzen Test verwendeten Greifer:
Empfindliche Produkte
Kekse aus Teig und sogar mit Schokolade überzogene Marshmallows, der deutsche Schokokuss, sind mögliche Anwendungen. In der Regel ist es am besten, Ihr Produkt zu analysieren, um herauszufinden, wo die optimale Grifffläche sein wird. Beim zweiten Produkt zum Beispiel wird der Boden aus harten Waffeln hergestellt. Aber das ist nicht immer eine Option. 4 Finger mit einem Druck von 0,5-0,6 bar sorgen dafür, dass die Greifer keine Spuren hinterlassen. Um den Abstand eines Greifers einzustellen, muss die Krümmung der geschlossenen Finger angepasst werden, um die Oberfläche zu maximieren. Sie wird umso wichtiger, je schneller Ihre Bewerbung wird.
Verpackungen und verpackte Produkte
Kontakt
Wir freuen uns, mit Ihnen in Kontakt zu treten! Lassen Sie uns in einem kurzen Gespräch herausfinden, wie Sie Ihre Bewerbung automatisieren können. Unsere Ingenieure werden Ihre Anwendung validieren und Ihnen Testmaterial in Form von Videos, Bildern und Whitepapers zur Verfügung stellen: