Maschinen, Anlagen und Komponenten entlang der Herstellungskette müssen in der Lebensmittelproduktion besonderen Anforderungen entsprechen, wobei der Reinigbarkeit und Desinfizierbarkeit aller Oberflächen und Materialien besondere Bedeutung zukommen. Die wichtigsten Rechtsvorschriften, Empfehlungen und Normen sind in diesem Zusammenhang die Verordnung (EG) Nr. 852/2004 über Lebensmittelhygiene, die Verordnung (EG) Nr. 1935/2004, die DIN 10 538, die DIN 10 528, die DIN EN 1672-2 und die DIN EN ISO 14159.
Dies betrifft natürlich auch die eingesetzten Visualisierungs-, Steuerungs- und Bedienelemente wie den von Kontron entwickelten Panel PC Flatclient HYG bzw. die Monitor-Variante Flatview HYG als Anzeige- und Bedieneinheit, die direkt an einer Maschine in der Steuerung, Prozessvisualisierung und der Qualitätskontrolle zum Einsatz kommt. Eine vollständige Staub- und Feuchtigkeitskapselung, die auch Washdown-Anwendungen standhält, ist für diese Geräte von besonderer Bedeutung. Mit ihrem komplett geschlossenen und sicher gedichteten Gehäuse sowie der glatten und fugenfreien Display-Oberfläche verhindern sie ein Festsetzen von Schmutz- und Nahrungsmittelrückständen und vereinfachen die Reinigung.
Verschiedene Varianten erhältlich
Das neue Human Machine Interface wurde nach den EHEDG-Richtlinien (European Hygienic Engineering and Design Group) entwickelt und weist in der Tragarm-Ausführung die maximale Schutzklasse von IP 69K auf, die Washdown-Anwendungen, wie die Hochdruckreinigung erlaubt. Eine kostenoptimierte Variante mit Vesa-100-Befestigung und Schutzklasse IP 67 ermöglicht die Verkabelung über M12-Steckverbinder oder Kabelverschraubungen.
Sowohl die Panel-PC-Variante als auch die Monitor-Variante ist damit qualifiziert für Anwendungen in sensiblen hygienischen Einsatzbereichen und eignet sich für den Einsatz in der Lebensmittel- oder pharmazeutischen Industrie ebenso wie im Reinraum in der Halbleiterfertigung, den Biowissenschaften und der Nanotechnologie.
Einfache Konstruktion
Auch die verwendeten Materialien sind von entscheidender Bedeutung: Die eingesetzten Werkstoffe müssen kompatibel zum Produkt, den Umgebungsbedingungen und den Reinigungsmitteln bzw. Desinfektionsmitteln sein. So hat Kontron bei der Entwicklung und Konstruktion der neuen HMI-Serie nur wenige unterschiedliche Materialien eingesetzt, was die Konstruktion vereinfacht und die Zuverlässigkeit des Systems erhöht. Der verwendete rostfreie Stahl der Klasse 1.4301, ein austenitischer, säurebeständiger 18/10-Cr-Ni-Stahl, hat sich in hygienisch sensiblen Produktionsbereichen bewährt und ist gegen Wasser, Wasserdampf, Luftfeuchtigkeit, Speisesäuren sowie schwache organische und anorganische Säuren beständig. Dank seiner guten Polierfähigkeit konnten bei der Flatclient(Panel-PC)- bzw. Flatview(Monitor)-Reihe eine sehr glatte und damit gut reinigbare Oberfläche erzeugt werden. Aufgrund der besonders guten Verformbarkeit des verwendeten Stahls gelang es, die Systemgehäuse im Tiefziehverfahren herzustellen. Somit konnte auf aufwendige und anfällige Verschweißungen komplett verzichtet werden.
Fugenfreies Design
Letztendlich entscheidet das Design über die Dichtigkeit des Systems: So wird beim Flatclient HYG bzw. Flatview HYG mit Schutzklasse IP 69K eine Gehäusekonstruktion ohne Fugen mit nur einer Dichtungsstelle, nämlich die zwischen Frontglas und Gehäuse, erreicht. Die Rückhaube ist aus einem Teil komplett tiefgezogen und weist somit keine zusätzlichen Schwachstellen etwa durch Verschweißungen oder anderweitig abgedichtete Verbindungsstellen auf, die gegebenenfalls die Dichtigkeit des Systems beeinträchtigen könnten. Aus dem Tiefziehverfahren resultiert eine Gehäuseform mit sanften Radien und geneigten Flächen. Im Zusammenspiel mit der polierten Oberfläche ist so eine einfache Reinigung garantiert.
Die Front mit PCAP Multitouch ist mit dem Gehäuse durch innenliegende Verschraubungen verbunden. Das bruchsichere Glas ist entspiegelt und bietet somit eine gute Lesbarkeit auch bei schwierigen Lichtverhältnissen. Die Oberfläche ist durchgängig. Je nach Anwendungsfall lässt sich die Charakteristik des Touchscreens optimieren, so dass selbst eine Bedienung mit Handschuhen einwandfrei funktioniert oder legitime Steuereingaben eindeutig von Störungen, wie etwa dem Aufprall eines Wassertropfens (water drop rejection) oder dem versehentlichen Aufdrücken des Handballens (palm rejection) unterschieden werden. Dies verbessert den Komfort und erhöht die Bediensicherheit.
Zur Stör- und Ausfallsicherheit des PCs trägt das wartungsfreie Design bei. Zusätzlich hilft der Verzicht auf rotierende Teile, wie etwa Lüfter zur Luftumwälzung im Gehäuse-inneren, die Zuverlässigkeit zu verbessern. Effiziente Systemkomponenten, beispielsweise sparsame Prozessoren aus dem Notebookbereich und eine direkte und effiziente Wärmeableitung, erlauben niedrige Systemtemperaturen. Diese wiederum senken die thermisch bedingte Alterung und ermöglichen so den langfristigen und zuverlässigen Betrieb.
Neue Chancen durch Industrie 4.0
Zusammen mit spezialisierten Bedieneinheiten in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eröffnen die papierlose Fertigung und Industrie-4.0-Szenarien neue Chancen im modernen Produktionsumfeld. Mit der Integration von Leitsystemen können Arbeitspläne und Rezepturen zentral geplant und verwaltet werden. Durch eine automatisierte, umfassende Prozessdatenerfassung und -auswertung wird die gesamte Produktion transparent und lückenlos dokumentiert.
Eine umfassende Prozessvisualisierung, wie sie die Softwarelösung Fabeagle LC in Verbindung mit dem Flatclient HYG bietet, schafft für den Bediener hohe Transparenz in der Lebensmittelproduktion bzw. unter Reinraumumgebungen.
Fabeagle LC ist eine modular aufgebaute Leitrechnerlösung für Produktionslinien, die vom einzelnen Modul bis zur vollständig verketteten Linie skaliert werden kann. Die Lösung umfasst zahlreiche konfigurierbare Funktionen wie die Verwaltung der Produktionsvorgaben, Steuerung der Produktion und Einzelproduktverfolgung, Erfassung von Produkt- und Maschinendaten, Visualisierung, Berichte sowie die Rückverfolgbarkeit aller am Prozess beteiligten Produkte.
Ein Wechsel von Papierchecklisten hin zu Leitsystemen und automatisierter Datenerfassung vereinfacht zudem die Erfüllung der relevanten Anforderungen, z. B. die Umsetzung der EU-Verordnung 178/2002, die zu einer lückenlosen Rückverfolgbarkeit von Futtermitteln und Lebensmitteln verpflichtet. Die Einhaltung der jeweils geltenden Regelwerke wie GMP setzt umfassende Erfahrungen bei der Realisierung von Produktionssoftware voraus. Bereits seit 2008 bildet GAMP 5 die Grundlage für die Validierung von Leitsystemen und Automatisierungslösungen der Kontron-Softwarelösungen.
Die Software- und Hardwarelösungen Flatclient HYG/Flatview HYG und Fabeagle LC sind an die jeweiligen Gegebenheiten anpassbar und auch als White-Label-Ausführung mit individuellem Branding erhältlich. Beide Lösungen wurden in Deutschland entwickelt und gefertigt; ein umfangreicher und direkter Inhouse-Support ist gewährleistet.
Kontron Europe GmbH, Augsburg
Autor: Günter Deisenhofer
Produktmanager HMI,
Kontron Europe
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