WO2025214729A1 - Recycling-vorrichtung und verfahren zur überwachung und steuerung einer recycling-vorrichtung - Google Patents

Recycling-vorrichtung und verfahren zur überwachung und steuerung einer recycling-vorrichtung

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WO2025214729A1
WO2025214729A1 PCT/EP2025/057309 EP2025057309W WO2025214729A1 WO 2025214729 A1 WO2025214729 A1 WO 2025214729A1 EP 2025057309 W EP2025057309 W EP 2025057309W WO 2025214729 A1 WO2025214729 A1 WO 2025214729A1
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WO
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recycling device
recycling
machine
recycled
data
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PCT/EP2025/057309
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English (en)
French (fr)
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Pitt Karger
Christian Kleinz
Andreas Meyer
Markus STUBENHOFER
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Krones AG
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Krones AG
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Publication date
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    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/30—Administration of product recycling or disposal
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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02—Separating plastics from other materials
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/26—Scrap or recycled material
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a recycling device for recycling plastic material, in particular containers, in particular made of PET material, a corresponding recycling plant and system, as well as a corresponding method for monitoring and controlling such a recycling device.
  • Recycling systems recycle used plastic materials, such as containers such as bottles, so they can be reused. It is generally known to monitor machine parameters of recycling systems during operation, as well as consumable parameters and the operating states of technical components of these systems. Measurements of such machine and consumable parameters generally provide actual values that can be used, for example, by comparing them with target values, to control or regulate the recycling system and/or for maintenance management.
  • a recycling device for recycling plastic material, in particular plastic flakes or containers, in particular a recycling device in a recycling plant comprises an electronic control device for controlling the recycling device, a sensor device with a plurality of sensors, a data output device, and a data input device.
  • the sensor device is designed to control the supply of plastic material to be recycled according to predefined quality parameters of the material to be recycled.
  • the sensor device is further designed to record measurement data of at least one consumable parameter of the recycling device in the form of an inflow, consumption, supply, and/or a property of a consumable, and at least one machine parameter or machine state of the recycling device.
  • the data output device is designed to transmit the recorded measurement data to a receiver—for example, a cross-machine monitoring system, see description below—outside the recycling device.
  • the data input device is connected to the electronic control device and designed to receive control data for controlling the recycling device—for example, from a cross-machine monitoring system, see description below.
  • the electronic control device is designed to control the operation of the recycling device based on the received control data and recorded measurement data. For example, the control data is provided based on the recorded measurement data.
  • control device includes a “control and/or regulating device” and the term “control” includes controlling and/or regulating.
  • the plastic material can be containers, such as bottles, made of glass or plastic, or of a natural organic material, such as paper, or one of the aforementioned materials. However, these materials can also be in forms other than containers or bottles.
  • a large number of determined consumable parameters and machine parameters or machine states can thus be advantageously used for fully automated control of the recycling device, in particular for adjusting operating/machine parameters. This can significantly reduce potential sources of error and personnel requirements for operating the recycling device or a recycling plant comprising such a recycling device.
  • Machine parameters primarily concern the performance of units and/or the treatment effects achieved with them, such as pressures, transport speeds, flow rates, discharge rates, etc. Consumption from (public) supply networks such as electricity, gas and fresh water consumption can be considered machine parameters of the recycling device and monitored accordingly.
  • Machine conditions primarily concern the properties and/or functions of active and/or passive components of the recycling device, such as conveyor drives, pumps, valves, seals, or pipelines. The function of valves can be estimated, for example, by analyzing switching operations and/or cycles.
  • All parameters/statuses can be read, displayed and controlled online and/or digitally and/or remotely and/or augmented.
  • Consumables are in particular those for which a batch-wise replenishment from transport containers or the like is required, for example biocides (disinfectants), cleaning agents (for example a cleaning-in-place, CIP, cleaner and/or a foam cleaner for the external cleaning of the recycling device and a rinsing agent for the applied foam), technical additives such as corrosion inhibitors or lubricants for drives, valves or the like, which can be monitored accordingly.
  • biocides disinfectants
  • cleaning agents for example a cleaning-in-place, CIP, cleaner and/or a foam cleaner for the external cleaning of the recycling device and a rinsing agent for the applied foam
  • technical additives such as corrosion inhibitors or lubricants for drives, valves or the like, which can be monitored accordingly.
  • Monitoring is understood here as a measurement that is repeated continuously or at sufficiently short intervals, from which a temporal course of the monitored parameter or condition within an ongoing production or maintenance process can be determined or predicted for the planning of such a process.
  • the sensor device which comprises a plurality of sensors, can be designed to measure actual values of at least two of the following consumable parameters, machine parameters and/or machine states:
  • Quality parameters of the material to be recycled in particular contamination of the material, adherence of labels, metallic adhesion to the material, biological contamination of the material, discoloration, for example yellowing, of the plastic; parameters of the material to be recycled, in particular temperature, flow rate, and flow rate;
  • a cleaning agent e.g. for cleaning pipes but also for external foam cleaning of the recycling device
  • tel fill level or consumption or property of a lubricant; speed or electrical power of a drive for transporting material through the recycling device; valve position on, flow through or coating thickness in a line for a cleaning agent, disinfectant or additive, an electrical power of a pump for a cleaning agent, disinfectant or additive and an electrical power of a dosing device for a cleaning agent, disinfectant or additive; furthermore water consumption of the recycling device, air humidity, filter permeability.
  • the electronic control device can be programmable.
  • a higher-level system control and/or other external control system can be assigned to the electronic control device in order to outsource control functions to it.
  • the acquired measurement data can thus be collected and processed outside the recycling device, for example, in a cross-machine monitoring system (monitoring and control system).
  • the (external) control data can be generated by the cross-machine monitoring system and transmitted, for example wirelessly, to the control unit of the recycling device.
  • Cross-machine can also be understood here to mean “cross-plant,” for example, encompassing at least two production or recycling sites.
  • the data input device of the recycling device can be designed to receive, in particular wirelessly, the control data from the cross-machine monitoring system and the data output device of the recycling device can be designed to transmit, in particular wirelessly, the measurement data to the cross-machine monitoring system.
  • a cross-machine monitoring system can be understood here as any IT system with the described functionality, provided it networks the recycling device with other process units of at least one recycling plant.
  • Such an IT system can be provided externally, i.e., based on computing units, servers, or the like located outside the recycling device; in particular, it can be cloud-based.
  • closed IT systems are also conceivable, connecting process units only within a specific recycling plant or only process units of recycling plants of a specific plant operator.
  • control data for example, to compare the measurement data obtained with the sensor device with each other and/or with historical measurement data. Comparisons with specified values are also possible. and/or design data. This makes it possible, for example, to predict how certain configurations of machine and consumable parameters might affect future production or recycling processes, particularly the occurrence of anomalies (such as filter clogging) and the risk of defective material, such as defective containers. Historical measurement data or other empirical values from recycling devices of comparable design can also be incorporated into central/external data processing.
  • the cross-machine monitoring system can incorporate artificial intelligence.
  • This artificial intelligence can be implemented in the form of an artificial neural network.
  • Self-learning systems can thus be used to control/regulate the work steps performed by the recycling device, as well as the manufacturing and treatment processes performed by other machines in a recycling plant.
  • Control data can be automatically generated and sent to the recycling device, for example, to appropriately adapt a specific machine state and/or operating mode of the recycling device (e.g., the detected machine parameter and/or machine state).
  • a specific machine state and/or operating mode of the recycling device e.g., the detected machine parameter and/or machine state.
  • an actuator of the recycling device can be directly controlled accordingly, or an associated setpoint, for example, relating to a monitored consumable and/or machine parameter, can be adjusted fully automatically.
  • condition monitoring tool also called watchdog
  • watchdog condition monitoring tool
  • measurement data, machine status and/or recommended actions can also be displayed on mobile devices This is possible, for example, on a smartphone or smartwatch.
  • Forecast data such as the possible remaining service life of the recycling device based on consumable stocks, can also be determined and output. Instructions for the replenishment of certain consumables or the delivery of spare parts can also be issued via mobile devices. Such information can also be sent directly to the recycling device and displayed there, in addition to the control data.
  • the recycling device can further comprise a pretreatment device for pretreating the material to be recycled, in particular for removing labels or label residues attached to the material or for removing plastic labels, in particular made of PE, PP, or PVC.
  • the pretreatment can facilitate the removal of stuck-on labels or label residues.
  • a recycling plant which comprises the recycling device according to one of the examples described above and at least one of the following process units, each configured to transmit measurement data to the cross-machine monitoring system and to receive control data from the cross-machine monitoring system.
  • further measurement data and/or machine status data can also be determined and transmitted to the cross-machine monitoring system, for example from at least one measuring device for detecting an environmental condition in the area of the recycling device, from an inspection device upstream or downstream of the recycling device for, for example, imaging inspection of the recycled material, and/or from at least one supply or disposal device connected to the recycling device for providing a consumable of the recycling device or for disposing of a disinfectant or the like.
  • the operation of the recycling device can be promptly adapted to the measured data and/or machine status data determined in this way.
  • such measured data and/or machine status data can also be saved by the cross-machine monitoring system for later data evaluation and used, for example, for statistical evaluations or similar purposes.
  • the operation of the recycling device can thus be monitored both with regard to the current process operation in the recycling system as well as experience with the recycling device or similar recycling devices can be optimized quickly and precisely.
  • machine parameters related to the Sinner circle can be adjusted based on measured values or other input variables, such as a degree of contamination, possibly also by means of artificial intelligence using appropriate algorithms, for example to optimize with regard to contamination, costs or the like.
  • a system with the recycling facility mentioned and one of the monitoring system examples described above is also provided.
  • a method for monitoring and controlling a recycling device for recycling plastic material for example plastic flakes or containers, in particular made of PET material, the method comprising:
  • control data for controlling the recycling device outside the recycling device and sending the provided control data to a control device of the recycling device; and a sensor device configured to control the supply of material to be recycled according to predefined quality parameters of the material to be recycled;
  • the consumable parameters, machine parameters and/or machine states can include:
  • Quality parameters of the material to be recycled in particular contamination of the material, attachment of labels, metallic attachments to the material, biological contamination of the material, discoloration, for example yellowing, of the plastic;
  • Parameters of the material to be recycled in particular temperature, flow rate and flow velocity
  • Fill level, consumption, concentration, conductivity, or pH value of a cleaning agent, disinfectant or additive fill level, consumption or concentration of a scale prevention agent; fill level, consumption or concentration of a corrosion inhibitor; fill level or consumption or property of a lubricant; speed or electrical power of a drive for transporting material through the recycling device; valve position on, flow through or coating thickness in a line for a cleaning agent, disinfectant or additive, an electrical power of a pump for a cleaning agent, disinfectant or additive and an electrical power of a dosing device for a cleaning agent, disinfectant or additive.
  • the method may further comprise an automatic adaptation of a machine state and/or operating mode of the recycling device, in particular of the detected consumable parameter and/or machine parameter and/or machine state, by the control device of the recycling device by means of the received control data.
  • the measurement data can be transmitted to a cross-machine, and in particular cloud-based, monitoring system and the control data can be transmitted from the cross-machine monitoring system to the recycling device.
  • control data from the cross-machine monitoring system can be based on the transmitted measurement data of an ongoing recycling process in the recycling Device and corresponding measurement data of at least one historical recycling process in the recycling device and/or in a substantially identical recycling device, in particular with the aid of artificial intelligence.
  • the method can comprise issuing, by the cross-machine monitoring system, instructions for the subsequent delivery of at least one consumable on the basis of the recorded actual values of at least one consumable parameter of at least one consumable and/or for the replacement of at least one component or a monitored assembly of the recycling device on the basis of the recorded actual values of at least one machine parameter or machine state and in particular transmitting the instructions to the recycling device or a recycling plant comprising the recycling device.
  • FIG. 1 An embodiment according to the present invention is illustrated in the drawing.
  • the single figure schematically shows a recycling device as part of a recycling plant and in communication with a cross-machine monitoring system.
  • Figure 1 schematically shows a recycling plant 100 comprising a recycling device 1 with treatment zones 1a, 1b, and 1c, in which plastic material, for example, containers 2, can be recycled via corresponding recycling elements.
  • plastic material for example, containers 2
  • This example shows containers 2 made of plastic, but it is understood that other plastic materials can also be recycled in the device.
  • the recycling elements can be equipped with short-circuit probes for terminating recycling processes on the material to be recycled, for example, individual containers 3, upon/after a predetermined criterion is reached.
  • the recycling device 1 comprises a sensor device with sensors 3, 4, 5, 6 for continuously monitoring at least one consumable parameter 7, 8 of at least one consumable 9 of the recycling device 1 and for monitoring at least one machine parameter 10, 11 of the recycling device 1.
  • At least one of the sensors 3, 4, 5, 6 can be designed as an optical, infrared or UV sensor.
  • the at least one consumable parameter 7, 8 or at least one machine parameter 10, 11 can be, for example, a parameter such as fill level, consumption, concentration, conductivity, or pH value of a cleaning agent, disinfectant or additive; fill level, consumption or concentration of a stone prevention agent; fill level, fill level, Use or concentration of a corrosion inhibitor; fill level or consumption or property of a lubricant; speed or electrical power of a drive for material transport, in particular for container transport, through the recycling device; valve position, flow through or coating thickness in a line for a cleaning agent, disinfectant or additive; electrical power of a pump for a cleaning agent, disinfectant or additive and electrical power of a dosing device for a cleaning agent, disinfectant or additive; condition parameters of piping, valves, pump device and dosing device and number of recycled material, for example of recycled containers per unit of time. Material compatibility tests are also possible, for example the corrosiveness of certain consumables 9 in elements of the recycling device 1, and the corresponding parameter values can be recorded.
  • a first sensor 3 measures a first consumable parameter 7, which in this case is a fill level of a consumable 9, for example a biocide for disinfecting the recycling device 1, the supply of which is shown schematically here.
  • a second sensor 4 measures a second consumable parameter 8, which in this case relates, for example, to a property of the consumable 9, for example its concentration, temperature or pH value.
  • the second sensor 4 can also be a flow meter, which can be used in CIP processes to monitor the current actual flow of a CIP medium, i.e. a cleaning agent, sterilizing agent, rinsing agent or the like.
  • a plurality of consumable parameters 7, 8 of the recycling device 1 can be monitored, for example an inflow, consumption, stock and/or a property of the respective consumable 9.
  • Monitored consumables 9 are (regardless of the embodiment shown) in particular those which are used for the recycling operation and the regular maintenance of the recycling device 1 and which are to be refilled as needed, for example for hygienic and reliable cleaning and/or separate disinfection of the piping of the recycling device 1 and/or as auxiliary materials for its units or actuators, for example for the lubrication of moving parts.
  • the sensors 3, 4, 5, 6 can provide measurement data to control the supply of material to be recycled, such as containers to be recycled, according to predefined quality parameters of the material to be recycled.
  • the material such as the containers to be recycled.
  • Quality parameters of the material to be recycled include, in particular, contamination of the material, adherence of labels, metallic adhesion to the material, biological contamination of the material, and discoloration, such as yellowing, of the plastic.
  • Parameters of the material to be recycled include, in particular, temperature, flow rate, and flow velocity; water consumption of the recycling device, residual moisture of the plastic material, air humidity, and filter permeability.
  • a flow meter can be assigned to each recycling element of the recycling device 1 as a sensor (for example, as sensor 4).
  • the flow meters of the recycling elements are designed to measure a current actual flow through the individual recycling elements.
  • the actual flow can be measured in the inlet to the individual recycling elements and/or in the paths running through the recycling elements.
  • the actual flow is measured, for example, in supply lines to the individual recycling elements.
  • the flow meters can be inductive flow meters, mass flow meters, and/or suitable mechanical flow meters (for example, impeller meters). It is also conceivable to determine the flow or flow rate using differential pressure and/or time measurement.
  • an evaluation unit can check separately for each recycling element whether the current recycling process exhibits a correct current actual flow rate and/or temporal progression of the actual flow rate, or whether an unacceptable deviation from this exists.
  • the evaluation unit can be integrated into a control device 17 of the recycling device 1, which receives, for example, measurement signals from short-circuit probes and external control data 16 and controls valves, e.g., relief valves and clamping gas valves, etc.
  • the residual moisture parameter it should be noted that, if this parameter is to be monitored within the framework of recycling, the following problem has previously existed. Manual sampling during operation only allows a sample of the residual moisture to be determined at a specific time x. Continuous recording of the residual moisture is therefore not possible. Possible fluctuations in the residual moisture of the plastic material, for example, plastic flakes, in the recycling plant can only be identified randomly through manual sampling and are only noticed by specialist personnel or due to errors in the plant process. The results of the manual analysis of the residual moisture are only available after approximately 2-5 minutes, depending on the method used and the moisture content of the material, for example, the flakes.
  • Optimizing the moisture content can be achieved by manually adjusting the parameters of the upstream processes (e.g., increasing the temperature in thermal drying). For validation, a manual sample must be taken again and compared with the previous result. This process is neither energy-efficient nor economical.
  • the residual moisture content of the plastic flakes can be determined at the respective measuring location during the recycling plant's ongoing process.
  • the data from the inline residual moisture measurement is saved and can be further processed in real time.
  • Automatic control influences the parameters of the upstream drying process: If, for example, excessive moisture content of the plastic material, such as the plastic flakes, is detected, the temperature in the thermal dryer is economically increased so that the target value (e.g., ⁇ 1%) is reached (see image of the pilot plant test).
  • the invention is not limited to feedback in thermal drying, but can also influence other effective parameters of the upstream processes, such as mechanical drying (by increasing the frequency of the main drive if the moisture content of the plastic material is too high).
  • a relief gas path with a relief valve and a clamping gas path with a clamping gas valve can be provided on the recycling element, for example, which establish the connection to a relief channel and clamping gas channel running centrally on the rotor.
  • a key advantage of the invention is the automatic moisture monitoring of the recycling plant's main product stream. Changes in the residual moisture content of the plastic material, such as the plastic flakes, provide information about the quality of the final product. Moisture analysis is carried out continuously during the process, and the resulting data is stored. Furthermore, if the specified moisture threshold is exceeded, automatic control of the drying process is activated to correct the excessive moisture. This replaces manual sampling, saves personnel costs, and increases the efficiency and profitability of the plant. In the long term, analysis of the stored data on moisture development in the recycling plant can provide information about the probability of errors occurring (cf. predictive maintenance for bridging plastic material, such as plastic flakes).
  • a first machine parameter 10 can be in the form of a transport speed of the material to be recycled, such as the container 2, in the recycling Device 1 with a third sensor 5 and a second machine parameter 11 in the form of a valve position with a fourth sensor 6.
  • Environmental conditions or environmental parameters for example the outside air temperature and/or outside air humidity, in the area of the recycling device 1, and/or microbiological parameters can also be measured and incorporated as measurement data 14 into the external data evaluation and generation of control data 16.
  • the recycling device 1 comprises at least one data output device 13 for transmitting measurement data 14 obtained with at least one of the sensors 3-6.
  • the measurement data 14 can be either raw data or measurement data suitably processed in the area of the recycling device 1.
  • Sending the measurement data 14 is understood to mean exporting them to an area outside the recycling device 1 and in particular to an area outside the recycling plant 100 comprising the recycling device 1.
  • the recycling device 1 further comprises at least one data input device 15 for receiving external control data 16, which is generated outside the recycling device 1 and in particular outside the recycling system 100 comprising the recycling device 1, and imported from there.
  • the measurement data 14 can be continuously exported and the external control data 16 can be continuously imported.
  • the recycling device 1 comprises at least one programmable logic controller 17 for controlling the recycling device 1 using the control data 16 received via the at least one data input device 15 and using at least a portion of the measurement data 14 obtained by the sensors 3-6.
  • These measurement data 14 can be processed internally by the control device 17 and/or transferred to the sensors 3-6 or associated measuring devices in an already suitably prepared state.
  • a higher-level electronic control unit for outsourcing individual control functions described can be assigned to the control device 17.
  • the control data 16 can, for example, be setpoints of individual consumable parameters 7, 8 and/or individual machine parameters 10, 11, which are used to control the recycling device. device 1 can be compared with actual values determined by sensors 3-6. However, the control data 16 can also be control signals for directly controlling actuators of the recycling device 1. For example, the control data 16 can be used to control a drive 18 for transporting the material, such as the container 2, through the recycling device 1 and/or at least one pump 19 for conveying, for example, a disinfectant 12.
  • control functions are to be understood as examples of the aforementioned control of the recycling device 1 and are based on corresponding programming of the control device 17, which in principle has a known architecture and can include input and output functions for operators, for example, integrated into a graphical interface (GUI).
  • GUI graphical interface
  • the control device 17 can include a chatbot that includes the graphical interface.
  • the chatbot is a computer-implemented dialog system with which communication can be carried out via text input or speech, so that it intelligently supports operation of the recycling device 1 by the operator and, in particular, local programming of the control device 17.
  • the chatbot can be designed to present diagnostic information about operating sequences of the process units of the system 100, in particular of the recycling device 1.
  • the export of measurement data 14 and the import of control data 16 take place between the recycling device 1 and a cross-machine monitoring system (monitoring and control system) 30, which can also be referred to as a "condition monitoring tool” or so-called “watchdog.”
  • the cross-machine monitoring system 30 allows, in particular, complete remote monitoring/control of the system's operation.
  • the cross-machine monitoring system 30 operates, for example, on the basis of a data cloud and can thus be provided, for example, on external servers.
  • the export and/or import of the measurement data 14 or the control data 16 is possible, for example, wirelessly from/to the recycling device 1. It would also be conceivable to equip individual treatment zones 1a - 1c with their own data output devices 13 and data input devices 15 of the type described, in the sense of a modular structure of the recycling device 1.
  • the measurement data 14 transmitted by the recycling device 1 can be stored and evaluated in the cross-machine monitoring system 30. These data can be assigned to the recycling device 1 as a whole, or to individual work processes of the recycling device 1. This enables statistical evaluations of the measurement data 14 for historical process/plant optimization, even across multiple recycling processes.
  • the cross-machine monitoring system 30 can also process measurement data from other process units of the recycling plant 100 and compare/align and/or offset it with measurement data 14 across multiple recycling processes.
  • the cross-machine monitoring system 30 can automatically respond to specific machine states or error states of the recycling device 1 or to evaluations of the measurement data 14 and, for example, perform a remote diagnosis and/or initiate troubleshooting remotely. Furthermore, measurement data 14 from the recycling device 1 can be processed directly, for example, in the control device 17, to generate internal control data (not shown).
  • the cross-machine monitoring system 30 can also operate across multiple systems, for example, by incorporating measurement data 214, 314 transmitted from at least one recycling device 201, 301 to at least one other recycling system 200, 300. Likewise, measurement data from other process units (not shown) of the respective recycling system 200, 300 could be transmitted to the cross-machine monitoring system 30.
  • process conditions for recycling plastic material such as containers
  • process conditions for recycling plastic material can be successively improved through additional evaluation of historical measurement data 14 (and optionally 214, 314) from previous recycling processes.
  • consumables 9 can be used more efficiently, and their replenishment can be automatically organized reliably and as needed via the cross-machine monitoring system 30.
  • the acquisition of the measurement data 14 and the transmission of the control data 16, including the associated control of the recycling device 1, can be fully automated.
  • control signals for individual actuators of the recycling device 1 can be transmitted directly to them and/or operating modes or control programs of the recycling device 1 can be automatically selected using the control data 16.
  • Measurement data for performance parameters can also be incorporated into the processing of measurement data 14 and the generation of control data 16.
  • quality parameter values for performance parameters
  • the collected measurement data 14 (and optionally 214, 314) can in principle be used across locations for comprehensive external data analysis and optimization of cleaning processes.
  • consumables 9 for example oxidising biocides (such as chlorine dioxide or chlorine bleach) for disinfecting the recycling device 1 or agents for corrosion protection or for suppressing scale formation, can be determined on the basis of the collected Optimize measurement data 14 (and optionally 214, 314) and control data 16. Likewise, lubricant consumption can be minimized.
  • oxidising biocides such as chlorine dioxide or chlorine bleach
  • maintenance processes such as the selection or activation intervals of specific cleaning programs, can be automatically requested or initiated by the cross-machine monitoring system 30, and/or spare parts can be pre-commissioned or ordered.
  • a billing system can also be integrated that automatically bills a user/renter of the recycling device 1 or the system 100 for usage based on measurement data, such as a recorded material throughput (e.g., container throughput, i.e., the number of recycled containers) per unit of time or consumption of consumables.
  • the cross-machine monitoring system 30 can comprise artificial intelligence, for example in the form of an artificial neural network, which is designed to learn/train based on historical and/or current measurement data, etc.
  • a learning neural network can be particularly suitable for generating the control data required to control the recycling device 1 as well as other devices of the system 100. Furthermore, it can also be further trained on-the-fly during the actual treatment process.
  • Neural networks can generally be understood as tools capable of simulating any nonlinear functions and thus also rules, for example, of fuzzy logic, provided these functions are available using examples that can be used to train the neural network. Regularities and thus weights of the neural networks can be learned/trained from a large number of examples, which can then be expressed using predefined but also adaptable rules, such as fuzzy sets and rules. The combination of fuzzy controllers with neural networks allows for the intelligent, learning-based formulation and parameterization of fuzzy rules.
  • the neural network can include a transformer and/or one of a deep (learning) neural network, a multilayer perceptron, a convolutional neural network, and a recurrent neural network.
  • the deep (learning) neural network is characterized by a number of hidden layers. Deep learning enables a machine to independently improve its skills and make decisions without human intervention by extracting and classifying patterns from existing data and information. The insights gained can, in turn, be correlated with data and used in a further Context. Ultimately, the machine is capable of making decisions based on the connections. By continuously questioning the decisions, the information connections are given certain weightings. If decisions are confirmed, their weighting increases; if they are revised, the weighting decreases. There are always several hidden intermediate layers and connections between the input and output layers.
  • the actual output is determined by the number of intermediate layers and their updated connections.
  • the multilayer perceptron represents a relatively simple, robust neural network in which all nodes are fully connected.
  • the convolutional neural network is based on convolutions instead of matrix multiplication.
  • the recurrent neural network allows feedback from one neural layer to a previous one.
  • a transformer has neither a convolutional neural network nor a recurrent neural network, but is based on the concept of self-attention. However, the transformer can interact with a convolutional neural network or a recurrent neural network.
  • the recycling plant 100 may comprise the following additional process units: a material washing machine 50, such as a container washing machine, a supply unit 70 for providing a consumable 9 in the form of a disinfectant such as chlorine dioxide.
  • a material washing machine 50 such as a container washing machine
  • a supply unit 70 for providing a consumable 9 in the form of a disinfectant such as chlorine dioxide.
  • Such process units can each send associated measurement data 44, 54, 64, 74, 84, 94 to the cross-machine monitoring system 30 through corresponding data export. These data may be consumable and/or machine parameters of the respective process unit. This enables a cross-machine evaluation of measurement data 14, 44, 54, 64, 74, 84, 94 in the monitoring system 30, and thus a correspondingly comprehensive creation and transmission of external control data 16 to the recycling device 1. These process units can also each receive their assigned control data from the cross-machine monitoring system 30 in order to control their respective operations using this control data and their own control devices.

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Abstract

Recycling-Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoffmaterial, insbesondere von Behältern, insbesondere aus PET Material, umfassend: eine elektronische Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung; eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von zu recycelndem Material gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials zu steuern; wobei die Sensoreinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, Messdaten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters der Recycling-Vorrichtung in Form eines Zustroms, Verbrauchs, Vorrats und/oder einer Eigenschaft eines Verbrauchsmittels und wenigstens eines Maschinenparameters oder Maschinenzustands der Recycling-Vorrichtung zu erfassen; eine Datenausgabeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die erfassten Messdaten an einen Empfänger außerhalb der Recycling-Vorrichtung zu übermitteln; eine Dateneingangseinrichtung, die mit der elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Steuerdaten zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung zu empfangen; und wobei die elektronische Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Recycling-Vorrichtung auf der Grundlage der empfangenen Steuerdaten und erfassten Messdaten zu steuern.

Description

Recycling-Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer Recycling-Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Recycling-Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoffmaterial, insbesondere von Behältern, insbesondere aus PET Material, eine entsprechende Recycling-Anlage und -System, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer solchen Recycling-Vorrichtung.
Recycling-Vorrichtungen recyceln benutztes Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Behälter, etwa Flaschen, um diese erneut verwenden zu können. Es ist prinzipiell bekannt, Maschinenparameter von Recycling-Vorrichtungen im laufenden Betrieb und Verbrauchsmittelparameter sowie Betriebszustände technischer Aggregate dieser Vorrichtung(en) messtechnisch zu überwachen. Messungen solcher Maschinen- und Verbrauchsmittelparameter liefern in der Regel Istwerte, die beispielsweise durch Vergleich mit Sollwerten zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Recycling-Vorrichtung und/oder zum Instandhaltungsmanagement verwendet werden können.
Nachteilig ist jedoch, dass die zugehörige Betriebsoptimierung und -planung vergleichsweise viel Erfahrung mit der jeweiligen Vorrichtung und geschultes Personal mit entsprechender Qualifikation erfordert.
Es besteht daher gegenüber dem Stand der Technik Verbesserungsbedarf dahingehend, eine Recycling-Vorrichtung nach Installation, Instandhaltung oder Produktions- bzw. Prozessumstellung schneller zu optimieren und Verbrauchsmittel und gegebenenfalls technische Aggregate dieser Vorrichtungen zur Instandhaltung schnell und zuverlässig bereitzustellen.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Recycling-Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer Recycling-Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie eine Recycling-Anlage, die die Recycling-Vorrichtung umfasst, gelöst. Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird eine Recycling-Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoffmaterial, insbesondere Kunststoff-Flakes oder Behälter, insbesondere eine Recycling-Vorrichtung in einer Recycling-Anlage bereitgestellt, wobei die Recycling-Vorrichtung eine elektronische Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung, eine Sensoreinrichtung mit mehreren Sensoren, eine Datenausgabeeinrichtung und eine Dateneingangseinrichtung umfasst. Die Sensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, die Zufuhr von zu recycelnden Kunststoffmaterial gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials zu steuern. Die Sensoreinrichtung ist ferner dazu ausgebildet ist, Messdaten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters der Recycling-Vorrichtung in Form eines Zustroms, Verbrauchs, Vorrats und/oder einer Eigenschaft eines Verbrauchsmittels und wenigstens eines Maschinenparameters oder Maschinenzustands der Recycling-Vorrichtung zu erfassen. Die Datenausgabeeinrichtung ist dazu ausgebildet, die erfassten Messdaten an einen Empfänger - beispielsweise ein maschinenübergreifendes Überwachungssystem, siehe Beschreibung weiter unten - außerhalb der Recycling-Vorrichtung zu übermitteln. Die Dateneingangseinrichtung ist mit der elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden und dazu ausgebildet, Steuerdaten zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung - beispielsweise von einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem, siehe Beschreibung weiter unten - zu empfangen. Die elektronische Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Betrieb der Recycling- Vorrichtung auf der Grundlage der empfangenen Steuerdaten und erfassten Messdaten zu steuern. Beispielsweise werden die Steuerdaten auf der Grundlage der erfassten Messdaten bereitgestellt. Hier und im Weiteren umfasst der Begriff „Steuerungseinrichtung“ eine „Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung“ und der Begriff „steuern“ steuern und/oder regeln.
Bei dem Kunststoffmaterial kann es sich um Behälter, etwa um Flaschen, die beispielsweise aus Glas oder Kunststoff sind oder aus einem natürlich-organischen Material, beispielsweise Papier, bestehen oder um eine der genannten Materialien handeln. Doch können diese Materialien auch in anderer Form als in Form von Behältern oder Flaschen vorliegen.
Eine große Anzahl an ermittelten Verbrauchsmittelparametern und Maschinenparameter oder Maschinenzuständen kann so vorteilhafterweise zur vollautomatischen Steuerung der Recycling- Vorrichtung, insbesondere Anpassung von Betriebs-/Maschinenparametern, Verwendung finden. Dadurch können mögliche Fehlerquellen und Personalbedarf für den Betrieb der Recycling-Vorrichtung beziehungsweise einer eines solche Recycling-Vorrichtung umfassenden Recycling-Anlage erheblich reduziert werden.
Maschinenparameter betreffen vorrangig die Leistung von Aggregaten und/oder die damit erzielten Behandlungseffekte wie beispielsweise Drücke, Transportgeschwindigkeiten, Durchflussraten, Ausstoßraten etc. Verbräuche aus (öffentlichen) Versorgungsnetzen wie Strom-, Gas- und Frischwasserverbräuche können als Maschinenparameter der Recycling-Vorrichtung angesehen und entsprechend überwacht werden. Maschinenzustände betreffen vorrangig Eigenschaften und/oder Funktionen aktiver und/oder passiver Komponenten der Recycling-Vorrichtung, wie beispielsweise Transportantriebe, Pumpen, Ventile, Dichtungen oder Rohrleitungen. Die Funktion von Ventilen lässt sich beispielsweise durch Analyse von Schaltspielen und/oder Schaltzyklen abschätzen.
Sämtliche Parameter/Zustände können online und/oder digital und/oder remote und/oder augmented ausgelesen, angezeigt beziehungsweise gesteuert werden.
Verbrauchsmittel sind insbesondere solche, für die ein chargenweiser Nachschub aus Transportbehältern oder dergleichen erforderlich ist, beispielsweise Biozide (Desinfektionsmittel), Reinigungsmittel (beispielsweise einen Cleaning-in-Place, CIP, -Reiniger und/oder einen Schaumreiniger für die äußere Reinigung der Recycling-Vorrichtung und ein Abspülmittel für den aufgebrachten Schaum umfassend), technische Additive wie beispielsweise Korrosionsschutzmittel oder Schmierstoffe für Antriebe, Ventile oder dergleichen die entsprechend überwacht werden können.
Unter einer Überwachung ist hier eine kontinuierlich oder in ausreichend kurzen zeitlichen Abständen wiederholte Messung zu verstehen, aus der sich ein zeitlicher Verlauf des überwachten Parameters oder Zustands innerhalb eines laufenden Produktions- oder Instandhaltungsprozesses bestimmen oder zur Planung eines solchen Prozesses prognostizieren lässt.
Die Sensoreinrichtung, die eine Vielzahl von Sensoren umfasst, kann dazu ausgebildet sein, Ist- Werte von wenigstens zwei der folgenden Verbrauchsmittelparameter, Maschinenparameter und/oder Maschinenzustände zu messen:
Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Verschmutzung des Materials, Anheftungen von Etiketten, metallische Anheftungen am Material, biologische Kontamination des Materials, Verfärbungen, beispielsweise Vergilbung, des Kunststoffs; Parameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Temperatur, Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit;
Zustandsparameter von Verrohrung, Ventilen, Pumpeinrichtung, Dosageeinrichtung; Durchsatz und Durchsatzgeschwindigkeit von zu recyceltem Material in der Recycling-Vorrichtung; sowie Füllstand, Verbrauch, Konzentration, Leitwert, oder pH-Wert eines Reinigungsmittels (etwa zur Reinigung von Leitungen aber auch zur äußeren Schaumreinigung der Recycling-Vorrichtung), Desinfektionsmittels oder Additivs; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Mittels zur Steinverhütung; Füllstand, Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Korrosionsschutzmit- tels; Füllstand oder Verbrauch oder Eigenschaft eines Schmierstoffs; Geschwindigkeit oder elektrische Leistung eines Antriebs zum Materialtransport durch die Recycling-Vorrichtung; Ventilstellung an, Durchfluss durch oder Belagdicke in einer Leitung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, eine elektrische Leistung einer Pumpe für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv und eine elektrische Leistung einer Dosiereinrichtung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv; ferner Wasserverbrauch der Recycling-Vorrichtung, Luftfeuchtigkeit, Filterdurchlässigkeit.
Die elektronische Steuerungseinrichtung kann steuerprogrammierbar sein. Der elektronischen Steuerungseinrichtung kann eine übergeordnete Anlagensteuerung und/oder anderweitige externe Steuerung zugeordnet sein, um Steuerungsfunktionen dorthin auszulagern.
Die gewonnenen Messdaten können somit außerhalb der Recycling-Vorrichtung gesammelt und verarbeitet werden, beispielsweise in einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem (Überwachungs- und Steuerungssystem). Insbesondere können die (externen) Steuerdaten von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem erzeugt und, beispielsweise drahtlos, an die Steuerungseinrichtung der Recycling-Vorrichtung übermittelt werden. Unter „maschinenübergreifend“ kann hier insbesondere auch „anlagenübergreifend“, also beispielsweise wenigstens zwei Produktions- bzw. Recyclingstandorte umfassend, verstanden werden.
So kann die Dateneingangseinrichtung der Recycling-Vorrichtung zum, insbesondere drahtlosen, Empfang der Steuerdaten von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem und die Datenausgabeeinrichtung der Recycling-Vorrichtung zum, insbesondere drahtlosen, Übermitteln der Messdaten an das maschinenübergreifende Überwachungssystem ausgebildet sein.
Unter einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem kann hier jedes IT-System mit der beschriebenen Funktionalität verstanden werden, sofern dieses die Recycling-Vorrichtung mit anderen Prozesseinheiten wenigstens einer Recycling-Anlage vernetzt. Ein solches IT-System kann extern, also basierend auf außerhalb der Recycling-Vorrichtung angeordneten Recheneinheiten, Servern oder dergleichen bereitgestellt werden, insbesondere kann es cloudbasiert sein. Denkbar sind aber ebenso geschlossene IT-Systeme, die Prozesseinheiten nur innerhalb einer bestimmten Recycling-Anlage oder nur Prozesseinheiten von Recycling-Anlagen eines bestimmten Anlagenbetreibers miteinander vernetzen.
Somit ist eine zentrale Verarbeitung der Messdaten und Erzeugung der Steuerdaten (extern) möglich, beispielsweise um die mit der Sensoreinrichtung gewonnenen Messdaten miteinander und/oder mit historischen Messdaten zu verrechnen. Auch sind Vergleiche mit Vorgabewerten und/oder Auslegungsdaten möglich. Dadurch lässt sich beispielsweise prognostizieren, wie sich bestimmte Konstellationen von Maschinen- und Verbrauchsmittelparametern auf zukünftige Pro- duktions- bzw. Recyclingprozesse, insbesondere das Auftreten von Anomalien (etwa das Zusetzen von Filtern) und das Risiko für defektes Material, beispielsweise defekte Behälter, auswirken können. Auch lassen sich historische Messdaten oder anderweitige Erfahrungswerte von Recycling-Vorrichtungen vergleichbarer Bauart in die zentrale / externe Datenverarbeitung einbeziehen.
Zudem ist durch Vergleich von Ist- und Sollzuständen eine vorbeugende Wartung von Maschinenkomponenten, beispielsweise unter Berücksichtigung von Versteinung, Verschmutzung Abnutzung oder dergleichen, möglich. Ferner können auf dieser Grundlage Wartungsintervalle empfohlen oder vorgegeben und/oder Ersatzteile vorgehalten oder angefordert werden und/oder Verbrauchmittel angefordert werden.
Insbesondere kann das maschinenübergreifende Überwachungssystem eine künstliche Intelligenz aufweisen. Diese künstliche Intelligenz kann in Form eines künstlichen neuronalen Netzes ausgebildet sein. So können selbstlernende Systeme geeignet bei der Steuerung/Regelung der von der Recycling-Vorrichtung ausgeführten Arbeitsschritte, aber auch von anderen Arbeitsmaschinen einer Recycling-Anlage ausgeführten Herstellungs- und Behandlungsprozessen, zum Einsatz gebracht werden.
Steuerdaten können automatisch erzeugt und an die Recycling-Vorrichtung gesandt werden, um beispielsweise einen bestimmten Maschinenzustand und/oder einen Betriebsmodus der Recycling-Vorrichtung (beispielsweise den erfassten Maschinenparameter und/oder Maschinenzustand) auf geeignete Weise anzupassen. Beispielsweise kann ein Aktor der Recycling-Vorrichtung dadurch direkt entsprechend angesteuert oder ein zugehöriger Sollwert, beispielsweise einen überwachten Verbrauchsmittel- und/oder Maschinenparameter betreffend, vollautomatisch angepasst werden.
Die beschriebene zentrale Auswertung der erhobenen Messdaten und Erzeugung der Steuerdaten kann in einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem zur digitalen ortsunabhängigen Überwachung von Maschinenzuständen (Condition-Monitoring-Tool, auch Watchdog genannt) erfolgen, das beispielsweise in einer Daten-Cloud beziehungsweise auf zugehörigen Servern ortsunabhängig bereitgestellt werden kann.
Mit einem derart maschinenübergreifenden Überwachungssystem ist zudem eine Anzeige von Messdaten, Maschinenzuständen und/oder Handlungsempfehlungen auf mobilen Endgeräten möglich, beispielsweise auf einem Smartphone oder einer Smartwatch. Auch können auf diese Weise Prognosedaten, beispielsweise eine mit Vorräten von Verbrauchsmitteln mögliche Restlaufzeit der Recycling-Vorrichtung, ermittelt und ausgegeben werden. Auch können Anweisungen für den Nachschub bestimmter Verbrauchsmittel oder für die Lieferung von Ersatzteilen mobil ausgegeben werden. Solche Angaben können beispielsweise in Ergänzung zu den Steuerdaten auch direkt an die Recycling-Vorrichtung gesandt und dort angezeigt werden.
Die Recycling-Vorrichtung kann ferner eine Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung des zu recycelnden Materials, insbesondere zur Ablösung von an dem Material anheftenden Etiketten oder Etikettenresten oder zur Entfernung von Kunststoff-Label n, insbesondere aus PE, PP, oder PVC. Die Vorbehandlung kann das Ablösen von festsitzenden Etiketten bzw. Etikettenresten erleichtern.
Weiterhin wird eine Recycling-Anlage bereitgestellt, die die Recycling-Vorrichtung gemäß einem der oben beschriebenen Beispiele und wenigstens eine der folgenden und jeweils zum Übermitteln von Messdaten an das maschinenübergreifende Überwachungssystem und zum Empfangen von Steuerdaten von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem eingerichteten Prozesseinheiten umfasst.
In der die Recycling-Vorrichtung umfassenden Recycling-Anlage können zudem weitere Messdaten und/oder Maschinenzustandsdaten ermittelt und an das maschinenübergreifende Überwachungssystem übermittelt werden, beispielsweise von wenigstens einer Messvorrichtung zum Erfassen einer Umweltbedingung im Bereich der Recycling-Vorrichtung, von einer der Recycling- Vorrichtung vor- oder nachgeschalteten Inspektionsvorrichtung zur beispielsweise bildgebenden Inspektion des recycelten Materials, und/oder von wenigstens einer mit der Recycling-Vorrichtung verbundenen Versorgungs- oder Entsorgungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Verbrauchsmittels der Recycling-Vorrichtung beziehungsweise zur Entsorgung von einem Desinfektionsmittel oder dergleichen.
Somit kann zum einen der Betrieb der Recycling-Vorrichtung zeitnah an die auf diese Weise festgestellten Messdaten und/oder Maschinenzustandsdaten angepasst werden. Zum anderen können derartige Messdaten und/oder Maschinenzustandsdaten vom maschinenübergreifenden Überwachungssystem auch für spätere Datenauswertungen gespeichert und beispielsweise für statistische Auswertungen oder dergleichen verwendet werden. Der Betrieb der Recycling-Vorrichtung lässt sich somit sowohl im Hinblick auf den aktuellen Prozessbetrieb in der Recycling- Anlage als auch hinsichtlich Erfahrungswerten mit der Recycling-Vorrichtung oder bauartgleichen Recycling-Vorrichtungen schnell und präzise optimieren.
Beispielsweise können Maschinenparameter bezogen auf den Sinnerschen Kreis basierend auf Messwerten oder anderen Eingangsgrößen, wie beispielsweise einem Verschmutzungsgrad, gegebenenfalls auch mittels künstlicher Intelligenz anhand entsprechender Algorithmen, beispielsweise zur Optimierung hinsichtlich Verschmutzung, Kosten oder dergleichen, angepasst werden.
Es wird auch ein System mit der genannten Recycling-Anlage und einem der oben beschriebenen Beispiele des Überwachungssystems bereitgestellt.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer Recycling-Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoff material, beispielsweise Kunststoff-Flakes oder Behälter, insbesondere aus PET Material, das Verfahren umfassend:
Erfassen, in oder an der Recycling-Vorrichtung, von Istwerten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters betreffend einen Zustrom, Verbrauch, Vorrat und/oder eine Eigenschaft eines Verbrauchsmittels der Recycling-Vorrichtung und von Istwerten wenigstens eines Maschinenparameters oder Maschinenzustands, um Messdaten zu erhalten;
Erfassen, in oder an der Recycling-Vorrichtung, von Messdaten bezüglich der Zufuhr von zu recycelndem Material gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials;
Senden der erhaltenen Messdaten an einen Empfänger außerhalb der Recycling-Vorrichtung;
Bereitstellen von Steuerdaten zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung außerhalb der Recycling- Vorrichtung und Senden der bereitgestellten Steuerdaten an eine Steuerungseinrichtung der Recycling-Vorrichtung; und eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von zu recycelndem Material gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials zu steuern;
Steuern der Recycling-Vorrichtung auf der Grundlage der von der Steuerungseinrichtung der Recycling-Vorrichtung empfangenen Steuerdaten und erhaltenen Messdaten durch die Steuerungseinrichtung der Recycling-Vorrichtung. Die Verbrauchsmittelparameter, Maschinenparameter und/oder Maschinenzustände können hierbei umfassen:
Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Verschmutzung des Materials, Anheftungen von Etiketten, metallische Anheftungen am Material, biologische Kontamination des Materials, Verfärbungen, beispielsweise Vergilbung, des Kunststoffs;
Parameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Temperatur, Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit;
Zustandsparameter von Verrohrung, Ventilen, Pumpeinrichtung, Dosageeinrichtung;
Wasserverbrauch der Recycling-Vorrichtung, Luftfeuchtigkeit, Filterdurchlässigkeit;
Durchsatz und Durchsatzgeschwindigkeit von recyceltem Material in der Recycling-Vorrichtung;
Füllstand, Verbrauch, Konzentration, Leitwert, oder pH-Wert eines Reinigungsmittels, Desinfektionsmittels oder Additivs; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Mittels zur Steinverhütung; Füllstand, Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Korrosionsschutzmittels; Füllstand oder Verbrauch oder Eigenschaft eines Schmierstoffs; Geschwindigkeit oder elektrische Leistung eines Antriebs zum Materialtransport durch die Recycling-Vorrichtung; Ventilstellung an, Durchfluss durch oder Belagdicke in einer Leitung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, eine elektrische Leistung einer Pumpe für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv und eine elektrische Leistung einer Dosiereinrichtung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv.
Das Verfahren kann weiterhin ein automatisches Anpassen eines Maschinenzustands und/oder Betriebsmodus der Recycling-Vorrichtung, insbesondere des erfassten Verbrauchsmittelparameters und/oder Maschinenparameters und/oder Maschinenzustands, durch die Steuerungseinrichtung der Recycling-Vorrichtung mittels der empfangenen Steuerdaten umfassen.
Die Messdaten können an ein maschinenübergreifendes, und insbesondere cloudbasiertes, Überwachungssystem übermittelt und die Steuerdaten können von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem an die Recycling-Vorrichtung übermittelt werden.
Weiterhin können die Steuerdaten vom maschinenübergreifenden Überwachungssystem auf der Grundlage der übermittelten Messdaten eines laufenden Recyclingprozesses in der Recycling- Vorrichtung und entsprechender Messdaten wenigstens eines historischen Recyclingprozesses in der Recycling-Vorrichtung und/oder in einer im Wesentlichen baugleichen Recycling-Vorrichtung, insbesondere mithilfe künstlicher Intelligenz, bestimmt werden.
Weiterhin kann das Verfahren ein Ausgeben, durch das maschinenübergreifende Überwachungssystem, von Anweisungen für die Nachlieferung wenigstens eines Verbrauchsmittels auf der Grundlage der erfassten Istwerten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters wenigstens eines Verbrauchsmittels und/oder für den Austausch wenigstens eines Bauteils oder einer überwachten Baugruppe der Recycling-Vorrichtung auf der Grundlage der erfassten Istwerte wenigstens eines Maschinenparameters oder Maschinenzustands und insbesondere Übermitteln der Anweisungen an die Recycling-Vorrichtung oder eine die Recycling-Vorrichtung umfassende Recycling-Anlage umfassen.
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Recycling-Vorrichtung als Bestandteil einer Recycling-Anlage und in Kommunikation mit einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem.
Figur 1 zeigt schematisch eine Recycling-Anlage 100 mit einer Recycling-Vorrichtung 1 mit Behandlungszonen 1a, 1b und 1c, in denen über entsprechende Recycling-Elemente Kunststoffmaterial, beispielsweise Behälter 2 recycelt werden können. Dieses Beispiel zeigt Behälter 2 aus Kunststoff, es versteht sich jedoch, dass auch anderes Kunststoffmaterial in der Vorrichtung recycelt werden kann. Die Recycling-Elemente können mit Kurzschlusssonden zum Beenden von Recycling-Vorgängen an dem zu recycelten Material, etwa einzelnen Behältern 3 bei/nach Erreichen eines vorgegebenen Kriteriums ausgestattet sein.
Die Recycling-Vorrichtung 1 umfasst eine Sensoreinrichtung mit Sensoren 3, 4, 5, 6 zur laufenden Überwachung wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters 7, 8 wenigstens eines Verbrauchsmittels 9 der Recycling-Vorrichtung 1 und zur Überwachung wenigstens eines Maschinenparameters 10, 11 der Recycling-Vorrichtung 1. Zumindest einer der Sensoren 3, 4, 5, 6 kann als optischer, Infrarot- oder UV-Sensor ausgebildet sein.
Der wenigstens eine Verbrauchsmittelparameter 7, 8 beziehungsweise wenigstens eine Maschinenparameter 10, 11 kann beispielsweise ein Parameter wie Füllstand, Verbrauch, Konzentration, Leitwert, oder pH-Wert eines Reinigungsmittels, Desinfektionsmittels oder Additivs; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Mittels zur Steinverhütung; Füllstand, Füllstand, Ver- brauch oder Konzentration eines Korrosionsschutzmittels; Füllstand oder Verbrauch oder Eigenschaft eines Schmierstoffs; Geschwindigkeit oder elektrische Leistung eines Antriebs zum Materialtransport, insbesondere zum Behältertransport, durch die Recycling-Vorrichtung; Ventilstellung an, Durchfluss durch oder Belagdicke in einer Leitung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, eine elektrische Leistung einer Pumpe für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv und eine elektrische Leistung einer Dosiereinrichtung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, Zustandsparameter von Verrohrung, Ventilen, Pumpeinrichtung, und Dosageeinrichtung und Anzahl von recyceltem Material, etwa von recycelter Behälter pro Zeiteinheit sein. Ebenso sind Prüfungen der Materialverträglichkeit möglich, beispielsweise der Korrosivität bestimmter Verbrauchsmittel 9 in Elementen der Recycling-Vorrichtung 1 , und es können die entsprechenden Parameterwerte erfasst werden.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform misst beispielsweise ein erster Sensor 3 einen ersten Verbrauchsmittelparameter 7, bei dem es sich hier um einen Füllstand eines Verbrauchsmittels 9 handelt, beispielsweise eines Biozids zur Desinfektion der Recycling-Vorrichtung 1 , dessen Zufuhr hier schematisch dargestellt ist. Ferner misst ein zweiter Sensor 4 einen zweiten Verbrauchsmittelparameter 8, der hier beispielhaft eine Eigenschaft des Verbrauchsmittels 9 betrifft, beispielsweise dessen Konzentration, Temperatur oder pH-Wert. Auch kann der zweite Sensor 4 ein Durchflussmesser sein, der bei CIP-Prozessen dazu verwendet werden kann, den momentanen Ist-Durchfluss eines CIP-Mediums, also eines Reinigungsmittels, Sterilisationsmittels, Spülmittels oder dergleichen, zu überwachen.
Prinzipiell kann eine Vielzahl von Verbrauchsmittelparametern 7, 8 der Recycling-Vorrichtung 1 überwacht werden, beispielsweise ein Zustrom, Verbrauch, Vorrat und/oder eine Eigenschaft des jeweiligen Verbrauchsmittels 9.
Überwachte Verbrauchsmittel 9 sind (unabhängig von der dargestellten Ausführungsform) insbesondere solche, die für den Recyclingbetrieb und die regelmäßige Instandhaltung der Recycling- Vorrichtung 1 eingesetzt werden und bedarfsabhängig nachzufüllen sind, beispielsweise für eine hygienische und zuverlässige Reinigung und/oder separaten Desinfektion der Verrohrung der Recycling-Vorrichtung 1 und/oder als Hilfsstoffe für deren Aggregate beziehungsweise Aktoren, beispielsweise zur Schmierung beweglicher Teile.
Die Sensoren 3, 4, 5, 6, können Messdaten liefern, um die Zufuhr von zu recycelnden Material, etwa von zu recycelnden Behältern gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recyceln- den Materials, etwa der zu recycelnden Behälter zu steuern. Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials sind insbesondere Verschmutzung des Materials, Anheftungen von Etiketten, metallische Anheftungen am Material, biologische Kontamination des Materials, Verfärbungen, beispielsweise Vergilbung, des Kunststoffs; Parameter des zu recycelnden Materials sind insbesondere Temperatur, Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit; Wasserverbrauch der Recycling-Vorrichtung, Restfeuchtigkeit des Kunststoffmaterials, Luftfeuchtigkeit, Filterdurchlässigkeit.
Es kann gemäß einem weiteren Beispiel jedem Recycling-Element der Recycling-Vorrichtung 1 als Sensor (beispielsweise als Sensor 4) ein Durchflussmesser zugeordnet sein. Die Durchflussmesser der Recycling-Elemente sind zur Messung eines momentanen Ist-Durchflusses durch die einzelnen Recycling-Elemente ausgebildet. Der Ist-Durchfluss kann im Zulauf zu den einzelnen Recycling-Elementen und/oder in den durch die Recycling-Elemente verlaufenden Wegen gemessen werden. Der Ist-Durchfluss wird beispielsweise in Zufuhrleitungen zu den einzelnen Recycling-Elementen gemessen. Beispielsweise können die Durchflussmesser induktive Durchflussmesser, Massen-Durchflussmesser und/oder geeignete mechanische Durchflussmesser (beispielsweise Flügelradzähler) sein. Es ist ferner denkbar, den Durchfluss beziehungsweise die Durchflussmenge mittels Differenzdruck- und/oder Zeitmessung zu bestimmen.
Mit Hilfe der auf diese Weise überwachten Ist-Durchflüsse kann von einer Auswerteeinheit für jedes Recycling-Element separat überprüft werden, ob der jeweils laufende Recyclingvorgang einen ordnungsgemäßen momentanen Ist-Durchfluss und/oder zeitlichen Verlauf des Ist-Durchflusses aufweist oder eine unzulässige Abweichung davon vorliegt. Die Auswerteeinheit kann in einer Steuerungseinrichtung 17 der Recycling-Vorrichtung 1 integriert sein, die beispielsweise Messsignale von Kurzschlusssonden und externe Steuerdaten 16 empfängt und Ventile, z.B. Entlastungsventile und Spanngasventile etc. steuert.
Im Hinblick auf den Parameter Restfeuchte ist zu bemerken, dass, sofern dieser Parameter im Rahmen des Recyclings überwacht werden soll, es bisher folgendes Problem gab. Durch die manuelle Probenentnahme während des Betriebs kann nur eine Stichprobe der Restfeuchtigkeit zu einem Zeitpunkt x bestimmt werden. Eine kontinuierliche Aufzeichnung der Restfeuchtigkeit ist so nicht möglich. Mögliche Schwankungen der Restfeuchtigkeit des Kunststoffmaterials, beispielsweise Kunststoff-Flakes, in der Recycling-Anlage sind durch die manuelle Probenentnahme nur zufällig identifizierbar und fallen nur dem Fachpersonal oder durch Fehler im Anlagenprozess auf. Die Ergebnisse der manuellen Analyse der Restfeuchtigkeit liegen je nach angewendeten Verfahren und Feuchtigkeitsgehalt des Materials, beispielsweise der Flakes, erst nach ca. 2-5 Minuten vor. Ist der Restfeuchtegehalt des Materials, beispielsweise der Flakes, zu hoch, muss durch manuelles Verändern der Parameter der vorgelagerten Prozesse (z.B. Erhöhung der Temperatur in der thermischen Trocknung) eine Optimierung des Feuchtigkeitsgehalts erzielt werden. Zur Validierung muss erneut eine manuelle Probe entnommen und mit dem vorherigen Ergebnis verglichen werden. Dieser Vorgang ist weder energieeffizient und noch wirtschaftlich.
Durch Einbindung einer geeigneten Sensorik (z.B. Hi- oder Mikrowellenmessverfahren) kann während des laufenden Prozesses der Recycling-Anlage die Restfeuchtigkeit der Kunststoff- Flakes an dem jeweiligen Messort bestimmt werden. Die Daten aus der Inline-Restfeuchtemes- sung werden gespeichert und können in Echtzeit weiterverarbeitet werden. Eine automatische Regelung wirkt auf die Parameter des vorgelagerten Trocknungsprozesses ein: Wird beispielsweise ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt des Kunststoffmaterials, beispielsweise der Kunststoff -Flakes, detektiert, wird die Temperatur in der thermischen Trocknung wirtschaftlich erhöht, sodass der Sollwert (z.B. < 1%) erreicht wird (siehe Bild Erprobung Technikum). Die Erfindung ist nicht nur auf die Rückkopplung in der thermischen Trocknung beschränkt, sondern kann auch auf andere wirksame Parameter der vorgelagerten Prozesse Einfluss nehmen wie z.B. der mechanischen Trocknung (durch Erhöhung der Frequenz des Hauptantriebs bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt des Kunststoffmaterials). Am Recycling-Element können ferner beispielhaft ein Entlastungsgasweg mit einem Entlastungsventil sowie ein Spanngasweg mit einem Spanngasventil vorgesehen sein, die die Verbindung zu einem zentral am Rotor verlaufenden Entlastungskanal und Spanngaskanal herstellen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass eine automatische Feuchtigkeitsüberwachung des Hauptproduktstroms der Recycling Anlage existiert. Veränderungen der Restfeuchte des Kunststoffmaterials, wie etwa der Kunststoff- Flakes, geben Auskunft über die Qualität des Endprodukts. Die Feuchtigkeitsanalyse wird kontinuierlich im Prozess durchgeführt und die daraus resultierenden Daten werden gespeichert. Außerdem wird bei der Überschreitung der festgelegten Feuchtigkeitsschwelle eine automatische Regelung des Trocknungsprozesses zur Behebung der zu hohen Feuchtigkeit aktiviert. Die manuelle Probenentnahme wird dadurch ersetzt, spart Personalkosten ein und steigert die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Anlage. Langfristig können durch die Analyse der gespeicherten Daten zur Feuchtigkeitsentwicklung in der Recycling Anlage Aussagen über die Wahrscheinlichkeiten des Eintretens von Fehlern getätigt werden (vgl. prädik- tive Instandhaltung zur Brückenbildung von Kunststoffmaterial, beispielsweise Kunststoff- Flakes).
Als Beispiele für Maschinenparameter kann ein erster Maschinenparameter 10 in Form einer Transportgeschwindigkeit des zu recycelnden Materials, etwa der Behälter 2, in der Recycling- Vorrichtung 1 mit einem dritten Sensor 5 und ein zweiter Maschinenparameter 11 in Form einer Ventilstellung mit einem vierten Sensor 6 gemessen werden.
Auch können Umgebungsbedingungen bzw. Umgebungsparameter, beispielsweise die Außenlufttemperatur und/oder Außenluftfeuchte, im Bereich der Recycling-Vorrichtung 1 , und/oder mikrobiologische Parametergemessen werden und als Messdaten 14 in die externe Datenauswertung und Erzeugung von Steuerdaten 16 einfließen.
Die Recycling-Vorrichtung 1 umfasst wenigstens eine Datenausgabeeinrichtung 13 zum Versenden von Messdaten 14, die mit wenigstens einem der Sensoren 3 - 6 gewonnen werden. Bei den Messdaten 14 kann es sich sowohl um Rohdaten als auch um auf geeignete Weise im Bereich der Recycling-Vorrichtung 1 verarbeitete Messdaten handeln.
Unter dem Versenden der Messdaten 14 ist deren Export in einen Bereich außerhalb der Recycling-Vorrichtung 1 und insbesondere in einen Bereich außerhalb der die Recycling-Vorrichtung 1 umfassenden Recycling-Anlage 100 zu verstehen.
Die Recycling-Vorrichtung 1 umfasst weiterhin wenigstens eine Dateneingangseinrichtung 15 zum Empfang externer Steuerdaten 16, die außerhalb der Recycling-Vorrichtung 1 und insbesondere außerhalb der diese umfassenden Recycling-Anlage 100 zur Steuerung der Recycling- Vorrichtung 1 erzeugt und von dort importiert werden. Während des Recyclingbetriebs können die Messdaten 14 kontinuierlich exportiert und die externen Steuerdaten 16 kontinuierlich importiert werden.
Die Recycling-Vorrichtung 1 umfasst, wie oben erwähnt, wenigstens eine speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung 17 zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung 1 mittels der über die wenigstens eine Dateneingangseinrichtung 15 empfangenen Steuerdaten 16 und mittels zumindest eines Teils der Messdaten 14, die mittels der Sensoren 3 - 6 gewonnen werden. Diese Messdaten 14 können von der Steuerungseinrichtung 17 intern verarbeitet und/oder bereits geeignet aufbereitet von den Sensoren 3 - 6 oder zugehörigen Messgeräten an diese übergeben werden. Der Steuerungseinrichtung 17 kann eine übergeordnete elektronische Steuereinheit zur Auslagerung einzelner der beschriebenen Steuerungsfunktionen zugeordnet sein.
Die Steuerdaten 16 können beispielsweise Sollwerte einzelner Verbrauchsmittelparameter 7, 8 und/oder einzelner Maschinenparameter 10, 11 sein, die zur Steuerung der Recycling-Vorrich- tung 1 mit von den Sensoren 3 - 6 ermittelten Istwerten verglichen werden können. Die Steuerdaten 16 können aber auch Steuersignale zur direkten Ansteuerung von Aktoren der Recycling- Vorrichtung 1 sein. Beispielsweise können die Steuerdaten 16 dazu verwendet werden, einen Antrieb 18 für den Transport des Materials, etwa der Behälter 2, durch die Recycling-Vorrichtung 1 und/oder wenigstens eine Pumpe 19 zum Fördern von beispielsweise einem Desinfektionsmittel 12 zu steuern.
Die beschriebenen Steuerungsfunktionen (beziehungsweise Regelungsfunktionen) sind als Beispiele der genannten Steuerung der Recycling-Vorrichtung 1 zu verstehen und basieren auf entsprechender Programmierung der Steuerungseinrichtung 17, die prinzipiell eine bekannte Architektur aufweisen sowie Eingabe- und Ausgabefunktionen, beispielsweise in eine Grafische- Schnittstelle-Einrichtung, GUI, integriert, für Bediener umfassen kann. Die Steuerungseinrichtung 17 kann einen Chatbot umfassen, der die Grafische-Schnittstelle-Einrichtung umfasst. Bei dem Chatbot handelt es sich um ein computerimplementiertes Dialogsystem, mit dem per Texteingabe oder Sprache kommuniziert werden kann, sodass er eine Bedienung der Recycling-Vorrichtung 1 durch die Bedienperson und insbesondere eine lokale Programmierung der Steuerungseinrichtung 17 in intelligenter Weise unterstützt. Weiterhin kann der Chatbot dazu ausgebildet sein, diagnostische Informationen über Betriebsabläufe der Prozesseinheiten der Anlage 100, insbesondere der Recycling-Vorrichtung 1 , zu präsentieren.
Der Export der Messdaten 14 und der Import der Steuerdaten 16 erfolgt in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform zwischen der Recycling-Vorrichtung 1 und einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem (Überwachungs- und Steuerungssystem) 30, das auch als „Condition-Mo- nitoring-Tool“ oder sogenannter „Watchdog“ bezeichnet werden kann. Das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 erlaubt insbesondere die vollständige Remote-Überwa- chung/Steuerung des Betriebs der Anlage.
Das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 arbeitet beispielsweise auf der Grundlage einer Daten-Cloud und kann somit beispielsweise auf externen Servern bereitgestellt werden.
Der Export und/oder Import der Messdaten 14 bzw. der Steuerdaten 16 ist beispielsweise drahtlos von/zu der Recycling-Vorrichtung 1 möglich. Auch wäre es denkbar, einzelne Behandlungszonen 1a - 1c im Sinne eines modularen Aufbaus der Recycling-Vorrichtung 1 mit eigenen Datenausgabeeinrichtungen 13 und Dateneingangseinrichtungen 15 der beschriebenen Art auszustatten. Im maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 können die von der Recycling-Vorrichtung 1 übermittelten Messdaten 14 gespeichert und ausgewertet werden. Diese können zum einen der Recycling-Vorrichtung 1 insgesamt und zum anderen aber auch einzelnen Arbeitsprozessen der Recycling-Vorrichtung 1 zugeordnet werden. Dies ermöglicht statistische Auswertungen der Messdaten 14 im Sinne einer historischen Prozess-/Anlagenoptimierung auch über mehrere Recyclingprozesse hinweg.
Das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 kann zudem Messdaten anderer Prozesseinheiten der Recycling-Anlage 100 verarbeiten und mit Messdaten 14 auch über mehrere Recyclingprozesse hinweg vergleichen/abgleichen und/oder verrechnen.
Auf der Grundlage der empfangenen Messdaten 14 kann das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 automatisch auf bestimmte Maschinenzustände bzw. Fehlerzustände der Recycling-Vorrichtung 1 oder auf Auswertungen der Messdaten 14 reagieren und beispielsweise eine Ferndiagnose durchführen und/oder eine Fehlerbehebung ferngesteuert initiieren. Zudem können Messdaten 14 von der Recycling-Vorrichtung 1 direkt verarbeitet werden, beispielsweise in der Steuerungseinrichtung 17, um interne Steuerdaten (nicht dargestellt) zu erzeugen.
Das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 kann zudem anlagenübergreifend arbeiten, beispielsweise unter Einbeziehung von Messdaten 214, 314, die von wenigstens einer Recycling-Vorrichtung 201 , 301 wenigstens einer weiteren Recycling-Anlage 200, 300 übermittelt werden. Ebenso könnten Messdaten anderer Prozesseinheiten (nicht dargestellt) der jeweiligen Recycling-Anlage 200, 300 zum maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 übertragen werden.
Durch eine anlagenübergreifende Auswertung von Messdaten 14, 214, 314 von Recycling-Vorrichtungen 1 , 201 , 301 , die beispielsweise hinsichtlich bestimmter Spezifikationen baugleich sein können, lässt sich eine Vielzahl von Messdaten der beschriebenen Art miteinander verrechnen und als Grundlage für die Ausgabe externer Steuerdaten 16 für die Recycling-Vorrichtung 1 verwenden. Somit können zahlreiche Erfahrungswerte sowohl zur maschinenübergreifenden Prozess- und Anlagenoptimierung innerhalb der Recycling-Anlage 100 als auch anlagenübergreifend verwendet werden, also unter Berücksichtigung mehrerer Recycling-Anlagen 100, 200, 300. Mit Hilfe des beschriebenen Exports von Messdaten 14 (optional 214, 314) und Imports externer Steuerdaten 16 können Maschinenfunktionen, die Verbrauchsmittelversorgung und/oder die Instandhaltung der Recycling-Vorrichtung 1 beispielsweise vom maschinenübergreifenden Über- wachungssystem 30 automatisch ferngesteuert werden, also auf digitalem Wege bzw. durch ein Online-Management.
Mit der Recycling-Vorrichtung 1 und dem oben beschriebenen Verfahren zu deren Überwachung und Steuerung können Prozessbedingungen des Recycelns von Kunststoffmaterial, etwa von Behältern, durch eine zusätzliche Auswertung historischer Messdaten 14 (und optional 214, 314) früherer Recyclingprozesse sukzessive verbessert werden. Zudem können Verbrauchsmittel 9 effizienter eingesetzt und deren Nachschub über das maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 zuverlässig und bedarfsgerecht automatisch organisiert werden.
Die Erfassung der Messdaten 14 und die Übertragung der Steuerdaten 16 ist samt zugehöriger Steuerung der Recycling-Vorrichtung 1 vollautomatisch möglich. Beispielsweise können Steuersignale für einzelne Aktoren der Recycling-Vorrichtung 1 direkt an diese übertragen werden und/oder Betriebsarten beziehungsweise Steuerprogramme der Recycling-Vorrichtung 1 mittels der Steuerdaten 16 automatisch ausgewählt werden.
In die Verarbeitung der Messdaten 14 und die Erzeugung der Steuerdaten 16 können auch Messdaten für Performanceparameter (Qualitätsparameterwerte) einfließen. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Qualität und die Unversehrtheit des Materials, etwa der Behälter, im Recyclingbetrieb laufend überwacht werden. Infolge unzureichender Kontrollergebnisse kann jede Prozesseinheit mittels der externen Steuerdaten, die von dem maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 bereitgestellt werden, automatisch auf die jeweiligen Qualitätsabweichungen reagieren.
Die erhobenen Messdaten 14 (und optional 214, 314) können prinzipiell standortübergreifend für eine umfassende externe Datenanalyse und Optimierung von Reinigungsprozessen eingesetzt werden.
Der Einsatz von Verbrauchsmittel 9, beispielsweise von oxidierenden Bioziden (wie Chlordioxid oder Chlorbleichlauge) zur Desinfektion der Recycling-Vorrichtung 1 oder Mitteln zum Korrosionsschutz oder zur Unterdrückung von Steinbildung, lässt sich auf der Grundlage der erhobenen Messdaten 14 (und optional 214, 314) und Steuerdaten 16 optimieren. Ebenso kann der Verbrauch von Schmierstoffen minimiert werden.
Weiterhin können auf der Grundlage der Messdaten 14 (und optional 214, 314) Instandhaltungsprozesse, beispielsweise die Auswahl oder Aktivierungsintervalle bestimmter Reinigungsprogramme, von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 automatisch angefordert oder eingeleitet und/oder Ersatzteile vorkommissioniert oder bestellt werden. Auch kann ein Abrechnungssystem integriert sein, dass einem Nutzer/Mieter der Recycling-Vorrichtung 1 beziehungsweise der Anlage 100 automatisch eine Nutzung basierend auf Messdaten, beispielsweise einem erfassten Materialdurchsatz (etwa Behälterdurchsatz, d.h. etwa Anzahl recycelter Behälter) pro Zeiteinheit oder Verbrauch an Verbrauchsmittel, in Rechnung stellt.
Insbesondere kann die maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 eine künstliche Intelligenz, beispielsweise in Form eines künstlichen neuronalen Netzes umfassen, die zum Ler- nen/Trainieren auf der Grundlage historischer und/oder aktueller Messdaten etc. ausgebildet ist. Ein lernfähiges neuronales Netz kann besonders geeignet sein, die zur Steuerung der Recycling- Vorrichtung 1 wie auch anderer Vorrichtungen der Anlage 100 benötigten Steuerdaten zu erstellen. Weiterhin kann es auch on-the-fly während des eigentlichen Behandlungsprozesses weiter trainiert werden.
Unter neuronalen Netzen können allgemein Werkzeuge verstanden werden, die geeignet sind, beliebige nichtlineare Funktionen und somit auch Regeln beispielsweise der Fuzzy-Logik nachzubilden, falls diese Funktionen anhand von Beispielen vorliegen, die zum Trainieren des neuronalen Netzes verwendet werden können. Aus einer großen Anzahl von Beispielen können Regelmäßigkeiten und somit Gewichte der neuronalen Netze, erlernt/trainiert werden, die dann mithilfe vorgegebener aber auch wiederum anpassbarer Regeln, beispielsweise unscharfer Fuzzy- Mengen und Regeln, ausgedrückt werden. Die Kombination von Fuzzy-Reglern mit neuronalen Netzen erlaubt das intelligente lernbedingt Aufstellen und Parametrisieren der Fuzzy-Regeln.
Das neuronale Netz kann einen Transformer und/oder eines von einem Deep-(Learning)-Neuro- nalen Netz, Multilayer Perceptron, Convolutional-Neuronalen Netz und Rekurrenten Neuronalen Netz umfassen. Das Deep-(Learning)-Neuronale Netz zeichnet sich durch eine Mehrzahl verborgener Schichten aus. Eine Maschine wird durch Deep Learning in die Lage versetzt, selbstständig und ohne menschliches Zutun ihre Fähigkeiten zu verbessern und Entscheidungen zu treffen, indem aus vorhandenen Daten und Informationen Muster extrahiert und klassifiziert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich wiederum mit Daten korrelieren und in einem weiteren Kontext verknüpfen. Schließlich ist die Maschine fähig, Entscheidungen auf Basis der Verknüpfungen zu treffen. Durch kontinuierliches Hinterfragen der Entscheidungen erhalten die Informationsverknüpfungen bestimmte Gewichtungen. Bestätigen sich Entscheidungen, erhöht sich deren Gewichtung, werden sie revidiert, verringert sich die Gewichtung. Zwischen der Eingabeschicht und der Ausgabeschicht gibt es immer mehrere verborgene Zwischenschichten und Verknüpfungen. Über die eigentliche Ausgabe entscheidet die Anzahl der Zwischenschichten und deren aktualisierte Verknüpfung. Das Multilayer Perzeptron stellt ein relativ einfaches, robust arbeitendes Neuronales Netz dar, in dem sämtliche Knoten vollverbunden sind. Das Convolutional- Neuronale Netz basiert statt auf Matrixmultiplikation auf Faltungen. Das Rekurrente Neuronale Netz erlaubt Rückkopplungen einer neuronalen Schicht zu einer vorhergehenden. Ein Transformer weist weder eine Convolutional-Neuronales Netz noch ein Rekurrentes Neuronales Netz auf, sondern basiert auf dem Konzept der Selbstaufmerksamkeit. Der Transformer kann jedoch mit einem Convolutional-Neuronalen Netz oder einem Rekurrenten Neuronalen Netz Zusammenwirken.
Beispielsweise kann die Recycling-Anlage 100 folgende weitere Prozesseinheiten umfassen: eine Materialwaschmaschine 50, etwa eine Behälterwaschmaschine, eine Versorgungseinheit 70 zum Bereitstellen eines Verbrauchsmittels 9 in Form eines Desinfektionsmittels wie beispielsweise Chlordioxid.
Solche Prozesseinheiten können jeweils zugehörige Messdaten 44, 54, 64, 74, 84, 94 durch entsprechenden Datenexport an das maschinenübergreifende Überwachungssystem 30 senden, wobei es sich um Verbrauchsmittel- und/oder Maschinenparameter der jeweiligen Prozesseinheit handeln kann. Somit ist eine maschinenübergreifende Auswertung von Messdaten 14, 44, 54, 64, 74, 84, 94 im Überwachungssystem 30 möglich und somit eine entsprechend umfassende Erstellung und Übermittlung externer Steuerdaten 16 an die Recycling-Vorrichtung 1. Ebenso können diese Prozesseinheiten jeweils ihnen zugeordnete Steuerdaten von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem 30 erhalten, um mithilfe dieser Steuerdaten und eigener Steuerungseinrichtungen den jeweiligen Betrieb zu steuern.

Claims

Ansprüche
1. Recycling-Vorrichtung (1) zum Recyceln von Kunststoffmaterial, beispielsweise Kunststoff- Flakes oder Behältern (2), insbesondere aus PET Material, umfassend: eine elektronische Steuerungseinrichtung (17) zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung (1); eine Sensoreinrichtung (3-6), die dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von zu recycelndem Kunststoffmaterial gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Kunststoffmaterials zu steuern; wobei die Sensoreinrichtung (3 - 6) ferner dazu ausgebildet ist, Messdaten (14) wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters (7, 8) der Recycling-Vorrichtung (1) in Form eines Zustroms, Verbrauchs, Vorrats und/oder einer Eigenschaft eines Verbrauchsmittels (9) und wenigstens eines Maschinenparameters (10, 11) oder Maschinenzustands der Recycling- Vorrichtung (1) zu erfassen; eine Datenausgabeeinrichtung (13), die dazu ausgebildet ist, die erfassten Messdaten (14) an einen Empfänger außerhalb der Recycling-Vorrichtung (1) zu übermitteln; eine Dateneingangseinrichtung (15), die mit der elektronischen Steuerungseinrichtung (17) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, Steuerdaten (16) zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung (1) zu empfangen; und wobei die elektronische Steuerungseinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Recycling-Vorrichtung (1) auf der Grundlage der empfangenen Steuerdaten (16) und erfassten Messdaten (14) zu steuern.
2. Recycling-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei die Sensoreinrichtung (3 - 6) dazu ausgebildet ist, Ist-Werte von wenigstens zwei der folgenden Qualitätsparameter, Verbrauchsmittelparameter, Maschinenparameter und/oder Maschinenzustände zu messen:
Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Verschmutzung des Materials, Anheftungen von Etiketten, metallische Anheftungen am Material, biologische Kontamination des Materials, Verfärbungen, beispielsweise Vergilbung, des Kunststoffs, Restfeuchtigkeit des Kunststoffmaterials;
Parameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Temperatur, Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit;
Zustandsparameter von Verrohrung, Ventilen, Pumpeinrichtung, Dosageeinrichtung; Durchsatz und Durchsatzgeschwindigkeit von recyceltem Material in der Recycling-Vorrichtung
Füllstand, Verbrauch, Konzentration, Leitwert, oder pH-Wert eines Reinigungsmittels, Desinfektionsmittels oder Additivs; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Mittels zur Steinverhütung; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Korrosionsschutzmittels; Füllstand oder Verbrauch oder Eigenschaft eines Schmierstoffs; Geschwindigkeit oder elektrische Leistung eines Antriebs (18) zum Transport des zu recycelnden Materials durch die Recycling-Vorrichtung hindurch; Ventilstellung an einer Leitung, Durchfluss durch eine Leitung oder Belagdicke in einer Leitung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, elektrische Leistung einer Pumpe (19) für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv und elektrische Leistung einer Dosiereinrichtung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv; und
Wasserverbrauch der Recycling-Vorrichtung, Luftfeuchtigkeit, Filterdurchlässigkeit.
3. Recycling-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (17) dazu programmiert ist, einen Maschinenzustand und/oder Betriebsmodus der Recycling- Vorrichtung (1), insbesondere den erfassten Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials und/oder Maschinenparameter (10, 11) und/oder Maschinenzustand, auf der Grundlage der empfangenen Steuerdaten (16) automatisch anzupassen.
4. Recycling-Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dateneingangseinrichtung (15) zum, insbesondere drahtlosen, Empfang der Steuerdaten (16) von einem maschinenübergreifenden Überwachungssystem (30) und die Datenausgabeeinrichtung (13) zum, insbesondere drahtlosen, Übermitteln der Messdaten (14) an das maschinenübergreifende Überwachungssystem (30) ausgebildet sind.
5. Recycling-Vorrichtung (1) ferner mit einer Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung des zu recycelnden Materials, insbesondere zur Ablösung von an dem Material anheftenden Etiketten oder Etiketten resten oder zur Entfernung von Kunststoff-Labeln, insbesondere aus PE, PP, oder PVC.
6. Recyclinganlage (100) umfassend die Recycling-Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 und wenigstens eine der folgenden und jeweils zum Übermitteln von Messdaten (14) an das maschinenübergreifende Überwachungssystem (30) und Empfangen von Steuerdaten (16) von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem (30) eingerichteten Prozesseinheiten.
7. System, das umfasst: die Recyclinganlageanlage (100) gemäß Anspruch 5 und das maschinenübergreifende Überwachungssystem (30).
8. Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer Recycling-Vorrichtung (1) zum Recyceln von Kunststoffmaterial, beispielsweise Kunststoff-Flakes oder Behälter (2), insbesondere aus PET Material, das Verfahren umfassend:
Erfassen, in oder an der Recycling-Vorrichtung (1), von Istwerten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters (7, 8) der Recycling-Vorrichtung (1) in Form eines Zustroms, Verbrauchs, Vorrats und/oder einer Eigenschaft eines Verbrauchsmittels (9) und wenigstens eines Maschinenparameters (10, 11) oder Maschinenzustands der Recycling-Vorrichtung (1), um Messdaten zu erhalten;
Erfassen, in oder an der Recycling-Vorrichtung (1), von Messdaten bezüglich der Zufuhr von zu recycelndem Material gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials;
Senden der erhaltenen Messdaten an einen Empfänger außerhalb der Recycling-Vorrichtung (1);
Bereitstellen von Steuerdaten (16) zur Steuerung der Recycling-Vorrichtung (1) von außerhalb der Recycling-Vorrichtung (1) und Senden der bereitgestellten Steuerdaten (16) an eine Steuerungseinrichtung (17) der Recycling-Vorrichtung (1); eine Sensoreinrichtung (3-6), die dazu ausgebildet ist, die Zufuhr von zu recycelndem Material gemäß vordefinierten Qualitätsparametern des zu recycelnden Materials zu steuern und
Steuern der Recycling-Vorrichtung (1) auf der Grundlage der von der Steuerungseinrichtung (17) der Recycling-Vorrichtung (1) empfangenen Steuerdaten (16) und erhaltenen Messdaten (14) durch die Steuerungseinrichtung (17) der Recycling-Vorrichtung (1).
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Verbrauchsmittelparameter (7, 8), Maschinenparameter (10, 11) und/oder Maschinenzustände umfassen:
Qualitätsparameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Verschmutzung des Materials, Anheftungen von Etiketten, metallische Anheftungen am Material, biologische Kontamination des Materials, Verfärbungen, beispielsweise Vergilbung, des Kunststoffs, Restfeuchtigkeit des Kunststoffmaterials;
Parameter des zu recycelnden Materials, insbesondere Temperatur, Durchflussmenge und Durchflussgeschwindigkeit;
Durchsatz und Durchsatzgeschwindigkeit von recyceltem Material in der Recycling-Vorrichtung
Zustandsparameter von Verrohrung, Ventilen, Pumpeinrichtung, Dosageeinrichtung; Wasserverbrauch der Recycling-Vorrichtung, Luftfeuchtigkeit, Filterdurchlässigkeit;
Füllstand, Verbrauch, Konzentration, Leitwert, oder pH-Wert eines Reinigungsmittels, Desinfektionsmittels oder Additivs; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Mittels zur Steinverhütung; Füllstand, Verbrauch oder Konzentration eines Korrosionsschutzmittels; Füllstand oder Verbrauch oder Eigenschaft eines Schmierstoffs; Geschwindigkeit oder elektrische Leistung eines Antriebs (18) zum Materialtransport durch die Recycling-Vorrichtung; Ventilstellung an, Durchfluss durch oder Belagdicke in einer Leitung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv, elektrische Leistung einer Pumpe (19) für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv; elektrische Leistung einer Dosiereinrichtung für ein Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel oder Additiv.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, weiterhin mit automatischem Anpassen eines Maschinenzustands und/oder Betriebsmodus der Recycling-Vorrichtung (1), insbesondere des erfassten Maschinenparameters (10, 11) und/oder Maschinenzustands, durch die Steuerungseinrichtung (17) der Recycling-Vorrichtung (1) mittels der empfangenen Steuerdaten (16).
11 . Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Messdaten (14) an ein maschinenübergreifendes, und insbesondere cloudbasiertes, Überwachungssystem (30) übermittelt und die Steuerdaten (16) von dem maschinenübergreifenden Überwachungssystem (30) an die Recycling-Vorrichtung (1) übermittelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Steuerdaten (16) vom maschinenübergreifenden Überwachungssystem (30) auf der Grundlage der übermittelten Messdaten (14) eines laufenden Recycling-Prozesses in der Recycling-Vorrichtung (1) und entsprechender Messdaten wenigstens eines historischen Recycling-Prozesses in der Recycling-Vorrichtung (1) und/oder in einer im Wesentlichen baugleichen Recycling-Vorrichtung, insbesondere mithilfe künstlicher Intelligenz, bestimmt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11 , weiterhin mit Ausgeben, durch das maschinenübergreifende Überwachungssystem (30), von Anweisungen für die Nachlieferung wenigstens eines Verbrauchsmittels (9) auf der Grundlage der erfassten Istwerten wenigstens eines Verbrauchsmittelparameters (7, 8) wenigstens eines Verbrauchsmittels (9) und/oder für den Austausch wenigstens eines Bauteils oder einer überwachten Baugruppe der Recycling-Vorrichtung (1) auf der Grundlage der erfassten Istwerte wenigstens eines Maschinenparameters (10, 11) oder Maschinenzustands und insbesondere Übermitteln der Anweisungen an die Recycling-Vorrichtung (1) oder eine die Recycling-Vorrichtung (1) umfassende Recyclinganlage (100).
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