Im Rahmen eines Kundenprojektes wurde basierend auf dem Wunsch des Kunden ein Verfahren mit dem dazugehörigen System für fahrerlose Teiglogistik entwickelt und erfolgreich in den Produktionsbetrieb gebracht. Das System beinhaltet eine räumlich und zeitlich variable Kesselfermentation für die Produktion von Backwaren sowie die Teigkessellogistik mittels autonomer mobiler Roboter, die in eine Gesamtproduktionssteuerung eingebunden sind.
In heutigen Produktionen wird aus Qualitätsgründen der Prozess der Teiggare in Form einer Kesselgare (Konditionierung von Teigen für die Dauer von 10 min bis 4 Stunden und länger) angestrebt, um mittels Fermentation Aroma und Teigstruktur zu entwickeln. Nach der Teigruhe wird der Teigkessel zur Weiterverarbeitung an die Linie transportiert Der Transport der Kessel, die Steuerung bzw. Überwachung der einzelnen Abläufe sowie die Überwachung der Teigruhe bedarf einer mehr oder minder großen Zahl von Fachkräften und wird meist von verschiedenen Steuerungen separat oder im Verbund bewerkstelligt. Problematisch ist das große Sortiment von Backwaren mit zusätzlichen saisonalen Schwankungen. Hinzu kommt die gewachsene Struktur aufweisen und Platzmangel. Erschwerend ist, dass der Personalbedarf aufgrund ungünstiger Arbeitszeiten bei weitem nicht befriedigt werden kann und der bekannte Fachkräftemangel zu Engpässen führt. Die Zielsetzung des neuartigen Verfahrens ist eine räumlich, zeitlich und kapazitätsmäßig flexible Teiglogistik, die mannlos, programmgesteuert sowie autonom die Prozesse „Teig herstellen“, „Vorgare“ und „Knetkessellogistik zur Weiterverarbeitung“ in der Backwarenproduktion realisiert. Die Vorteile sind Flexibilität, Konsistenz im Prozess für konstante und konsistente Qualität der Backwaren und Einsparung von einfachen Arbeiten zur Gewinnung von Fachpersonalkapazität.
Heute werden ja nach Größe und Automatisierung in den Bäckereien verschiedene Arbeitsweisen eingesetzt. Die Logistik der Teigkessel und Überwachung der Produktions- und Gärprozesse erfolgt entweder manuell durch das Verschieben von Kesseln oder in stationären Kessel-Handlings-Systeme, die meist über transversale Fördereinrichtung verfügen. Letztes kann auch über im Boden eingelassene Induktionsschleifen erfolgen. Dabei werden die Knetkessel im einfachsten Fall manuell auf einer Fläche „geparkt“ und die Ruhezeit manuell oder per RFID-Systemen erfasst. Nach Ablauf der Ruhezeit werden die Kessel zur weiteren Verarbeitung wieder manuell in den Prozess gebracht. Dies ist sehr arbeitsintensiv und birgt zahlreiche Fehlerquellen. Im hochautomatisierten Fall werden die Kessel auf eine stationäre Förderanlage geschoben oder automatisch bewegt, die die Kessel nach einer programmierten Zeit durchschleust. Ältere Systeme arbeiten mit statischen im Boden eingelassen Kontaktstreifen, die die Bewegung der Kessel erlauben. Passende fahrerlose Transportsysteme folgen den Bodenstreifen und bewegen die Teigkessel entlang der festen Bahnen. Flexible Erweiterungen in Bezug auf Kapazitäten, Teigruhezeiten oder zusätzliche Aufbereitungen sind mit derartigen Systemen sehr aufwendig. Nachrüstungen in bestehenden Bäckereien und Anlagen verbieten sich durch die räumlichen Bedingungen oder die Beschaffung des Untergrundes. Zudem handelt es sich bei diesen Systemen um „geschlossene“ Systeme, die nicht mit Fremdanbietern von Knetern, Knetkesseln oder Hebekipper kombinierbar sind.
Die neuartige Lösung des Logistik- und Prozessproblems ist der Einsatz von flexiblen autonomen Fahrzeugen, die in eine digitale Produktionssteuerung eingebunden sind und über die notwendigen mechanischen und elektrischen Elemente verfügen um Teigbehälter, auf angelernten Bahnen in einer „Landkarte“ der Bäckerei von A nach B zu transportieren. Diese Fahrzeuge übernehmen die Aufgaben der Teigkessellogistik von und zu Teigknetern, von und zu Hebekippern sowie zu Teigruheplätzen für die Kesselgare. Die zeitlich gesteuerte Kesselgare kann somit neuartig realisiert werden, nämlich durch beliebige in der Bäckerei verteilte Ruheplätze für die Teigkessel. Die Teigruhe wird dabei von der Zentralsteuerung flexibel rezepturbesteuert vorgegeben
Dazu wird eine übergeordnete Leitsteuerung benötigt, die sowohl die Teigherstellung mit Silotechnik, Dosierung und Knetung als auch die Knetkessellogistik mit der Teigruhe steuert und überwacht. Basis sind Knetsysteme und Kessel-Handling Systeme, die mittels AMR (Autonome Mobile Roboter) be- und entladen werden können. In Kombination mit einem AMR, das über die notwendigen mechanischen Schnittstellen für die Kesselaufnahme und auch die passende Software zur Kommunikation mit der Leitsteuerung verfügt ergibt sich das vollautomatische autonome System zur Teigherstellung, Transport und Konditionierung.
Das System ist beliebig erweiterbar und kann saisonale Produktionsspitzen problemlos bedienen. Die Gärzeiten können beliebig variiert werden und sind gleichwohl exakt überwacht und reproduzierbar.
Somit ist sichergestellt,
• dass die Rezepturparameter stets überwacht und eingehalten werden, was zu einer hohen Teigkonsistenz und entsprechender Produktqualität führt
• dass im Fehlerfall, wenn z.B. eine Zutat nicht mehr verfügbar ist, das System Alarm gibt und damit Fehlproduktionen mit Qualitätsverlusten sehr früh bemerkt und somit quasi ausgeschlossen werden
• dass im Rahmen eines Qualitätsmanagement-Systems, Fehler bzw. Abweichungen vom Sollwert protokolliert und automatisch korrigiert werden können. In Stufe 2 ist hier ein KI-basiertes System geplant, das Fehlerbilder erkennt und auf typische Ursachen zurückführt.
• dass das System im Hinblick auf die Teigruhe voll flexibel rezepturgesteuert arbeitet und sich automatisch auf z.B. länger Teigruhen einstellen lässt
• dass nur die zur Herstellung notwendigen Schritte ausgeführt werden und unnötige Aktionen gespart werden, was auch zu Einsparungen im Ressourcenverbrauch wie z. B. Energie führt
