Qualitätssicherung gestern, heute und morgen

Die Historie der modular aufgebauten Lösungs-Suite spiegelt die Dynamik wider, mit der sich in  der Verpackungsbranche die Anforderungen an die Qualität im Laufe der Jahrzehnte entwickelt haben.

Und sie dokumentiert, wie BST eltromat diese Entwicklung vorantreibt. Gleichzeitig erlaubt ein Blick in die Historie des iPQ-Centers Rückschlüsse für die weitere Entwicklung im Zeitalter von Industrie 4.0.

 „Wir sind als Hersteller in den Markt für Qualitätssicherungssysteme eingetreten, als die Bahnlaufregelungstechnik zunehmend elektrisch wurde“, blickt Jürgen Bettführ, bei BST eltromat Leiter Produktentwicklung Web Handling, auf das Jahr 1979 zurück. Damals wurde in Bielefeld die BST Servo-Technik GmbH gegründet, die im gleichen Jahr ein innovatives Bahnlaufregelungssystem mit Infrarot-Kantensensoren (IR1 und IR2) und den analogen Kompaktregler EKR 1 auf den Markt brachte. Materialbahnen konnten jetzt mit bislang nicht gekannter Präzision durch Druckmaschinen geführt werden. Fortan ein wichtiges Qualitätsmerkmal – gerade auch im Verpackungsdruck.

Multifunktionsregler schob die Grenzen hinaus

Zur drupa 1990 leistete BST mit der Umstellung der Komponenten seiner Bahnlaufregelungen von analoger auf digitale Technik Pionierarbeit und präsentierte seinen Multifunktionsregler ekr 2000. Die Jahrtausendwende schien damals noch in weiter Ferne. Schon der Produktname mit der Zahl 2000 signalisierte zukunftsweisende Technik. Tatsächlich setzte dieses Regelgerät Zeichen im Markt.

So war der ekr 2000 der weltweit erste, mikroprozessorgesteuerte Regelverstärker für die Bahnlaufregelung anhand von Bahnkanten und Druckmerkmalen. Bei den meisten Jobs reichten zwei Tastendrücke, schon war er eingestellt – für damalige Verhältnisse eine revolutionär fortschrittliche Bedienungsfreundlichkeit. Die neuartige Folientastatur mit farbig umrandeten Tasten für verschiedene Bedienebenen erleichterte das Einstellen der Bahnlaufregelungen und den Zugriff auf die Betriebsfunktionen. Hinzu kam die innovative integrierte Digitalanzeige. Eine derart übersichtliche und intuitive Benutzerführung hatte es bis dato nicht gegeben. Noch heute arbeiten die Regelgeräte von BST eltromat nach einem vergleichbaren Prinzip. Die technischen Fortschritte der damaligen Zeit reichen also bis in die Gegenwart hinein.

Mit der Möglichkeit, nicht nur nach Bahnkanten, sondern auch nach Druckmerkmalen – wahlweise Linien oder Kontraste – zu regeln, wurde die Bahnlaufregelung flexibler denn je. Gleichzeitig wartete das neue Regelgerät mit einem höheren Automatisierungsgrad auf. Unter anderem ermöglichte es einen automatischen Materialabgleich für transparente Folien inklusive Verschmutzungskompensation, eine automatische Kantensuche und eine Breitenanpassung. Anschließbar war außerdem eine automatische Sensorverstellung über Feldbus. Die Sensoren konnten sich automatisch an wechselnde Bahnbreiten anpassen. Integriert war zudem eine Bahnbreitenprüfung.

Dank seiner Schnittstellen und des integrierten Feldbusses mit Plug & Play-Eigenschaften war das ekr 2000 leicht in Maschinensteuerungen integrierbar. Die modular aufgebaute Hard- und Software ließ sich flexibel an die Anforderungen von Kunden anpassen. Automation, Integration und flexibles Eingehen auf individuelle Anforderungen – drei der Kriterien, die Kunden bei Investitionsentscheidungen heute in den Mittelpunkt stellen, nahmen damals Fahrt auf.

Schon bald begnügte sich die Branche nicht mehr damit, den Lauf der Materialbahnen durch die Druckmaschinen perfekt zu regeln. Neue Technik ermöglichte jetzt auch die Kontrolle der (Druck-) Qualität bei laufenden Materialbahnen. Anfang der 1980er Jahre stellte BST mit Rota-speed ein Beobachtungssystem für laufende Materialbahnen vor. Ihm folgte 1986 das damals innovative Spiegeltrommelsystem Webscope, das mit seiner Spiegeltrommel mit 20 Facetten in der opto-mechanischen Bahnbeobachtung in Druckmaschinen bislang nicht gekannte Zuverlässigkeit erreichte. Schon 1987/1988 entwickelte BST mit Videoscope ein weiteres Gerät, das auf modernster Videotechnik mit hochauflösenden Kameras und hochwertigen Objektiven basierte. Dank des starken Vergrößerungsfaktors waren jetzt Detailbeobachtungen möglich. Kombinierten Druckereien Webscope und Videoscope, konnten sie die Produktivität ihrer Druckmaschinen mit Hilfe der aktuellen Informationen zu den Druckbildern besser auslasten. Außerdem wurden Maschinenbediener in die Lage versetzt, Makulatur einzusparen. Denn jetzt konnten sie bei Fehlern während des Drucks direkt eingreifen, was damals keine Selbstverständlichkeit war.

100%-Inspektion mit Nota Save

Mehr oder weniger zeitgleich entwickelte das 1960 gegründete Unternehmen eltromat im nur wenige Kilometer von Bielefeld entfernten Leopoldshöhe ein 100%-Inspektionssystem, nachdem sich zuvor weltweit Registerreglersysteme etabliert hatten. „Nota Save war ein System für die 100%-Inspektion im Sicherheitsdruck. Gemeinsam mit KBA entwickelt wurde Nota Save ab 1995 in Bogendruckmaschinen dieses Unternehmens eingesetzt, um Banknoten zu inspizieren“, erinnert sich Dirk Völlmecke, Leiter Produktentwicklung Vision-Systeme bei BST eltromat.

Das System erfüllte die besonderen Anforderungen des Sicherheitsdrucks, indem es die auf Banknoten aufgedruckten Sicherheitsmerkmale zuverlässig kontrollierte und Fehler im Druck bzw. Abweichungen von den Sollvorgaben erkannte. Kurz: Nota Save stellte die angestrebte hohe Qualität im Wertdruck sicher. Dabei kam spezielle, in Leopoldshöhe entwickelte Technik zum Einsatz: Die aus dem besonders anspruchsvollen Prozess des Sicherheitsdrucks gewonnenen Bilddaten wurden auf eigenentwickelten Hardware-Einsteckkarten aufbereitet und anschließend analysiert. Europa, USA, Asien und Australien – in aller Welt waren KBA-Druckmaschinen mit Nota Save-Inspektionssystemen im Einsatz.

Aus Nota Save ging später PrintCheck für die Inspektion flexibler Verpackungen hervor. Nota Save war für den Bogendruck konzipiert. Folglich musste beim PrintCheck stark umgedacht werden – galt es doch, stehende Bilder von schnell laufenden Bahnen in hoher Qualität darzustellen. Das wiederum führte bis 2010 zur Entwicklung des Inspektionssystems Twin_check, das die Bahnbeobachtung mit der 100%-Inspektion koppelte. Der Schwerpunkt der Entwicklung verlagerte sich zunehmend von der Hardware auf die Software.

Parallel zur Entwicklung der 100%- und Videosysteme bei eltromat entstanden bei BST ebenfalls solche Systeme. Ein Beispiel hierfür ist das System VideoCheck, das BST ab 1998 verkaufte. VideoCheck ermöglichte das automatische und sichere Erkennen von Druckfehlern unterschiedlicher Art wie beispielsweise Farbspritzer, Rakelstreifen, Farbnebel oder Farb- und Registerabweichungen in den verschiedenen Rollendruckverfahren. Die Leistungsfähigkeit qualitätssichernder Systeme für den Flexo- und Tiefdruck hatte einen weiteren Quantensprung vollzogen. Doch bislang führten sie ein Inseldasein.

Modulare Produktlinie zur zentralen Steuerung

Auf der drupa 2012 stellte BST mit dem QCenter erstmals eine modulare Produktlinie vor, die verschiedene Funktionen der Qualitätssicherung im Rollendruck wie Bahnbeobachtung, 100%-Inspektion und Spektralfarbmessung auf einer Plattform zusammenführte und über einen Touch Screen-Bildschirm zentral intuitiv bedienbar war. Nach dem Zusammenschluss der beiden Unternehmen BST und eltromat zu BST eltromat im Jahr 2014 entstand – basierend auf den Grundlagen beider Unternehmen – das heutige iPQ-Center. Das Kürzel iPQ steht für increasing Productivity & Quality, also für präzise Druckergebnisse und effiziente Druckprozesse.

Heute umfasst diese modulare Highend-Lösung vier, im iPQ-Center miteinander integrierte Module: iPQ-Check für die 100%-Druckbildinspektion, iPQ-View für die digitale Bahnbeobachtung, iPQ-Spectral für die inline Spektralfarbmessung – hier hat BST eltromat in Zusammenarbeit mit X-Rite Pionierarbeit geleistet – und iPQ-Workflow als verbindendes Element. In ihrer Gesamtheit deckt die Funktionalität dieser Module praktisch alle aktuellen Anforderungen an die Steuerung und Kontrolle der Qualität im Rollendruck ab.

Herstellerübergreifende Systemintegration

Im Zeitalter von Industrie 4.0 liegt auf der Hand, wohin die Reise in nächster Zeit gehen wird: Digitale Informations- und Kommunikationstechniken ermöglichen die Integration ehemals separater Prozessschritte und eine gezielte Interpretation der Daten – vor allem auch hersteller- bzw. systemübergreifend. Das Ziel lautet, Unternehmensprozesse noch effizienter sowie produktiver zu gestalten und auch ihren Automatisierungsgrad weiter zu erhöhen. „Die Basis hierfür bildet eine durchgängige Kommunikation. Diese wiederum setzt standardisierte Schnittstellen, die Bereitschaft zur engen unternehmensübergreifenden Zusammenarbeit sowie die Vernetzungsfähigkeit von Komponenten, Produkten und Prozessen voraus“, stellt Dr. Michael Dattner fest, Innovationsmanager bei BST eltromat.

In der Praxis vernetzt das Unternehmen viele seiner Qualitätssicherungssysteme miteinander. Gleichzeitig arbeitet es daran, diese über offene Schnittstellen entlang der Wertschöpfungsketten in bahnorientierten Produktionsprozessen mit ergänzenden Lösungen anderer Hersteller zu verbinden, um Kunden ganzheitliche Lösungen zu bieten.

Zum Beispiel wurde gemeinsam mit Partnern wie Colorware, Hersteller der Farbmanagement-Software MeasureColor, oder dem Vorstufenspezialisten Carl Ostermann Erben (COE) ein Konzept für die Integration von Druckvorstufe, Druck und inline Spektralfarbmessung vorgestellt. Bei diesem bereitet die Druckvorstufe alle erforderlichen Daten für das iPQ-Spectral vor. Inzwischen wurde dieses Konzept auf die 100%-Druckbildinspektion mit iPQ-Check von BST eltromat ausgeweitet. In der Druckvorstufe werden somit alle Auftragsdaten einmal erfasst und stehen anschließend im gesamten Produktionsprozess zur Verfügung. Die Daten fließen wahlweise in Form von XML- oder JDF-Dateien automatisch in die Steuerungen der Qualitätssicherungssysteme, womit diese ohne weitere Bedienereingriffe eingerichtet und gesteuert werden. Indem alle relevanten Auftragsdaten bereits in der Vorstufe eingegeben werden und später im gesamten Produktionsprozess zur Verfügung stehen, lassen sich die Rüstzeiten deutlich verkürzen. Zudem werden Fehlerquellen reduziert, die bei mehrfacher Eingabe gleicher Daten in verschiedenen Schritten in den Wertschöpfungsketten gegeben sind.

BST eltromat und Colorware runden ihre Kooperation mit der Prozess-Analyse Cospecto des gleichnamigen Herstellers ab. Dieses Analyse-Werkzeug ermöglicht eine übersichtliche Darstellung von Maschinen- sowie Prozessdaten und bietet somit eine Grundlage für weitere, weitreichende Prozessoptimierungen.

Ein weiteres Beispiel ist die volle Integration von iPQ-Spectral in den Produktionsprozess eines weltweit agierenden Verpackungsherstellers. Im Ergebnis fließen Informationen aus verschiedenen Datenbanken des Unternehmens in das Werkzeug für die inline Spektralfarbmessung und stoßen hier automatisch das Set-up des Systems an. Das Einrichten der Systeme ist vollständig automatisiert. Die von diesen „intelligenten Sensoren“ gemessenen Farbwerte wiederum fließen ebenfalls automatisch von dem iPQ-Spectral in die Datenbanken des Kunden zurück.

Ein drittes Beispiel ist im Bereich Converting die Vernetzung der Qualitätssicherungssysteme von BST eltromat mit der integrativen Plattform the@vanced von Kampf Schneid- und Wickeltechnik, die Komponenten, Systeme sowie Maschinen verlinkt und Statusmeldungen an Maschinenbediener liefert. Die Vorteile dieser Vernetzung wurden im vergangenen Jahr auf der ICE-Messe beispielhaft anhand eines Umrollers von Kampf aufgezeigt, der mit einer Bahnlaufregelung und mit einem iPQ-Check von BST eltromat ausgestattet war. the@vanced empfing in Echtzeit die Sensorsignale von der Bahnlaufregelung und stellte sie visuell dar. Die Maschinenbediener konnten kontrollieren, wie sich die Bahnposition über die Rolle hinweg veränderte und so die Wickelgüte beurteilen. iPQ-Check überwachte mit seiner zuverlässigen Druckfehlererkennung die Produktion und schickte Fehlersignale an das Cockpit von Kampf.

Fazit

Inzwischen hat BST eltromat eine Vielzahl kundenspezifischer Integrationsprojekte in verschiedenen Branchen umgesetzt und dabei seine Lösungen für die Qualitätssicherung auch an ERP-Systeme angebunden. Für die Zukunft stellen sich hier weitere Herausforderungen. Darüber hinaus wird BST eltromat noch mehr Praxiserfahrung in die Qualitätssicherungssysteme einfließen lassen und technische Innovationen nutzen, um die Bedienung für Maschinenführer weiter zu vereinfachen und noch sicherer zu machen. Und sicherlich wird das iPQ-Center künftig zusätzliche Aufgaben übernehmen, die sich in der Qualitätssicherung im Rollendruck stellen. Die Geschichte des iPQ-Centers wird also fortgeschrieben. [5125]