Zusammenfassung: Lebensmittel- und Getränkeverpacker haben ohne Investitionen in Anlagevermögen verschiedene Möglichkeiten, ihre Produktion zu steigern und dadurch höhere Produktivität und Gewinne zu erzielen. Ein zunehmend beliebter Ansatz ist der Einsatz von Bildverarbeitung zur Qualitätskontrolle, um die zulässigen Abfallmengen zu reduzieren und die Kapitalrendite (ROI) zu verbessern. Dank aktueller technologischer Fortschritte ist Bildverarbeitung auch für kleine und mittlere Verpackungsunternehmen Realität geworden. Sie ermöglicht es ihnen, bessere Ergebnisse zu erzielen, Markenrisiken zu minimieren und das Vertrauen von Verbrauchern und Einzelhändlern zu gewinnen. Einleitung: Um Produktionssteigerungen durch Investitionen in Anlagevermögen zu vermeiden, ist die Optimierung der Produktionsprozesse für Lebensmittel- und Getränkeunternehmen entscheidend und führt zu kontinuierlichen und erheblichen Investitionen. Im Vergleich zu anderen Branchen sind geringe Gewinnmargen und die steigenden Anforderungen von Verbrauchern, Einzelhändlern und Aufsichtsbehörden hinsichtlich Produktqualität und -vielfalt die Hauptgründe für diesen veränderten Ansatz. Jeder Investitionsplan wird sorgfältig auf seine Auswirkungen auf die Kapitalrendite geprüft, und nur die dringendsten und wirkungsvollsten Lösungen werden umgesetzt. Durch den Einsatz der immer beliebter werdenden und kostengünstigen Bildverarbeitungslösungen reduzieren viele Verpackungsunternehmen die Abfallmengen in ihren Produktionsprozessen und verbessern die Verpackungsqualität. Dies erhöht die Kapitalrendite und erleichtert den Übergang von kapitalintensiver zu technologieintensiver Produktion, was zu verbesserter Qualität und größerem Vertrauen bei Konsumenten und Händlern führt. Die Kapitalrendite treibt drei verschiedene Lösungen zur Abfallreduzierung voran: Verpackungsunternehmen sehen oft keine Notwendigkeit, unbeschädigte Artikel zu reparieren. Hersteller haben beispielsweise typischerweise eine Grenze zwischen akzeptablem und inakzeptablem Abfallaufkommen. Häufig hilft eine Form der Inspektion (manuell oder halbautomatisch), zwischen akzeptablem und inakzeptablem Abfall zu unterscheiden. Diese Inspektion findet üblicherweise während der Produktion oder in der Endverpackungsphase statt. Die manuelle Inspektion kann in vielen Fällen verschiedene Defekte zuverlässig erkennen, ist aber nur im Schichtbetrieb möglich. Dadurch werden hohe Inspektionsgrade bei geringer Effizienz erreicht, die Produktivität jedoch nicht weiter gesteigert, was die Anzahl der inspizierten Produkte erheblich begrenzt. In vielen Fällen können Bildverarbeitungssysteme die Anzahl der inspizierten Produkte deutlich erhöhen, menschliche Fehler, visuelle Ermüdung und Schäden durch repetitive Bewegungen reduzieren und gleichzeitig Produktionsgeschwindigkeit und -genauigkeit verbessern. Die folgenden drei Lösungen zur Abfallvermeidung sind am häufigsten: 1. Einsatz von Bildverarbeitung als Diagnosewerkzeug zur Überwachung auf reparierbare Probleme an teuren Maschinen; 2. Bei zu hohen oder zu niedrigen Flüssigkeitsständen, schiefen Etiketten oder fehlerhaften Zeichen anstelle von Buchstaben, die vom Codiersystem gedruckt werden, kann die Bildverarbeitung Materialverschwendung während der Produktion, Verpackung und Codierung reduzieren. 3. Bildverarbeitung kann auch dazu beitragen, unverkäufliche Produkte aus der Lieferkette zu entfernen. Selbst eine geringfügige Senkung der Ausschussgrenze belegt die Sinnhaftigkeit der Investition in ein Bildverarbeitungssystem und kann die Rentabilität steigern. Die Prüfung umfasst Produktionsdatum, Chargennummer und Etikettenqualität sowie die Datenerfassung zur Diagnose von Maschinenproblemen. Verpackungsprobleme deuten oft darauf hin, dass bestimmte, von der Maschine geprüfte Komponenten repariert oder ausgetauscht werden müssen. Die Reparatur eines Teils der Anlage kostet nur einen Bruchteil des Austauschs der gesamten Maschine und erfordert relativ geringe Ausfallzeiten. Die meisten Verpackungsmaschinen halten viele Jahre, sofern keine dauerhaften Probleme auftreten. Bildverarbeitungssysteme ermöglichen Echtzeit-Videoaufzeichnungen zur Überwachung des Produktionsprozesses über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und können Bilder als Bitmaps speichern und ausdrucken, wenn sie in ein Datenerfassungssystem hochgeladen werden. Die Diagnose von Problemen mithilfe solcher Videos und Bilder kann die Fehlersuche beschleunigen und Ausschussverluste reduzieren. Die Vorschriften zur Abfall- und Leckagereduzierung legen einen engen Toleranzbereich für den Flaschenfüllstand fest, wenn die Abfüllung nicht vollständig erfolgt, um die Standards zu erfüllen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist jedoch ein minimaler Produktverlust beim Abfüllen erforderlich. Bildverarbeitungssysteme können die Füllstände überprüfen, um das für die vorschriftsmäßige Abfüllung erforderliche Minimum sicherzustellen und Alarm schlagen, wenn es zu übermäßigem Produktverlust kommt. Überwachung von Verschüttungen und unvollständiger Befüllung beim Abfüllen: In einem anderen Szenario kann es bei Tintenstrahldrucksystemen zu einem übermäßigen Tintenverbrauch kommen, was zu unleserlichen Markierungen führt. Auf Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinien können sich scheinbar geringe Mengen überschüssiger Tinte zu einem Abfallvolumen von mehreren hundert Euro pro Woche summieren. Aussortierung von Produkten mit defekten Etiketten und die nicht zum Verkauf geeignet sind: Bildverarbeitungssensoren erkennen beschädigte Etiketten. Produkte mit beschädigten, verunreinigten oder falsch platzierten Etiketten schaden oft der Produktmarke und werfen Fragen zur Produktqualität auf. Das Problem verschärft sich, wenn solche Produkte unverkauft im Regal stehen bleiben. Wenn Etikettierungsprobleme den Umsatz an einigen Kassen beeinträchtigen, können Einzelhändler die Ware zurückgeben, um ihren Ruf zu retten, oder das Produkt als Testmarke verwenden. Dies kann sich negativ auf die Entscheidungen von Einzelhändlern auswirken, ob sie neue Produkte bewerben oder bestehende Lagerbestände halten. Die Installation von Bildverarbeitungssensoren hinter Etiketten oder auf der Vorderseite von Kartons zur Überwachung kann verhindern, dass Produkte mit Etikettierungsfehlern in die Lieferkette gelangen. Bildverarbeitung wird immer gängiger . Anwender profitieren von kostengünstigeren Bildverarbeitungssystemen. In den letzten fünf Jahren haben technologische Fortschritte zu einem kontinuierlichen Preisverfall bei Hardware für Bildverarbeitungssysteme geführt, und die Installation der Betriebssysteme ist einfacher geworden. Diese Kombination aus Hardware und Software ermöglicht es Systementwicklern, die Bildverarbeitung in verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses zu integrieren. Im April 2003 veröffentlichte die Zeitschrift Control Engineering ihre aktuelle Umfrage zu den Einsatzmöglichkeiten von Bildverarbeitungssystemen und dokumentierte deren Entwicklungstrends: * Von 2003 bis Anfang 2004 erwarteten 33 % der Befragten einen Anstieg der Nachfrage nach Bildverarbeitungssystemen, während die Mehrheit (62 %) davon ausging, dass die Nachfrage auf dem aktuellen Niveau bleiben würde. * Die Befragten gaben im Durchschnitt an, insgesamt 59.925 US-Dollar für sechs Bildverarbeitungssysteme ausgegeben zu haben. * Von den verschiedenen Kommunikationsplattformen bevorzugten 73 % der Befragten Ethernet auf Basis des TCP/IP-Protokolls, während 46 % DeviceNet bevorzugten. Mark Sippel, Experte in der Bildverarbeitungsbranche, erklärte: „In den USA hat sich ein neuer, komplexer Markt für Bildverarbeitungssysteme entwickelt, der auf kleinere Abmessungen, niedrigere Kosten und einfachere Bedienung abzielt.“ Er fügte hinzu: „Obwohl in diesem Markt bereits PC-basierte Datenerfassungsgeräte verkauft wurden, sind viele Anwender noch nicht an die Nutzung komplexerer Bildverarbeitungssysteme mit Kosten von über 12.000 US-Dollar gewöhnt. Da viele Systeme jedoch nur 7.000 US-Dollar oder weniger kosten, sind sie nun bereit, in diesen Bereich zu investieren und ihre Investition schnell wieder hereinzuholen.“ Aufgabenorientierte Lösungen: Die meisten Bildverarbeitungsprodukte sind für einzelne Produktionslinien oder einzelne Maschinensysteme zur Ausführung spezifischer Aufgaben konzipiert. Bis vor Kurzem entwickelten Hersteller von Bildverarbeitungssystemen Produkte, die für mehrere Aufgaben geeignet waren. Dies veränderte die Produktionsmethoden grundlegend und erhöhte die Komplexität der Systemprogrammierung, -kommunikation und -rekonfiguration erheblich. Wie Sippel erklärt: „Der aktuelle Trend geht hin zu aufgabenorientierten Bildverarbeitungsprodukten, die viele Komponenten in einem einzigen Bereich integrieren und so eine überlegene Leistung erzielen.“ Ein kurzer Überblick über Bildverarbeitungsprodukte : Die ersten aufgabenorientierten Bildverarbeitungsprodukte kamen vor etwa fünf Jahren auf den Markt. Sie nutzten einen einzelnen Bildsensor für Mustererkennung oder einfache Pixelberechnungen. Diese Produkte integrierten Lichtquelle, Kamera, Objektiv und Verarbeitungswerkzeuge in einem kompakten Gerät, das nur minimale Konfiguration erforderte. Später verbesserten die Hersteller diese Produkte grundlegend und boten kostengünstige Optionen für eine breite Anwendung an, während gleichzeitig der Entwicklungsaufwand für die Systemfunktionalität deutlich reduziert wurde. Zu Bildverarbeitungsprodukten der zweiten Generation sagt Sippel: „Das wachsende Interesse in der Verpackungsindustrie, darunter Lebensmittel und Getränke, Pharmazeutika sowie Gesundheits- und Schönheitsprodukte, verdeutlicht die Marktnachfrage nach leistungsstarken Bildverarbeitungssystemen mit hoher Funktionalität und einfacher Einrichtung. Ein neuer Typ von aufgabenorientiertem Bildsensor ist speziell für die Datumscode-Verifizierung entwickelt worden.“ Diese Systeme bieten mehr Flexibilität und eine größere Auswahl an Kameras, Lichtquellen und Objektiven. Der Hauptunterschied zu Produkten der ersten Generation liegt in der Reduzierung der Verifizierungseinrichtung auf ein Minimum an Schritten. Spezielle Sensoren zur Datumscodeverifizierung sind effektiver als Mehrzweck-Bildverarbeitungssysteme mit Datumscodeverifizierung. Der Omron F210 CF Datumscodeverifizierer beispielsweise vereint vier Schlüsselfunktionen: 1. Integrierte Zeichenbibliothek: Dadurch entfällt das Anlernen von Zeichen am Sensor. 2. Fortschrittlicher Verifizierungsalgorithmus: Gewährleistet Genauigkeit auch bei Druckfehlern. 3. Automatische Kalenderaktualisierung: Aktualisiert sich nach der Ersteinrichtung automatisch auf die relevanten Daten. 4. Häufig verwendete Codevorlagen: Reduziert Einrichtungsschritte, z. B. für Produktionsdatum, Mindesthaltbarkeitsdatum und Verfallsdatum. Bildverarbeitungssysteme mit optischer Zeichenerkennung (OCV) enthalten heute eine Fülle wichtiger Informationen für Verbraucher und Hersteller: Datumscodes/Chargennummern/Herstellerinformationen und Haltbarkeits-/Verfallsdatum. Um die Genauigkeit gedruckter Informationen und die Datenintegrität zu gewährleisten, setzen viele Verpackungsunternehmen Bildverarbeitungssysteme für OCV und OCR ein. [align=center]Entwicklung der OCV/OCR-Technologie[/align] Die in den letzten Jahren erzielten Fortschritte bei OCV/OCR haben die Einrichtungsprozesse vereinfacht und die Zuverlässigkeit der Verifizierung verbessert. Ein wichtiger Fortschritt ist die Entwicklung eines integrierten Zeichensatzes, der es Bildverarbeitungssystemen ermöglicht, gängige Zeichen zu erkennen. Zuvor mussten Anwender dem Sensor jedes Zeichen einzeln beibringen – ein langwieriger und mühsamer Einrichtungsprozess. Omron hat die Inspektionen durch den Einsatz seines patentierten QUEST-Algorithmus zuverlässiger gemacht, der Textfehler erkennt und verifiziert. Typische Markierungsfehler sind Defekte oder fehlende Striche, ungleichmäßige Linienbreiten, Schräglagen, ungleichmäßige Größen und Makel. Dadurch können unvollständig markierte Produkte aussortiert werden, bevor sie in die Lieferkette des Einzelhändlers gelangen. Effizientere Koordination : „Verteilte Intelligenz bedeutet, dass Bildverarbeitungssysteme jeden Punkt im Produktionsprozess überprüfen können, um das System bei der Entscheidung zu unterstützen, nicht konforme Teile direkt auszusortieren oder zu entfernen, anstatt zu warten, bis sie die Produktionslinie verlassen“, so Sippel. „Verbesserte Netzwerkfunktionen bedeuten eine optimierte Datenerfassung für Einzelinspektionen, eine bessere Qualitätskontrolle und eine präzisere Richtungserkennung.“ Aktuell zählen Ethernet und DeviceNet zu den gängigsten Netzwerkoptionen in Nordamerika, während Bildverarbeitungssensoren mit Feldbuskommunikation in Teilen Europas und Südamerikas weit verbreitet sind. [align=center]Marktstatus quo und Verbrauchervertrauen[/align] Viele Verpackungsunternehmen glauben heute an den Marktgrundsatz: „Verpackung ist Marke.“ Tatsächlich betrachten Verbraucher jeden Aspekt der Produktverpackung als Teil der Marke. Wichtige Elemente (wie Etiketten, Mindesthaltbarkeitsdaten und Nährwertangaben) sowie Sicherheitshinweise beim Öffnen tragen wesentlich zu einem starken Markenimage bei. Gibt es Risiken? In der Vergangenheit investierten Lebensmittel- und Getränkehersteller hohe Summen in den Aufbau und die Pflege ihrer Markenwerte. In den letzten Jahren hat die Minimierung von Markenrisiken jedoch an Bedeutung gewonnen. In einer aktuellen Studie der ARC Advisory Group mit dem Titel „A Global Overview of Factory-Level Payment Costs in the Food and Beverage Industry“ quantifizierten die Autoren die Probleme, die durch Fehler in der Qualitätskontrolle verursacht werden. Sie stellten fest: „Die Kosten für Produktrückrufe aufgrund von Qualitätsmängeln sind fünfmal so hoch wie die Kosten für den Vertrieb des Produkts … Die Rückrufkosten sind erheblich, insbesondere wenn Unternehmen exportieren oder in neue Märkte expandieren. Weitere Kosten, wie die Reinigung von Produktionsanlagen, die Vernichtung fehlerhafter Produkte und die Beseitigung von Geschäftshindernissen, bedeuten oft große Gewinneinbußen.“ Der Einsatz von Online-Qualitätsprüfgeräten wie Bildverarbeitungssystemen kann frühzeitig vor Problemen warnen oder diese gänzlich verhindern. Kurz gesagt: Durch die Einführung der heutigen, kostengünstigeren Bildverarbeitungslösungen können Verpackungsunternehmen ihre Kosten mit relativ geringem Investitionsaufwand deutlich senken. Der zusätzliche Vorteil, ein hochwertiges Markenimage zu wahren und gleichzeitig die Risiken von Produktrückrufen oder anderen Anpassungen zu minimieren, macht den Einsatz von Bildverarbeitungssystemen zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor für Verpackungsunternehmen. Die Produktverpackung ist für die Kaufentscheidung der Verbraucher im Regal von entscheidender Bedeutung. Jegliche Verpackungsmängel können die Wahrnehmung der Markenqualität durch die Verbraucher stark beeinträchtigen und häufig zu Umsatzrückgängen führen. In solchen Zeiten ist das Vertrauen der Verbraucher in eine Marke und die Verkaufsversprechen des Einzelhandels aufgrund wirtschaftlichen Drucks und ablenkender Nachrichten über Terrorismus, Produktrückrufe und Bedenken hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit besonders gefährdet, was zu Schwankungen in der Markentreue der Verbraucher führt. Verpackungsunternehmen suchen nun nach Wegen, das Vertrauen von Verbrauchern und Einzelhändlern zu erhalten, um bestehende Umsätze zu steigern und ein positives Image für ihre neuen Produkte aufzubauen.