Wie man Prozesskontrolle mit weniger Investitionen und Personal durchführen kann

Campbell McCracken, Key Account Manager von FOSS Pacific mit Sitz in Neuseeland, verfügt über mehr als zwanzig Jahre Erfahrung in der Implementierung von Fourier-Transformations-Infrarot-Systemen (FTIR) in der Milchverarbeitung. Er hat die Entwicklung der FTIR-Tests für die Prozesskontrolle miterlebt und in den letzten Monaten erfahren, wie der neueste ProcesScan™ 2 die Prozesskontrolle von Flüssigmilch nun insgesamt reibungsloser, effizienter und kostengünstiger macht (Abb. 1). Wir haben uns mit ihm unterhalten, um ihm einige wichtige Fragen zu stellen, die für jede Molkerei relevant sind, die einen Wechsel zur neuesten FTIR-Plattform für die Prozesskontrolle in Erwägung zieht.

Abbildung 1

Sie haben die Geschichte der Prozesskontrolle mittels FTIR über viele Jahre hinweg verfolgt. Können Sie kurz erläutern, warum man sich bei Flüssigmilch so sehr auf FTIR als die geeignete Technologie für diese Aufgabe festgelegt hat?

Da ich sowohl mit der Nahinfrarot- (NIR) als auch mit der FTIR-Technologie für Milchstandardisierungsanwendungen Erfahrung habe, ist es für mich ziemlich klar, dass FTIR der NIR-Technologie überlegen ist, insbesondere bei der Proteinanalyse in standardisierten Milchflüssen. Es ist viel einfacher, zuverlässige, robuste, globale Vorhersagemodelle mit weniger Proben für FTIR-Anwendungen zu entwickeln. Das liegt sicher am Zugriff auf eindeutige Informationen in den Spektren im mittleren Infrarotbereich. Dies sorgt für stabile, genaue Kalibrierungsmodelle und minimiert die Notwendigkeit einer häufigen Anpassung von Steigung und Achsenabschnitt. Meiner Erfahrung nach ist das bei NIR anders. Die Entwicklung der Kalibrierung erfordert viel größere Datensätze und eine regelmäßige Überwachung der Geräteleistung zusammen mit häufigen Bias-Anpassungen zur Optimierung der Gerätegenauigkeit.

Können wir FOSS ProcesScan 2 als einen neuen Meilenstein bezeichnen und wenn ja, warum?

Es gibt eine Reihe von Punkten, die mir einfallen. Zum Beispiel die Tatsache, dass alle 10 Sekunden ein Ergebnis vorliegt, das auf der Überwachung von Milchproben basiert, die in acht dieser 10 Sekunden genommen wurden. Das bedeutet, dass wir im Vergleich zu unserem Produkt der vorherigen Generation eine viel repräsentativere Stichprobe erhalten. Ein weiteres Highlight, das erwähnt werden muss, ist, dass die Geräteausstattung immer standardisiert ist. Nach dem gleichen Prinzip, das wir mit dem FOSS MilkoScan™ FT3 entwickelt haben, standardisieren wir das Gerät ständig (bei jeder Nullstellung), was bedeutet, dass das Gerät einen Nullpunktdrift aufweist. Dies gewährleistet stabile Vorhersagen, die den Benutzern von ProcesScan 2 maximale Ertragsmöglichkeiten bieten.

Neue Benutzer, die die ProcesScan 2-Lösung einsetzen, berichten, dass sie in nur zwei Tagen betriebsbereit sein kann – ist das wirklich möglich?

Ja. Da ich selbst schon einige Installationen durchgeführt habe, weißich, dass dies durchaus machbar ist, solange die Vorbereitungen vor Ort getroffen wurden. Dazu gehören die Herstellung eines Geräteständers, die Strom- und Ethernetkabel, die Wasserversorgung und die von FOSS gelieferte und in das Prozessrohr eingeschweißte Varinline. Wenn die richtigen Vorbereitungen getroffen werden, kann die Installation innerhalb eines Tages durchgeführt werden. Wenn dies also vor der Ankunft der FOSS-Ingenieure, die die Programmierung durchführen, vor Ort erledigt ist, kann der zweite Tag dazu genutzt werden, um zu testen, ob die Automatisierung über OPC UA funktioniert. Der ProcesScan 2 könnte also tatsächlich bereits am Ende des zweiten Tages zur Standardisierung des Produkts eingesetzt werden.

Wie hoch sind die Einsparungen bei den Betriebskosten genau und woher kommen sie?

Der Anschaffungspreis ist niedriger, die vorbeugende Wartung ist deutlich günstiger und es müssen keine Kundenreagenzien gekauft werden. Bei einem Vergleich der Betriebskosten des ProcesScan FT mit denen des ProcesScan 2 schätzen wir, dass die Betriebskosten etwa halb so hoch sein werden wie die des ProcesScan FT.

Es gibt einige Entwicklungen bei der Schnittstelle zu Kontrollsystemen – können Sie diese erklären?

Der ProcesScan FT kommunizierte mit der Außenwelt über DDE, wovon sich der Markt schon seit einiger Zeit verabschieden will. Die gute Nachricht ist, dass wir mit der nächsten Generation von ProcesScan 2 von DDE auf OPC UA umgestiegen sind und damit unsere Kommunikation zukunftssicher gemacht haben. Bei Bedarf können wir auch Kommunikation über Kepware anbieten.

Das eigentliche Gerät, das sich in einem IP-geschützten Gehäuse befindet, verfügt über einen integrierten Linux-basierten PC. Dieser PC kommuniziert mit der Außenwelt über eine von drei Ethernet-Verbindungen, die Verbindungen zu PLC/SCADA, IXQ (digitales Serviceprodukt der nächsten Generation von FOSS) und eine lokale Verbindung für einen Servicetechniker oder eine Kalibrierfachkraft direkt über einen Laptop ermöglichen.

Der Zugriff auf die Gerätesoftware erfolgt über einen Webbrowser, also ist es ziemlich einfach.

Auch bei den so genannten digitalen FOSS-Lösungen gibt es große Fortschritte. Bitte erläutern Sie, wie diese einen Mehrwert schaffen?

Die Kompatibilität mit digitalen Dienstleistungen über FOSS IQX™ ermöglicht die Fernverwaltung des Geräts oder der Geräte für Benutzer mit mehreren Installationen von jedem internetfähigen PC aus. Das bedeutet, dass das Gerät verwendet werden kann, um wertvolle Flüssigmilchflüsse zu standardisieren, während ein Manager, ein Servicetechniker oder eine Kalibrierfachkraft die Kalibrierungsdaten auswertet, die Daten der Kontrollproben überwacht und auf Fehler oder Warnungen prüft – alles zur gleichen Zeit, in der das Gerät verwendet wird.

Die Daten werden automatisch in der Cloud gesichert, sodass bei einem PC-Ausfall die Daten nicht verloren gehen und die Gerätekonfiguration schnell wiederhergestellt werden kann.

Wie trägt die neue Lösung zu einer nachhaltigen Produktion bei, zum Beispiel durch effizientere automatisierte Prozesse mit weniger Abfall?

Indem wir ein genaues Mittel zur Überwachung standardisierter Milchflüsse bereitstellen, tragen wir dazu bei, wertvolle Inhaltsstoffe bestmöglich zu nutzen und gleichzeitig konsistente, qualitativ hochwertige Produkte innerhalb der Spezifikationen herzustellen. Gleichzeitig helfen die Daten dabei, Produkte, die nicht den Spezifikationen entsprechen und nachbearbeitet werden müssen, auf ein Minimum zu reduzieren und ermöglichen es den Produzenten, mehr aus den eingehenden Rohstoffen herauszuholen.

Die Verfügbarkeit von qualifizierten Arbeitskräften in der Molkerei ist ein wachsendes Problem. Wie kann diese Lösung helfen, das Problem zu mildern?

Für den Anlagenbetreiber ist der ProcesScan 2 nur ein weiteres Stück Edelstahl in der Fabrik. Es würde mich nicht überraschen, wenn die Bediener in Zukunft nicht einmal mehr wissen, wie das Gerät aussieht, das die Zusammensetzung an ihrer HMI anzeigt! Das ist die Interaktion, die das Betriebspersonal benötigt.

Die Einführung einer neuen Prozesssteuerungslösung kann eine Art Vertrauensvorschuss sein – können wir wirklich an diese neue Lösung glauben?

Dies ist nicht der erste Versuch von FOSS, eine analytische Online-Lösung für standardisierte Milch anzubieten. Ich kann mich an Lösungen aus den späten 80er Jahren erinnern, die für die Fettstandardisierung von Milch verwendet wurden, und dann an die Festfiltertechnologie in den 90er Jahren. Die erste FTIR-Option, das ProcesScan FT, wurde 1999 auf den Markt gebracht und basiert weitgehend auf dem sehr erfolgreichen MilkoScan™ FT120.

Die Entwicklung des ProcesScan 2 verlief ähnlich wie die des ursprünglichen ProcesScan FT, bei dem wir Ideen, ja sogar die Hardware, des sehr erfolgreichen MilkoScan FT3 übernommen und ein prozesskompatibles Gerät darauf aufgebaut haben.

Aufgrund des Erfolges, den viele meiner Kunden mit ProcesScan FT für die Milchstandardisierung erzielt haben, erwarte ich, dass wir mit dieser neuen Produktgeneration dasselbe erleben werden, allerdings mit einer breiteren Anwendung.  Mit diesem neuen Gerät haben wir eine bessere Wirtschaftlichkeit, einen niedrigeren Anschaffungspreis und voraussichtlich niedrigere Betriebskosten. Das alles zusammen macht diese Lösung so attraktiv.

Zusammenfassend – was ist Ihrer Meinung nach der Hauptunterschied zwischen ProcesScan und ProcesScan 2?

Es ist eine Lösung, die man eher vergisst! Das mag negativ klingen, aber nicht im Kontext der heutigen Milchverarbeitung. Der ursprüngliche ProcesScan FT erfordert mehr Aufmerksamkeit vom Bediener, z. B. die regelmäßige Überprüfung der Reinigungs-/Nulllösungen, die Überwachung der Nulleinstellung, die Durchführung von Reinigungsvorgängen und ähnliches.

Vieles davon entfällt mit ProcesScan 2, sodass es sein könnte, dass die Bediener vergessen, wie ProcesScan 2 überhaupt aussieht.