DE102022100537A1

DE102022100537A1 - Lebensmittelverarbeitungslinie und Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie

Info

Publication number: DE102022100537A1
Application number: DE102022100537.2A
Authority: DE
Inventors: Rene Kamsteeg; Ingo Rother; Karl-Heinz Mayer
Original assignee: Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Current assignee: Weber Food Technology De GmbH
Priority date: 2021-10-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-04-13
Also published as: EP4401935A1; WO2023061840A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverarbeitungslinie, insbesondere mit zumindest einer Aufschneidemaschine, einer Sortier- und Förderstrecke und/oder einer Verpackungsmaschine, mit einer Sensorvorrichtung zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf und eines Zeitpunkts der ermittelten Unregelmäßigkeit, mindestens einer Kamera, um im Betrieb kontinuierlich Bilder zumindest eines Bereichs der Verarbeitungslinie aufzunehmen in dem eine Ursache für eine Unregelmäßigkeit vorliegen kann, und einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, welche im Betrieb Daten von der Sensorvorrichtung und von der mindestens einen Kamera erhält, und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die zu einer Ermittlung einer Ursache der Unregelmäßigkeiten relevanten Bilder aus den von der Kamera aufgenommenen Bildern auszuwählen. Die Erfindung betrifft zudem ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverarbeitungslinie und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lebensmittelverarbeitungslinie.
Speziell betrifft die Erfindung eine Lebensmittelaufschneide- und/oder -verpackungslinie, insbesondere zur Verarbeitung von Wurst, Käse, Schinken und anderen ähnlichen Lebensmittelprodukten und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lebensmittelaufschneide- und/oder -verpackungslinie.
Lebensmittelprodukte wie Wurst, Käse, Schinken und andere ähnliche Lebensmittelprodukte werden üblicherweise in einem ersten Verarbeitungsprozess als Naturprodukt gehandhabt oder aus wenigstens einem Naturprodukt, beispielsweise in Produktriegel, geformt. Abhängig von dem gewünschten Endprodukt schließen sich Lagerungs-, Reife-, Vorbehandlungs-, Trocknungs-, Befeuchtungs- und/oder Temperierprozesse an.
Nachdem das gewünschte Endprodukt erzeugt wurde, wird das Lebensmittelprodukt üblicherweise in einer Lebensmittelverarbeitungslinie in zum Verkauf geeignete Portionen unterteilt. Aufzuschneidende Lebensmittelprodukte, d.h. Lebensmittelprodukte welche in einzelne Scheiben geschnitten an den Endkunden verkauft werden, werden einer Aufschneidemaschine, insbesondere einem Hochleistungsslicer, zugeführt und von der Aufschneidemaschine in Scheiben geschnitten. Bevor die Lebensmittelprodukte der Aufschneidemaschine zugeführt werden, können die Lebensmittelprodukte noch andere Stationen wie beispielsweise einen Käseteiler, eine Pellmaschine und/oder eine Vorkühleinrichtung durchlaufen.
In der Regel wird das Lebensmittelprodukt von der Aufschneidemaschine derart in Scheiben geschnitten, dass aus mehreren Scheiben bestehende Portionen entstehen. Diese Portionen durchlaufen nach der Aufschneidemaschine üblicherweise eine Sortier- und Förderstrecke. Die Sortier- und Förderstrecke kann eine Wiegestation umfassen, in der die einzelnen Portionen gewogen werden. Die Sortier- und Förderstrecke kann auch eine Station umfassen, um die Portionen quer zu verschieben, das bedeutet in einer Richtung quer zur Hauptförderrichtung zu bewegen. Die Sortier- und Förderstrecke kann zudem eine Station umfassen, um Portionen oder einzelne Scheiben zu überlappen und/oder Formatsätze zu bilden. Am Ende der Sortier- und Förderstrecke kann eine Station vorgesehen sein, um die Portionen an eine Verpackungsmaschine zu übergeben. Die Portionen können beispielsweise mittels eines Roboters oder Einlegebandes in Verpackungen eingelegt werden. Nachdem die Portionen in die entsprechenden Verpackungen, beispielsweise Tiefziehschalen, eingelegt wurden, werden die Verpackungen üblicherweise an einer Siegelstation verschlossen. Anschließend können die in der Regel zusammenhängenden Verpackungen mittels einer Längsschneideeinrichtung und einer Querschneideeinrichtung voneinander getrennt werden. Die mit Portionen bestückten, versiegelten und voneinander getrennten Verpackungen können dann noch einer Endkontrolle unterzogen werden, beispielsweise in dem die Verpackungen mittels einer Endkontrollwaage gewogen werden. Danach werden die Verpackungen in der Regel in Kartons verpackt.
Bei einer solchen Lebensmittelverarbeitungslinie können eine Vielzahl von Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf auftreten, welche zu Störungen der Lebensmittelverarbeitungslinie führen können. Wenn die Lebensmittelverarbeitungslinie aufgrund einer Störung abgeschaltet werden muss, verringert sich der wirtschaftliche Nutzen der Lebensmittelverarbeitungslinie. Daher ist es vorteilhaft, wenn im Falle einer Unregelmäßigkeit diese möglichst schnell und zuverlässig ermittelt und Anpassungen vorgenommen werden können. So können Störungen bestenfalls verhindert werden und dafür gesorgt werden, dass die Lebensmittelverarbeitungslinie - wenn überhaupt - nur für einen möglichst kurzen Zeitraum abgeschaltet werden muss.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lebensmittelverarbeitungslinie bereitzustellen, mittels der Unregelmäßigkeiten, insbesondere deren Ursprung, möglichst schnell und zuverlässig detektiert werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lebensmittelverarbeitungslinie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Lebensmittelverarbeitungslinie eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf und eines Zeitpunkts der ermittelten Unregelmäßigkeit umfasst, mindestens eine Kamera, um im Betrieb kontinuierlich Bilder zumindest eines Bereichs der Lebensmittelverarbeitungslinie aufzunehmen in dem eine Ursache für eine Unregelmäßigkeit vorliegen kann umfasst, und eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, welche im Betrieb Daten von der Sensorvorrichtung, der mindestens einen Kamera und ggf. auch aus der Liniensteuerung direkt erhält, und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die zu einer Ermittlung einer Ursache der Unregelmäßigkeiten relevanten Bilder aus den von der Kamera aufgenommenen Bildern auszuwählen.
Das Auswählen der von der Kamera aufgenommenen Bilder kann beispielsweise ein Markieren eines relevanten Ausschnitts eines längeren Videos umfassen. Beispielsweise kann der markierte Ausschnitt dann einem Benutzer angezeigt werden, sodass dieser den markierten Ausschnitt des Videos händisch abspielen kann. Das Auswählen der von der Kamera aufgenommenen Bilder kann auch ein Abspielen, insbesondere automatisches Abspielen, eines relevanten Ausschnitts eines längeren Videos umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Auswählen der von der Kamera aufgenommenen Bilder auch ein Extrahieren und/oder automatisches Verarbeiten eines relevanten Ausschnitts eines längeren Videos oder der relevanten Bilder umfassen. Viele verschiedene Varianten einer Verarbeitung der relevanten Bilder sind denkbar. Einige dieser Varianten werden nachfolgend beschrieben.
Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf können beispielsweise dann vorliegen, wenn sich ein von einem Sensor der Lebensmittelverarbeitungslinie gemessener Wert, beispielsweise eine Temperatur des Lebensmittelprodukts, eine Vorschubgeschwindigkeit eines Greifers, etc., außerhalb eines Sollbereichs befindet. Ein solcher Sollbereich definiert einen Bereich für den jeweiligen gemessenen Wert, in denen die Lebensmittelverarbeitungslinie betrieben werden kann, ohne dass mit Einbußen in der Produktionsqualität zu rechnen ist. Die Sollbereiche für die jeweiligen Werte können von Bedienern der Lebensmittelverarbeitungslinie eingestellt und/oder angepasst werden, sollten im Optimalfall aber bereits eingestellt sein oder durch die Lebensmittelverarbeitungslinie selbst eingestellt oder nachgeregelt werden.
Eine Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf kann aber auch dann vorliegen, wenn eine Mehrzahl von Werten in einer Zusammenschau nicht in einem Sollbereich liegen. Beispielsweise können Werte, die in einem Verhältnis zueinander stehen, verglichen werden und eine Unregelmäßigkeit dann ermittelt werden, wenn deren Verhältnis sich außerhalb eines Sollbereiches befindet. Ein Beispiel für zwei in einem Verhältnis zueinander stehenden Werten sind die Vorschubgeschwindigkeit des Greifers und die Schnittgeschwindigkeit der Aufschneidemaschine. Speziell kann die Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf durch das Erkennen von Mustern in den gemessenen Werten ermittelt werden. Dabei kann eine Vielzahl von Sensordaten ermittelt und für Störungen charakteristische Veränderungen in den gemessenen Werten mittels künstlicher Intelligenz erkannt werden. Beispielsweise können einzelne oder eine Vielzahl von gemessenen Sensorwerten mit Linieneinstellungen, d.h. Linienparameter, verglichen werden und, vorzugsweise mittels künstlicher Intelligenz, Anomalien festgestellt werden. Beispielsweise könnte mit einer Kamera eine Geschwindigkeit der Portionen auf einem Förderband gemessen werden und diese Geschwindigkeit mit der eingestellten Geschwindigkeit des Förderbandes verglichen werden. Wenn eine Abweichung zwischen diesen Geschwindigkeiten existiert, kann dies beispielsweise ein Hinweis darauf sein, dass der Antriebsmotor des Förderbandes beschädigt ist.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, eine Ursache und/oder den Entstehungsort der Unregelmäßigkeit anhand der relevanten Bilder selbstständig zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, eine Ursache und/oder den Entstehungsort der Unregelmäßigkeit anhand von durch die Sensorvorrichtung erfasste relevante Sensordaten selbstständig zu erkennen. Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinrichtung auch dazu ausgebildet und eingerichtet, geeignete Gegenmaßnahmen vorzuschlagen oder einzuleiten. Bevorzugt ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, selbstständig aus mehreren verschiedenen Bildern oder verschiedenen Videos relevante Informationen zu ermitteln, die zur Erkennung einer Ursache der Unregelmäßigkeit relevant sind. Zudem kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, zusätzlich zu den Bildern auch Sensordaten der Lebensmittelverarbeitungslinie, beispielsweise Gewichtsdaten einer Waage, auszuwerten, um eine Ursache der Unregelmäßigkeit zu ermitteln.
Zudem kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, Fehlportionen am Entstehungsort oder zumindest an einer entsprechenden Station festzustellen, und ggf. auszusortieren. Beispielsweise kann beim Bilden von Portionen eine fehlerhafte Bewegung des Portionierbands dafür sorgen, dass eine Portion schräg ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich könnte die Verarbeitungstemperatur des aufzuschneidenden Produktes Ursache einer schräg oder nicht ordnungsgemäß gebildeten Portion sein. Eine solche schräg ausgerichtete Portion sollte dann nicht bis zu einem Pick-und-Place Roboter weitertransportiert werden, bevor die Unregelmäßigkeit detektiert wird, sondern die Unregelmäßigkeit sollte möglichst unmittelbar festgestellt werden, um diese zeitnah zu beheben. Die fehlerhafte Portion kann dann beispielsweise direkt am Portionierband über eine Wippe aussortiert werden.
Alternativ dazu können die ausgewählten Bilder einer Person bereitgestellt und/oder vorgespielt werden, welche mit der Analyse von Anlagenfehlern betraut ist. Somit kann zwar die Verarbeitungslinie selbstständig die zur Ermittlung einer Ursache der Unregelmäßigkeiten relevanten Bilder aus den von der Kamera aufgenommenen Bildern auswählen, eine Beurteilung der Bilder und eine damit verbundene Entscheidung über die Ursache der Unregelmäßigkeit obliegt in diesem Fall aber dem Anwender, d.h. einer natürlichen Person. Dabei ist auch eine Kombination denkbar, bei der der Anwender die Ursache der Unregelmäßigkeit bestimmt und die Datenverarbeitungsvorrichtung darauf basierend Gegenmaßnahmen vorschlägt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, maschinell zu lernen, was die Ursache für die ermittelten Unregelmäßigkeiten ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, maschinell zu lernen, wie bestimmte ermittelte Unregelmäßigkeiten zu beheben sind. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, maschinell zu lernen, wie bestimmte Unregelmäßigkeiten anhand der von der Kamera aufgenommenen Bilder erkannt werden können. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann zudem dazu ausgebildet und eingerichtet sein, maschinell zu lernen, welche Bilder oder Videosequenzen aus den von der Kamera aufgenommen Bildern ausgewählt werden müssen, um Unregelmäßigkeiten anhand der von der Kamera aufgenommenen Bilder zu erkennen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann maschinell gelehrt, d.h. neudeutsch geteacht, werden, in dem die Datenverarbeitungseinrichtung Datensätze, sogenannte Trainingsdaten, erhält. Diese Datensätze können Videos von bekannten Unregelmäßigkeiten enthalten und Informationen dazu, um welche Unregelmäßigkeiten es sich handelt und wie diese zu beheben sind. Die Datensätze können Abläufe an der Lebensmittelverarbeitungslinie umfassen, die einen ordnungsgemäßen Ablauf der Stationen zeigen. Alternativ oder zusätzlich können die Datensätze Videos mit nicht ordnungsgemäß verlaufenden Prozessschritten beinhalten. Gemäß einer Ausführungsform sind die Datensätze gruppiert in ordnungsgemäß abgelaufene Prozesse und nicht ordnungsgemäß abgelaufene Prozesse. Die Gruppierung kann entweder durch händische Eingabe erfolgen, oder anhand von zusätzlich aufgenommen Daten, beispielsweise ein Video von einer Person, die eine Schlecht-Portion von einem Förderband nimmt. Alternativ dazu sucht die Datenverarbeitungseinrichtung selbst nach Unterscheidungsmerkmalen zwischen Prozessabläufen ohne Unregelmäßigkeit und Prozessabläufen mit Unregelmäßigkeit, um eine Gruppierung derer vorzunehmen.
Zudem kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, ermittelte Unregelmäßigkeiten automatisch, vorzugsweise anhand der von der Kamera erzeugten Bilder, als unproblematisch einzustufen. Damit solche falsch-positiv ermittelten Unregelmäßigkeiten reduziert werden, kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, die oben genannten Sollbereiche anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Kameras vorgesehen, welche im Betrieb kontinuierlich Bilder unterschiedlicher Bereiche der Lebensmittelverarbeitungslinie aufnehmen in denen eine Ursache für eine Unregelmäßigkeit vorliegen kann, wobei sich die Aufnahmebereiche auch wenigstens teilweise überlappen können. Vorzugsweise werden alle relevanten Bereiche der Lebensmittelverarbeitungslinie kameraüberwacht, sodass viele Ursachen für eine Unregelmäßigkeit erfasst werden können. Alles was in dieser Beschreibung in Bezug auf eine Kamera erläutert ist, gilt vorzugsweise sinngemäß auch für alle weiteren Kameras. Die mehreren Kameras können mobile Kameras und stationäre Kameras umfassen. Eine mobile Kamera gemäß dieser Anmeldung ist eine Kamera, welche temporär an einer Stelle der Lebensmittelverarbeitungslinie an der Lebensmittelverarbeitungslinie angebracht oder im Bereich um die Lebensmittelverarbeitungslinie herum angeordnet ist und dann an einer anderen Stelle oder anderen Lebensmittelverarbeitungslinie angebracht oder angeordnet wird. Solche Kameras sind in der Regel sehr teuer und werden daher nur temporär, beispielsweise zur Lösungsfindung eines konkreten Problems eingesetzt und anschließend anderweitig eingesetzt. Dagegen wird als stationäre Kamera eine solche Kamera angesehen, welche an einer Stelle der Lebensmittelverarbeitungslinie angebracht oder angeordnet wird und an dieser Stelle über einen Betriebszeitraum der Lebensmittelverarbeitungslinie verbleibt. Gemäß einer Ausführungsform sind alle Kameras der Lebensmittelverarbeitungslinie in einem geschlossenen System mit der Datenverarbeitungseinrichtung der Lebensmittelverarbeitungslinie verbunden. Dies bedeutet, dass die von den Kameras erfassten Daten nicht von Dritten abrufbar sind oder auf Servern von Dritten abspeicherbar sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die erfassten Daten nicht von Dritten eingesehen werden können.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung mehrere, insbesondere sich hinsichtlich Ihrer Art unterscheidende, Sensoren, um verschiedene Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf zu ermitteln. Hierzu können auch betriebsnotwendige Sensoren in Linienkomponenten gehören. Beispielsweise können die Sensoren Geschwindigkeitssensoren umfassen, welche die Schnittgeschwindigkeit der Aufschneidemaschine, Fördergeschwindigkeiten verschiedener Endlosförderbänder einer Sortier- und Förderstrecke oder Vorschubgeschwindigkeiten von Greifern der Aufschneidemaschine messen. Die Sensoren können zudem Positionssensoren umfassen, welche beispielsweise eine Momentanposition des Schneidkopfs der Aufschneidemaschine oder eine Momentanpostion eines Pick-and-Place Roboters ermitteln. Die Sensoren können auch Temperatursensoren umfassen, um beispielsweise Temperaturen an Antrieben, in der Umgebung oder des Lebensmittelprodukts zu messen. Die Sensoren können auch Lichtschranken umfassen, um beispielsweise einen Eingriff durch einen Benutzer zu ermitteln. Die Sensoren können auch Laser, Kameras oder Kombinationen aus diesen umfassen, um beispielsweise die Maße oder Ausrichtung von Produkten oder Portionen zu erfassen.
Vorzugsweise umfasst die Sensorvorrichtung eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Kameras. In diesem Fall kann die Sensorvorrichtung die im Betrieb von der Kamera aufgenommenen Bilder zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf nutzen und zudem die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung die von der Kamera erhaltenen Daten dazu verwenden, um für die Ermittlung der Ursache der Unregelmäßigkeiten relevante Bilder aus den von der Kamera aufgenommenen Bildern auszuwählen. Beispielsweise kann eine auf ein Förderband gerichtete Kamera ermitteln, dass eine auf dem Förderband liegende Portion derart seitlich verrutscht ist, dass dies als Unregelmäßigkeit anzusehen ist. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung kann zudem aus den Kamerabildern die Bilder auswählen, die zeigen, dass eine Person gegen die seitlich verrutsche Portion gekommen ist. Zur Behebung der Unregelmäßigkeit kann die Datenverarbeitungseinrichtung selbstständig einem Pick-and-Place Roboter mitteilen, dass diese Portion von einer anderen Stelle des Förderbands aufgenommen werden muss oder gar nicht aufgenommen werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, bei einem Auftreten mehrerer Unregelmäßigkeiten selbstständig eine Priorisierung vorzunehmen. Beispielsweise ist ein Algorithmus vorgesehen, um zu berechnen, welche der ermittelten Unregelmäßigkeiten zuerst behoben werden muss, um eine Stillstandzeit der Lebensmittelverarbeitungslinie möglichst kurz zu halten oder bestenfalls zu vermeiden. Beispielsweise kann auch eine Priorisierung dahingehend vorgenommen werden, welche Unregelmäßigkeiten selbstständig von der Datenverarbeitungseinrichtung behoben werden können und welche Unregelmäßigkeiten durch einen Benutzer behoben werden müssen, beispielsweise durch einen Austausch eines Teils.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, anhand der ermittelten Unregelmäßigkeit Trends, insbesondere Verschleiß an der Lebensmittelverarbeitungslinie, zu detektieren. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, zu erkennen, dass ein Wert, beispielsweise gemessen durch einen Sensor der Sensorvorrichtung, sich über die Zeit verändert und es deshalb wahrscheinlich ist, dass der Wert in der Zukunft einen Schwellenwert überschreiten wird, der dann zu einer Störung führen könnte. In diesem Fall kann die Datenverarbeitungseinrichtung rechtzeitig vor Erreichen des Schwellenwerts Gegenmaßnahmen einleiten oder den Benutzer informieren, dass beispielsweise bald ein Verschleißteil ausgetauscht werden muss. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz ermitteln, wenn Verschleißteile ausgetauscht werden sollten, um die Stillstandzeit der Lebensmittelverarbeitungslinie oder deren Module zu minimieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, anhand der ermittelten Unregelmäßigkeit Fehleinstellungen an der Lebensmittelverarbeitungslinie zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, selbstständig die Fehleinstellungen zu korrigieren. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einen Anwender zu informieren, wenn eine Fehleinstellung ermittelt worden ist. Eine Fehleinstellung kann beispielsweise ein falsch eingestellter Betriebsparameter, z.B. eine falsch eingestellte Vorschubgeschwindigkeit des aufzuschneidenden Produktes, sein. Eine Fehleinstellung kann zudem eine falsche Einstellung eines Teils der Lebensmittelverarbeitungslinie, z.B. ein zu groß oder zu klein eingestellter Schneidspalt an der Aufschneidemaschine, sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine Kamera als Spektralkamera ausgebildet. Eine Spektralkamera dient dazu, Bilder im sichtbaren und nicht sichtbaren Spektralbereich zu erfassen und so zu verarbeiten, dass für das menschliche Auge ursprünglich nicht sichtbare Aspekte sichtbar werden. Solche Spektralkameras können beispielsweise in der Lebensmittelverarbeitungslinie eingesetzt werden, um eine Siegelnahtkontrolle in der Verpackungsmaschine durchzuführen oder eine Fremdkörpererfassung, Schimmelbefall oder anderweitige Kontamination oder relevante Zustände des Lebensmittelprodukts zu erkennen.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie. Die Lebensmittelverarbeitungslinie kann eines oder mehrere der zuvor oder nachfolgend beschriebenen Merkmale aufweisen.
Das Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie weist die folgenden Schritte auf:

Erfassen zumindest eines Abschnitts der Lebensmittelverarbeitungslinie mittels einer Kamera,
Erfassen einer Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors, beispielsweise mittels eines Sensors der
Lebensmittelverarbeitungslinie oder einer Kamera, Ermitteln eines Zeitpunkts des Erfassens der Unregelmäßigkeit, Automatisches Auswählen der von der Kamera erfassten Daten im Zeitraum der Entstehung der Unregelmäßigkeit, und
Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels der ausgewählten Daten.

Mittels dieses Verfahrens können Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf einer Lebensmittelverarbeitungslinie möglichst schnell und zuverlässig detektiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen. Das Beheben der Ursache kann, in der Regel abhängig von der Art der Ursache, durch eine Person und/oder automatisiert durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem ein Zuordnen von Betriebsdaten und/oder Betriebsparametern zu den Kameradaten. Beispielsweise können von Sensoren erfasste Betriebsdaten den zu dieser Zeit erfassten Kameradaten zugeordnet werden. Dies erfolgt vorzugsweise vollautomatisch.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels der ausgewählten Daten selbstständig von einer Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt.
Alternativ dazu können die von der Kamera erfassten Bilder, z.B. ein Video, einer fachkundigen Person vorgespielt werden damit diese die Ursache der Unregelmäßigkeit ermittelt.
Damit die Ursache der Unregelmäßigkeit möglichst präzise ermittelt werden kann, kann das Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit eine Auswertung von gemessenen Daten einer Vielzahl von Sensoren entlang der Lebensmittelverarbeitungslinie umfassen.
Vorzugsweise wird das Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen selbstständig von einer Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinrichtung einen Betriebsparameter, z.B. die Vorschub- oder Schnittgeschwindigkeit der Aufschneidemaschine, automatisch anpassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinrichtung einen Stellmotor ansteuern, um beispielsweise den Schneidspalt an dem Slicer zu verstellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeit unter Berücksichtigung von in der Vergangenheit angelegten Datensätzen zu in der Vergangenheit erfassten Unregelmäßigkeiten durchgeführt. Die Datensätze können unter anderem folgende Daten umfassen: Temperaturdaten des Produkts, Temperaturdaten der Umgebung, Geschwindigkeitsdaten von bewegten Teilen der Vorrichtung. Allgemein kann davon ausgegangen werden, dass gleiche oder ähnliche Datensätze zu gleichen oder ähnlichen Unregelmäßigkeiten führen und somit die Unregelmäßigkeiten auch ähnliche Ursachen haben können und somit diese Ursachen geprüft werden sollten. Zudem kann, wenn mehrere Unregelmäßigkeiten ermittelt wurden, die Abfolge der Unregelmäßigkeiten mit in der Vergangenheit angelegten Datensätzen zu Abfolgen von Unregelmäßigkeiten verglichen werden. Wenn gleiche oder ähnliche Abfolgen von Unregelmäßigkeiten bereits bekannt sind, kann zunächst überprüft werden, ob die den Abfolgen zugeordneten Ursache auch dieses Mal wieder vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeit ein, insbesondere automatisches, Verändern einer Einstellung der Lebensmittelverarbeitungslinie. Bei der Einstellung kann es sich beispielsweise um eine Geschwindigkeitseinstellung eines Förderbands oder um eine Schnittgeschwindigkeit der Aufschneidemaschine handeln. Es kann sich auch um eine Einstellung handeln, welche durch ein Verstellen eines Teils der Lebensmittelverarbeitungslinie mittels eines Stellmotors vorgenommen wird, beispielsweise eine Einstellung einer Breite einer Schneidbrille oder des Schneidspalts. Einige Unregelmäßigkeiten können auf mehrere Wege behoben werden. Diese Wege lassen sich kategorisieren in Wege, welche zu einem Stillstand der Lebensmittelverarbeitungslinie führen und Wege, die ohne Stillstand der Lebensmittelverarbeitungslinie durchgeführt werden können. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeit eine Analyse, ob eine provisorische Lösung, d.h. eine Lösung ohne Anhalten der Lebensmittelverarbeitungslinie, möglich und sinnvoll ist, und somit ein Anhalten der Lebensmittelverarbeitungslinie aufgeschoben werden kann. Beispielsweise kann es vorkommen, dass aufgrund eines stumpfen Schneidmessers das Lebensmittelprodukt nicht mehr mit einer ausreichenden Qualität aufgeschnitten wird. Eine Lösung wäre, das Schneidmesser gegen ein schärferes Schneidmesser auszutauschen. Eine andere, provisorische Lösung wäre es, die Vorschubgeschwindigkeit am Slicer zu reduzieren, um die Schneidqualität auf Kosten der Schnittgeschwindigkeit zu verbessern. Hierdurch könnte das Austauschen des Schneidmessers aufgeschoben werden und somit ein Anhalten der Lebensmittelverarbeitungslinie aufgeschoben werden, bis eventuell noch andere Verschleißteile ausgetauscht werden müssen oder die Lebensmittelverarbeitungslinie neu beladen werden muss.
Das Verfahren kann zudem umfassen:

Speichern der zur Behebung der Ursache notwendigen Maßnahmen,
Erfassen von ähnlichen oder gleichen Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors,
automatisiertes Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeiten mittels der gespeicherten Maßnahmen.

Alternativ dazu kann statt eines automatischen bzw. automatisierten Behebens der Ursache ein teilautomatisches Beheben der Ursache vorgenommen werden, bei dem einem Bediener oder Servicemitarbeiter ein Vorschlag zur Behebung der Ursache der Unregelmäßigkeit gemacht wird und dieser den Vorschlag händisch freigeben muss.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit einen Vergleich von zu der Unregelmäßigkeit erfassten Daten mit Daten von zuvor erfassten Unregelmäßigkeiten. Beispielsweise können eine Vielzahl von Prozessparametern miteinander verglichen werden und Ähnlichkeiten zwischen den zu der neu ermittelten Unregelmäßigkeit ermittelten Prozessparametern und Prozessparametern bei zuvor erfassten Unregelmäßigkeiten ermittelt werden. Mit zuvor erfassten Unregelmäßigkeiten können auch solche aus anderen Linien, speziell auch in anderen Standorten oder in digitalen Zwillingen gemeint sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels Anwendung von künstlicher Intelligenz durchgeführt. Speziell kann das Ermitteln der Ursache der Unregelmäßigkeit durch eine Analyse von Videos und/oder andersartigen Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz durchgeführt werden. Hierdurch kann die Ermittlung von Unregelmäßigkeiten vollständig automatisiert ablaufen und folglich können Zeit und Personalkosten eingespart werden bzw. das Personal entlastet werden.
Das Verfahren kann zudem ein Kategorisieren der erfassten Unregelmäßigkeit nach Art der Unregelmäßigkeit, der betroffenen Komponente, Zeitpunkt der Erfassung der Unregelmäßigkeit, Zeitpunkt des Auftretens der Unregelmäßigkeit, Station des Auftretens der Unregelmäßigkeit und/oder Schwere der Unregelmäßigkeit umfassen. Mittels dieser Daten kann beispielsweise eine Priorisierung der Unregelmäßigkeit vorgenommen werden und abhängig von der Priorisierung entschieden werden, ob die Lebensmittelverarbeitungslinie oder Teile davon angehalten werden müssen. Beispielsweise können die kategorisierten Unregelmäßigkeiten dazu verwendet werden, um Statistiken zu erstellen. Die Statistiken können beispielsweise dazu verwendet werden, um dem Hersteller der Lebensmittelverarbeitungslinie Schwachstellen in der Konstruktion oder Einstellung aufzuzeigen, um diese Schwachstellen bei zukünftig hergestellten Lebensmittelverarbeitungslinie zu optimieren. Um die Statistiken aussagekräftiger zu machen, können die erfassten Unregelmäßigkeiten von einer Vielzahl von Lebensmittelverarbeitungslinien, auch von unterschiedlichen Kunden, kategorisiert werden und Statistiken erstellt werden.
Zudem kann das Verfahren ein Differenzieren umfassen, ob es sich bei der Unregelmäßigkeit um einen Einzelfall oder um eine sich wiederholende Unregelmäßigkeit handelt. Sofern es sich bei der Unregelmäßigkeit um eine sich wiederholende Unregelmäßigkeit handelt, können Daten zu der Unregelmäßigkeit zur Analyse an den Hersteller der Lebensmittelverarbeitungslinie gesendet werden, um Erkenntnisse für die Konstruktion oder Einstellung zukünftiger Maschinen zu erlangen.
Gemäß einer Ausführungsform werden die von der Kamera erfassten Daten bearbeitet, bevor die Daten zur Ausgabe freigegeben werden oder ausgegeben werden. Um geltende Datenschutzregelungen einzuhalten, können Daten, die Personen zeigen, anonymisiert werden. Beispielsweise können das Gesicht oder der gesamte Körper der Person verpixelt werden. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Daten entsprechend zu bearbeiten. Sofern die Daten von einer Spektralkamera aufgenommen wurden, können die Daten so bearbeitet werden, dass störungsrelevante Informationen, wie z.B. eine Kontamination des Lebensmittels, für das menschliche Auge sichtbar werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer rein beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 einen ersten Teil einer erfindungsgemäßen Lebensmittelverarbeitungslinie mit einem Scanner und einem Hochleistungsslicer;
2 einen zweiten Teil der erfindungsgemäßen Lebensmittelverarbeitungslinie mit einer Verpackungsmaschine;
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Liniensteuerung; und
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Lebensmittelverarbeitungslinie.

In 1 ist ein erster Teil einer Lebensmittelverarbeitungslinie 1 gezeigt. Dieser erste Teil der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 umfasst einen Scanner 2 und eine Aufschneidemaschine 3 zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten 4 in Form eines Hochleistungsslicers. Der Aufschneidemaschine 3 weist eine Produktzufuhr 5 zum ein- oder mehrspurigen Zuführen der aufzuschneidenden Lebensmittelprodukte 4 in einer Zuführrichtung Z zu einer Schneidebene 6 auf. Die Produktzufuhr 5 umfasst einen Produkthalter 5a zum Halten eines in Zuführrichtung Z gesehen hinteren Endbereichs 4a des Lebensmittelprodukts 4. Der Produkthalter 5a ist mit einer Spindelmutter 5b gekoppelt, welche gemeinsam mit einer Spindel 5c einen Linearantrieb für den Produkthalter 5a bildet, um den Produkthalter 5a entlang der Zuführrichtung Z anzutreiben und somit das aufzuschneidende Lebensmittelprodukt 4 der Schneidebene 6 zuzuführen. Zudem ist der Produkthalter 5a an einer nicht gezeigten Führungsschiene in der Zuführrichtung Z linear verschiebbar gelagert, um den Produkthalter 5a statisch bestimmt zu lagern. Die Produktzufuhr 5 umfasst einen Sensor 56, mittels dem zumindest ein Betriebsparameter der Produktzufuhr 5, beispielsweise eine Vorschubgeschwindigkeit oder ein Vorschubdrehmoment, gemessen wird. Die Aufschneidemaschine 3 kann eine Vielzahl weiterer Sensoren umfassen, beispielsweise eine Lichtschranke. Die Sensoren 56 sind mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 60 verbunden, sodass von den Sensoren 56 gemessene Prozessdaten, insbesondere wenn diese von einem Normbereich abweichen, an die Datenverarbeitungseinrichtung 60 gesendet werden können.
Um das Lebensmittelprodukt 4 in Scheiben zu schneiden, umfasst die Aufschneidemaschine 3 ein im Betrieb rotierendes Schneidmesser 7, beispielsweise ein Kreis- oder Sichelmesser, welches im Betrieb eine entsprechende Schneidbewegung durchführt und sich dabei entlang der Schneidebene 6 bewegt. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Produktdurchlass 8, welcher eine Gegenschneide 9 für das Schneidmesser 7 bildet. Der Produktdurchlass 8 ist hierzu in einem vorderen Endbereich einer Zuführstrecke angeordnet. Zudem umfasst die Aufschneidemaschine 1 einen Portionierbereich mit einem Portionierband 30, auf welchem abgeschnittene Scheiben des Lebensmittelprodukts 4 als Portionen 10 abgelegt werden. Zur, insbesondere automatischen, Überwachung des Schneidvorgangs ist eine Kamera 54, hier eine High-Speed-Kamera, vorgesehen. Die Kamera 54 filmt den Ablauf des Schneidprozesses und übermittelt die erzeugten Bilder an eine Datenverarbeitungseinrichtung 60.
Der Scanner 2 ist in Förderrichtung F gesehen der Aufschneidemaschine 3 vorgeschaltet. Mit dem Scanner 2 sind Parameter des Lebensmittelproduktes 4, beispielsweise geometrische Parameter des Lebensmittelprodukts 4 und/oder dessen Temperatur messbar. Hierzu kann der Scanner als Laserscanner oder Röntgenscanner ausgebildet sein und/oder eine Wärmebildkamera 54 umfassen. Der Scanner 2 umfasst ein Förderband 36, hier ein Endlosförderband, auf dem das Lebensmittelprodukt 4 positioniert ist, während das Lebensmittelprodukt 4 vermessen wird. Der Scanner 2 ist mittels Datenübertragungsmitteln 38 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 60 verbunden, um die ermittelten Daten an die Datenverarbeitungseinrichtung 60 zu übermitteln. Die Datenübertragungsmittel 38 können, wie in 1 gezeigt, ein Kabel 38 umfassen, welches sich von dem Scanner 2 bis zur Datenverarbeitungseinrichtung 60 erstreckt. Alternativ dazu können die Datenübertragungsmittel als drahtlose Datenübertragungsmittel ausgebildet sein und einen Sender und einen Empfänger aufweisen. Beispielsweise könnte ein Käseblock schräg in dem Scanner 2 liegen. In einem solchen Fall würde die Datenverarbeitungseinrichtung 60 anhand der Kamerabilder von dem Scanner erkennen, dass der Käseblock nicht ausreichend gerade ausgerichtet ist. Die Erkenntnis, dass der Käseblock nicht ausreichend gerade ausgerichtet ist, kann durch Vergleich mit Bildern von gerade und/oder schräg ausgerichteten Käseblöcken erreicht werden. Zur Behebung der Unregelmäßigkeit können seitliche Schieber vorgesehen sein, die den Käseblock gerade im Scanner 2 ausrichten.
2 zeigt eine in einer Förderrichtung F arbeitende Verpackungsmaschine 12. Die Verpackungsmaschine 12 umfasst ein Maschinengestell 47. An einem linken Seitenrahmen und an einem rechten Seitenrahmen des Maschinengestells 47 ist jeweils eine hier nur schematisch am stromaufwärts gelegenen Ende der Maschine dargestellte Transportkette 27 geführt. Die beiden Transportketten 27 bilden gemeinsam Fördermittel für eine von einer Vorratsrolle 23a abgezogene Unterfolie 23.
Die Verpackungsmaschine 12 umfasst eine Mehrzahl von in Transportrichtung T aufeinander folgenden Arbeitsstationen, nämlich eine auch als Tiefzieher oder Thermoformer bezeichnete Formstation 11, eine Einbringstation 13 für zu verpackende Produkte 4, eine Zufuhrstation 14 für eine von einer Vorratsrolle 25a abgezogene Oberfolie 25, eine Siegelstation 15 zur Verbindung der Unterfolie 23 mit der Oberfolie 25, eine Etikettierstation 16, eine Quertrennstation 17 sowie eine Längstrennstation 19, d.h. eine Vorrichtung 19 zum Zuschneiden von Verpackungen 21 entlang einer Längsrichtung.
Bei den zu verpackenden Produkten 4 handelt es sich um Lebensmittelprodukte in Form von sogenannten Portionen 10, die jeweils mehrere Scheiben umfassen, welche zuvor mittels der Aufschneidemaschine 3 (siehe 1) von einem laib- oder riegelförmigen Lebensmittelprodukt 4 wie z.B. Wurst, Käse, Schinken oder Fleisch abgetrennt wurden.
Den Betrieb der Verpackungsmaschine 12 einschließlich der erwähnten Arbeitsstationen steuert eine der Verpackungsmaschine 12 zugeordnete Steuerungseinrichtung 41 welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung 60 verbunden ist. Zudem ist die Verpackungsmaschine 12 mit einer Bedieneinrichtung 45 versehen, die z.B. einen Touchscreen umfasst, an welchem einem Bediener alle erforderlichen Informationen angezeigt werden können und der Bediener alle notwendigen Einstellungen vor und während des Betriebs der Maschine vornehmen kann. Vorzugsweise kann, wenn der Bediener eine Einstellung verändert, eine Vorkalkulation durch die Steuerungseinrichtung 41 oder die Datenverarbeitungseinrichtung 60 vorgenommen werden, und eine Visualisierung der Folgen der Änderung angezeigt werden. Sofern ein Problem mit der Änderung erkannt wird, kann eine Warnung ausgegeben werden und/oder ein von einer Kamera aufgenommenes Video, welches das Problem aufzeigt, abgespielt werden. Um dem Benutzer das Vornehmen von Einstellungen, z.B. das Verändern von Betriebsparametern, zu vereinfachen, können Sollbereiche angezeigt werden, in denen sich die Einstellungen befinden sollten. Vorzugsweise können über die eine Bedieneinrichtung 45 Einstellungen für die gesamte Lebensmittelverarbeitungslinie 1 verändert werden.
An der ein Oberwerkzeug 11 a und ein Unterwerkzeug 11b umfassenden Formstation 11 werden jeweils in einem Tiefziehprozess in der Unterfolie 23 auch als Mulden bezeichnete Vertiefungen 29 ausgebildet. In diese Vertiefungen 29 werden an der Einbringstation 13 die erwähnten Produkte oder Portionen 10 eingelegt. Die Einbringstation 13 umfasst hier einen sogenannten Einleger, von dem zwei Endlosförderbänder 13a, 13b dargestellt sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Einbringstation 13 einen hier ebenfalls schematisch dargestellten Roboter 50 umfassen, z.B. in Form eines sogenannten „Picker“ oder „Pick-and-Place Roboters“, der als Delta-Roboter mit einem Greifer 52, der zwei jeweils eine Portion 10 gemeinsam haltende Schaufeln umfasst, ausgebildet sein kann. Derartige Roboter und deren Einsatz bei der Handhabung von Lebensmitteln, insbesondere beim Einlegen von Portionen in Vertiefungen von Verpackungen, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, weshalb hier weitergehende Ausführungen nicht erforderlich sind.
Anschließend werden die mit den gefüllten Vertiefungen 29 versehene Unterfolie 23 und die Oberfolie 25 der Siegelstation 15 zugeführt, die ein Oberwerkzeug 15a und ein Unterwerkzeug 15b umfasst. Mittels dieser Werkzeuge 15a, 15b werden die Oberfolie 25 und die Unterfolie 23 miteinander verbunden. Hierdurch werden die Vertiefungen 29 und somit die von Oberfolie 25 und Unterfolie 23 gebildeten Verpackungen 21 verschlossen. In 1 sind quer zur Förderrichtung F verlaufende, auch als Siegelnähte bezeichnete Siegelstellen 43 schematisch angedeutet.
Im Anschluss an die Siegelstation 15 hängen die Verpackungen 21 noch durch die Oberfolie 25 und die Unterfolie 23 zusammen, müssen also noch vereinzelt werden. Hierzu dienen die Quertrennstation 17 und die Längstrennstation 19.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Verpackungen 21 vor dem Vereinzeln an der Etikettier- und/oder Druckstation 16 mit Etiketten versehen und/oder bedruckt. Das Etikettieren und das Bedrucken können auch in separaten Stationen erfolgen.
Stromabwärts der Trennstationen 17, 19 können weitere Förderbänder und/oder Arbeitsstationen vorgesehen sein, beispielsweise eine Waage 58 zur Gewichtskontrolle der Verpackungen 21. Die Waage 58 bildet einen Sensor 56 zur Erfassung von Unregelmäßigkeiten, auf die nun näher eingegangen wird.
Der Betrieb der gesamten Lebensmittelverarbeitungslinie 1 kann anhand von Daten oder Messergebnissen von Messeinrichtungen, d.h. von Sensoren 56, überwacht und bei Bedarf angepasst werden. Die Messergebnisse werden zu diesem Zweck von einer Sensorvorrichtung 52 ausgewertet, um Unregelmäßigkeiten in den Messergebnissen und damit im Betriebsablauf zu ermitteln. Zudem werden im Betrieb kontinuierlich Bilder, insbesondere Videos, der verschiedenen Stationen 2, 3, 11, 13, 15, 17, 19 der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 aufgenommen. Die Kameras 54 sind so angeordnet und ausgerichtet, dass Bilder von Bereichen der Stationen 2, 3, 11, 13, 15, 17, 19 aufgenommen werden, welche für ein Ermitteln von Ursachen möglicher Unregelmäßigkeiten hilfreich sein können. Die Kameras 54 und die Sensoren 56 sind jeweils über Datenübertragungsmittel 38 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 60 verbunden.
Im Folgenden wird nun anhand von Beispielen beschrieben, wie die Sensorvorrichtung 52 und die Datenverarbeitungseinrichtung 60 eingesetzt werden, um automatisch Unregelmäßigkeiten zu ermitteln und automatisch Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Beispielsweise kann eine Kamera 54 im Bereich der Einbringstation 13 erfassen, dass die Produktscheiben nicht - wie vorbestimmt - konzentrisch aufeinander liegen und dies als Unregelmäßigkeit ermitteln, wenn eine Position einer Scheibe mehr als einen definierten Grenzwert von der Position einer anderen Scheibe abweicht. Die Kamera 54 sendet dann eine Nachricht an die Datenverarbeitungseinrichtung 60 mit den Informationen „Art der Unregelmäßigkeit“ und „Zeitpunkt der erfassten Unregelmäßigkeit“. Die Datenverarbeitungseinrichtung 60 analysiert daraufhin automatisch diejenigen Bilder der Kameras 54, welche zu einer Ermittlung einer Ursache der übermittelten Unregelmäßigkeit relevante Bilder aufgenommen haben könnten. Beispielsweise werden die Bilder der Kamera 54, welche das Portionierband 30 der Aufschneidemaschine 3 filmt, analysiert, um zu ermitteln, ob die Produktscheiben schon nicht konzentrisch auf dem Portionierband 30 abgelegt wurden. Dabei werden die von der Kamera 54 an der Aufschneidemaschine 3 erzeugten Bilder mit Datensätzen verglichen, welche Stapel von konzentrisch übereinander liegenden Scheiben und Stapel von nicht konzentrisch übereinander liegenden Scheiben beinhalten. Mittels künstlicher Intelligenz entscheidet die Datenverarbeitungseinrichtung 60, ob die von der Aufschneidemaschine 3 gebildeten Stapel hinreichend konzentrisch angeordnet sind oder nicht. Wenn die von der Aufschneidemaschine 3 gebildeten Stapel anforderungsgemäß konzentrisch sind, werden die Bilder der Kamera 54 analysiert, welche die Einbringstation 13 filmt. Beispielsweise kann eine Ursache für ein nicht konzentrisches Aufeinanderliegen der einzelnen Scheiben einer Portion 10 darin liegen, dass die oberen Scheiben beim Einbringen in die Verpackungen 21 aufgrund der abschüssigen Oberfläche des Endlosförderbandes 13a relativ zu den unteren Scheiben der Portion verrutschen. Mittels der von der Kamera 54 im Bereich der Einbringstation 13 aufgenommenen Bilder und einem Vergleich mit Datensätzen, welche Bilder von verrutschten Scheiben einer Portion zeigen, kann ermittelt werden, ob die Scheiben beim Transport über das Endlosförderband 13a verrutschen.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 60 ermittelt anschließend, beispielsweise durch Vergleich von zum Zeitpunkt des Auftretens der Unregelmäßigkeit mittels Sensoren 56 gemessenen Daten mit gespeicherten Datensätzen, Anomalien, d.h. relevante Unterschiede zwischen den gemessenen Daten und Datensätzen zu vergangenen Unregelmäßigkeiten. Beispielsweise kann die Umgebungstemperatur im Bereich des Endlosförderbands 13b erhöht sein, sodass die oberen Scheiben der Portion 10 wärmer als üblich sind und deshalb leichter auf den unteren Scheiben der Portion verrutschen können. Die Datenverarbeitungseinrichtung 60 kann somit die Ursache der Unregelmäßigkeit ermitteln. Sofern es sich um eine automatisch behebbare Ursache handelt, kann die Datenverarbeitungseinrichtung 60 automatisch Gegenmaßnahmen einleiten. Im vorliegenden Fall könnte beispielsweise durch einen Stellmotor der Winkel des Endlosförderbands 13a verändert werden, um ein ungewünschtes Verrutschen der Scheiben zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich könnte die Umgebungstemperatur gesenkt werden, indem eine in der Fertigungshalle angebrachte Klimaanlage verstellt wird, sodass diese die Umgebungsluft des Endlosförderbands 13b stärker abkühlt.
Anschließend kann überprüft werden, ob die Gegenmaßnahme das gewünschte Ergebnis erzielt hat. Hierzu können die Bilder der Kamera 54 der Einbringstation 13 erneut analysiert werden.
Der Fachmann wird verstehen, dass es unzählige Beispiele für die Ermittlung von Unregelmäßigkeiten und deren Ursachen gibt.
In 3 ist eine Prinzipskizze einer mehrstufigen Liniensteuerung 70 gezeigt, welche dazu verwendet werden kann, die Lebensmittelverarbeitungslinie 1 von 1 und 2 zu steuern. Die Liniensteuerung 70 umfasst eine Sensorvorrichtung mit mehreren Sensoren 56, wobei manche Sensoren als Kamera 54 und andere als andersartige, vorzugsweise betriebsnotwendige, Sensoren 56 von Linienkomponenten ausgebildet sind. Die Liniensteuerung 70 verknüpft Steuerungsmodule 72 verschiedener Stationen. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Lebensmittelverarbeitungslinie 1 in Förderrichtung F gesehen zunächst mehrere Stationen 74 zur Produktvorbereitung. Diese Stationen 74 können eine Lagerungsstation, eine Reifestation, eine Vorbehandlungsstation, eine Trocknungsstation, eine Befeuchtungsstation und/oder eine Temperierstation umfassen. An die Stationen 74 schließt sich der Scanner 2 an. Nach dem Scanner 2 ist in der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 die Aufschneidemaschine 3 vorgesehen. Nach der Aufschneidemaschine 3 ist eine Sortier- und Förderstrecke 76 vorgesehen an die sich die Verpackungsmaschine 12 anschließt. Nach der Verpackungsmaschine 12 befindet sich eine Endkontrollstation 78 an die sich eine Endverpackungsstation 80 anschließt.
Jede dieser Stationen 74, 2, 3, 76, 12, 78, 80 der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 weist zumindest einen Sensor 56 auf, der Prozessdaten erfasst. Anhand der von Sensoren erfassten Prozessdaten und einem Vergleich mit Sollbereichen der Prozessdaten können Unregelmäßigkeiten in den Prozessdaten ermittelt werden. Eine erste Gruppe von Stationen, zu denen im vorliegenden Fall der Scanner 2, die Aufschneidemaschine 3, die Sortier- und Förderstrecke 76, die Verpackungsmaschine 12 und die Endverpackungsstation 80 gehören, weist jeweils eine stationsinterne Steuerungseinrichtung 41, 72 auf. Wenn Sensoren 56 dieser Stationen 72 eine Unregelmäßigkeit in den Prozessdaten erkennen, senden sie diese Information zunächst an die jeweilige stationsinterne Steuerungseinrichtung 72. Diese prüft automatisch anhand von Kamerabildern der Station, ob eine stationsinterne Ursache für die Unregelmäßigkeit vorliegt. Ist dies der Fall, wird eine stationsinterne Gegenmaßnahme angestrebt. Falls jedoch keine stationsinterne Ursache ermittelt werden kann, wird die Unregelmäßigkeit an die überstationäre Liniensteuerung 70 weitergeleitet. Diese Liniensteuerung 70 analysiert alle Prozessdaten aller Sensoren aller Stationen um die Ursache für die Unregelmäßigkeit zu ermitteln. Die Liniensteuerung 70 ist mit einer Produktionssteuerung verbunden. Damit kann eine Software zur Überwachung von ganzen Produktionshallen/-standorten oder aber auch einfach nur die Produktionsleitung/das Management gemeint sein.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 90.
Das Verfahren 90 dient zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie 1, beispielsweise wie sie zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren 90 umfasst zunächst ein Erfassen 92 zumindest eines Abschnitts der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 mittels einer Kamera 54. Die Kamera 54 filmt dabei einen Bereich der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 durchgehend oder wenigstens dann, wenn sich in diesem Bereich Produkte befinden, während die Lebensmittelverarbeitungslinie 1 im Betrieb ist. Wenn eine Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf auftritt, wird in einem weiteren Schritt ein Erfassen 94 der Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors 56 durchgeführt. In anderen Worten wird eine Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors 56 erfasst. Bei dem Sensor 56 kann es sich um einen Sensor handeln, der zur Steuerung der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 relevante Daten liefert. Der Sensor kann als Kamera 56 ausgebildet sein. Um die Ursache der Unregelmäßigkeit schneller auffinden zu können, wird zudem in einem weiteren Schritt 96 ein Zeitpunkt des Erfassens der Unregelmäßigkeit ermittelt. Daraufhin folgt in einem weiteren Schritt ein Automatisches Auswählen 98 der von der Kamera 54 erfassten Daten im Zeitraum der Entstehung der Unregelmäßigkeit. Anschließend wird in einem weiteren Schritt 100 die Ursache der Unregelmäßigkeit mittels der ausgewählten Daten ermittelt. Das Ermitteln 100 der Ursache der Unregelmäßigkeit kann mittels der ausgewählten Daten selbstständig von einer Datenverarbeitungseinrichtung 60 durchgeführt werden. Hierzu kann eine Auswertung von gemessenen Daten einer Vielzahl von Sensoren 54 entlang der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 erfolgen. Beispielsweise können im Zeitraum der erfassten Unregelmäßigkeit ermittelte Datensätze, insbesondere Bilder, mit in der Vergangenheit angelegten Datensätzen, insbesondere Bilder, zu in der Vergangenheit erfassten Unregelmäßigkeiten verglichen werden. Damit das Ermitteln 100 der Ursache der Unregelmäßigkeit möglichst präzise automatisiert durchgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, das Ermitteln 100 der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels Anwendung von künstlicher Intelligenz durchzuführen. Beispielsweise kann durch eine Analyse von Videos mittels künstlicher Intelligenz ermittelt werden, was die Ursache für die Unregelmäßigkeit ist oder war.
Zuletzt wird in einem Schritt 102 die zumindest eine Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen behoben. Das Beheben 102 der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen kann selbstständig von der Datenverarbeitungseinrichtung 60 durchgeführt werden. Hierzu kann automatisch eine Veränderung an einer Einstellung der Lebensmittelverarbeitungslinie 1 vorgenommen werden. Beispielsweise kann ein Stellmotor angesteuert werden, der einen Betriebsparameter, wie beispielsweise die Schneidspaltbreite, an einen geänderten Sollwert anpasst. Alternativ dazu kann das Beben der Ursache der Unregelmäßigkeit durch einen Benutzer erfolgen, insbesondere falls das Beheben nicht automatisch durchgeführt werden kann.
Nachdem die Ursache der Unregelmäßigkeit erfolgreich behoben wurde, können die zur Behebung der Ursache notwendigen Maßnahmen, insbesondere automatisch, gespeichert werden. So kann die Lebensmittelverarbeitungslinie 1 maschinell lernen, wie verschiedene Unregelmäßigkeiten behoben werden können. Wenn dann ähnliche oder gleiche Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf erfasst werden, können die Unregelmäßigkeiten mittels der gespeicherten Maßnahmen auf einfache Weise behoben werden.
Bezugszeichenliste

1: Lebensmittelverarbeitungslinie
2: Scanner
3: Aufschneidemaschine
4: Lebensmittelprodukt
5: Produktzufuhr
5a: Produkthalter
5b: Spindelmutter
5c: Spindel
6: Schneidebene
7: Schneidmesser
8: Produktdurchlass
9: Gegenschneide
10: Portion
11: Formstation
11 a: Oberwerkzeug
11b: Unterwerkzeug
12: Verpackungsmaschine
13: Einbringstation
13a: Endlosförderband
13b: Endlosförderband
14: Zufuhrstation
15: Siegelstation
15a: Oberwerkzeug
15b: Unterwerkzeug
16: Etikettierstation
17: Quertrennstation
19: Längstrennstation
21: Verpackung
23: Unterfolie
23a: Vorratsrolle
25: Oberfolie
25a: Vorratsrolle
27: Transportkette
29: Vertiefung
30: Portionierband
36: Förderband
38: Datenübertragungsmittel
41: Steuerungseinrichtung
43: Siegelstelle
45: Bedieneinrichtung
47: Maschinengestell
50: Roboter
52: Sensorvorrichtung
54: Kamera
56: Sensor
58: Waage
60: Datenverarbeitungseinrichtung
70: Liniensteuerung
72: stationsinterne Steuerungseinrichtung
74: Produktvorbereitungsstation
76: Sortier- und Förderstrecke
78: Endkontrollstation
80: Endverpackungsstation
82: stationsinterne Steuerungseinrichtung
84: Produktionssteuerung
90: Verfahren
92: Erfassen eines Abschnitts
94: Erfassen einer Unregelmäßigkeit
96: Ermitteln eines Zeitpunkts
98: Automatisches Auswählen
100: Ermitteln der Ursache
102: Beheben der Ursache
F: Förderrichtung
Z: Zuführrichtung

Claims

Lebensmittelverarbeitungslinie (1), insbesondere mit zumindest einer Aufschneidemaschine (3), einer Sortier- und Förderstrecke und/oder einer Verpackungsmaschine (12), mit einer Sensorvorrichtung (52) zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf und eines Zeitpunkts der ermittelten Unregelmäßigkeit, mindestens einer Kamera (54), um im Betrieb kontinuierlich Bilder zumindest eines Bereichs der Lebensmittelverarbeitungslinie (1) aufzunehmen in dem eine Ursache für eine Unregelmäßigkeit vorliegen kann, und einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (60), welche im Betrieb Daten von der Sensorvorrichtung (52) und von der mindestens einen Kamera (54) erhält, und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die zu einer Ermittlung einer Ursache der Unregelmäßigkeiten relevanten Bilder aus den von der Kamera (54) aufgenommenen Bildern auszuwählen.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach Anspruch 1, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine Ursache und/oder einen Entstehungsort der Unregelmäßigkeit anhand der relevanten Bilder und/oder relevanter Sensordaten der Sensorvorrichtung (52) selbstständig zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen vorzuschlagen oder einzuleiten.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, maschinell zu lernen, was die Ursache für die ermittelten Unregelmäßigkeiten ist und/oder wie bestimmte ermittelte Unregelmäßigkeiten zu beheben sind.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Kameras (54) vorgesehen sind, welche im Betrieb kontinuierlich Bilder unterschiedlicher Bereiche der Lebensmittelverarbeitungslinie (1) aufnehmen in denen eine Ursache für eine Unregelmäßigkeit vorliegen kann, insbesondere wobei die mehreren Kameras (54) mobile Kameras und stationäre Kameras umfassen.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung mehrere, insbesondere sich hinsichtlich Ihrer Art unterscheidende, Sensoren (56) umfasst, um verschiedene Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf zu ermitteln.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung die zumindest eine Kamera (54) umfasst.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, bei einem Auftreten mehrerer Unregelmäßigkeiten selbstständig eine Priorisierung vorzunehmen.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, anhand der ermittelten Unregelmäßigkeit Trends, insbesondere Verschleiß an der Lebensmittelverarbeitungslinie (1), zu detektieren.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, anhand der ermittelten Unregelmäßigkeit Fehleinstellungen an der Lebensmittelverarbeitungslinie (1) zu ermitteln, insbesondere wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, selbstständig die Fehleinstellungen zu korrigieren.
Lebensmittelverarbeitungslinie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens einer Kamera (54) als Spektralkamera ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelverarbeitungslinie (1), insbesondere mit zumindest einer Aufschneidemaschine (3), einer Sortier- und Förderstrecke und/oder einer Verpackungsmaschine (12), mit den Schritten: Erfassen (92) zumindest eines Abschnitts der Lebensmittelverarbeitungslinie mittels einer Kamera, Erfassen (94) einer Unregelmäßigkeit im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors, beispielsweise eines Sensors der Lebensmittelverarbeitungslinie oder der Kamera, Ermitteln (96) eines Zeitpunkts des Erfassens der Unregelmäßigkeit, Automatisches Auswählen (98) der von der Kamera erfassten Daten im Zeitraum der Entstehung der Unregelmäßigkeit, und Ermitteln (100) der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels der ausgewählten Daten.
Verfahren nach Anspruch 11, mit dem Schritt: Beheben (102) der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Ermitteln (100) der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels der ausgewählten Daten selbstständig von einer Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, wobei das Ermitteln (100) der Ursache der Unregelmäßigkeit eine Auswertung von gemessenen Daten einer Vielzahl von Sensoren entlang der Lebensmittelverarbeitungslinie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Beheben (102) der Ursache der Unregelmäßigkeit unter Berücksichtigung von in der Vergangenheit angelegten Datensätzen zu in der Vergangenheit erfassten Unregelmäßigkeiten durchgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12 und 15, wobei das Beheben (102) der Ursache der Unregelmäßigkeit ein, insbesondere automatisches, Verändern einer Einstellung der Lebensmittelverarbeitungslinie umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12, 15 und 16, ferner umfassend Speichern der zur Behebung der Ursache notwendigen Maßnahmen, Erfassen von ähnlichen oder gleichen Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf mittels zumindest eines Sensors, automatisiertes Beheben der Ursache der Unregelmäßigkeiten mittels der gespeicherten Maßnahmen.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, wobei das Ermitteln (100) der Ursache der Unregelmäßigkeit einen Vergleich von zu der Unregelmäßigkeit erfassten Daten mit Daten von zuvor erfassten Unregelmäßigkeiten umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, wobei das Ermitteln (100) der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels Anwendung von künstlicher Intelligenz durchgeführt wird, insbesondere durch eine Analyse von Videos und/oder Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, wobei ein Ermitteln einer Abhängigkeit zwischen der Ursache der Unregelmäßigkeit und der Unregelmäßigkeit mittels Anwendung von künstlicher Intelligenz durchgeführt wird, insbesondere durch eine Analyse von Videos und/oder Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, mit dem Schritt: Kategorisieren der erfassten Unregelmäßigkeit nach Art der Unregelmäßigkeit, der betroffenen Komponente, Zeitpunkt der Erfassung der Unregelmäßigkeit, Zeitpunkt des Auftretens der Unregelmäßigkeit, und/oder Schwere der Unregelmäßigkeit.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, mit dem Schritt: Differenzieren, ob es sich bei der Unregelmäßigkeit um einen Einzelfall oder um eine sich wiederholende Unregelmäßigkeit handelt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12, 15, 16 und 17, wobei das Beheben (102) der Ursache der Unregelmäßigkeit mittels hierzu notwendiger Maßnahmen selbstständig von einer Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Verfahrensansprüche, wobei die von der Kamera erfassten Daten bearbeitet werden, insbesondere Bilddaten von Personen anonymisiert werden, bevor die Daten zur Ausgabe freigegeben werden.