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Aug 08, 2023

Niagara Bottling überwindet Leichtbauhindernisse

Nicole Zaro Stahl | 14. August 2014 Automatisierte Systeme ermöglichen es dem Abfüller, die Verpackungstoleranzen um 10 bis 15 % zu verschärfen, im Rahmen einer Initiative zur Gewichtsreduzierung, die auf Kostensenkungs- und Nachhaltigkeitszielen basiert. In

Nicole Zaro Stahl | Aug 14, 2014

Automatisierte Systeme ermöglichen es dem Abfüller, die Verpackungstoleranzen um 10 bis 15 % zu verschärfen, um Kosteneinsparungen und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

In seiner Rolle als führender Anbieter von Private-Label-Flaschenwasser in Nordamerika engagiert sich Niagara Bottling, LLC aus Südkalifornien kontinuierlich für die Gewichtsreduzierung. Frühere Leichtbauinitiativen brachten die Flaggschiff-500-ml-PET-Wasserflasche des Unternehmens hervor, und jetzt strebt Niagara weiter nach einer weiteren Gewichtsreduzierung, um seinen Wettbewerbsvorteil zu stärken.

Kürzlich haben sich Forschungs- und Entwicklungsteams sowie Fertigungsteams von Unternehmen zusammengeschlossen, um die neuesten Technologien zur Weiterentwicklung des Leichtbauprozesses zu untersuchen. Ihre Zusammenarbeit brachte einen neuen Ansatz für die Flaschenherstellung hervor, einen „Paradigmenwechsel“, wie Sid Khanna von Niagara, Manager für Fertigungslösungen, sagt. Der Schwerpunkt liegt auf der Flaschenkonsistenz, um robuste nachgelagerte Abläufe zu gewährleisten und die Produktionseffizienz im gesamten Werk zu maximieren.

Eines der Schlüsselelemente zur Unterstützung der neuen Strategie von Niagara war der Einsatz des Process Pilot Automated Blowmolder Control Systems von AGR International. Die Ergebnisse des ersten Systemstarts zeigen, dass sich die Blasformverwaltungsfunktionen des Process Pilot als entscheidend für eine Verbesserung der Flaschenkonsistenz um 10 bis 15 % erwiesen haben.

„Leichtere Flaschen erfordern präzisere Abläufe, insbesondere bei der Handhabung“, bemerkt Khanna. „Unsere Forschungs- und Fertigungsteams drängten sich zusammen und suchten nach neuen Ideen, um Produktionsprobleme zu lösen. Durch Versuch und Irrtum mit unseren neuen Flaschendesigns haben wir herausgefunden, dass die Prozessüberwachung von AGR das beste heute verfügbare Tool ist, das mit allen führenden Blasformgeräten kompatibel ist, um sicherzustellen, dass wir für unseren nachgelagerten Prozess möglichst konsistente Flaschen herstellen.“

Nachhaltigkeit und Kosten

Niagara Bottling wurde 1963 von Andrew Peykoff gegründet, einem unternehmungslustigen Tourenfahrer, der die Chance witterte, als er sah, wie sich das Inland Empire im Süden Kaliforniens von einer staubigen Wüste in ein Industriezentrum verwandelte. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Ontario, Kalifornien, steht heute in zweiter Generation unter der Führung von Andy Peykoff II, Präsident und CEO. Als das Unternehmen letztes Jahr sein 50-jähriges Jubiläum feierte, hatte Niagara ein Netzwerk von 13 Werken in den gesamten USA, von Kalifornien bis Florida, aufgebaut und produzierte Milliarden Flaschen pro Jahr.

Der überwiegende Teil dieser Produktion wird in die zu 100 % recycelbare 500-ml-Eco-Air-Flasche gefüllt. Das Wasser ist in der Regel in 24er-Packungen erhältlich und wird unter dem Niagara-Label oder einer Eigenmarke an Big Box- und Club-Store-Kunden verkauft. Fünf weitere Packungsgrößen, von sechs bis 40 Flaschen, sowie 8-Unzen- bis 1-Gallonen-Flaschen sind erhältlich, aber das 24-Pack-Format mit 500 ml ist das „Brot und Butter“ des Unternehmens, sagt Khanna.

Die Leichtbauinitiative von Niagara hat weitreichende Auswirkungen auf zwei wichtige Unternehmensziele: Nachhaltigkeit und niedrige Kosten. Es spielt eine wesentliche Rolle bei der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks des Abfüllers, zunächst durch die Reduzierung des Rohstoffverbrauchs und dann durch die Reduzierung der Energieressourcen und anderer für die Produktion notwendiger Betriebsmittel.

Der Leichtbau hat auch erhebliche Auswirkungen auf zwei der größten Kostentreiber des Unternehmens: Harzmengen und Transport. „Die Reduzierung der Harzmenge in jeder Flasche ist das Beste, was wir tun können, um die Kosten niedrig zu halten“, sagt Damon Choate, Spezialist für Fertigungstechnologie. „Angesichts unserer Skaleneffekte erzielen wir jedes Mal, wenn wir bei gleichbleibendem Flaschenvolumen ein halbes Gramm weniger Gewicht einsparen, erhebliche Einsparungen.“

Der Abwärtstrend ist nicht ohne Hindernisse. „Für leichtere Flaschen müssen alle Toleranzen enger sein“, kommentiert Choate. Um die Kontrolle zu maximieren, hat Niagara alle Funktionen in ein vertikal integriertes Produktionsmodell integriert. Einzelne Werke stellen ihre eigenen Vorformlinge, Flaschen und Verschlüsse her. Das beschleunigte Produktionstempo ist anspruchsvoll, oft dauert es vom Einspritzen des Vorformlings bis zum Befüllen weniger als eine Stunde.

Anpassung an Variablen

In diesem hochvolumigen Umfeld, in dem die Blasmaschinen mit den höchsten Geschwindigkeiten der Welt arbeiten, ist Konsistenz von größter Bedeutung – dennoch gibt es bei fast jedem Produktionsschritt zahlreiche Variablen. Die Herstellung superleichter Flaschen reagiert besonders empfindlich auf selbst geringfügige Veränderungen in der Umgebung oder im Prozess. Leichtere Vorformlinge haben nicht nur einen anderen Schwerpunkt und erfordern eine schonendere Handhabung, sondern erfordern auch eine komplexe Mischung von Wärmeeinstellungen an der Blasmaschine.

„Beim Leichtbau stellt sich die Frage der Wärmespeicherung“, erklärt Choate. „Es ist schwieriger, die Wärme in einem leichteren Vorformling aufrechtzuerhalten, daher ist die Formung schwieriger. Die Absorptionsraten sind unterschiedlich und die Anzahl der verwendeten Ofenlampen ist unterschiedlich.“

Weiter stromabwärts stellen die dünneren Flaschenwände, die aus geringeren Gewichten resultieren, Herausforderungen sowohl für die Hochgeschwindigkeitsabfüllung als auch für die Etikettierung dar. Erschwerend kommt hinzu, dass Flaschen, die auf verschiedenen Blasmaschinen hergestellt wurden, oft in einer einzigen Abfülllinie landen.

„Wenn die Flaschenkonsistenz und -leistung von Blasformmaschine zu Blasformmaschine unterschiedlich ist, kann dies verheerende Auswirkungen auf den Abfüllvorgang haben, da er für bestimmte Flascheneigenschaften optimiert ist“, fährt Choate fort und weist darauf hin, dass dies umso problematischer wird, je leichter die Flaschen werden.

„Flaschen, die umfallen oder Staus verursachen, beeinträchtigen die betriebliche Effizienz nachgelagert“, fügt Khanna hinzu. „Die wichtigste Kennzahl, die wir für die Effizienz verwenden, ist die Gesamtanlageneffektivität (OEE). Wenn eine kritische Maschine stoppt, macht die Linie keinen Gewinn mehr. Es ist sehr kostspielig, wenn Unstimmigkeiten bei den Flaschen zu Störungen unserer anderen Linienausrüstung führen. Wenn die OEE sinkt, können wir unsere Kunden nicht rechtzeitig bedienen.“

Automatisierung von Blasformmaschineneinstellungen

Wenn die Flaschen leichter werden und die Liniengeschwindigkeit zunimmt, „verkleinert sich das Betriebsfenster erheblich“, so Choate. Den Prozessveränderungen und der Umgebung muss mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Der AGR Process Pilot gibt Niagara die Möglichkeit, immer strengere Betriebsparameter genau zu berücksichtigen. Das in der Blasformmaschine installierte System kombiniert leistungsstarke interaktive Software mit einer Reihe hochpräziser Sensoren, die äußerst genaue Messungen in Schritten von einem halben Zoll entlang der Flaschenseitenwand durchführen. Hochentwickelte Algorithmen analysieren kleinste Änderungen in der Materialverteilung und nutzen das Feedback, um kritische Blasformereinstellungen so anzupassen, dass die korrekten Dickenspezifikationen bei der gesamten Flaschenausgabe gleichmäßig eingehalten werden. „Der Pilot überwacht ständig den Betrieb der Blasformmaschine und nimmt kontinuierlich Mikroänderungen vor, um Prozessschwankungen auszugleichen“, sagt Choate. „Ich habe festgestellt, dass diese Überwachung uns die Weitsicht gibt, einem potenziell größeren Problem vorzubeugen. Dann können wir mit der Untersuchung und Fehlerbehebung beginnen – hat der Mixer angefangen, nicht mehr richtig zu funktionieren? Führen wir dem Spritzgießer nur Neumaterial zu? Manchmal, wenn ein Etikett schief ist, denkt der Techniker möglicherweise, dass es sich um eine Fehlfunktion des Etikettierers handelt, aber es könnte sein, dass die Seitenwand der Flasche tatsächlich dünner und biegsamer ist als gewünscht. Process Pilot ist ein proaktives Tool, mit dem wir potenzielle Probleme schnell untersuchen können, die nachgelagerte Funktionen stören und zu Linienstillständen führen könnten.“

„Wir arbeiten mit so hohen Geschwindigkeiten, dass manuelle Korrekturen nicht schnell genug durchgeführt werden können“, betont Khanna. „Wenn ein Bediener die Blasmaschine überwacht und verwaltet, muss er eine Reihe von Daten analysieren, bevor er größere Änderungen vornimmt. Es ist bei weitem nicht so effizient.“

„Ich sehe den Process Pilot als Multiplikator“, betont Choate. „Wenn ich meine eigenen Abschnittsgewichte an einer kompletten Runde Flaschen vornehmen müsste, würde das eine halbe Stunde dauern, aber das AGR-System erledigt das in weniger als 30 Sekunden. Es vervielfacht unsere Kompetenzen und entlastet unsere Verfahrenstechniker von der genauen Überwachung der Blasmaschine für andere Aufgaben.“

Evaluierung des ersten Prozesspiloten

Die Ausrüstungskonfigurationen variieren zwischen den zahlreichen Produktionslinien, die Niagara betreibt. Die Linien bestehen aus Geräten von erstklassigen Lieferanten, darunter Husky, Sidel, Krones und AGR International.

Als es an der Zeit war, die Fähigkeiten von Process Pilot zu bestätigen, installierte Niagara das System in einer Abfülllinie, die von zwei identischen Blasmaschinen mit jeweils 20 Blasstationen gespeist wurde. Eine Blasformmaschine wurde traditionell verwaltet, wobei der Bediener manuelle Korrekturen für Umgebungsprobleme und Prozessabweichungen vornahm, während der Process Pilot die andere Blasformmaschine automatisch steuerte.

Niagara stellte fest, dass die Konsistenz von Flasche zu Flasche bei Flaschen, die auf der mit dem Process Pilot ausgestatteten Blasmaschine hergestellt wurden, viel besser war. Choate meldet eine 10 bis 15 %ige Verbesserung der Konsistenz in Flaschen unter der Kontrolle von Process Pilot. Die Standardabweichung verbesserte sich von 5,89 Sigma auf 6,2 Sigma.

Der Leistungsvorsprung spiegelt sich in der nachgelagerten Effizienz wider. „Wenn wir in der Lage sind, die Konsistenz der Flaschen von Linie zu Linie, von Blasformmaschine zu Blasformmaschine zu kontrollieren, sind wir nachgelagerter konsistenter“, sagt er. Insbesondere angesichts der hohen Volumina von Niagara sind die Kosteneinsparungen, die sich aus den Effizienzverbesserungen – Reduzierung von Arbeitsaufwand, Energie und Ausschuss – ergeben, erheblich. Darüber hinaus ist laut Khanna „Leichtbau eine ständige Weiterentwicklung. Wir haben nie aufgehört und werden es auch nie tun. Jedes Jahr suchen wir nach Möglichkeiten, das Grammgewicht zu reduzieren und sicherzustellen, dass wir unsere Harz- und Transportkosten unter Kontrolle halten.“

Der Process Pilot von AGR hat die Fähigkeit bewiesen, Prozessschwankungen zu reduzieren, was sich in einer Gesamteffizienz der Linie niederschlagen sollte. Ein strengerer Prozess wird es Niagara Bottling ermöglichen, das Gewicht weiter zu reduzieren und gleichzeitig das Risiko eines erhöhten Ausschusses zu verringern. Das Gesamtkostensenkungspotenzial, das der Prozesspilot von AGR in Bezug auf Arbeitskräfte, Energie, Ausschuss und Material bietet, soll eine schnelle Amortisation ermöglichen und eine wettbewerbsfähige Kapitalrendite bieten.

Darüber hinaus erleichtern Process Pilot-Funktionen wie die Werkzeug-/Spindelkorrelation proaktive Wartungspraktiken, betont Khanna. „Dadurch können wir unsere Wartungsarbeiten pünktlich durchführen, sodass es nicht zu massiven Ausfällen kommt. Gerade im Sommer, wenn unsere Linien am stärksten ausgelastet sind, können wir uns keine Unterbrechungen leisten.“

Über 20 weitere Systeme bestellt

Mit dem Ziel, den „leichtesten Container der Welt“ herzustellen, hat Niagara gerade über 20 zusätzliche Process Pilot-Systeme bestellt, die im Laufe des nächsten Jahres im Rahmen einer schrittweisen Einführung der Technologie in verschiedenen Werken im ganzen Land installiert werden sollen .

„Das AGR-Tool versetzt uns wirklich in die Lage, mit dem Flaschendesign zu experimentieren“, erzählt Choate. „Es unterstützt unser Fertigungsteam bei der Herstellung von Flaschen mit der richtigen Materialverteilung. Es verfolgt Daten und erkennt sich entwickelnde Trends, sodass wir Vorhersagen über die Leistung von Blasmaschinen und Flaschen treffen können. Es ist fast so, als könnte man in die Zukunft blicken.“

Da abgefülltes Wasser weiterhin einen größeren Anteil im Magen der Getränkekonsumenten einnimmt und von 2008 bis 2013 um fast zwei Prozentpunkte auf 16,6 % gestiegen ist (nach vorläufigen Daten von Beverage Marketing Corp.), wird sich der Wettbewerbsdruck des Unternehmens nur noch verstärken.

Geringe Margen in der Wasserindustrie machen es immer wichtiger, die Kosten zu senken. Darüber hinaus wird Niagara durch die verbesserte Möglichkeit, das Flaschengewicht zu reduzieren, weniger Energie für die Verarbeitung und den Versand verbrauchen. Die kumulativen Einsparungen bei Niagaras Produktion von mehreren Milliarden Flaschen können beträchtlich sein, und der Schwerpunkt des Unternehmens auf Leichtbau wird sich nicht ändern.

„Wir werden uns immer fragen, wie wir bis an die Grenzen gehen können, um noch mehr Kosteneinsparungen zu erzielen“, schließt Khanna.

AGR International, 724-482-2163

agrintl.com

Nicole Zaro Stahl schreibt seit 20 Jahren über erfolgreiche Geräteanwendungen in Lebensmittelverarbeitungs- und Verpackungsbetrieben und verfolgt international Geschichten für Print- und Online-Medien. Sie erreichen sie per E-Mail unter [email protected] oder telefonisch unter 650-714-1802.

Sehen Sie sich hier die entsprechende Diashow mit Werksbildern an.

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