Das Ziel, Industrie 4.0 als digitale Agenda in s\u00e4mtlichen produzierenden Betrieben zu implementieren und so die Wettbewerbsf\u00e4higkeit zu erh\u00f6hen, gilt selbstverst\u00e4ndlich auch f\u00fcr die Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie. Ver\u00e4ndertes Konsumentenverhalten, gesetzliche Vorgaben sowie die wachsende Spezialisierung stellen die Branche dabei vor immer neue Herausforderungen. Auch wenn die Automatisierung von Anlagen schon oft umgesetzt ist, fehlt es aber in vielen F\u00e4llen noch an der strukturierten Integration in ein gesamtheitliches Datenkonzept. Durch die digitale Vernetzung aller Prozesse bieten sich hier innovative L\u00f6sungen. Was Industrie 4.0 f\u00fcr die Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie bedeutet, wo die Chancen liegen und welche konkreten Ma\u00dfnahmen zur Umsetzung es gibt, ist Thema dieses Beitrags.<\/p>\n
Die rasante Verbreitung neuer technologischer Errungenschaften hat das etablierte industrielle System innerhalb k\u00fcrzester Zeit auf den Kopf gestellt und revolutioniert selbstverst\u00e4ndlich auch die Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie. Produkte und Herstellungsschritte werden \u00fcberdacht, ganz neue Wege tun sich auf. In der Kantine von Google gibt es beispielsweise bereits Spaghetti aus dem 3-D-Drucker, diverse Startups experimentieren mit der Produktion von gedrucktem Fleisch aus in-vitro-gez\u00fcchteten Zellen. Und das ist erst der Anfang [1]. Die wesentlichen Merkmale der Industrie 4.0 wie etwa die intelligente Vernetzung von Maschinen und industriellen Abl\u00e4ufen mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien [2], die dezentrale Ausrichtung der Wertsch\u00f6pfungskette mit Ad-Hoc-Vernetzung und die Ber\u00fccksichtigung und Speicherung von individuellen Kunden- und Produktkriterien w\u00e4hrend des gesamten Produktlebenszyklus [3] zeigen der Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie ganz neue Wege f\u00fcr die Fabrik der Zukunft auf.<\/p>\n
Konsumenten im 21. Jahrhundert recherchieren Produkte \u00fcber ihr Smartphone und w\u00e4hlen h\u00e4ufig bewusst aus, welche N\u00e4hrstoffe sie ihrem K\u00f6rper zuf\u00fchren wollen. Um Verbraucher zum Kauf zu animieren, m\u00fcssen Hersteller und H\u00e4ndler auf Point-of-Sale(POS)-L\u00f6sungen setzen, welche Kaufentscheidungen beeinflussen k\u00f6nnen. Ein Beispiel etwa sind POS-Displays, die mit den Mobiltelefonen von Kunden interagieren.<\/p>\n
Eine aufstrebende Technologie ist intelligente Etikettierung. Die Kombination aus kabellosen Markierungen, Software-Anwendungen und Cloud-Plattformen erm\u00f6glicht es Verbrauchern, Produktetiketten mit dem Smartphone zu scannen, um sich ihrer Authentizit\u00e4t zu versichern oder um Informationen \u00fcber Bewertungen, Kundenbindungsma\u00dfnahmen (z. B. \u00fcber Kundenkarten) oder Produktvideos zu erhalten. Daf\u00fcr braucht es nichts weiter als ein Near Field Communication(NFC)-f\u00e4higes Ger\u00e4t. Die Daten, die diese intelligenten Etikettierungen den Herstellern liefern, beinhalten demografische Informationen, Orte, Likes, Social Shares sowie die genaue Anzahl der Abrufe [4].<\/p>\n
Die Optimierung des Datenaustauschs sowie die Datensammlung \u00fcber alle Maschinen der Produktionskette hinweg erm\u00f6glichen nicht nur einen schnellen Zugriff auf wesentliche Informationen, sondern stellen auch sicher, dass s\u00e4mtliche Prozessschritte sicher dokumentiert werden. So kann etwa Cloud Computing Herstellern dabei helfen, die Daten von einem oder gar tausenden Produkten f\u00fcr Analysen bereitzustellen und erleichtert dadurch auch die R\u00fcckverfolgbarkeit.<\/p>\n
Sind Lebensmittel oder Getr\u00e4nke bei der Herstellung verunreinigt worden, kann Industrie 4.0 etwa wegen Verbraucherbeschwerden oder aufgrund von Lebensmittelkontrollen bei der R\u00fcckverfolgbarkeit helfen. Der Druck auf die Hersteller, diese Produktr\u00fcckrufe schnellstm\u00f6glich zu veranlassen, w\u00e4chst stetig. Die R\u00fcckverfolgbarkeit der Kontaminationsursache ist aber oftmals eine langwierige Angelegenheit, kommen doch so vielf\u00e4ltige Dinge wie beispielsweise mikrobielle Verunreinigungen, Etikettierungs- und Verpackungsfehler, Verunreinigungen durch Metall, Plastik, Glas oder potenziell gef\u00e4hrliche Substanzen wie Maschinen\u00f6l oder biologische Gifte in Frage. Deshalb sind Prozesse n\u00f6tig, die Fehlerursachen umgehend identifizieren und beseitigen.<\/p>\n
Sensortechnologien leisten da einen gro\u00dfen Beitrag. Intelligente Identifikationssysteme, welche die R\u00fcckverfolgbarkeit erm\u00f6glichen, gibt es in verschiedenen Varianten. So existieren etwa Radiofrequenz-Identifikation (RFID)-Etiketten, mit denen beispielsweise Gem\u00fcse unmittelbar nach der Ernte versehen wird, um nachvollziehen zu k\u00f6nnen, wo eine Ladung herkommt. Au\u00dferdem gibt es Systeme, die ein systematisches und effizientes Datentracking erm\u00f6glichen \u2013 und zwar vom Rohstoff bis hin zum fertigen Produkt.<\/p>\n
W\u00e4hrend Einzelanfertigungen entsprechend individueller Kundenanforderungen bis dato extrem schwierig umsetzbar waren, bewegen sich einige Unternehmen dank des technischen Fortschritts in genau diese Richtung. Die M\u00f6glichkeit der Automatisierung sowie die bereits erw\u00e4hnten Sensortechnologien erm\u00f6glichen es, den W\u00fcnschen der Kunden entgegenzukommen. Ein bekanntes Beispiel ist die individuelle Zusammenstellung von M\u00fcsli, das mit eigenem Label versehen direkt an den Kunden verschickt wird. Beispiele hierf\u00fcr sind etwa The cereal club [5], Dein M\u00fcsli Mixer [6] oder My cereal mix [7].<\/p>\n
In einem mehr als ges\u00e4ttigten Markt \u2013 wie es der der Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie ist \u2013 m\u00fcssen sich Hersteller mit vielerlei Fragenstellungen, Problemen und auch Schwierigkeiten auseinandersetzen. Die M\u00f6glichkeiten, die Industrie 4.0 bereits jetzt schon bietet, k\u00f6nnen dazu beitragen, diese Herausforderungen zu verbessern oder sogar auch zu l\u00f6sen, wie folgende Beispiele deutlich machen.<\/p>\n
Die Rate Fettleibiger hat sich zwischen 1980 und 2014 weltweit verdoppelt. Die Verbindung zwischen ges\u00fc\u00dften Lebensmitteln und Fettleibigkeit ist gut dokumentiert, wie zahlreiche Studien belegen [8, 9]. F\u00fcr Unternehmen, die Softdrinks, Getr\u00e4nke f\u00fcr Kinder oder proteinbasierte Getr\u00e4nke produzieren, wird die Reduktion des Zuckergehalts in Zukunft Priorit\u00e4t haben m\u00fcssen. Die gro\u00dfe Herausforderung dabei ist, einerseits die Zuckermenge zu reduzieren, andererseits aber S\u00fc\u00dfe und Geschmack des Produkts zu erhalten. In Forschung und Entwicklung wird deshalb derzeit mit Hochdruck nach nat\u00fcrlichen Zutaten gesucht, die das bekannte Geschmackserlebnis garantieren und gleichzeitig in Form von Clean Labels vermarktet werden k\u00f6nnen, um gesundheitsbewusste Kunden anzusprechen.<\/p>\n
Lebensmittelstandards unterliegen einem st\u00e4ndigen Wandel. Abgesehen von der Tatsache, dass beh\u00f6rdliche und interne Erwartungen nicht immer \u00fcbereinstimmen, stehen Hersteller auch vor der Herausforderung, den wachsenden Anspr\u00fcchen ihrer immer besser informierten Kunden gerecht zu werden. Wenn Hersteller nicht in der Lage sind, stringente Lieferketten und ein ausgereiftes Sicherheitsmanagement zu garantieren, ist die Gefahr sp\u00e4terer R\u00fcckrufe enorm. Automatisierte und transparente Prozesse sowie optimierte Workflows k\u00f6nnen an dieser Stelle ein effizientes Datenmanagement und verbesserte Qualit\u00e4tskontrollen sicherstellen.<\/p>\n
Verbraucher sind mittlerweile mit einem \u00dcberangebot an Produkten konfrontiert. Die riesige Auswahl \u00fcberfordert und f\u00fchrt zu geringerer Konsumbereitschaft. Dazu kommt der zunehmende Wunsch nach biologischen und gesunden Produkten. Lebensmittelunternehmen m\u00fcssen Strategien entwickeln, die aus der Masse hervorstechen und sich vom Wettbewerb abgrenzen. Alleinstellungsmerkmale m\u00fcssen her, die einen klaren Mehrwert bieten. Das kann alles sein \u2013 vom Clean Label \u00fcber \u00f6kologischere Verpackungen bis hin zur authentischen Vermarktung nachhaltiger Unternehmenswerte.<\/p>\n
Lebensmittelproduzenten stehen unter dem Druck, wechselnden Konsumentenw\u00fcnschen und Verhaltensweisen gerecht zu werden. Gleichzeitig m\u00fcssen neue Produkte den Compliance-Richtlinien auf lokaler und globaler Ebene gerecht werden. Der US-amerikanische Food Safety Modernization Act (FSMA) [10] und die LMIV der EU [11] sind nur zwei der weltweit bestehenden Lebensmittelstandards, die beim globalen Produktvertrieb eingehalten werden m\u00fcssen. Dazu ist ein effektives Management aller Daten sowie eine l\u00fcckenlose Dokumentation s\u00e4mtlicher Prozesse entlang des gesamten Produktlebenszyklus n\u00f6tig \u2013 von der Forschung und Entwicklung bis ins Supermarktregal.<\/p>\n
Compliance Management ist mittlerweile eine eigenst\u00e4ndige Aufgabe, um auf wechselnde Marktanforderungen souver\u00e4n reagieren k\u00f6nnen, Lebensmittelsicherheit garantieren und Qualit\u00e4tsstandards einhalten zu k\u00f6nnen und um schlie\u00dflich Marktanteile zu vergr\u00f6\u00dfern. Im Hinblick auf Sicherheit und Regelkonformit\u00e4t ist ein effektives Datenmanagement n\u00f6tig. Beim Speichern gebr\u00e4uchlicher Daten wie Zutaten, Rezepturen, Rohstoffen und Spezifikationen fehlt allerdings oft die Systematik, ein zentraler Zugriff ist schwierig, Absprachen mit anderen Abteilungen finden nicht statt. Sowohl Produkt- als auch Datenentwicklung profitieren von einem zentralen Speicherort mit einem durchdachten Spezifikationsmanagement-System: Der Zugriff auf Informationen und das Teilen und Verwalten von Daten kann schnell, einfach, einheitlich und synchron gestaltet werden. Eine einzige Datenbank standardisiert Prozesse, verbessert die Qualit\u00e4tssicherung und vereinfacht damit einige der Herausforderungen bei unangek\u00fcndigten Kontrollen. Einige gro\u00dfe Lebensmittelmarken setzen Big Data bereits erfolgreich ein und nutzen etwa Informationen der Regulationsbeh\u00f6rden, um m\u00f6gliche Probleme bei der Lebensmittelsicherheit rechtzeitig identifizieren und fr\u00fchzeitig gegensteuern zu k\u00f6nnen [12, 13, 14].<\/p>\n
Neben effektivem Produktdaten-Management gilt es auch, regelkonforme Verpackungen samt inhaltlich korrekten Etiketten einzusetzen. Dienstleister, die Produktlabel pr\u00fcfen, sind wertvolle Partner f\u00fcr Lebensmittelproduzenten, denn sie helfen ihnen dabei, rechtliche Anforderungen zu verstehen und unterst\u00fctzen Unternehmen bei der Entwicklung regelkonformer Produktkennzeichnungen in verschiedenen Sprachen. Ein weiterer Aufgabenbereich kann etwa die \u00dcberpr\u00fcfung bestehender Label sein oder die umfassende Unterst\u00fctzung bei der Entwicklung von Etiketten f\u00fcr Lebensmittel, die in internationale M\u00e4rkte exportiert werden sollen.<\/p>\n
Sowohl R\u00fcckverfolgbarkeit als auch Transparenz sind wichtige Parameter in Lebensmittellaboren. Nur, wenn beide gegeben sind, kann die Ursache einer m\u00f6glichen Kontaminierung schnellstm\u00f6glich identifiziert und auch zeitnah eliminiert werden. Nicht zuletzt aus diesem Grund sind Lebensmittelproduzenten dazu verpflichtet, relevante Produktinformationen exakt offenzulegen.<\/p>\n
Auch wenn man diese Notwendigkeit in der Regel im Blick hat, fehlt es h\u00e4ufig an den entsprechenden M\u00f6glichkeiten. Tats\u00e4chlich haben viele Hersteller weder die n\u00f6tigen Kenntnisse hinsichtlich nationaler und globaler Lebensmittelsicherheitsregulationen noch Zugang zu Industrie-Standards, welche Handlungsanweisungen f\u00fcr Produktion und Produktangaben vorgeben [15].<\/p>\n
Die L\u00f6sungen f\u00fcr diese Problematik nennen sich Product Lifecycle Management (PLM), Global Data Synchronization Network (GDSN) sowie Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS).<\/p>\n
Product Lifecycle Management (PLM)<\/em>: Im Zuge der Notwendigkeit eines allumfassenden Produktdatenmanagements hat sich PLM von einer administrativen T\u00e4tigkeit zu einem bedeutenden Eckpfeiler der Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie entwickelt. Mithilfe einer PLM-Plattform k\u00f6nnen Lebensmittelhersteller nicht nur die Konsumenten- und H\u00e4ndlernachfrage besser decken, sondern auch gleichzeitig die Time-to-Market verk\u00fcrzen und so auch ihre Ums\u00e4tze steigern. PLM-L\u00f6sungen liefern Verfahren f\u00fcr die globale Produktentwicklung, einschlie\u00dflich eines zentralisierten Formel- und Rezepturmanagements. Weitere Bereiche sind Change Management, Master-Spezifikationsmanagement, Lieferantenmanagement, Prozessautomatisierung, Dokumentenkontrolle, Ressourcenplanung sowie eine verbesserte Zusammenarbeit \u00fcber das gesamte Unternehmen hinweg inklusive der erweiterten Beschaffungskette.<\/p>\n Global Data Synchronization Network (GDSN):<\/em>\u00a0Als ein Netzwerk mit \u00fcber 30 zertifizierten Datenpools, die \u00fcber 35.000 Unternehmen miteinander verbinden, garantiert GDSN eine h\u00f6chstm\u00f6gliche Datentransparenz. Es gibt Produzenten die M\u00f6glichkeit, Informationen wie Haltbarkeit, Inhaltsstoffe, Bestellinformationen, \u00d6ko-Zertifikate, Lager- und Gebrauchsinformationen, Alkoholgehalt, Di\u00e4tinformationen, Lebensmittelzusatzstoffe, Konservierungsmittel, Verpackungshierarchie sowie Details hinsichtlich der Produktnachverfolgung (Barcodes, RFID-Tags etc.) effizient mit H\u00e4ndlern, Distributoren und Handelspartnern zu teilen. Zudem werden l\u00e4nderspezifische gesetzliche Auflagen ber\u00fccksichtigt, was insbesondere f\u00fcr Exporteure hilfreich ist.<\/p>\n Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS):<\/em>\u00a0Sie erm\u00f6glichen das Tracken aller erfassten Daten, garantieren deren R\u00fcckverfolgbarkeit und sind in der Lage, Labor-Prozesse, Arbeitsabl\u00e4ufe und Qualit\u00e4tskontrollen zu automatisieren. Zudem unterst\u00fctzen Laborinformationsmanagementsysteme Produzenten, die Qualit\u00e4t ihrer Produkte auf gesetzliche Vorgaben und wechselnde Kundenanforderungen abzustimmen.<\/p>\n Ein Bespiel bietet das Schweizer Unternehmen SpecPage. Es entwickelt speziell f\u00fcr die rezeptbasierte Fertigungsindustrie Software-L\u00f6sungen, mit denen sich einfacher und schneller neue Produkte entwickeln lassen. Mit dem Produktdatenmanagement-System \u201eSpecPDM\u201c beispielsweise wird Unternehmen eine Applikationsplattform zur Verf\u00fcgung gestellt, die in einer einzigen Datenbank s\u00e4mtliche Formeln, Zutatenlistungen und Spezifikationen b\u00fcndelt. So stehen jederzeit aktuelle Informationen \u00fcber alle Produkte zur Verf\u00fcgung. Das Labormanagement-System \u201eSpecLIMS\u201c automatisiert zus\u00e4tzlich die t\u00e4glichen Laborprozesse, Qualit\u00e4tskontrollen, Verwaltung, Budgetkontrollen und gesetzlichen Vorschriften im Labor [16].<\/p>\n Die digitale Transformation ist ein nicht aufzuhaltender Prozess, der fundamentale Ver\u00e4nderungen bedeutet. Die Industrie 4.0 l\u00e4utet eine \u00c4ra ein, in der intelligente Maschinen wichtige Arbeitsschritte \u00fcbernehmen k\u00f6nnen. Unternehmen in der Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie stehen in diesem Zusammenhang vor der Herausforderung, den richtigen Mix aus Technologie und menschlicher Arbeitskraft zu finden, um eine effektive Produktion zu erm\u00f6glichen. Folgende Aufgaben sollten Manager jetzt angehen: Unternehmen m\u00fcssen ihre Kultur nicht v\u00f6llig auf den Kopf stellen, um in einem neuen Umfeld zu bestehen. Oft reicht es, bestehende Prozesse anzupassen und unvoreingenommen an neue Herausforderungen heranzugehen. Unternehmen, die den Wandel mit offenen Armen begr\u00fc\u00dfen und auch von ihren Mitarbeitern Flexibilit\u00e4t einfordern, k\u00f6nnen mit einer motivierten Belegschaft in eine erfolgreiche Zukunft blicken.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Das Ziel, Industrie 4.0 als digitale Agenda in s\u00e4mtlichen produzierenden Betrieben zu implementieren und so die Wettbewerbsf\u00e4higkeit zu erh\u00f6hen, gilt selbstverst\u00e4ndlich auch f\u00fcr die Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeindustrie. Ver\u00e4ndertes Konsumentenverhalten, gesetzliche Vorgaben sowie die wachsende Spezialisierung stellen die Branche dabei vor immer neue Herausforderungen. Auch wenn die Automatisierung von Anlagen schon oft umgesetzt ist, fehlt es aber in vielen F\u00e4llen noch an der strukturierten Integration in ein gesamtheitliches Datenkonzept. Durch die digitale Vernetzung aller Prozesse bieten sich hier innovative L\u00f6sungen. 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\n\u2022 Bestimmen, ob ein Wechsel des Gesch\u00e4ftsmodells notwendig ist oder ob zus\u00e4tzliche Kapazit\u00e4ten und verwandte Services neue Umsatzpotenziale er\u00f6ffnen k\u00f6nnen
\n\u2022 Areale mit Verbesserungspotenzial evaluieren
\n\u2022 Die technologische Infrastruktur verstehen, die n\u00f6tig ist, um internen Standards und externen Regularien gerecht zu werden
\n\u2022 Partnerschaften entwickeln, die in einer digitalen, stark vernetzen Welt von enormer Bedeutung sind
\n\u2022 Aktiv teilhaben, wenn es darum geht, positive Ver\u00e4nderungen in der Industrie voranzutreiben, welche Konsumenten, Produzenten, Herstellern und allen anderen Einheiten entlang der Lieferkette zugutekommen k\u00f6nnen
\n\u2022 Mitarbeiter weiterbilden und eine Unternehmenskultur etablieren, die gut mit Ver\u00e4nderungen umgehen und sich an die digitale Transformation anpassen kann<\/p>\n