Modernisierung der Schüttgutüberwachung
Wie 3D-LiDAR-Technologie die Materialschwundbekämpfung revolutioniert
Autor: Christian Waizenegger (Blickfeld GmbH)
Aus der Schüttgut & Prozess 2/2024
Materialschwund bei Schüttgütern beeinträchtigt die Gewinnmargen vieler Branchen, doch er wird mit traditioneller Messtechnik oft erst verzögert erkannt. Nun entdeckt moderne 3D-LiDAR-Technik den Schwund umgehend und ermöglicht schnelles Gegensteuern.
Verschleiß, unsachgemäße Lagerung oder fehlerhafte Ausrüstung: Das sind nur einige Beispiele für Ursachen, die zu Materialschwund bei Lagerung, Transport und Verarbeitung von Schüttgütern führen. Doch das genaue Ausmaß des Schwunds ist den meisten Unternehmen unbekannt. Denn die bisher eingesetzte Technik zur Bestandsmessung liefert keine exakten Daten, obwohl der Vorgang damit sehr zeit- und kostenintensiv ist. Das hat zur Folge, dass Unternehmen Maßnahmen gegen Schwund erst mit großer, teils monatelanger Verzögerung einleiten.
Dieses Problem ist keine Seltenheit, und viele Branchen leiden bei diversen Schüttgütern unter Schwund. Im Bergbau kommt es während des Abbaus und der Verarbeitung von Erz, Kohle oder Mineralien zu Verlusten. Ähnliche Herausforderungen bestehen in der Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie, wo bei der Lagerung und Verarbeitung von Getreide, Saatgut, Futtermitteln und anderen landwirtschaftlichen Produkten Schwund auftritt. In der Baustoffindustrie treten während des Transports, der Lagerung und der Verarbeitung von Sand, Kies, Zement und Schotter Verluste auf. Auch die Chemieindustrie ist betroffen, hier besonders beim Transport, der Herstellung und Verarbeitung von Granulaten, Pulvern oder chemischen Substanzen. Im Berg- und Tunnelbau führen Abtragungs- und Abbauprozesse, etwa bei Gestein und Erde, zu Verlusten. In der Abfall- und Recyclingwirtschaft geht durch Verluste während der Sortierung, des Transports und der Verarbeitung von Müll, Abfällen oder wiederverwertbaren Materialien ebenfalls Material verloren.
In all diesen Fällen ist es wichtig, den Materialschwund zu minimieren. Denn er führt nicht nur zu finanziellen Verlusten, sondern kann auch negative Umweltauswirkungen etwa durch erhöhten Ressourcenverbrauch haben und insgesamt die Effizienz der Verarbeitungsprozesse empfindlich beeinträchtigen. Doch um Schwund zu bekämpfen, muss man ihn zuallererst rechtzeitig erkennen.
Limitationen bisheriger Bestandserfassungstechnologien
Bislang gab es allerdings keine Technologie, um den Schüttgutbestand mit vertretbarem Aufwand häufig und präzise genug zu erfassen. Daher haben die Unternehmen ihren Bestand in der Regel durch visuelle Inspektionen geschätzt, auf Basis ungenauer Messdaten berechnet oder Lastwagenladungen bei der An- und Ablieferung gezählt. Diese Methoden erforderten erhebliche Anstrengungen bei der Datensammlung, was zu hohen Personalkosten und fehlerhaften Ergebnissen führte. Die Technologien lieferten zwar einen groben Überblick, aber bei weitem nicht die präzisen Echtzeitdaten, die für eine rasche Entdeckung von Materialschwund nötig sind.
Technologie für die schnelle Entdeckung von Materialschwund
Abhilfe schafft nun die 3D-LiDAR-Lösung (Light Detection and Ranging) zur Volumenerfassung von Blickfeld. Sie besteht aus einem oder, bei der Überwachung großer Mengen, mehreren 3D-LiDAR-Sensoren des Blickfeld-Modells Qb2, die jeweils nur etwa handtellergroß sind und unter 500 Gramm wiegen und die Oberfläche von Schüttguthaufen zentimetergenau scannen. Der Clou: Beim Qb2 läuft die komplette für die Datenanalyse benötigte Software auf dem Gerät selbst. Es ist dadurch nicht mehr (wie bei anderen LiDAR-Sensoren) nötig, einen separaten PC zur Datenanalyse zu betreiben. Das führt zu erheblichen Einsparungen bei den Anschaffungs- und Betriebskosten. Außerdem entfällt dadurch die Notwendigkeit, eine separate Software auf einem PC zu installieren und zu konfigurieren. Installation und Einrichtung sind so sehr einfach zu bewerkstelligen. Dadurch stehen anwendenden Unternehmen erstmals mit geringem Aufwand und Investitionsvolumen präzise Echtzeit-Daten zum Schüttgutbestand zur Verfügung, mit denen sie auftretenden Materialschwund sofort erkennen.
Herausforderungen der Rohstoffverwaltung in der Düngemittelindustrie
Eine effiziente Lagerbestandsverwaltung ist entscheidend für reibungslos funktionierende Logistik- und Produktionsprozesse. Besonders bedeutsam ist dieser Aspekt für Düngemittelhersteller, denn bei ihnen umfasst das Spektrum der eingesetzten Rohstoffe oft fünfzig und mehr verschiedene Schüttgüter. Diese stellen den bedeutendsten Kostenfaktor dar. Außerdem arbeiten Düngerproduzenten typischerweise mit niedrigen Gewinnmargen, sodass Materialschwund ganz direkt die Rentabilität des Unternehmens gefährdet. Und auch die Qualität der Düngermischung kann leiden. Wird der Materialschwund hingegen behoben, wirkt sich das positiv auf die Produktqualität und die Margen aus. Die Kosten für Materialplanung und Produktionsprozesse sinken erheblich, die Effizienz der Prozesse nimmt zu.
Für die Behebung des Schwunds ist es entscheidend zu wissen, wie groß er ist und wann er auftritt, damit eine Ursachenanalyse durchgeführt werden kann. Kennt man die Ursache, können Gegenmaßnahmen durchgeführt werden, die sicherstellen, dass stets angemessene Lagerbestände vorrätig sind und die Produktion unterbrechungsfrei läuft. Doch der Einsatz von Technologien für die exakte Bestands- und Schwundmessung stellt in der Düngemittelbranche mit ihren riesigen Lagern mit Dutzenden von Bunkern eine erhebliche Herausforderung dar. Es braucht eine einfache technische Lösung ohne allzu viel Zubehör wie Kabel oder ähnlichem, da andernfalls die technische Komplexität nur schwer oder unmöglich zu verwalten wäre.
Digitale Supply Chain durch exakte Schüttgutmessung
Der 3D-LiDAR-Sensor Qb2 ist ideal geeignet für die Aufgabe, riesige Lagerflächen mit vielen verschiedenen Bunkern in Echtzeit zu überwachen. Die Fähigkeit des Qb2 zum autonomen Betrieb ohne externe Computer, in Kombination mit der Nutzung von Power-over-Ethernet für Strom und Datenübertragung über ein einziges Kabel, reduziert den Bedarf an Netzwerkinfrastruktur erheblich und vereinfacht Installation und Betrieb deutlich. Das Gehäuse des Sensors ist gemäß IP67 gegen Wasser und Staub geschützt, was ihn besonders robust für den Einsatz in staubigen Schüttgutlagerhallen macht. Insgesamt ermöglicht beim Qb2 die Kombination aus präziser Bestandserfassung, einfacher Sensorbedienung und automatisierter Datenübertragung in lokale Lagerverwaltungssysteme oder die Cloud die frühzeitige Erkennung von Materialschwund. Das erlaubt die Schaffung effizienterer, digitaler Lieferketten- und Produktionsprozesse.
Über Blickfeld
Die Firma Blickfeld, im Jahr 2017 gegründet von Mathias Müller, Florian Petit und Rolf Wojtech, entwickelt und produziert LiDAR-Sensoren und Wahrnehmungssoftware. Die Lösungen liefern hochauflösende dreidimensionale Umweltinformationen und ermöglichen zahlreiche Anwendungen, die von autonomem Transport und Mobilität bis hin zu Smart Cities, industriellen Anwendungen und Sicherheitsapplikationen reichen.
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