Patentansprüche
1. Verfahren zur Optimierung der Prozessführung sowie Prozessüberwachung in einer einen oder mehrere Anlagenteile und/oder eine oder mehrere diskrete Maschinen aufweisenden Anlage für die Verarbeitung mindestens eines Produktes über eine oder mehrere Verarbeitungsstufen in einem oder mehreren Teilprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens einen der Teilprozesse unter Verwendung mindestens eines einem Anlagenteil bzw. einer Maschine zugeordneten Maschinenparameters und/oder unter Verwendung mindestens eines einer Verarbeitungsstufe des Produktes zugeordneten Produktparameters mindestens ein Modell zur Charakterisierung mindestens eines Teilaspektes des Prozesses erstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses mindestens eine ausgewählte Aufgabenstellung in Verbindung mit dem Prozess ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses mindestens ein ausgewählter Ort und/oder mindestens ein ausgewählter örtlicher Bereich innerhalb des Prozesses ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses mindestens ein ausgewählter Zeitpunkt und/oder mindestens ein ausgewähltes Zeitintervall innerhalb des Prozesses ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses mindestens ein Anlagenteil bzw. mindestens eine diskrete Maschine der Anlage ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses mindestens eine Verarbeitungsstufe des Produktes ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses die Regelung mindestens eines Produktparameters ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses die Rezepterstellung für mindestens ein Produkt ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses die Fehlererkennung mindestens eines Anlagen- bzw. Maschinenteils ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses die Fehlerdiagnose mindestens eines Anlagen- bzw. Maschinenteils ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses die Fehlerursachendiagnose mindestens eines Anlagen- bzw. Maschinenteils ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilaspekt des Prozesses darin besteht, mindestens einen Online- Sensor und/oder mindestens einen Offline-Sensor zu ersetzen bzw. zu simulieren.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell für mindestens einen Teilaspekt des Prozesses jeweils mindestens eine Beziehung zwischen Maschinenparametern mindestens einer mindestens einem Teilprozess zugeordneten Maschine und/oder Produktparametern mindestens eines mindestens einer Verarbeitungsstufe zugeordneten Produktes erstellt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ergebnis unterschiedliche Teilmengen der Menge aller Parameter eines Modells verwendet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung einer unterschiedlichen Teilmenge als Ergebnis das Modell invertiert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Parameter wahlweise Werte unterschiedlicher Kategorien zugeordnet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kategorie eines Wertes aus der Ist-Werte, Soll-Werte, Schätzwerte, Vorhersagewerte, Abweichungswerte und Messwerte aufweisenden Gruppe ausgewählt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die im Modell nicht berücksichtigten Parameter bei der Verwendung des Modells unabhängig vom Modell gezielt beeinflusst und/oder überwacht werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung und/oder Überwachung derart erfolgt, dass die nicht berücksichtigten Parameter konstant gehalten werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein massgeblicher Produktparameter an mindestens einem Ort in der Anlage bzw. in einer diskreten Maschine zu Anlagen- bzw. Maschinenparametern mindestens eines Anlagenteils bzw. mindestens einer Maschine der Anlage in Beziehung gebracht wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein massgeblicher Produktparameter zu mindestens einem Zeitpunkt bzw. einem Zeitintervall in dem Prozess zu Anlagen- bzw. Maschinenparametern mindestens eines Anlagenteils bzw. mindestens einer Maschine der Anlage in Beziehung gebracht wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bisher unbekannte Rezepte für neue Produkte auf der Grundlage bisher bekannter Rezepte anderer Produkte erstellt werden.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rezept aus ausgewählten Produkt- und Maschinenparametern besteht.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rezepterstellung bisher bekannte Rezepte, die Charakterisierung der bekannten Produkte sowie die Charakterisierung des neuen Produktes in kodierter Form vorgegeben werden und das neue Rezept ebenfalls in kodierter Form abgegeben wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kodierung eine Skalierung der Parameter bzw. der Parameterbereiche ist.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mindestens einen Teilprozess durchführenden Erfassungs- Prozessabschnitt, der mindestens einer bestimmten Verarbeitungsstufe des Produktes bzw. mindestens einem bestimmten Anlagenteil oder einer bestimmten Maschine entspricht, mindestens einer der Produktparameter und/oder mindestens einer der von den Produktparametern abhängigen Maschinenparameter verwendet wird, um je nach seinem in Abhängigkeit von den Produktparametern angenommenen Wert eine entsprechende Veränderung mindestens eines Maschinenparameters eines Ansteuerungs-Prozessabschnitts, der mindestens einer bestimmten Verarbeitungsstufe des Produktes bzw. einem bestimmten Anlagenteil oder einem bestimmten Maschinenteil entspricht, durchzuführen.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungs- Prozessabschnitt aus mindestens einem Online-Sensor und/oder mindestens einem Offline-Sensor besteht.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungs- Prozessabschnitt aus mindestens einem ersetzten bzw. simulierten Online-Sensor und/oder mindestens einem ersetzten bzw. simulierten Offline-Sensor besteht.
29. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabenstellung die Schätzung eines aktuellen Ist-Wertes mindestens eines Produktparameters und/oder mindestens eines Maschinenparameters ist.
30. Verfahren nach Anspruch 2 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabenstellung die Vorhersage eines zukünftigen Ist-Wertes mindestens eines Produktparameters und/oder mindestens eines Maschinenparameters ist.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabenstellung die Schätzung aktueller Ist-Werte und/oder die Vorhersage zukünftiger Ist-Werte eines Fehlermusters ist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabenstellung die Schätzung aktueller Ist-Werte und/oder die Vorhersage zukünftiger Ist-Werte eines Fehlerursachenmusters ist.
33. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlermuster einen Teil der Gesamtheit aller möglichen Fehler mindestens eines Prozessabschnitts darstellt.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlerursachenmuster einen Teil der Gesamtheit aller möglichen Fehlerursachen mindestens eines Prozessabschnitts darstellt.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens ein Modell das Ergebnis mindestens eines Modells verwendet wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens ein Modell eine Schätzung und/oder Vorhersage verwendet wird.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erkennung des Fehlerursachenmusters mindestens ein Fehlermuster verwendet wird.
38. Verfahren nach Anspruch 26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfas- sungs-Prozessabschnitt prozessmässig vor dem Ansteuerungs-Prozessabschnitt liegt.
39. Verfahren nach Anspruch 26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfas- sungs-Prozessabschnitt prozessmässig in dem Ansteuerungs-Prozessabschnitt liegt.
40. Verfahren nach Anspruch 26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfas- sungs-Prozessabschnitt prozessmässig nach dem Ansteuerungs- Prozessabschnitt liegt.
41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein neuronales Netz verwendet wird.
42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein Fuzzy-System verwendet wird.
43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein Expertensystem verwendet wird.
44. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein wissensbasiertes System verwendet wird.
45. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein genetischer Algorithmus verwendet wird.
46. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung eine klassische Methode verwendet wird.
47. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellerstellung ein hybrides Modell verwendet wird, das aus beliebigen Kombinationen der Modellarten der Ansprüche 41 bis 46 besteht und für dessen Erstellung beliebige Kombinationen der Modellerstellungen der Ansprüche 41 bis 46 verwendet werden.
48. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellerstellung vorwiegend auf einer oder zwei der folgenden Informationsquellen beruht: a) prozessspezifische Produkt-, Anlagen- oder Labordaten; b) allgemeines Wissen der Verfahrens- und Regelungstechnik bzw. des Prozessingenieurwesens; c) prozessspezifisches Erfahrungswissen des Betriebsexperten.
49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Information der Informationsquellen mindestens teilweise in kodierter Form vorliegt und/oder das Modellergebnis mindestens teilweise in kodierter Form abgegeben wird.
50. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenmodelle, Produktmodelle und Teilprozessmodelle gespeichert werden.
51. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenmodelle, die Produktmodelle und die Teilprozessmodelle während des Prozesses der Verarbeitung des Produkts ständig aktualisiert werden.
52. Verfahren nach Anspruch 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung der Modelle erfolgt, indem eine Anpassung an Änderungen der im Modell nicht berücksichtigten Parameter erfolgt.
53. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Produkt eine kakaohaltige bzw. schokoladenartige Fettmasse ist und als Produktparameter mindestens einer der Parameter Fettgehalt, Wassergehalt, Zuckergehalt, Temperatur, Feinheit, Dichte und rheologische Kenngrössen wie z.B. Viskosität der Fettmasse herangezogen wird.
54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess mindestens eine Mischstufe und/oder mindestens eine Zerkleinerungsstufe aufweist.
55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsstufe des Prozesses eine Vorzerkleinerungsstufe und/oder eine Feinzerkleinerungsstufe aufweist.
56. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsstufen des Prozesses mindestens ein Element aus der aus Kugelmühlen, Prallmühlen und Walzwerken bestehenden Gruppe aufweisen.
57. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für einen Prozess zur Verarbeitung einer kakaohaltigen bzw. schokoladeartigen Fettmasse verwendet wird, der mindestens eine Mischstufe, mindestens eine Vorwalzstufe und mindestens eine Feinwalzstufe in dieser Reihenfolge aufweist.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess im Anschluss an die Zerkleinerungsstufe eine Misch- und/oder Knet- und/oder Dispergierstufe enthält.
59. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und/oder Knet- und/oder Dispergierstufe des Prozesses eine Conchierstufe ist.
60. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess im Anschluss an die Feinwalzstufe bzw. in Kombination mit oder im Anschluss an die Conchierstufe eine Stufe mit einem statischen Mischer aufweist.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die mindestens eine Mischstufe, die mindestens eine Zerkleinerungsstufe und die mindestens eine Feinzerkieinerungsstufe der Anlage hindurchtretende Fettmasse mittels der Maschinenparameter mindestens einer dieser Stufen charakterisiert wird.
62. Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakterisierung als Kriterium für die Einstellung der Maschinenparameter mindestens einer dieser Stufen verwendet wird.
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsstufe des Prozesses eine Vorwalzstufe der Anlage ist.
64. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinzerkleinerungsstufe eine Feinwalzstufe ist.
65. Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Feinwalzstufe des Prozesses hindurchtretende Fettmasse mittels der Maschinenparameter eines Feinwalzwerks der Feinwalzstufe charakterisiert wird, wobei diese Charakterisierung als Kriterium für die Einstellung der Maschinenparameter eines Vorwalzwerks der Vorwalzstufe verwendet wird.
66. Verfahren nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakterisierung der durch das Feinwalzwerk der Feinwalzstufe hindurchtretenden Fettmasse auf der Grundlage der Maschinenparameter mindestens einer Walzenpassage des Feinwalzwerks durchgeführt wird.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakterisierung der durch das Feinwalzwerk der Feinwalzstufe hindurchtretenden Fettmasse auf der Grundlage der Maschinenparameter der ersten Walzenpassage des Feinwalzwerks durchgeführt wird.
68. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zur Charakterisierung der Fettmasse verwendete Maschinenparameter mindestens einer der Parameter Motorleistung, Temperatur, Mischzeit, Drehzahl Drehmoment, Durchsatz eines Mischers der Mischstufe ist.
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69. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zur Charakterisierung der Fettmasse verwendete Maschinenparameter mindestens einer der folgenden Parameter eines Vorwalzwerks ist: Kraft auf Walzenpaare, Drehmoment an den Walzen, Drehmoment am Motor, Drehzahl der Walzen, Spaltweite zwischen den Walzen, Schichtdicke der Fettmasse, Durchsatz der Fettmasse, Druck im Walzenspalt, Motorleistung.
70. Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 69, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zur Charakterisierung der Fettmasse verwendete Maschinenparameter mindestens einer der folgenden Parameter eines Feinwalzwerks ist: Kraft auf Walzenpaare, Drehmoment an den Walzen, Drehmoment am Motor, Drehzahl der Walzen, Spaltweite zwischen den Walzen, Schichtdicke der Fettmasse, Durchsatz der Fettmasse, Druck im Walzenspalt, Belegungszustand der Walze, Motorleistung.
71. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 52 in einer mehrere Anlagenteile und/oder diskrete Maschinen aufweisenden Anlage zur Verarbeitung eines Produktes in mehreren Teilprozessen, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens einem Anlagenteil bzw. mindestens einer diskreten Maschine mindestens ein Online-Sensor und/oder mindestens ein Offline-Sensor zugeordnet ist.
72. Vorrichtung nach Anspruch 71 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verarbeitungs- und Speichereinheit aufweist, in der die von den Online-Sensoren bzw. den Offline-Sensoren erfassten Daten verarbeitet und gespeichert werden.
73. Vorrichtung nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsund/oder Speichereinheit programmierbar ist.
74. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 71 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Anlage zur Verarbeitung einer kakaohaltigen bzw. schokoladenartigen Fettmasse ist.
75. Vorrichtung nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eines oder mehrere Elemente der Gruppe aufweist, die aus den Elementen Silo, Dosierer, Mischer, Zerkleinerungsmaschine, Kompaktierer, Feinzerkleinerungsmaschine, Misch-/Knet-/Dispergiervorrichtung und statischer Mischer besteht.
76. Vorrichtung nach Anspruch 74 oder 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren für die Erfassung mindestens eines der Produktparameter Fettgehalt, Wassergehalt, Zuckergehalt, Temperatur, Feinheit, Dichte und rheologische Kenngrössen wie z.B. Viskosität der Fettmasse ausgelegt sind.
77. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 74 bis 76, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren für die Erfassung mindestens eines der Maschinenparameter Drehzahl, elektrische Leistung, Walzenspalt und Walzenanpresskraft ausgelegt sind.
78. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 74 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren für die Erfassung mindestens eines der folgenden Parameter ausgelegt sind: Motorleistung, Temperatur, Mischzeit, Drehzahl Drehmoment, Durchsatz; Kraft auf Walzenpaare, Drehmoment an den Walzen, Drehmoment am Mo- tor, Drehzahl der Walzen, Spaltweite zwischen den Walzen, Schichtdicke der Fettmasse, Durchsatz der Fettmasse, Druck im Walzenspalt, Motorleistung; Belegungszustand der Walzen.