Country Maid bedient wachsende Nachfrage mit Fertigungsintelligenz

Hintergrund
Für Wohltätigkeitsveranstaltungen in ganz Amerika flechten die Arbeiter von Country Maid ihr charakteristisches Zopfgebäck seit zwei Jahrzehnten immer noch per Hand.Das ist allerdings der einzige Schritt im Produktionsprozess, der noch manuell ausgeführt wird.

Country Maid wurde im Jahr 1991 von Ken und Marlene Banwart gegründet. Das Ehepaar begann, im Keller seines Hauses Backwaren für Bauernmärkte in der Nähe herzustellen,die sich schnell großer Beliebtheit erfreuten.Die Banwarts erkannten das Potenzial ihrer Produkte.Sie begannen mit der Herstellung von Tiefkühlrohlingen und erfanden viele neue Varianten – vom Apfel- bis zum Käsekuchen. Diese verkauften sie an gemeinnützige Organisationen und Schulen
für Wohltätigkeitsveranstaltungen.

Die Backwaren sind so beliebt, weil wie selbst gemacht schmecken und warm gegessen werden können.Die Zubereitung ist ganz einfach: Teigrohlinge einfach über Nacht gehen lassen, backen und genießen.Es überrascht wohl nicht, dass der Prozess, in dem sich die Zutaten in solch schmackhafte Backwaren verwandeln, ungleich komplizierter ist.

Im Jahr 2012 fiel bei Country Maid die Entscheidung für die Investition in eine automatisierte Einrichtung. Damit reagierte man auf die wachsende Nachfrage nach den Butter Braid®-Gebäckzöpfen.In der in Iowa gelegenen Produktionseinrichtung des Unternehmens, das sich mittlerweile zu 100 % im Besitz der Mitarbeiter befindet, werden Trockenmilch, Mehl, Zucker und andere Zutaten in verschiedenen Behältern gelagert und von dort aus unter Zugabe von Wasser in einem Industriemixer vermengt.Anschließend wird die Teigmischung in der Knetanlage bearbeitet und dann der Produktionsstraße zugeführt.Eine Maschine ähnlich einer Teigrolle rollt den Teig aus und schichtet ihn, bevor er gefüllt und mit Butter bestrichen wird.Kurz vor dem Einfrieren legt ein Arbeiter letzte Hand an das aus zwölf Schichten bestehende Gebäck: Er verleiht dem Butter Braid-Zopf durch Flechten der oberen Schichten sein charakteristisches Aussehen.

Herausforderungen
Vor der Aufrüstung der Anlage waren die Arbeiter viel intensiver in den Produktionsprozess eingebunden – vom Dosieren der Zutaten und Abwiegen der Gebäckstücke bis hin zum Öffnen von Mehltüten und Zuführen des Mehls zum Mixer.Sogar grundlegende Produktionsdaten wurden von den Bedienern manuell erfasst und gemeldet, was Möglichkeiten für menschliche Fehler und Ungenauigkeiten eröffnete.Der vollständig manuelle Prozess erwies sich zudem als arbeits- und zeitintensiv.

Durch Automatisierung wollte Country Maid mittels erweiterter Datenerfassungsfunktionen die gleichbleibend hohe Qualität seiner Erzeugnisse sicherstellen.Ein weiteres Ziel war die Optimierung der betrieblichen Gesamteffizienz in der Einrichtung.

Dazu musste Country Maid zur Deckung der Nachfrage eine zusätzliche Produktionsstraße in Betrieb nehmen.Für die Gestaltung des Mischraumes gab es zwei Optionen:einen größeren Mixer anzuschaffen, was allerdings mit der Erweiterung der Einrichtung verbunden gewesen wäre, oder einen zweiten etwas kleineren Mixer mit einer weiteren – allerdings automatisierten – Produktionsstraße zu installieren.

„Wir fanden es sinnvoller, anstelle eines neuen großen Mixers einen kleineren anzuschaffen, um die Einrichtung nicht erweitern zu müssen.Diese Option war zudem die günstigere und würde zum selben Ziel führen“, so Marc Banwart, Systems Integration Specialist bei Country Maid.„Wir waren sicher, dass wir durch diese Veränderung den wachsenden Produktionsanforderungen nachkommen und zugleich Zugang zu Daten erhalten würden, mit denen wir bessere betriebliche Entscheidungen treffen können.“

Lösung
Gleichzeitig mit der Inbetriebnahme der zweiten Produktionsstraße wollte Country Maid seine vorhandene Anlage automatisieren.Nach einiger Sondierung entschied man sich für ein PlantPAx®-Prozessautomatisierungssystem von Rockwell Automation als zentrales System für beide Anlagen.Country Maid suchte für die Installation und Realisierung des Vorhabens die Beratung und das Know-how eines Drittanbieters. Die Wahl fiel auf Interstates Control Systems, Inc., einen Solution Partner des PartnerNetwork™-Programms von Rockwell Automation.

PlantPAx ist ein werksweites skalierbares Steuerungssystem, das dem Unternehmen Country Maid maßgeschneiderte Einblicke in den Produktionsprozess gewährt.Das System verfügt über ein Visualisierungs-, Analyse- und Berichtsportal sowie ein Prozessdatenarchiv.Darin sehen die Bediener die Zusammensetzung der Zutaten und weitere Produktionstrends und können die Rezepturen anpassen.

Als Bestandteil des PlantPAx-Systems wurde die Software FactoryTalk® VantagePoint EMI implementiert. Mit ihr lassen sich Daten nachverfolgen und aufzeichnen sowie Produktionstrends ermitteln.Die Software erfasst Informationen aus disparaten Quellen in der gesamten Fertigungslinie, sodass die Bediener abhängig von ihrer jeweiligen Rolle Daten in Echtzeit auf verschiedenen Dashboards anzeigen können.Diese Daten sind Erkennungs- und Analysewerkzeug zugleich; mit ihnen lassen sich für die einzelnen Batches anhand von Temperatur, Teigkonsistenz und anderen Parametern Verbesserungsstrategien entwickeln.

Zum Beispiel gab es bei Country Maid einmal Probleme mit unterschiedlichen Teigkonsistenzen, die man sich nicht erklären konnte.Mit der VantagePoint-Software konnte die Ursache ermittelt werden:Der Grund waren schwankende Temperaturen in den Mehlsilos außerhalb des Gebäudes.Die Bediener können nun jeden Batch auf der Grundlage von Temperaturänderungen in den Silos überwachen.Zudem bietet das System Einblicke in Parameter, die sich negativ auf die Produktion auswirken können.„Die Bediener sehen, wann, in welchem Bereich und wie lange eine Anlage ausfällt“, so Raymond Berning, Lead Control Systems Developer bei Interstates Control Systems, Inc. „Erkenntnisse wie diese verstärken die Kontrolle innerhalb des Produktionsprozesses.“

Ergebnisse
Country Maid wollte qualitativ hochwertige Daten erhalten, die Prozesse besser kontrollieren und auf Grundlage der aus den einzelnen Batches gewonnenen Daten bessere Entscheidungen treffen können.Das haben sie erreicht. Daneben konnten sie aber auch eines ihrer drängendsten Ziele umsetzen, nämlich die Verdopplung des Produktionsausstoßes.Die Geschwindigkeit der Produktionsstraße konnte um 14 % erhöht und die Mischzeit um 23 % verkürzt werden.Seit der Implementierung des PlantPAx-Prozesssteuerungssystems steht dem Unternehmen Country Maid eine wahre Fülle von Daten zur Verfügung, die weit über die Information hinausgehen, wie viel Zucker oder Wasser in einem Batch verarbeitet wurde.Die Bediener wissen jetzt, wann und warum sie die Parameter für einen Batch ändern müssen.Mutmaßungen gehören der Vergangenheit an.

„Die Bediener können seit der Automatisierung der Prozesse viel produktiver arbeiten“, führt Banwart aus.„Wir können nun schnell erkennen, ob etwas angepasst werden muss, und tun es einfach.“Durch den Einbau eines vollständig automatisierten Mixers anstelle eines größeren Mixers, verbunden mit der Erweiterung der Einrichtung, konnte Country Maid 120 000 USD Ausrüstungskosten einsparen und größere Ausfallzeiten vermeiden.Aufgrund der neuen Möglichkeiten der Datenerfassung ist die Arbeit effizienter geworden; in Zahlen ausgedrückt bedeutet das 45 000 USD weniger Lohnkosten pro Jahr.

Mit der Prozesslösung konnten die Berichterstellungsfunktionen und die Produktionseffizienz über das von Country Maid erwartete Maß hinaus verbessert werden.Jetzt gibt es nur noch einen Schritt im Produktionsprozess, der nicht automatisiert abläuft: nämlich das Flechten des Zopfmusters. Das kann keine Maschine so präzise wie die Hände eines Menschen.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von Country Maid in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation.Die jeweiligen Ergebnisse können sich von Kunde zu Kunde unterscheiden.