Vier gewinnt – digitale Lösungen für die Getränkebranche

© Fraunhofer IVV

Die Digitalisierung schreitet unaufhaltsam voran. Besonders in der Getränkebranche birgt sie große Chancen, mit den richtigen digitalen Lösungen bestehende und kommende Herausforderungen zu meistern. Doch viele Unternehmen sind sich der digitalen Möglichkeiten noch gar nicht bewusst. Dabei zeigen erste Beispiele, wie der Einsatz von Digital Twin, Blockchain, KI und Robotik Prozesse optimieren, Kosten sparen und im Idealfall sogar Gewinne steigern kann.  

In einer Studie von Siemens für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie werden für die nächsten fünf Jahre Digitalisierungsinvestitionen in Höhe von 567 Mrd. US-Dollar erwartet. Doch wo kann die Getränkeindustrie die neuen Tools der Digitalisierung einsetzen? Und wo erfolgt es bereits? Wo können die eigenen Prozesse und Angebote noch stärker digitalisiert werden, um fit für die Zukunft zu werden? In der Branche bieten sich zahlreiche Anwendungsfelder:

  • in der Produktion von Getränken und flüssigen Lebensmitteln,
  • beim Bau von Getränkemaschinen,
  • beim Kontakt mit dem Anwender und im After-Sales-Service,
  • für Finanzierungskonzepte und Finanzdienstleistungen sowie
  • bei der Gestaltung des Getränkehersteller-Kunden-Kontakts.

Dank Digital Twin Prozesse digital optimieren und Ausfallzeiten vermeiden

Einige digitale Lösungen bieten sich ganz besonders zum Einsatz in der Getränkebranche an. Eine davon ist der Digital Twin. Durch die Abbildung einer Getränkemaschine in einer digitalen Version und deren Datenintegration in Software-Tools lassen sich Funktionen bereits vor dem Bau der Maschine in Echtzeit testen. Auch im laufenden Maschinenbetrieb ist der digitale Zwilling hilfreich: Ausfallzeiten vermeiden, heißt die Lösung! Prozessdaten lassen sich mit anderen teilen – über die Grenzen des eigenen Unternehmens hinaus. Der Maschinenhersteller kann vor einer Wartung die realen Produktionsbedingungen im Unternehmen nachstellen und die Wartungsintervalle an die tatsächliche Belastung der Maschine anpassen. Der Clou: Das datengebende Unternehmen behält immer die Kontrolle über die Nutzung der eigenen Daten.

Eine gemeinsame Studie von VDMA und der Unternehmensberatung McKinsey & Company untersucht, wie weit die Digitalisierung des Produkt- und Serviceportfolios im Maschinenbau fortgeschritten ist. Demnach liegt der Umsatzanteil für digitale Plattformen und Mehrwertdienste erst bei rund 0,7 Prozent (etwa 6 Milliarden Euro) des Gesamtumsatzes im europäischen Maschinenbau (rund 850 Milliarden Euro).

Ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz dieser digitalen Lösung ist Krones. Der Hersteller von Verpackungsmaschinen simuliert und berechnet Positionierleistungen von Dreiarm-Robotern im Verpackungsprozess mit Digital-Twin-Programmen. Leistungssteigerungen oder Zustandsdiagnosen während des laufenden Betriebs sind damit auch ohne Zugriff auf die reale Anlage möglich.

Blockchain erhöht Transparenz und vereinfacht digitale Prozesse

Verknüpfung ist auch das Grundprinzip einer weiteren digitalen Lösung mit großem Potenzial für die Getränkeindustrie: Blockchain. Hinter diesem Namen verbirgt sich eine Technologie, die es ermöglicht,  Daten fälschungssicher in unveränderlichen Verzeichnissen (Distributed Ledger) zu verbinden. So können Unternehmen und Kunden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie komplette Lieferketten von Produkten nachvollziehen. Insbesondere für den Nachweis der Produktechtheit sind Blockchain-Lösungen bereits heute im Einsatz, bergen aber durchaus noch weiteres Potenzial. Fachkreise gehen davon aus, dass sich mithilfe der digitalen Möglichkeiten von Blockchain Einsparungen von 31 Milliarden US-Dollar bis zum Jahr 2024 realisieren lassen – allein durch die verbesserte Nachvollziehbarkeit der Lieferketten, einen verringerten Zeitaufwand sowie einen vereinfachten Rückrufprozess.

Beim Rohstoff Malz existieren bereits erste Ideen zur Nutzung der Blockchain-Technologie: Der Bierkonzern AB InBev, Belgien, kündigte jüngst an, den Konsumenten von Leffe Bier in Frankreich ab 2021 über einen QR-Code Informationen zur Herkunft der Braugerste und deren Verarbeitungsprozess zu geben. Zunächst sollen dort die Getreidebauern in Nordfrankreich mit den Mälzereien in Antwerpen, Belgien, und der Stella Artois Brauerei in Leuven, Belgien, digital verknüpft werden. AB InBev erwartet von der Technologie nicht nur einen Nutzen für den Verbraucher, sondern auch Fortschritt im Bereich der Landwirtschaft und beim dort anfallenden Umweltfußabdruck.

Auch für Sake, den traditionellen japanischen Reisschnaps, sollen mit Hilfe von Blockchain-Lösungen umfangreiche Produktinformationen zur Verfügung gestellt werden: Die Distributed-Ledger-Technologie für die Sake Blockchain wird Informationen zu den Zutaten, dem Brauverfahren sowie Kontrollmaßnahmen in der Lieferkette digital zusammenführen. Die Berater, die dieses Projekt begleiten, erwarten, dass so ein höherer Preis für das Produkt erzielt werden kann.

Mit Hilfe von KI Herstellungsprozesse optimieren und automatisieren

Eine große Rolle bei der Weiterentwicklung von digitalen Lösungen in der Getränkeindustrie dürfte auch Künstliche Intelligenz spielen. Branchenübergreifend über 309 Betriebe zeigt eine Studie des Fraunhofer IAO auf, dass sich derzeit 75 Prozent der befragten Betriebe mit Fragen zu Künstlicher Intelligenz beschäftigen und 16 Prozent bereits KI einsetzen.

70 Millionen Rezepte kann Künstliche Intelligenz beispielsweise für die Whiskyherstellung generieren. Mackmyra, eine schwedische Whiskybrennerei, setzt bei der Herstellung ihres Whiskys bereits auf diese digitalen Möglichkeiten, um den anspruchsvollen Teil ihrer Rezeptgenerierung zu automatisieren. Die Destillerie nutzt für die Berechnung neuer Kombinationen von Rezepturbestandteilen maschinelle Lernmodelle und Berechnungsalgorithmen mithilfe einer Datencloud.

Das Unternehmen will damit dem Konsumenten innovative Geschmacksrichtungen für Whisky anbieten. Der erste Whisky basierend auf diesen Berechnungen hat es jedenfalls schon geschafft: Ihn hat das American Distilling Institute mit „Gold“ bewertet.

Mackmyra nutzt maschinelle Lernmodelle und Berechnungsalgorithmen mit Hilfe einer Datencloud für die Berechnung neuer Kombinationen von Rezepturbestandteilen.
© Mackmyra

Auch bei der Vermeidung von Lebensmittelverschwendung können digitale Lösungen helfen: Im Rahmen eines Förderprojekts wird daran geforscht, wie sich durch verstärkte Digitalisierung und Künstliche Intelligenz Lebensmittelverluste um bis zu 90 Prozent reduzieren lassen. Dazu sind entlang der Wertschöpfungskette zwei Punkte entscheidend: die Minimierung von Überproduktion und die Vermeidung von Ausschuss. So könnte mithilfe digitaler Lösungen die Nachfrage der Konsumenten genauer prognostiziert oder die Produktionsinfrastruktur befähigt werden, kurzfristig sowohl auf schwankende Nachfrage als auch auf Unterschiede in der Rohstoffqualität zu reagieren.

Modulare Reinigungsroboter kombinieren digitale Lösungen

Neue Reinigungsroboter für den Innen- und Außenbereich vereinen die digitalen Möglichkeiten von Robotik, Digital Twin und Künstlicher Intelligenz. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Dresden hat so zwei Varianten von modularen Reinigungsrobotern entwickelt: Ein Modell fährt auf einem Förderband durch die Produktionsanlage und reinigt sie von innen. Die zweite Variante reinigt Boden, Decken und Wände der Räume sowie die Außenseiten der Produktionsmaschinen. Ein ausfahrbarer Roboterarm mit Zielstrahlreiniger erreicht dabei auch höher gelegene Anlagenbereiche. Das mobile, modulare Gerät fährt selbstständig durch die Produktionshalle. Die installierte Sensorik ermittelt den Verschmutzungsgrad und passt die Reinigungsparameter wie beispielsweise den Druck und die Menge des Reinigungsschaums an.

Möglich werden soll das durch ein selbstlernendes KI-System: Es wählt die geeigneten Reinigungsparameter aus und gibt die Prozessschritte vor. Für den digitalisierten Prozess werden die Daten mit Hilfe einer Simulation in einem virtuellen Zwilling abgebildet. Dort wird der Verschmutzungsgrad auf das 3D-Modell der Anlage übertragen. Je nach Abstand des Reinigungsgeräts zur Oberfläche kann dann beispielweise der Sprühwasserdruck angepasst und gegebenenfalls reduziert werden.

Wie digital ist die Getränkebranche – und wie digital kann sie werden?

Die Beispiele für den Einsatz der digitalen Möglichkeiten zeigen: die vernetzte, adaptive und echtzeitfähige Nachbildung der Produktion ist in Reichweite. Und auch der Nutzen ist quantifizierbar. Was aber nicht aus den Augen verloren werden darf: Der Mensch muss die Daten interpretieren und handhaben können. Citizen Data Scientists entwickeln als Domänenexperten die Nutzung von Daten im Prozess fort. In einem Projekt unter Konsortialführung der Bitburger Braugruppe, Bitburg, mit der Augustiner Brauerei, München, werden derzeit die datenbasierte Vorhersage von Malzverarbeitbarkeit, Läuterdauer sowie der Ausbeute der Hefeverarbeitung erarbeitet.

Insgesamt sind in der Branche aber auch Fragen nach der Vorgehensweise im Umgang mit digitalen Lösungen aktuell: Der Branchenverband VDMA empfiehlt Maschinenbauern bei digitalisierten Projekten eine überschaubare Projektgröße, um erste Erfahrungen zu sammeln.

Es bleibt also weiter spannend, zu beobachten, wie Maschinen- und Lösungsanbieter und die Anwender in der Getränkeproduktion und -logistik von den kommenden Digitalisierungsschritten profitieren. Seien Sie auf der nächsten drinktec mit dabei – vom 12. bis 16. September 2022.

drinktec Blog-Team

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Hier berichtet das drinktec Team über alles rund um die drinktec und gibt Einblicke hinter die Kulissen der Messe.