ENGINEERINGNET.BE IN THE FIELD
Machinebouw
Moet voedingsindustrie méér automatiseren?
De uitdagingen van de Belgische voedingsindustrie zijn velerlei: stijgende grondstofprijzen, de druk op de marges, de toenemende eisen van de retail inzake prijs, leveringstermijnen en houdbaarheid, de internationalisering van de sector, de hoge personeelskosten, ... De enige manier om het hoofd boven water te houden, is in een verregaande automatisering investeren. Maar is dat financieel een haalbare kaart? Welke processen kunnen worden geautomatiseerd? En wat is er op de markt beschikbaar? Enkele insiders geven ongezouten hun mening. door Els Jonckheere, Engineeringnet Magazine 46
ENGINEERINGNET MAGAZINE - juni 2012
ENGINEERINGnet.BE IN THE FIELD
Engineeringnet Magazine: hoe scoren onze machinebouwers in de voedingsindustrie? Duitsland en Italië zijn nummer 1 en 2. Dit heeft vooral te maken met het brede gamma die de machinebouwers uit deze landen aanbieden. Maar er zijn wel domeinen waar ze helemaal domineren. Zo is Italië onder meer erg sterk in ovens voor de brood- en biscuitindustrie. Duitsland is dan weer bekend voor haar productiemachines voor de zoetwarenindustrie, vleesverwerking en drankensector. Dit land scoort tevens goed op het vlak van verpakkingslijnen. Jeroen Vits, Adviseur Agoria: «Niettemin hebben we ook in België enkele machinebouwers die op internationaal vlak een goede reputatie hebben opgebouwd. Vooral inzake innovatie scoren onze bedrijven erg goed. Ze richten zich op nieuwe processen, terwijl de spelers in Duitsland en Italië zich meer op procesoptimalisatie en kostenreductie focussen. Zo zijn Best en Visys wereldwijd bekend omwille van hun revolutionaire sorteerinstallaties, Meura voor bierbrouwsystemen, Pattyn Packaging voor verpakkingsmachines, FAM voor snijmachines, Marelec voor sorteersystemen voor vis/kip/ vlees, Spiromatic en Jongerius voor transportsystemen in de deegverwerkende sector en Packo voor installaties voor de melkindustrie.» Sven Debusscher, Branch Manager Food & Beverage Siemens voegt hier aan toe: «Een belangrijke troef van de Belgische machinebouwers is dat ze in staat zijn om end-of-the-line oplossingen te ontwikkelen die op maat van de klant worden gemaakt.» EM: Hoe staat het qua automatisering in de Belgische voedingsindustrie? De grote bedrijven hebben sterk geautomatiseerde processen. Maar bij een aanzienlijk deel van de KMO’s is er op dat vlak nog een lange weg af te leggen en wordt al te weinig in nieuwe technologie geïnvesteerd. Joe De Waele, Business Development Manager FMTC: «Onze voedingbedrijven staan erg kritisch tegenover automatisering: ze zullen er enkel in investeren indien de oplossing een meerwaarde kan bieden en zich snel terugverdient. Vandaar dat veel KMO’s eerder beslissen om naar een evenwichtige balans tussen automatisering en manueel werk te streven.» Jeroen Vits (Agoria) vervolgt: «Maar alles hangt ook af van het type product dat wordt gemaakt. De fabricatie van sommige levens-
Jeroen Vits, Agoria
middelen valt immers moeilijk te automatiseren: omwille van hun fragiliteit, het bereidingsproces, verscheidenheid aan en (onverwachte) verontreinigingen in de grondstoffen,... Denk maar aan bereide maaltijden, het sorteren en inpakken van sla, het verwijderen van kleine verontreinigingen in cornflakes en aardappelproducten, het ontbenen en versnijden van varkens of koeien,... Tenslotte speelt ook de kennis over automatisering in de voedingsindustrie een rol. We bemerken dat veel levensmiddelenbedrijven
van prijs gekocht. Nochtans zijn het de flexibiliteit, betrouwbaarheid, hygiënisch ontwerp, energieverbruik, ... die de terugverdientijd van de installatie en het toekomstige succes van de firma in kwestie zullen bepalen.» EM: Waar liggen de beste mogelijkheden voor winst door automatisering? Jeroen Vits (Agoria): «De Belgische voedingsindustrie evolueert naar het just-in-time produceren en de fabricatie van kleine batches. En dit is enkel
« Onze voedingbedrijven staan erg kritisch tegenover automatisering: ze zullen er enkel in investeren indien de oplossing zich snel terugverdient... » een gebrek aan kennis hebben om een verregaande automatisering door te voeren. Ze weten niet welke oplossingen er beschikbaar zijn, hoe ze bepaalde processen kunnen automatiseren, ... Dit reflecteert zich trouwens in de manier waarop ze investeren. Want al te vaak wordt er nog op basis
mogelijk met een zorgvuldig gestuurd productiesysteem. Niettemin halen onze levensmiddelenfabrikanten nog niet het onderste uit deze kan. Zowel in de processing als end-of-line zijn er nog talrijke mogelijkheden voor automatisering. Dit heeft evenwel voornamelijk met een gebrek aan oplosENGINEERINGNET MAGAZINE - juni 2012 47
ENGINEERINGNET.BE IN THE FIELD
singen te maken. De machinefabrikanten hebben lang hun tanden stuk gebeten op de verscheidenheid in de vormen van levensmiddelen, het fragiele karakter van de producten, de hygiënische vereisten, ... Maar daar komt nu verandering in dankzij technologische innovaties, zoals verbeterde en versnelde visiesystemen, de ontwikkeling van allerhande sensoren, intelligentere sturingen en meer performante softwareplatformen. Dit zal ertoe leiden dat de Belgische levensmiddelenfabrikanten eindelijk die processen kunnen automatiseren die het verschil in hun rendabiliteit maken.» Anje Van Vlierberghe, Programmaleider Mechatronica Sirris: «Er is inderdaad vooral veel nood aan flexibele automatisering: maatoplossingen die met variërende producten rekening houden. Voor andere processen – zoals kooklijnen en ovens, weegmachines, reinigings- en ontvettingsinstallaties – staan de Belgische voeding- en drankenproducenten al vrij ver in hun automatiseringstraject.» Jeroen Vits (Agoria) gaat verder: «Omwille van onze strenge reglementering scoren de Belgische levensmiddelenfabrikanten tevens erg goed op het vlak van kwaliteitscontrole en voedingshygiëne. Ze behalen deze resultaten gedeeltelijk dankzij een efficiënte automatisering en een goed hygiënisch ontwerp van de installaties, maar niettemin liggen er ook op dit terrein nog flink wat mogelijkheden open.» Sven Debusscher (Siemens): «Wij zien vooral potentieel op het gebied van Plant Intelligence met uitgebreide diagnosemogelijkheden en een verhoogde transparantie van de totale productielijn.» Anje Van Vlierberghe (Sirris): «Vooral op het terrein van kleine batches en ‘complexere taken’ is er nog veel ruimte tot automatisering. Ook voor producten met een eerder artisanaal karakter, zoals chocoladefiguurtjes, zijn er flink wat mogelijkheden. Maar om in deze toepassingen tot een rendabele investering te komen, is het belangrijk dat de voorfase correct verloopt. Helaas knelt daar vaak het schoentje. Want enerzijds realiseren de voedingsbedrijven zich niet altijd hoe complex de manuele taken zijn en geven ze de machinebouwers hierdoor onvol48
ENGINEERINGNET MAGAZINE - juni 2012
Wat brengt de toekomst? De verwachting is dat enkele grote trends in automatisering zich de volgende jaren zullen doorzetten. De productie van levensmiddelen zal met een steeds strengere regelgeving inzake voedselveiligheid gepaard gaan. Bijgevolg zullen sensoren steeds belangrijker worden. Uiteraard moet de informatie uit deze oplossingen zinvol worden omgezet om de processen aan te sturen. En dit opent nieuwe perspectieven voor automatisering. Vooral modelvorming van systemen en processen zal een cruciale rol spelen. En hiermee evolueren we naar mechatronica met geïntegreerde systemen. Nieuwe sensoren en betere modellen zullen onder meer toelaten om de houdbaarheid van producten nauwkeuriger te voorspellen. Eenvoudige manuele handelingen zullen verder worden gemechaniseerd en geautomatiseerd. Operatoren zullen doorgroeien van ‘bediener’ naar ‘beheerder’ van de machine. Gevorderde automatiseringsconcepten laten niet alleen predictief onderhoud toe, maar zullen ook geavanceerde diagnosesystemen aan boord hebben die een snelle ‘troubleshooting’ mogelijk maken (ondanks een toenemende complexiteit van de machines). De gebruikers zullen hierdoor heel wat ‘downtime’ uitsparen, wat zich uiteraard in merkbare kostenreducties vertaalt. In de voedingssector zijn er heel wat koel- en opwarmprocessen. Energieverliezen beperken, zal een uitdaging blijven (en dit zowel voor het procesmatige als de aandrijftechniek). Gevorderde modelvorming in combinatie met automatisering zal in veel gevallen tot grote kostenbesparingen leiden. Ook hier kan mechatronica heel wat diensten bewijzen. Sturingen, software platforms, servomotoren, lineaire actuators, ..., zullen alsmaar flexibeler worden. Dit zal vooral leiden tot de ontwikkeling van robots die erg complexe handelingen aankunnen. <<
ENGINEERINGnet.BE IN THE FIELD
doende informatie over wat de installatie moet kunnen. Anderzijds beseft de systeemleverancier niet altijd even goed welke kwaliteitsvereisten zijn klant moet garanderen: bijvoorbeeld dat een praline geen kleine barstjes mag vertonen. Dit resulteert erin dat fouten pas erg laat in het ontwikkelingsproces worden opgemerkt, bijvoorbeeld in de testfase van de machine. Een mogelijk gevolg is dat bepaalde concepten achteraf niet haalbaar blijken te zijn en dat er – in het slechtste geval – een totaal nieuwe installatie moet worden ontworpen, gebouwd en getest. Naast de extra kosten die dit met zich meebrengt, ontstaat in zo’n situatie vaak ook heel wat discussie over aansprakelijkheid en verantwoordelijkheid. Wie draait er voor deze extra kosten en eventuele productieverliezen op? De machinebouwer of het voedingsbedrijf? Een doordacht ontwikkelproces biedt hierop een antwoord. De vereisten kunnen zo gedetailleerd mogelijk worden weergeven, er kunnen risicoanalyses worden uitgevoerd en indien nodig kunnen tijdig experten worden ingeschakeld. Omdat dit een algemene uitdaging voor veel machinebouwers is, hebben FMTC en Sirris hiervoor in diverse onderzoeksprojecten een aanpak ontwikkeld.»
Anje Van Vlierberghe, Sirris
Sven Debusscher, Siemens
Maar we zijn er nog niet... Joe De Waele (FMTC): «Ondanks het grote potentieel dat er voor automatisering in de voedingsindustrie ligt, staan we nog ver van een sector die het zonder manuele arbeid kan doen. Want sommige levensmiddelen zijn gewoonweg té delicaat om via robots te worden behandeld. Ook het kostenplaatje blijft roet in het eten gooien. Inderdaad, er zijn tal van processen die zich wel laten automatiseren, maar waar het nog altijd goedkoper is om ze manueel of semi-automatisch uit te voeren. Ook het vinden van goedkope en betrouwbare sensoren is al eens een domper op een verdere automatisering.» Jeroen Vits (Agoria): «Een ander pijnpunt is de mens-robot samenwerking. Deze verloopt nu nog niet optimaal. Maar door de ontwikkeling van nieuwe robotcontrollers die de integratie en aansturing van nieuwe sensoren kunnen verwerken, is daar veel vooruitgang mogelijk. Bijko-
« Een belangrijke troef van de Belgische machinebouwers is dat ze in staat zijn om end-of-the-line oplossingen te ontwikkelen die op maat van de klant worden gemaakt » mend, wordt via de open source software ‘The Open Robot Control Software Project’ het real time inlezen en verwerken van signalen van verschillende sensoren mogelijk. Daardoor komt mens-robot samenwerking binnen bereik. Een ander resultaat van deze nieuwe ontwikkeling
is de toenemende prestatie van 3D ‘bin packing’ waardoor voedingsproducten met ‘random’ afmetingen gemakkelijk kunnen worden behandeld. Ook zijn drukgevoelige sensoren in volle ontwikkeling: zij zijn eveneens een ‘enabler’ voor man-machine samenwerking. Want ENGINEERINGNET MAGAZINE - juni 2012 49
ENGINEERINGNET.BE IN THE FIELD
ze bezorgen de robot voelsprieten die hun bewegingen bij onverwachte hindernissen kunnen bijsturen op een manier zoals een mensenhand of arm dat zou doen. Tenslotte wordt gewerkt aan oplossingen voor in-line kwaliteitscontrole. Off line kwaliteitscontrole is immers langzaam, arbeidsintensief en duur. Dit type automatisering zal de capaciteit sterk doen stijgen, terwijl de kost per unit flink afneemt. Daarnaast wil ik nog graag opmerken dat er nog een groot braakliggend terrein is op het vlak van energieverbruik en -recuperatie. Bij de productie van voeding wordt immers veel gebruik van energieverslindende conserveringstechnologie – zoals invriezen, lyofiliseren, pasteuriseren, UHT, koelen, … – gemaakt. Soms is ook een afwisseling van warmte- en koudebehandelingen vereist. Daardoor is er in eerste instantie veel potentieel voor warmte- en energierecuperatie. Maar in tweede instantie moet er ook sterk op milde conserveringtechnologie worden ingezet. Want de beste
50
ENGINEERINGNET MAGAZINE - juni 2012
energiebesparing bestaat er immers in zo weinig mogelijk energie te gebruiken!» Joe De Waele (FMTC): «Wij merken dat machinebouwers inderdaad alsmaar meer aandacht aan de energiezuinigheid van hun installaties besteden. Maar momenteel worden de mogelijkheden op dit vlak nog onvoldoende benut. Het vervangen van motoren door energiezuinige types is immers niet voldoende. Jammer genoeg hebben vooral de kleinere machinebouwers niet de middelen of mankracht om op dit terrein verregaande veranderingen door te voeren. Vandaar dat FMTC en Sirris de handen in elkaar hebben geslagen om de Belgische sector bij energie-efficiënte innovaties in automatisering te helpen.» Anje Van Vlierberghe (Sirris): «Ik wil wel opmerken dat de vereisten inzake energie-efficiëntie in de voedingsindustrie nog flink wat lager liggen dan in pakweg de textielsector. Het is er wel in toenemende mate een belangrijk
aandachtspunt aan het worden. Maar er wordt vooral gekeken naar het energieverbruik van ‘grootverbruikers’, zoals ontdooien, koken, reinigen.» Jeroen Vits (Agoria): «Het potentieel voor energierecuperatie is in deze domeinen immers belangrijk en kan best op systeem- of procesniveau in plaats van op het niveau van individuele machines worden gestuurd. In veel gevallen is het volledig herdenken van het concept nodig en het afstemmen van verschillende processen op elkaar. In vergelijking daarmee is een verhoogde energie-efficiëntie bij verpakking, transporteren, sorteren, snijden, klein bier.” Anje Van Vlierberghe (Sirris): «Wel bemerken we een toenemende vraag naar retrofitting van bestaande installaties die typisch een hoog energie- en/of materiaalverbruik hebben, zoals ovens, diepvriesinstallaties, reinigingsstraten, …» << (foto’s: Barry Callebaut, Danisco)
