Ein Blick in die Fabrik der Zukunft
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96 Fleischwirtschaft 7_2021
Arbeit 4.0
Die Fleisch verarbeitenden Unternehmen und Schlachtstätten der Zukunft sollen über völlig neue digitale Möglichkeiten verfügen.
Ein Blick in die Fabrik der Zukunft
Vierte industrielle Revolution rückt das Konzept „Smart Factory“ zunehmend in den Fokus
Das letzte Jahr hat die Veränderungen in der effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Die Nur was bekannt ist,
Fleischwirtschaft beschleunigt. Die anstei- Schlüsselfaktoren für intelligente Fabriken sind kann verbessert werden
gende Komplexität der Prozesse und Fak- qualifizierte Fachkräfte, die passende Fabrik- und Durch das Erfassen und Analysieren von Daten
toren wie unter anderem Fachkräfte be- Anlagenplanung sowie Anwendungen und Systeme können Optimierungen in den folgenden Bereichen
stimmen den Erfolg einer intelligenten Fa- der künstlichen Intelligenz (KI), die die digitale mit entstehen:
brik. Die „Smart Factory“ rückt somit weiter der physischen Welt der Menschen und Maschinen r Effizienzsteigerung
in den Fokus. verbindet. r Risikominimierung
Von Christian Falkenstein, Yael Friedberg r Transparenz
Basis sind Informationen r Fristgerechtes Arbeiten
und Shaarath Thondanure
Bei der Fleischverarbeitung zeigt sich ein starker r einwandfreie Dokumentation
Fokus auf Qualität, Ertrag und Durchsatz, aber es r Konsumentensicherheit
D ie Fleischindustrie hat in den letzten Jahren
einige rasante Veränderungen erlebt, bedingt
durch sich verändernde Märkte und Konsumver-
kann auch ein zunehmender Schwerpunkt auf die
Gewinnung von Daten und der Nutzung von künst-
licher Intelligenz festgestellt werden. Fortschritte in
r Unternehmenssicherheit
Der Automatisierungsgrad ist, je nach Prozessstufe,
in der Fleischwirtschaft teilweise schon relativ hoch.
halten, steigende Anforderungen an Tierwohl, dem der Software tragen erheblich zur Automatisierung Allerdings bedeutet dies nicht automatisch, dass
Fachkräftemangel aber auch ganz aktuell durch die bei der Verarbeitung von Fleisch bei und Fabriken Smart Factories in der Fleischindustrie schon Reali-
Afrikanische Schweinepest und die Covid-Pande- werden intelligenter. Gleichzeitig fordert der Markt tät sind. Oft besteht noch keine Vernetzung zwi-
mie. Die Prozesse der Fleischwirtschaft werden eine lückenlose Rückverfolgbarkeit vom Ursprung schen den verschiedenen Produktionslinien und
komplexer. Effiziente, nachhaltige und hygienege- bis zum Verkauf. dadurch können Daten nicht optimal genutzt wer-
rechte Prozesse sind entscheidend, um die Heraus- Datenmanagement spielt in diesem Zusammen- den, welche zu Verbesserungen von Prozessen und
forderungen in der Branche zukünftig erfolgreich zu hang eine immer wichtigere Rolle. Daten werden in zu Kostensenkungen verhelfen könnten. Auch sind
bewältigen. Da die vierte industrielle Revolution, der heutigen High-Tech-Verarbeitungsumgebung die Vielfalt der Produkte, die unterschiedlichen
Industrie 4.0, die Art und Weise, wie wir Produkte immer wertvoller, und die Fähigkeit, Informationen Qualitätssiegel und Klassifizierungen in der Fleisch-
herstellen, weiter verändert und prägt, rückt das zu verfolgen und zu analysieren, ist einer der industrie noch sehr umfangreich, was eine Stan-
Konzept der sogenannten „Smart Factory“ – der Schlüssel zur Wettbewerbsfähigkeit von fleischver- dardisierung und damit die Automatisierung in der
intelligenten Fabrik – zunehmend in den Fokus. arbeitenden Betrieben. Fleischqualität und Lebens- Intralogistik erschwert.
Eine intelligente Fabrik ist eine Produktionsstätte, mittelsicherheit sind zwei wichtige Themen. Syste-
die hochgradig digitalisiert und vernetzt ist und fast me, die diese Anforderungen erfüllen, müssen Fabrikplanung braucht genaue Angaben
vollständig autonom arbeitet. Smart Factories kön- vorhanden sein, um Leistungskennzahlen im Pro- Wichtig für die Planung und Umsetzung einer
nen helfen, die Verarbeitungsprozesse entlang der duktionsfluss zu erkennen, zu überwachen und zu Smart Factory sind die Anforderungen des Kun-
Wertschöpfungskette Fleisch zu optimieren und verknüpfen. Dazu gehören zum Beispiel die Fett- den und die Zieldaten zum Produktionspro-
damit die Produktivität zu verbessern, Sicherheits- und Proteinanalyse, pH-Wert, Temperatur und die gramm, welche von diesem im Vorfeld einer
risiken zu reduzieren und insgesamt die Prozesse Qualitätskontrolle. Planung möglichst präzise definiert werden
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müssen. Ausgehend hiervon wird dann das
Fabrik- und Prozesslayout entwickelt, welches
nachfolgende Parameter berücksichtigen sollte:
r gute Erweiterbarkeit im Innen- als auch im
Außenbereich
r passende Raumdimensionierungen
r optimale Auslegung der Haustechnik
r kurze Wege
r gute Zugänglichkeiten für Reinigung und
Wartung
r höchstmögliche Flexibilität
r Einsatz robuster Materialien
r Hygienic Design
CP Group punktet
mit neuem Schweineschlachtbetrieb Diese klimaneutrale Fabrik mit Photovoltaikanlagen kann als kann als Anregung für alle Schlachtbetriebe und
Der Mensch ist der Schlüsselfaktor für die erfolg- Fleisch verarbeitenden Betriebe dienen. Foto: Alois Müller GmbH
reiche Planung und Einrichtung einer Smart
Factory, da das Know-how hochqualifizierter
Fachkräfte das Fundament eines jeden Projektes
ist. Um das Wissen und die planerischen Fähig- verschiedenen Planungsbeteiligten. Das 3D- und Lebenszyklusmanagement (Cradle-to-Crad-
keiten des Menschen zu ergänzen und zu verbes- Modell kann auch dazu verwendet werden, virtu- le). Dadurch fördert BIM die Zusammenarbeit
sern, können Technologien wie Building Informa- ell Simulationen möglicher Szenarien durch- und ermöglicht:
tion Modeling (BIM) eingesetzt werden. BIM ist zuführen, um zukünftige Resultate und Ereig- r bessere Entscheidungsgrundlagen im Pla-
ein Prozesswerkzeug für die Planung, das Design nisse vorherzusagen, bevor hierfür Ressourcen nungs- und Bauprozess
und die Konstruktion von Gebäuden. für ein echtes Bauprojekt verwendet werden r virtuelle Rundgänge im 3D-Modell
Die BIM-Software wird verwendet, um ein müssen. Das Modell wird auch nicht nur für die r Simulation und Prognose zukünftiger
intelligentes 3D-Modell zu erstellen und fungiert Planungs- und Bauphase verwendet, sondern Betriebskosten
als Kommunikationswerkzeug zwischen den dient auch als wichtiges Werkzeug für das Facility- r kollisionsfreie Planung
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Der neue Schweineschlachtbetrieb für die CP Group in China entstand mithilfe des BIM-Modells, welches nicht nur die Planungs- und Bauphase bestimmt, sondern auch als
wichtiges Werkzeug für das Facility- und Lebenszyklusmanagement dient.
r Erstellung von Kostenprognosen und Unternehmen mit datenintensiven Maschinen- gemacht. Roboter und Cobots (kollaborative
Terminabläufen anwendungen benötigen die hohen Datenüber- Roboter, die Menschen assistieren) werden
r Unterstützung bei Nachhaltigkeits- tragungsgeschwindigkeiten und die geringen üblicherweise bei der Platzierung von Futter-
zertifizierungen Schwankungen eines 5G-Netzwerkes, um Smart mitteln, dem Schneiden, Verpacken oder
r Basis für ein Facility- und Lebenszyklus- Factories erfolgreich umzusetzen. Die Sammlung Umhüllen von Fleischprodukten, dem Auf-
management der Daten, von der landwirtschaftlichen Ebene nehmen und Platzieren von Produkten in
r vollumfassende Dokumentation des Projektes über die Fleischproduktion bis zum Verbraucher, Behälter und dem Sortieren eingesetzt. Dies
Die Grundlage für die Optimierung von Abläufen kann über Cloud-Systeme erfolgen. Die riesigen sorgt dafür, dass die Bediener der maschinel-
ist die Analyse von Daten aus verschiedenen Datenmengen (Big Data) werden hier gespeichert len Einrichtungen nur minimalen Anstren-
Prozessen und Bereichen einer Produktionsstätte. und können technologisch ausgewertet und gungen ausgesetzt sind. Der Mensch über-
Daten können mittels Software, Sensoren oder analysiert werden und zu Optimierungen beitra- nimmt in Zukunft also immer mehr kon-
durch Bildverarbeitung an jedem Punkt eines gen. trollierende und steuernde Funktionen und
Prozesses entnommen werden, dennoch muss Bei der Entwicklung von digitalen Prozessen ist überlässt die manuellen Tätigkeiten Maschi-
aufgrund der schieren Datenmenge entschieden stark auf die Cybersicherheit zu achten. Sie hilft nen und Robotern.
werden, welche Daten gezielt gesammelt und bei der Vermeidung, Erkennung und Reaktion auf
analysiert werden, um durch diese Erkenntnisse Cyberangriffe. Cybersicherheit ist in der Fleisch- Nachhaltigkeit ist mehr als nur ein Trend
Prozesse zu verbessern. Datenplanung ist daher industrie besonders wichtig geworden, da durch Nachhaltigkeit ist einer der wichtigsten Aspekte,
der Schlüssel zur Automatisierung, Digitalisie- die immer weiter fortschreitende Digitalisierung die in der heutigen Zeit im Fokus stehen. Um ein
rung und zur Zukunft der Prozessplanung. Cyberattacken große negative Auswirkungen auf umweltfreundlicheres und nachhaltigeres Ar-
Das in der Industrie am häufigsten verwendete die betroffenen Firmen und die gesamte Liefer- beitsumfeld zu schaffen, werden vermehrt Geset-
Softwaresystem ist das Enterprise Resource kette haben können. Ganz aktuell geschehen ze erlassen, die dafür sorgen, dass sich Unterneh-
Planning-System (ERP). Es verknüpft eine Viel- beim Fleischkonzern JBS, dessen Informations- men, Menschen und Regierungen verpflichten
zahl von Geschäftsprozessen wie Beschaffung, systeme an nordamerikanischen und australi- müssen nachhaltigere Entscheidungen und
Ressourcenplanung, Schlachtdatenerfassung, schen Standorten Ziel eines Cyberangriffs gewor- Investitionen zu tätigen. Deutschland hat sich
Zerlegeplanung und Produktions- und Rezeptur- den sind. Die Attacke hat die JBS Produktion in dabei verpflichtet, bis 2045 klimaneutral zu wer-
optimierung miteinander. Die Vorteile des ERP- Australien lahmgelegt, sowie in Kanada und den den. Ein Kraftakt mit großen Veränderungen für
Systems variieren von Unternehmen zu Unter- USA stark beeinträchtigt. alle Industrien. Der Lebensmittelsektor als Gan-
nehmen, aber die Hauptvorteile sind, dass Re- Künstliche Intelligenz (KI) ist einer der wich- zes ist für 34% des globalen Treibhausgasaus-
dundanzen reduziert werden, die Genauigkeit tigsten Bausteine einer Smart Factory. Die Haupt- stoßes verantwortlich, wobei hier ein Großteil auf
verbessert und die Produktivität erhöht wird. komponenten der KI sind Sensoren, Robotik, die Landnutzung und Landwirtschaft entfällt, wie
Außerdem ist eine lückenlose Dokumentation Assistenzsysteme, Bildverarbeitung und voraus- eine Studie des European Commission Joint
möglich, was für Sicherheit für den Konsumen- schauende Wartung. Sensoren sind in der Fleisch- Research Centre von Monica Crippa und Kollegen
ten, sowie auch das Unternehmen sorgt und die industrie von größter Bedeutung, nicht nur bei aus dem Jahr 2021 aufzeigt.
Rückverfolgbarkeit innerhalb der Lieferkette der Verarbeitung, sondern auch bei der Gebäude- Die Verwendung nachhaltigerer Materialien,
erleichtert. automation. In der Fleischindustrie wird eine Prozesse und Produktionsmethoden wird dazu
Vielzahl von Sensoren eingesetzt, um Echtzeit- beitragen, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren.
Nur voll nutzbar bei daten zu sammeln und Prozesslinien kontinuier- Die Fleischindustrie hat dabei große Anstrengun-
entsprechender Infrastruktur lich zu warten, eventuelle Engpässe zu erkennen gen unternommen, um die von ihr angebotenen
Echtzeitvernetzung ist einer der großen Treiber und frühzeitig zu beheben, um dadurch Still- Produkte nachhaltiger zu gestalten. Durch neue
von Industrie 4.0 und insbesondere von Smart standzeiten zu verhindern. Verpackungstechnologien ist es gelungen, Pro-
Factories. Das volle Potenzial einer intelligenten Die Bildverarbeitung ist ein äußerst nütz- dukte umweltfreundlicher zu machen. Viele
Fabrik hängt stark von einer erfolgreichen Kom- liches Werkzeug in der Fleischindustrie zur Unternehmen verwenden entweder recycelbare
munikation ab. 5G kann genutzt werden, um alles Qualitätssicherung und erfasst Daten vom oder biologisch abbaubare Materialien für Ver-
innerhalb einer Produktionsstätte kabellos zu Stall, über die tierschutzgerechte Betäubung packungen. So haben beispielsweise innovative
verbinden und in Kombination mit Cloud-Lösun- der Tiere bis hin zur gesetzeskonformen Ent- Verpackungen einen positiven Effekt auf die
gen und entsprechender Computerleistung hilft blutung bei der Schlachtung und entlang der Reduzierung von Plastikmüll in den Ozeanen
es, Echtzeitkommunikation – auch zu ansonsten gesamten Wertschöpfungskette. Robotik hat und die Vermeidung von Lebensmittelabfällen.
schwer zugänglichen Bereichen – zu erreichen. Präzision in der Fleischindustrie möglich Doch auch Verarbeitungs- und Baumaterialien
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Arbeit 4.0 Ein Blick in die Fabrik der Zukunft
erreicht werden kann. Bei der Verwendung von
Ein Drittel durch Lebensmittel Wasserstoff zur Erzeugung von elektrischem
Strom wird nur Wasserdampf und Wärme
abgegeben und kein Kohlendioxid oder andere
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giftige Gase freigesetzt. Im Moment gibt es noch
Abfall 1,6 Milliarden Tonnen Nach dem Einzelhandel einige erheblich Nachteile, wie den teuren
2,1 Milliarden Tonnen Prozess der Wasserstoffgewinnung, da hierzu
Kochen 0,5 Milliarden Tonnen CO2–Äquivalente (CO2e) viel Strom benötigt wird. Sobald diese Hinder-
Einzelhandel 0,7 Milliarden Tonnen nisse überwunden sind, könnte Wasserstoff als
Verpackung 1,0 Milliarden Tonnen effektives Mittel zum Erreichen des Ziels der
Lieferkette
3,1 Milliarden Tonnen CO2e
Klimaneutralität eingesetzt werden.
Transport 0,8 Milliarden Tonnen
Lebensmittelverarbeitung 0,6 Milliarden Tonnen Ausblick
In der Fabrik der Zukunft werden digitale Fer-
tigungsprozesse verbunden, automatisiert und
flexibel. Das Internet der Dinge, Analytik und
künstliche Intelligenz werden Effizienz, Ausfall-
zeiten und Wartung verbessern, im besten Fall
Landwirtschaftliche Erzeugung Dies sind Emissionen aus der
7,1 Milliarden Tonnen CO2-Äquivalente Landwirtschaft, Aquakultur minimieren. Zwischen Menschen und Maschi-
und Fischfang nen entstehen neue Beziehungen. Produktivität
und Qualität werden signifikant steigen. Die
intelligente Fabrik ist hoch effizient und nach-
haltig. Das Konzept der Smart Factory wird zu-
nehmend auch in der Fleischindustrie Einzug
halten. Der Prozess der Digitalisierung ist für
Unternehmen wichtig, um wettbewerbsfähig zu
bleiben, und in den kommenden Jahren wird sich
der Trend weiter verstärken, hin zu einer stärker
Flächennutzung 17,9 Mrd. t CO2 werden automatisierten und vernetzten Produktions-
5,7 Milliarden Tonnen CO2-Äquivalente insgesamt durch Lebensmittel umgebung. Die Smart Factory kann daher für
verursacht (34%) viele Betriebe ein gutes Mittel zum Ziel von
transparenteren, nachhaltigeren und auch kosten-
günstigeren Arbeiten sein. Eine schrittweise
Annäherung an eine Smart Factory ist für die
meisten Unternehmen daher der richtige Weg.
Quelle: Crippa et al. (2021) FLEISCHWIRTSCHAFT 7_2021
Christian Falkenstein
34% der globalen Treibhausemissionen sind durch Lebensmittel verursacht (einige landwirtschaftliche ist Inhaber der Falkenstein Projektmanagement
Non-Food Produkte sind hier enthalten). GmbH. Er ist seit über 25 Jahren weltweit im
Projektmanagement für die Fleischwirtschaft
tätig und kennt die spezifischen Anforderungen
an das Gebäude, die Technische Gebäudeausrüstung und die
können bereits in der Planungs- und Bauphase Die klimaneutrale Fabrik wird kommen Prozesse eines fleischverarbeitenden Betriebes. Neben der
nachhaltig gewählt werden, um möglichst alle Der Energieverbrauch ist ein Bereich, in dem Fabrikplanung beschäftigt er sich vor allem mit der Digitalisie-
Bereiche der Fleischverarbeitung CO2-neutral zu eine nachhaltige Produktion und ein nach- rung und dem Green Factory Engineering zur Realisierung einer
gestalten. haltiger Verbrauch von größter Bedeutung sind. CO2 neutralen Fabrik.
Die Gestaltung nachhaltiger Prozesse wird Ein neues Konzept ist die klimaneutrale Fabrik,
auch in Zukunft eine immer größere Rolle spie- welche als eine Fabrik definiert wird, die mit Shaarath Thondanure
len. So kann beispielsweise bei Reifeprozessen erneuerbaren Energiequellen betrieben wird, absolvierte sein Bachelorstudium der Biotech-
von Wurstwaren eine Enthalpiesteuerung genutzt energieautark ist und keine klimaschädlichen nolgie am SRM Institute of Science and
werden, um Energiekosten zu senken und Res- Emissionen erzeugt. Photovoltaikanlagen auf Technology in Chennai, Indien. Zur Zeit strebt er
sourcen einzusparen. Bei der Enthalpiesteuerung den Dächern und Fassaden von Fabriken kön- den europäischen Master of Science in Food
wird die Konditionierung der Raumluft durch nen beispielsweise einen Großteil der für die Science, Technology and Business der Hochschule Anhalt an und
eine auf die geografische Lage und die Wetterbe- Produktion benötigten Energie liefern. Wei- forscht zum Thema Smart Food Factory.
dingungen angepasste Zufuhr von Außenluft tergehende Energiebedarfe können mit Biogas,
ergänzt, um optimale Bedingungen zu schaffen Pellets oder Geothermie abgedeckt werden. Yael Friedberg
und so deutliche Einsparungen zu erzielen. Im Falle von überschüssiger Energie und absolvierte ihr Bachelorstudium im Bereich
Die Klimaschutzstrategie einer Firma sollte Wärme können diese in einer Batterie, einem Lebensmittel, Ernährung und Hygiene an der
gut geplant sein und insbesondere bei einem Erd- oder Warmwasserspeicher oder in Medien Hochschule Albstadt-Sigmaringen. Zur Zeit
Neubau, aber auch bei einem Umbau sollte (Druckluft, Stickstoff, entsalztem Wasser) ge- strebt sie dort den Master of Science in Facility
darauf geachtet werden, die Fabrik so auszurich- speichert werden. Die überschüssige Wärme and Process Design mit dem Schwerpunkt Planung von Pro-
ten, dass möglichst wenig CO2 erzeugt wird. kann über ein Nahwärmenetz an benachbarte duktionsanlagen an und forscht zum Thema Smart Food Factory.
Auch die sogenannte Klimakompensation kann Fabriken abgegeben werden. Grüner Wasser-
Unternehmen dabei unterstützen durch die stoff (Wasserstoff, der auf der Basis erneuer- Anschrift der Verfasser
Förderung von Klimaschutzprojekten die ver- barer Energien hergestellt wird) hat sich als sehr Christian Falkenstein, Hauptstraße 53, D-88326 Aulendorf,
ursachten Treibhausgas-Emissionen immerhin nachhaltige Energiequelle herauskristallisiert, christian@falkenstein.de
auszugleichen. mit der das Ziel treibhausgasneutral zu werden,
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