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PCs für die Lebensmittelindustrie meistern das Chaos

Von ·Kategorien: Industrielles IoT·Published On: Oktober 18th, 2021·8.3 min read·

Als Sie das letzte Mal im Supermarkt waren, haben Sie sich wahrscheinlich keine Gedanken darüber gemacht, wie viele PCs für die Lebensmittelindustrie benötigt werden, um die Lebensmittel, die Sie in Ihren Einkaufswagen gelegt haben, zu verarbeiten und zu verpacken. Wahrscheinlich haben Sie auch nicht über die Umgebung in den lebensmittelverarbeitenden Betrieben nachgedacht. Aber denken Sie einmal an die Unordnung, die das Kochen eines Abendessens in Ihrer Küche verursachen kann. Anschließend multiplizieren Sie das mit ein paar hunderttausend Portionen. Nun bekommen Sie eine Vorstellung von den Herausforderungen, denen sich die großen Lebensmittelhersteller stellen müssen. Diese Schwierigkeiten sind besonders relevant, wenn es darum geht, die besten PCs für die Lebensmittelindustrie zu finden.

Normen in der Lebensmittelindustrie

Aufgrund der Vielzahl von Vorschriften und Hygienemaßnahmen in der Lebensmittelindustrie müssen die Hersteller einiges beachten. So müssen sie insbesondere sicherstellen, dass jeder Teil ihrer Produktionslinie hinsichtlich Geschwindigkeit, Leistung und Sauberkeit optimiert ist. In Europa gelten dazu unter anderem die Richtlinien der Guten Herstellungspraxis (Good Manufacturing Practice, GMP). Sie werden nicht nur in der Arzneimittel- und Wirkstoffproduktion angewendet, sondern auch bei Kosmetika, Lebensmitteln und Futtermitteln und sind als EU GMP-Leitfaden zusammengefasst. Dabei beschäftigt sich Annex 11 speziell mit computergestützten Systemen. Somit ist es für die Hersteller unerlässlich, alle Entscheidungen bezüglich ihrer PCs für die Lebensmittelindustrie sorgfältig zu prüfen. Lebensmittelhersteller müssen sich über die besonderen Herausforderungen für die Hardware in der Lebensmittelindustrie im Klaren sein. Dazu gehören beispielsweise der 24/7-Betrieb, die Notwendigkeit, ältere Geräte zu integrieren, und die besonderen Umgebungsbedingungen von PCs für die Lebensmittelindustrie.

Die 24/7-Herausforderung für PCs in der Lebensmittelindustrie

In jedem Fertigungsbereich gilt: Je mehr Waren Sie produzieren können, desto mehr Umsatz können Sie erzielen. Daher betreiben viele Lebensmittelhersteller ihre Produktionslinien nach einem erweiterten oder sogar durchgehenden Zeitplan. Leider sind die überwiegende Mehrheit der Computersysteme für Verbraucher und sogar viele kommerzielle Systeme nicht für einen 24/7-Betrieb ausgelegt. Daher hat die Fertigungsindustrie die Entwicklung von Computerhardware auf Industrie-Niveau vorangetrieben. Sie kann den täglichen (und nächtlichen) Anforderungen der Produktherstellung in einer Non-Stop-Umgebung standhalten.

Innovationen bei Industrie-PCs in Bezug auf die Wärmeableitung sowie der Fortschritte bei Thin-Clients machen es möglich. Nun können Fertigungsbetriebe ihre Anlagen mit minimalen Ausfallzeiten aufrechterhalten. Für Lebensmittelhersteller bedeutet dies, dass auf die HMI-Panels, Machine-Vision-Systeme und andere industrielle Steuerungselemente ihrer Anlagen Verlass ist. Da sie mit minimalen Ausfallzeiten laufen, können sich die Techniker:innen auf die Systemoptimierung statt auf Reparaturen konzentrieren.

Integration von Altgeräten

Die modernen Innovationen in der drahtlosen Kommunikation in Verbindung mit der Notwendigkeit, sich an das wachsende Internet der Dinge (IoT) anzupassen, machen es den Herstellern nicht leicht. So haben einige von ihnen Schwierigkeiten, mit den sich entwickelnden Anforderungen an die Vernetzung Schritt zu halten. In vielen Lebensmittelproduktionsanlagen, die vielleicht schon vor Jahrzehnten eingerichtet wurden, ist ein kompletter Austausch älterer und veralteter Geräte einfach nicht machbar. Daher ist es vielen IT- und OT-Abteilungen ein allgemeines Anliegen, dass neuere Systeme, Sensoren und Software mit der vorhandenen Hardware integriert werden können. Deshalb ist es wichtig, einen modernen Industrie-Computer zu wählen, der sowohl ältere I/O, wie etwa COM-Ports, als auch modernere Konnektivitätsoptionen wie USB-C bietet.

Spezialisierte Geräte wie kundenspezifische IoT-Gateways können als Bindeglied zwischen neuen und bestehenden Systemen installiert werden. Sie bieten die zusätzlichen Funktionen und I/O, die für die Nutzung der Cloud-Konnektivität und anderer Technologien zur Steigerung der betrieblichen Effizienz erforderlich sind. Allerdings sind solche Lösungen in vielen Fällen nicht einfach „Plug and Play“. Deshalb ist es wichtig, bei der Auswahl neuer Fertigungscomputer mit einem erfahrenen Hardware-Anbieter zusammenzuarbeiten.

Überlegungen zur Umgebung von PCs für die Lebensmittelindustrie

Die schiere Vielfalt der hergestellten Lebensmittel- und Getränkeprodukte bringt zahlreiche Bedenken in Bezug auf die Umgebung mit sich, die den Einsatz von Computerhardware erschweren können. Zu den umgebungsbedingten Herausforderungen zählen unter anderem:

  • Hitze aus Öfen, Fritteusen oder Dampfkesseln
  • Kälte aus Kühlanlagen
  • Feuchtigkeit aus Verdampfungsprozessen, Getränkeherstellung und Reinigung
  • Vibrationen von Fertigungslinien, Misch- oder Verschnittanlagen
  • durch die Luft übertragene Partikel wie Salz, Gewürze oder andere Aromapulver

Die Herausforderung extremer Temperaturen und Temperaturschwankungen

Während der Lebensmittelproduktion variieren die Temperaturen aus verschiedenen Gründen. Dabei handelt es sich meist um Umgebungen mit extremen Temperaturen der einen oder anderen Art. Ob Förderbandöfen, riesige Frittiertanks, Heißlufttrockner, Produktionskühler oder Tiefkühltruhen – sowohl hohe als auch niedrige Temperaturen können eine verlässliche Datenverarbeitung selbst für die robusteste Hardware schwierig machen. Für Systeme der Verbraucherklasse wird es durch diese Schwankungen nahezu unmöglich.

Beispielsweise haben wir mit einem Hersteller von Kartoffelchips zusammengearbeitet. Sein Qualitätskontrollsystem erforderte die Montage eines Industrie-Automatisierungscomputers nahe dem Ausgangs eines Förderofens. Dabei ist er nicht nur Ölpartikeln in der Luft ausgesetzt, sondern muss auch bei konstanten Temperaturen von über 54°C funktionieren.

Die Lösung: Komponenten mit breitem Temperaturbereich

Tatsache ist, dass der Großteil der Standard-Computerhardware nach wie vor für den Betrieb in einer temperaturgeregelten Büroumgebung ausgelegt ist. Dagegen sind industrielle Computerkomponenten speziell dafür konzipiert, extremen Temperaturen von -40°C bis zu 70°C standzuhalten.

Die Herausforderung der Luftfeuchtigkeit

Ein lebensmittelverarbeitender Betrieb ist zwangsläufig ein Bereich mit hoher Luftfeuchtigkeit. Dort kann sich Kondenswasser bilden. Dies entsteht sowohl durch die Zubereitung von Lebensmitteln als auch durch Reinigungslösungen. Zur Einhaltung der OSHA-Bestimmungen wird in vielen Betrieben der Lebensmittelherstellung jede Oberfläche unter Hochdruck gereinigt. Dadurch wird eine bakterienfreie Handhabung und Verarbeitung gewährleistet.

Die Lösung: wasserbeständige Computer mit Schutzart IP65

Wählen Sie PCs für die Lebensmittelindustrie, die auch Feuchtigkeit aushalten. Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) hat Schutzarten (IP, ingress protection) entwickelt. Sie bewerten die Widerstandsfähigkeit eines Gehäuses gegen das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten. Sie müssen den Computer am Ende des Tages abspülen können? Achten Sie darauf, dass Sie einen lüfterlosen PC wählen, der mindestens die Schutzart IP65 oder höher aufweist. Diese Einstufung bedeutet, dass die Hardware „staubdicht“ und gegen einen starken Wasserstrahl geschützt ist.

Die Herausforderung extremer Vibrationen

Eine lebensmittelverarbeitende Anlage ist von Natur aus eine vibrationsanfällige Umgebung. Vom Mischen und Vermengen von Lebensmitteln bis hin zu den permanenten Bewegungen von Förderbändern und Gabelstaplern sind Vibrationen allgegenwärtig. Sie können für einen ungeeigneten PC zu einem ernsthaften Problem werden.

Die Lösung: lüfterlose und vollständige Solid-State-Systeme

Es kann viel getan werden, um Computerschäden durch Vibrationen zu mindern. Jedoch besteht der erste Schritt darin, einen Computer mit eingebautem Vibrationsschutz zu wählen. Ein lüfterloses System, das zudem vollständig der Solid-State-Bauweise entspricht und keine beweglichen Teile enthält, ist eine gute Wahl. Für einen extrem wackeligen Standort sollten Sie einen auf Vibration gemäß MIL-STD-810 getesteten Computer wählen. Beispielsweise kann dieser auf einem Fahrzeug wie etwa einem Gabelstapler eingesetzt werden. MIL-STD-810 ist eine Militärnorm der USA. Sie legt den Schwerpunkt auf die Anpassung des Designs und der Testgrenzen von Geräten an die Bedingungen, denen sie während ihrer Lebensdauer ausgesetzt sind. Darin werden Prüfverfahren festgelegt, die die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen auf die Geräte nachbilden. Obwohl die Norm speziell für militärische Anwendungen entwickelt wurde, wird sie häufig auch für kommerzielle Produkte verwendet.

Die Herausforderung des Feinstaubs in der Luft

Es ist kein Geheimnis, dass Staub eine Vielzahl von Problemen für Computersysteme verursachen kann. Wir sprechen jeden Tag mit Kund:innen, die uns daran erinnern, dass Staub in vielen Formen auftritt. Zum Beispiel macht ein großer Teil der Beliebtheit von Kartoffelchips die scheinbar unendliche Anzahl an verschiedenen Geschmacksrichtungen aus. In den meisten Fällen werden diese Aromen nach dem Backvorgang in Form von pulverförmigen Gewürzen hinzugefügt. Diese können sich in der Luft verteilen. Somit gelangen sie auch leicht in die Belüftungsöffnungen von Computersystemen. Schließlich können sie sich auf internen Komponenten ablagern. Folglich führt dies zu Kurzschlüssen und Überhitzungen. Diese wiederum führen zu Systemausfällen und Ausfallzeiten.

Die Lösung: belüftungsfreie Gehäuse

Indem die Öffnungen im Computergehäuse beseitigt werden, wird verhindert, dass Partikel aus der Luft eindringen. Somit können sie sich nicht auf den internen Komponenten ablagern. PCs ohne Belüftungsöffnungen und lüfterlose PCs wurden speziell für die Kühlung ohne internen Luftstrom entwickelt.

Zusammenfassung: Wählen Sie PCs für die Lebensmittelindustrie, die den Herausforderungen der Lebensmittelherstellung gewachsen ist

Für Lebensmittelhersteller sind Herausforderungen in Bezug auf die Umgebung ein allgegenwärtiges Problem. In den meisten Fällen sind Standard-Computer einfach nicht für den Einsatz in lebensmittelverarbeitenden Betrieben geeignet. Zwar ist jede Produktionsanlage einzigartig. Auch die Standards und Anforderungen können je nach Produkt unterschiedlich sein. Dennoch kann die Bedeutung sorgfältiger Überlegungen bei der Auswahl industrieller Computerhardware nicht genug betont werden. Dabei ist die größte Veränderung, die jeder Hersteller vornehmen kann, um Ausfallzeiten zu reduzieren, die Beseitigung von Fehlerquellen. Zu den zwei häufigsten Fehlerquellen bei Computerhardware gehören herkömmliche Festplatten und Lüfter.

Newly Weds Foods Zusammenfassung der FallstudieLüfterlose und belüftungsfreie Gehäuse beseitigen nicht nur Schwachstellen bei den Komponenten in der Produktion. Darüber hinaus sind sie auch viel einfacher zu reinigen und zu warten. Durch die Kombination von belüftrungsfreien und lüfterlosen PCs mit Solid-State-Speichern können Lebensmittelhersteller eine verlässliche Computerlösung ohne bewegliche Teile schaffen. Damit wird die Anfälligkeit für umherfliegende Gewürzpartikel, Geschmacksstoffe oder andere Partikel vermieden.

Sehen Sie sich unseren Kundenbericht von Newly Weds Foods an. Gemeinsam mit dem Unternehmen haben wir eine Lösung gefunden, die den extremen Umweltbedingungen in ihrer Produktionsstätte standhält. Dazu gehören unter anderem extreme Temperaturen und ein 24/7-Betrieb.

Sind Sie auf der Suche nach einem PC für die Lebensmittelindustrie? Wenden Sie sich an unsere erfahrenen Expert:innen. Sie helfen Ihnen bei der Auswahl des besten Computers für Ihr Projekt.

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About the Author: Sarah Lavoie

Sarah Lavoie ist Content Creator bei OnLogic. Wenn sie nicht schreibt, erkundet sie oft die Landschaft von Vermont mit ihrer Kamera, um faszinierende Dinge zu fotografieren.
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