Industrie-4.0-Lösungen erklärt: Was der Begriff für Etikettierung und Druckprozesse bedeutet

Was eine Industrie-4.0-Lösung ausmacht

Eine Industrie-4.0-Lösung verbindet Technologien so, dass Produktionsanlagen Daten erfassen, systemübergreifend austauschen und mit wenig manuellen Eingriffen Aktionen auslösen können. Der Begriff umfasst das Gesamtsystem im Einsatz: Maschinen und Sensoren, die ihren Zustand melden, Software, die diese Signale zusammenführt, und Arbeitsabläufe, die sich aufgrund der Daten ändern. Typische Bausteine sind die industrielle Vernetzung als IIoT-Ebene, die Echtzeitüberwachung von Anlagen einer Produktionslinie, die Auswertung von Produktionsdaten und eine Wartungsplanung nach Maschinenzustand statt nach Kalender.

In Druck- und Verpackungsbetrieben betrifft dies die Codierung und Etikettierung. Thermotransfer-Direktdrucker (TTO) drucken Verfallsdaten und Chargennummern mit Produktionsgeschwindigkeit auf Verpackungsfolien. Genau diese Codes liefern maschinenlesbare Daten für eine vernetzte Linie: TTO-Farbbandkataloge nennen die Datumskennzeichnung von Lebensmitteln und Getränken, pharmazeutische Blisterverpackungen, die Codierung flexibler Folien und den Druck von Chargen- und Losnummern als typische Anwendungen. Thermotransferdrucker mit Flathead-Druckkopf erzeugen Identifikationsetiketten, die Daten durch den Betrieb tragen. Bei Wachs-Harz-Farbbändern werden Etiketten für unfertige Erzeugnisse (WIP) und die Anlagenverfolgung als typische Anwendungen aufgeführt.

Wenn ein Anbieter also eine „Industrie-4.0-Lösung“ für Ihre Linie anbietet, ist die konkrete Frage, welche Daten wohin fließen: Welche Maschinen melden Daten, welches System empfängt sie und welche Entscheidung folgt daraus?

Wie sich Industrie-4.0-Lösungen von IIoT und Automatisierung unterscheiden

Industrie-4.0-Lösungen, IIoT, Automatisierung und Smart Manufacturing bezeichnen verschiedene Ebenen derselben Fabrik. Wer die Begriffe gleichsetzt, erkennt schwerer, was ein Anbieter tatsächlich verkauft. Die folgende Tabelle trennt die vier Begriffe nach ihrem üblichen Gebrauch in der Produktionsplanung und in Lieferantenangeboten.

Bei der Bewertung ist diese Unterscheidung wichtig. Ein automatisiertes Datums-Codiergerät, das druckt, aber nichts an ein Liniensystem meldet, ist Automatisierung und keine Industrie-4.0-Lösung. Die Lücke wird sichtbar, sobald bei einer Qualitätssperre nachvollzogen werden muss, welche Charge mit welchem Farbbandlos verarbeitet wurde. Umgekehrt kann ein Anbieter die IIoT-Vernetzung als vollständige Lösung vermarkten, obwohl der Arbeitsablauf fehlt, der auf die Daten reagieren soll. Fragen Sie bei der Prüfung eines Angebots, welche der vier oben genannten Ebenen es tatsächlich abdeckt, bevor Sie Preise vergleichen.

Woher der Begriff Industrie 4.0 stammt

Der Begriff stammt aus „Industrie 4.0“, einem deutschen Programm zur Modernisierung der Industrie, das vernetzte, datengetriebene Fertigung als vierte industrielle Revolution vorstellte. Die Zählung umfasst drei frühere Umbrüche – mechanische Produktion, elektrifizierte Massenproduktion und computergestützte Automatisierung – und ordnet die vernetzte, selbstorganisierende Produktion als vierten Schritt ein. Von diesem Programm aus verbreitete sich die Bezeichnung weltweit im Marketing von Anbietern. Deshalb erscheint sie heute bei Angeboten von Werkssoftware bis hin zu einzelnen Maschinen.

Diese Verbreitung erklärt auch, warum die Bezeichnung allein technisch wenig aussagt. Sie benennt einen Ansatz und keine messbare Spezifikation; zwei Anbieter können mit denselben Worten sehr unterschiedliche Leistungsumfänge beschreiben. Betrachten Sie „Industrie-4.0-Lösung“ als erste Aussage und fragen Sie dann nach der Architektur dahinter: Welche Geräte sind vernetzt, welche Daten senden sie und welcher Prozess ändert sich dadurch? Für einen Druckbetrieb heißt das: Fragen Sie, wie der Codierschritt Daten an Ihre Systeme meldet – welche Chargen und Druckvorgänge sichtbar sind und für wen.

Was die Bezeichnung Industrie 4.0 nicht über Farbbänder aussagt

Auch ein als Industrie-4.0-fähig bezeichneter Drucker oder eine solche Produktionslinie benötigt Farbbänder, die nach Druckkopftyp, Etikettenmaterial und den Belastungen ausgewählt werden, denen der Druck standhalten muss. Vernetzung verändert, wie Druckdaten zur Maschine gelangen, nicht wie die Farbschicht auf dem Material haftet. Die Beständigkeit hängt weiterhin von der Farbbandklasse ab: Wachsfarbbänder sind eine wirtschaftliche Wahl für eine hohe Druckdichte auf Papieretiketten, etwa Versandkennzeichnungen. Wachs-Harz-Farbbänder bieten eine ausgewogene Beständigkeit gegen mäßige Kratzbeanspruchung und Feuchtigkeit, etwa für WIP-Etiketten in der Fertigung und die Anlagenverfolgung. Reine Harzfarbbänder eignen sich für dauerhafte Kennzeichnungen auf synthetischen Materialien, wenn Kratzer, Chemikalien, Hitze oder Witterungseinflüsse eine Rolle spielen.

Auch die Kompatibilität bleibt eine Frage der Hardware. Thermotransferdrucker mit Flathead-Druckkopf – darunter die Familien Zebra ZT, ZD, GK und GX, SATO CL, CT, WS und GL sowie die Serien Honeywell PM, PC und PD und TSC TTP, MA und MH – verwenden Flathead-Farbbandklassen. Near-Edge-Codierer wie Markem-Imaje SmartDate, Videojet DataFlex, Domino V-series, Linx TT-series, ICE-Geräte und Zebra ZE500-Druckmodule verwenden dagegen Near-Edge-TTO-Farbbänder, die auf diese Druckkopfgeometrie ausgelegt sind. Die Kataloge führen sie als getrennte Farbbandfamilien; der Automatisierungsgrad der Linie erleichtert die Auswahl daher nicht. Für die Codequalität gilt dieselbe Logik: Ein TTO-Druckkopf löst 12 Druckpunkte pro mm auf. Ob ein Code scanbar ist, hängt daher vom Zusammenspiel von Druckkopf und Farbschicht ab, nicht von der Datenvernetzung.

Prüfen Sie vor der Bestellung von Farbbändern für jede Linie, ob automatisiert oder nicht, vier Punkte:

1. Bestimmen Sie anhand des Drucker- oder Codierermodells den Druckkopftyp: Flathead oder Near-Edge (TTO).
2. Stimmen Sie die Farbbandklasse auf das Etikettenmaterial und die Belastungen ab, denen der Druck standhalten muss.
3. Prüfen Sie das vom Druckermodell benötigte Rollenformat: Breite, Rollenkern und Ausrichtung der Farbseite.
4. Führen Sie auf Ihrem eigenen Bedruckstoff Probedrucke durch und scannen Sie die Codes, bevor Sie die gesamte Menge umstellen.

Daten und Belege

Die folgende Tabelle stellt die in diesem Artikel verwendeten Katalogangaben und die jeweiligen Anwendungsbedingungen zusammen. So können Sie diese vor der Bestellung mit den technischen Daten des Lieferanten abgleichen.

Zwei Bedingungen sind besonders wichtig. Die Eignung für Lebensmittelkontakt ist innerhalb der TTO-Farbbandreihen eine Option und keine Eigenschaft jeder Formulierung. Geben Sie diese Anforderung deshalb bei der Anfrage nach Spezifikationen ausdrücklich an. Die Druckkopfauflösung begrenzt den Detailgrad des Codes. Tritt nach einem Farbbandwechsel ein Lesbarkeitsproblem auf, klären Sie daher das Zusammenspiel von Druckkopf und Farbschicht anhand von Probedrucken; es handelt sich nicht um einen Fehler der Datenvernetzung.

Ihr nächster Schritt: Listen Sie alle Drucker und Codiergeräte der Linie mit ihrem Druckkopftyp auf, ordnen Sie jedem Gerät eine Farbbandklasse und ein Etikettenmaterial zu und nutzen Sie diese Tabelle bei der Anfrage nach Angeboten oder Mustern. Quellen für die Tabelle: COLORFULTTR-Produktkatalog für Wachs- und Wachs-Harz-Farbbänder; COLORFULTTR-Produktkatalog für Harz-, TTO- und Farbbänder in weiteren Farben (Kategoriebeschreibungen und Referenz zur Druckerkompatibilität).