Fraunhofer Austria
Seit April 2021 unterstützen Forscherinnen und Forscher von Fraunhofer Austria das Unternehmen Hamburger Containerboard (Pitten, Österreich) bei der Entwicklung eines voll automatisiert bewirtschafteten Freiluft-Altpapierplatzes inklusive eines innovativen Qualitätskontrollsystems. Ein digitaler Zwilling soll in Zukunft den gesamten Lagerbereich abbilden und als Staplerleitsystem dienen, die Kontrollanlage wird Aufschluss über die Eigenschaften der angelieferten Ware geben. Miteinander kombiniert werden diese beiden – mittlerweile fix zur Umsetzung eingeplanten – Systeme für vollständige Transparenz und einfache Nachverfolgbarkeit durch den gesamten Produktionsprozess sorgen. Auch die Machbarkeitsprüfung eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) im Outdoor-Bereich wurde gemeinsam durchgeführt. Dieses wäre ein absolutes Novum, für eine Realisierung, bedarf es derzeit jedoch noch entsprechender technischen Weiterentwicklungen.
Hamburger Containerboard, ein Teil der österreichischen Prinzhorn Holding, produziert für seine Partner hochwertige Wellpappenrohpapiere aus recyceltem Altpapier. In zehn Papierfabriken in fünf Ländern werden jährlich über drei Millionen Tonnen Papier im Sinne der Nachhaltigkeit und der Ressourcenschonung hergestellt. Die Produktion am Standort in Pitten in Niederösterreich soll nun mit Hilfe von Fraunhofer Austria noch innovativer, moderner und transparenter werden.
Tracking der Papierqualität
Werden neue Altpapierballen geliefert, werden diese als erstes nach ihrer Qualität sortiert und entsprechend eingelagert. Hier soll in Zukunft eine moderne Qualitätskontrollanlage für eine tiefgehende und objektive Beurteilung sorgen. Die Expertinnen und Experten von Fraunhofer Austria haben den Markt analysiert und die Vor- und Nachteile der verschiedenen Lösungskonzepte evaluiert. Ausgewählt wurde schließlich eine Anlage, die den Ballen Bohrkerne entnimmt und diese automatisch in Bezug auf diverse Qualitätsparameter wie Fasergehalt und Rejektanteil sowie Feuchtigkeit untersucht.
Doch hier endet die Qualitätskontrolle bei weitem nicht. Die Daten über Qualität und Herkunft eines Ballens, die bisher manuell weiterverarbeitet und bei Bedarf in den Akten nachgeschlagen werden mussten, werden in Zukunft durch den gesamten weiteren Prozess automatisch weitergegeben – in einem sogenannten digitalen Zwilling. Dieser ist eine komplette Abbildung der Waren und des Lagers in der virtuellen Welt und bildet die Grundlage für ein zukünftiges, autonom agierendes Lagersystem.
Der digitale Altpapierplatz
Im digitalen Zwilling ist jede Einheit des gelagerten Rohstoffs – in diesem Fall die gepressten Altpapierballen – mit allen relevanten Angaben zu Position, der zuvor gemessenen Qualität und Quantität, dem Lieferdatum und dem Ursprung vermerkt.
„Der Logistikleiter kann im Büro zu jeder Zeit sein komplettes Lager am Bildschirm überblicken“, schildert Projektleiter Patrick Taschner von Fraunhofer Austria den Idealzustand eines voll implementierten digitalen Zwillings. „Tritt in der Produktion ein Problem mit dem Rohstoff auf, ist innerhalb von Sekunden ersichtlich, wann und wo dieser eingekauft wurde, denn die Daten sind im virtuellen Lager hinterlegt. So gewinnt man Transparenz“, fügt er hinzu. Die Kombination dieser beiden Systeme – der Qualitätskontrollanlage und des digitalen Zwillings – ist eine Neuheit, die zeigt, welches Potenzial in diesen Technologien steckt. Auch hier lieferten die Expertinnen und Experten von Fraunhofer Austria den Überblick über die verfügbaren Systeme am Markt und unterstützten als unabhängiger Partner bei der Entscheidungsfindung.
Navigationssystem für Stapler
Kommt nun ein Auftrag aus der Produktion, so erkennt das System automatisch, welcher Stapler gerade den geeigneten Blöcken am nächsten ist und somit den kürzesten Weg hat. Dieses Staplerleitsystem soll zwar in der ersten Stufe noch von Menschen genutzt werden, ebnet zugleich aber den Weg für den Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen. „Unsere Vision ist es, ein fahrerloses Transportsystem zum Einsatz zu bringen das in der Lage ist, das ganze Jahr über im Außenbereich zu arbeiten, also auch bei Wind, Schnee oder Eis und uns so ermöglicht immer die gleiche, homogene Qualität an Altpapier in den Produktionsprozess zuzuführen. Es hat sich aber gezeigt, dass derzeit noch kein Technologiestandard existiert, der unter diesen Bedingungen einen sicheren Betrieb garantieren kann“, erklärt Michael Krumay, bei Hamburger Containerboard verantwortlich für Digitalisierungslösungen. Bestehende Outdoor-FTS legen meist nur kurze Strecken unter freiem Himmel zurück und sind nicht für den ganzjährigen Betrieb im Freien ausgelegt.
Die Forscherinnen und Forscher rechnen aber mit einem Technologiesprung in den nächsten zwei bis drei Jahren. „Die Nachfrage nach zuverlässigen Outdoor-FTS, also solchen, die tatsächlich 365 Tage im Jahr draußen unterwegs sind, ist groß“, erklärt Patrick Taschner. Groß sind allerdings auch die Herausforderungen, muss das System ja nicht nur auf Glatteis richtig reagieren, sondern beispielsweise auch einschätzen, ob ein Stapel aus Altpapierballen dem Wind standhalten kann oder ob er beim Hinzufügen einer weiteren Ebene kippen könnte.
Prozessanalyse mit der Drohne
Doch auch – vorerst noch – ohne fahrerloses Transportsystem hat der Innovationsschub der Papierproduktion in Pitten bereits volle Fahrt aufgenommen. Mit der Logistik-Drohne der Fraunhofer Austria wurden bestehende Prozesse und Materialflüsse aus der Luft analysiert und quantifiziert. Darauf basiert das Modell des bereits fix eingeplanten digitalen Lagerzwillings. Und auch die hochmoderne Qualitätskontrolle ist ein Schlüsselfaktor für die angestrebte Digitalisierungsstrategie.