Automatisierte Kontrollsysteme in der Pharma-Kühlkette

Sensorgestützte Automatisierungskontrolle - Gegenwart und Zukunft der Kühlketten

Im Bereich von Produktionskühllagerung und -transit, ist die digitale und robotergesteuerte Automatisierung entscheidend für Qualitätskontrolle und die Einhaltung von Servicestandards.

Alle intelligenten Kühllager, Fahrzeuge und Kontrollzentren (Dashboards) nutzen heute ein Netzwerk aus automatisierten Sensoren und passender Software, um Kontrolleingriffe sowie wichtige Daten zu liefern und Routineaufgaben zu erledigen. Bessere Protokolle und Belege ermöglichen eine bessere Rechenschaftspflicht für Dritte, die wertvolle und seltene Güter transportieren und handhaben.

Warum? In der Vergangenheit hatten Hersteller und Grosshändler von gekühlten und gefrorenen Produkten (z. B. Lebensmittel, Getränke, Arzneimittel und Mikroelektronik) mit den Kosten und dem Aufwand anspruchsvoller, zeitraubender Kühlketten zu kämpfen.

Automatisierte Systeme und Prozesse helfen den Unternehmen heute, die Herausforderungen zu meistern, die sich aus dem Betrieb unabhängiger, beweglicher Stromversorgungen, der chronischen Verwaltung und Wartung von Kühlschränken, gefährlichen Arbeitsräumen und schwankenden optimalen Temperaturanforderungen für viele verschiedene Frachtpaletten ergeben.

Automatisierte Kontrollsysteme können ausserdem gekennzeichnete Paletten bei der Ankunft automatisch in Lagerkategorien sortieren. Durch die Aufteilung können gelagerte Produkte in verschiedene Kühlstufen (z. B. gekühlt, eiskalt, gefroren) und Linien eingeteilt werden. Die automatische Sortierung erleichtert das Temperaturmanagement bei der Lagerung von Waren, die zum Verkauf oder zur Weitergabe bereit sind.

Jede umfassende Kühlkette verwendet mehrere automatisierte Kontrollsysteme, wobei alle Teile zusammenarbeiten, um eine "rollende", synchronisierte Lieferkette zu ermöglichen. Doch was sind die Kernkomponenten einer erstklassigen Kühlkette?

Automatisierte Kühllagerung

Die Automatisierung der Kommissionierung und Verpackung an der Quelle und in Kühlhäusern mit Zwischenstopps hat das Lieferkettenmanagement revolutioniert. Robotik, drahtlos verfolgte Heber, Rollen und Förderbänder können heute nummerierte Warenpaletten oder Kisten einlagern, auslagern und ersetzen, während sie in das System einlaufen, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.

QR-Palettencodes, GPS-Etiketten und Scan-Point-Datenbankeinträge protokollieren jede Transaktion, die Art der eingelagerten Waren und ihre internen und externen (falls zutreffend) Bestimmungsorte.

Mithilfe einer automatisierten Software können alle Einlagerungen nachverfolgt und überwacht werden, ohne dass individuelle, teure Sensorreihen oder zeitintensive, sich wiederholende manuelle Bestandsindizierungen erforderlich sind.

Automatisierte Lager- und Bereitstellungssysteme (AS/RS) machen es ausserdem überflüssig, dass menschliches Personal Massenkühlkammern oder grosse Gefrierschränke betritt. Ausgenommen für Wartungsarbeiten und für Routinekontrollen. Die Begrenzung der Kälteeinwirkung auf die Roboterlader erhöht die Sicherheit und die Arbeitszufriedenheit der Mitarbeitenden.

Ausserdem sind AS/RS-Systeme weitaus weniger anfällig für kritische Fehler - ein weiterer Pluspunkt. Ein durchschnittliches automatisiertes Kontrollsystem hält sich an einen Richtwert von ca. 1-2 Fehlern pro Monat gegenüber einer menschlichen Fehlerquote von ca. 12-15 monatlich.

Die Beseitigung des Risikos menschlicher Fehler verringert die Auszahlungen für kostspielige Auftragskorrekturen (ca. $100 bis $500 pro Auftrag), trägt zur Begrenzung der Systemausfallzeiten bei und stärkt allgemein den Ruf des Unternehmens in Bezug auf die Lieferfähigkeit.

Die Verringerung des Platzbedarfs ist ein weiterer grosser Vorteil. Es kann engere vertikale Stapel errichten, da ein Mensch mehr Platz seitlich benötigen würde, um die Ware richtig greifen zu können. Dadurch und dank automatisch gesteuerter Transferarme, werden die Lager sicherer, schneller und weitaus voluminöser.

Ein engeres automatisiertes Packen sowie ein schnellerer Maschinenzugang und schnellere Umschlagzeiten können die Energiekosten im Vergleich zu herkömmlichen, menschengesteuerten Lagern um bis zu 50% senken. Mit mobilen, computergesteuerten Rollregalen lassen sich diese Vorteile in Gebäuden mit begrenztem Platzangebot noch weiter ausbauen.

Eine begrenzte, einfache Automatisierung verbessert die Qualität und Effizienz von Kühlräumen ebenso wie eine zentralisierte Automatisierung. Schnellwechselschleusen, Zeitschaltuhren und automatisch schliessende Fahrzeugtüren sorgen für eine bessere Isolierung und sparen Energie, da die Umgebungswärme draussen bleibt.

Intelligentes Energiemanagement und Regulierung

Selbst wenn die Lager vollständig automatisiert sind, neigen Massenkühlkammern und Kühlschränke unterwegs immer noch dazu, elektrische Energie zu verbrauchen.

Unterwegs ist der Strom für Kühlcontainer zeitlich begrenzt und kommt mit einem Mehrbedarf schlecht zurecht. Die statische HVAC-Raumkühlung kann sich als teuer erweisen und bei heissem Wetter die Netze überlasten. Glücklicherweise können automatisierte Teilsysteme helfen.

Automatisierte Sensoren und eine einfache Programmierung können den Energieverbrauch intelligent steuern, indem sie nicht benötigte Lichter, Motoren und Fahrmotoren abschalten.

Der Einsatz von wärmeabhängiger "Berstkühlung" anstelle von konstantem Leerlauf auf niedrigem Niveau kann ebenfalls dazu beitragen, die Kosten zu senken, temporäre Kühlschränke für Transporter stabiler zu machen, einsatzkritische Wartungsintervalle zu verkürzen und plötzliche Stromausfälle zu verhindern.

Die eigene Energieversorgung über ein lokales Netz ist eine Strategie, die durch Automatisierung ebenfalls Realität werden kann. Die digitale Steuerung von Schaltkreisen ermöglicht jetzt die Integration alternativer, grüner, lokaler Energiequellen wie Solarpaneele, Windräder und Aktoren in Gebäude und Fahrzeuge. Unabhängige Computersoftware steuert die Spannungsregelung, die Umleitung und das Batteriemanagement.

Automatisierte Software für Kurierfahrten und Optimierung der Routenplanung

Eine der kniffligsten Aufgaben eines Kühlkettenmanagers war früher die Planung der täglichen Lieferrouten. Bei zeitkritischen Gütern gibt es nur wenig Spielraum für Fehler bei der Berechnung von Entfernungen und Abgabestellen.

Wechselndes Wetter, verspätete Bestellungen und besondere Herausforderungen beim Kühltransport bedeuten, dass eine wirklich optimierte Lieferkette flexibel sein muss und sich stündlich ändern kann.

Die Automatisierung unterstützt die menschlichen Planer und Fahrer bei der Erstellung und Erfüllung der Routen, indem sie komplexe Arbeiten übernimmt.

Durch die Verwendung aktiver Dateneingaben aus mehreren Quellen, Auftragsdatenbanken und in der Cloud gehosteten Lagerprotokollen kann die automatisierte Software innerhalb von Minuten Hunderte von optimalen Routen erstellen.

Visuelle Kartendarstellungen vereinfachen die Anweisungen und lassen sich leicht in Navi-Bestellungen übersetzen, während zeitlich abgestimmte, wiederholbare Push-Benachrichtigungen sicherstellen, dass die Routen genau dann bei den Mitarbeitenden ankommen, wenn sie benötigt werden.

Durch den Einsatz von maschinellem Lernen kann die automatische Verarbeitung noch weiter verbessert werden. Mit Querverweisen auf Daten aus der "realen Welt" werden Hindernisse und Probleme erkannt, die bei der Planung auf Papier leicht übersehen werden können.

Automatische Warnungen und Korrekturen

Was passiert, wenn ein Teil der Kette ausfällt, nicht die gewünschte Leistung erbringt oder kaputt geht?

Dank der automatischen Weiterleitung von Sensordaten und der aktiven Überwachung können Ingenieure und Manager innerhalb von Minuten gewarnt werden, wenn sich ein Teil der Kette ausserhalb der Sollwerte verhält. Die Software überträgt Temperatur-, Feuchtigkeits- und Spannungsdaten, um ein virtuelles Bild der Maschinen- und Fahrzeugleistung innerhalb der Kette zu erstellen.

Auch die passive automatische Überwachung spielt eine Rolle bei der Rationalisierung der Kältelieferung. GPS-Sensoren und Fernüberwachung des Zustands können die Schätzungen für automatisch erstellte Pläne mit der menschlichen Leistung abgleichen und so die Servicequalität garantieren.

Metadaten und Analysen nach der Auslieferung

Wie können Kühllieferungen weiter optimiert werden?

Automatische Analysesoftware kann Daten aus einer Vielzahl von Quellen zusammenstellen und anhand der erkannten Daten subtile Optimierungen vornehmen. Stromverbrauch, Fahrtzeit und Depotnutzung können durch automatische Software mit Hilfe von maschinellem Lernen verbessert werden.

Dashboard-Analysen können auch automatisierte Datenprotokolle nutzen, um Diagramme zur Visualisierung von Leistung und Fehlern im Zeitverlauf zu erstellen und so Ingenieure und Linienmanager zu unterstützen.

Wie bei technischen Problemen können automatische Warnnetzwerke über SMS und E-Mail-Push-Benachrichtigungen schnell auf offene Fragen hinweisen.

Automatisierte Überwachungssensoren und -lösungen von ELPRO

Ein automatisiertes Kontrollsystem ist nur so gut wie die Sensoren und Überwachungsgeräte, die es versorgen. ELPRO entwickelt, baut und liefert seit Jahrzehnten Präzisionssensoren sowie Hard- und Software für die Überwachung von Umgebungsbedingungen für Hersteller und Speditionsunternehmen weltweit. Heute sind wir auf die Bereitstellung intelligenter Temperatursteuerungs- und Überwachungslösungen sowie integrierter Systeme spezialisiert, die die Grundlage für erstklassige, professionelle, automatisierte Rückmeldungen bilden.

Unsere Produktpalette umfasst viele verschiedene Datenlogger und Sensoren, aber auch Software und GxP-Services - bestimmt finden Sie bei uns den richtigen Sensor für Ihren Bedarf. Und wenn nicht? Wir können ihn bauen. Setzen Sie sich noch heute mit uns in Verbindung, um mehr darüber zu erfahren, was wir für Ihre automatisierten Kontrollsysteme tun können.