Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Fertigungs- und Verpackungsanlage für Zigaretten oder ähnliche Produkte aus Fertigungseinheiten, wie Zigaretten-Herstellmaschine, sog. Maker, Verpackungsmaschine sog. Packer, ggf. Folieneinschlagmaschine, ggf. Gebindepacker, sog. Stangenpacker und ggf. Kartonpacker, sog. Kartonierer zum Herstellen und versandfertigen Verpacken von Produkten - Zigaretten - einer bestimmten, begrenzten Menge - Sollmenge . Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Fertigung von Zigaretten (oder Zigarillos) erfordert zunehmend eine schnelle, wirtschaftliche Anpassung an unterschiedliche Produkte. Diese Unterschiede können Qualitäten der Zigaretten, unterschiedliche Marken, Ausstattungen etc. betreffen. Häufig sind von einer Sorte bzw. Marke bzw. Ausstattung nur begrenzte Mengen zu fertigen.
Bisher wird die Fertigungs- und Verpackungsanlage nur überschlägig an die zu fertigende Anzahl von Zigaretten-Packungen angepasst, mit einer im sicheren Bereich liegenden Überproduktion. Diese ist häufig nicht absetzbar und muss letztendlich vernichtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die insbesondere komplette Fertigungs- und Verpackungsanlage für Zigaretten so zu steuern, dass begrenzte Mengen - Sollmengen - hergestellt werden können, ohne dass die Fertigung mit allzu großen Überproduktionen verbunden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein erfindungsgemäßes Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Die Überwachung der Speicher für Zigaretten und Zigarettenpackungen sowie der übrigen Fertigungseinheiten der "Linie" erfolgt durch bekannte Organe, wie Sensoren, Taster, Zählwerke etc., so dass praktisch zu jeder Zeit der aktuelle Produktionsstand erfasst und danach weitere Maßnahmen ergriffen werden können.
Die Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass anhand der zu fertigenden Sollmenge unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit der einzelnen Fertigungseinheiten, der als Erfahrungswert bekannten Ausschussproduktion sowie unter Berücksichtigung einer aktuellen, unerwarteten Fehlproduktion jeder Fertigungseinheit das für die Sollmenge erforderliche Material, insbesondere Verpackungsmaterial, zur Verfügung gestellt wird.
Der Fertigungsablauf der gesamten Fertigungs- und Verpackungsanlage wird über einen gemeinsamen Zentralrechner ausgewertet und auf einem angeschlossenen Bildschirm angezeigt. Die erfindungsgemäß Vorrichtung ist in Anspruch 9 definiert.
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass vor Erreichen der Sollmenge an Produkten - Zigaretten/Zigarettenpackungen - das an jeder Fertigungseinheit vorhandene Material, insbesondere Verpackungsmaterial, hinsichtlich der Weiterverwendbarkeit für die nächstfolgende Produktart überprüft und auf einem Bildschirm angezeigt wird.
Die zu fertigende Sollmenge kann sich erfindungsgemäß aus einer produktbedingten Vorgabe ergeben, alternativ aber auch aus einem vorhandenen Bestand von bestimmtem Material, zum Beispiel von Steuerbanderolen für Zigarettenpackungen. Die Sollmenge kann der Anzahl der vorhandenen Steuermarken entsprechen.
Weitere Besonderheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft eine Fertigungsanlage für Zigaretten, also eine sogenannte Linie. Diese besteht aus Fertigungseinheiten, nämlich beispielsweise aus einer Zigarettenherstellmaschine, nämlich einem Maker 10, einer an diesen anschließenden Verpackungsmaschine, also einem Packer 11, einer nachfolgenden Folieneinschlagmaschine 12, einer Verpackungsmaschine zum Herstellen von Gebinden aus mehreren Zigarettenpackungen, also einem Stangenpacker 13 und einem Kartonierer 14, der die Packungsgebinde, also Zigarettenstangen, in einen Versandkarton verpackt.
Die von dem Maker 10 gefertigten Zigaretten werden von einem Zigarettenförderer 15 mit einem Zigarettenspeicher 16 dem Packer 11 zugeführt. Bei diesem kann es sich beispielsweise um einen Hinge-Lid-Packer handeln, also um eine Verpackungsmaschine zum Fertigen von Klappschachteln. Dem Packer 11 ist ein Zuschnittspeicher 17 zugeordnet, also eine Einrichtung zur Aufnahme eines größeren Vorrats an vorgefertigten Zuschnitten für die Klappschachtel. Der Zuschnittspeicher 17 weist auch Förderorgane auf zur Zuführung von Zuschnittstapeln zum Packer 11.
Die durch den Packer 11 gefertigten (Zigaretten-)Packungen werden über einen Packungsförderer 18 der Folieneinschlagmaschine 12 zugeführt. Diese hat die Aufgabe, die Zigarettenpackungen in einen äußeren Folien- oder Kunststoffzuschnitt einzuhüllen. Aus den fertiggestellten Zigarettenpackungen werden Packungsgruppen gebildet, die im Bereich des Stangenpackers 13 mit einer Gebindeumhüllung versehen werden und somit eine Zigarettenstange aus üblicherweise zehn Zigarettenpackungen ergeben. Diese Zigarettenstangen werden durch einen Stangenförderer 19 dem Kartonierer 14 zugeführt. Dieser übergibt fertige Versandkartons 20 mit einer Mehrzahl von Zigarettenstangen an einen Abförderer 21. Im Bereich des Packungsförderers 18 zwischen dem Packer 11 und der Folieneinschlagmaschine 12 befindet sich ein Packungsspeicher 22 für die Aufnahme einer größeren Anzahl von Zigarettenpackungen (ohne Außenumhüllung).
Die beschriebenen Fertigungseinheiten müssen mit Material versorgt werden. Dem Maker 10 ist Tabak in ausreichender Menge zuzuführen, außerdem Zigarettenpapier in Gestalt von gewickelten Bahnen, nämlich Bobinen. Des weiteren ist dem Maker 10 ebenfalls in Gestalt von Bobinen gewickeltes Filteransetzpapier zuzuführen, damit die gefertigten Zigaretten im Bereich einer Filteransetzmaschine 23 mit dem entsprechenden Material versorgt werden können. Den anderen Fertigungseinheiten ist Verpackungsmaterial ebenfalls in gewickelten Bahnen, also als Bobinen zuzustellen. Dies gilt für die Fertigung eines bei Zigarettenpackungen des Typs Klappschachtel üblichen Kragen, weiterhin für eine Innenumhüllung, einen sogenannten Innerliner der Zigarettengruppe und für die Außenumhüllung aus Folie oder Zellglas. Hierfür ist ein zentrales Lager 24 vorgesehen, in dem die Bobinen 25 der unterschiedlichen Materialien beispielsweise auf Paletten gelagert sind. Eine geeignete Fördervorrichtung, beispielsweise ein gemeinsamer Materialförderer 26, ist entlang einer Förderbahn 27 zwischen dem Lager 24 und den einzelnen Fertigungseinheiten verfahrbar für die Zustellung des Bobinen-Materials nach Bedarf.
Bei dem gezeigten Beispiel kann das Lager 24 so aufgebaut sein, dass Filteransetzpapier 28, Kragenmaterial 29, Innerlinermaterial 30, Folienmaterial 31 und Zigarettenpapier 32 im Bereich der Förderbahn 27 zur Übernahme durch den Materialförderer 26 positioniert sind, und zwar jeweils in günstiger Relativstellung zu der zugeordneten Fertigungseinheit.
Der Ablauf der Fertigung der Zigaretten bis zur Herstellung der fertigen mit Zigarettenstangen gefüllten Versandkartons 20 wird fortlaufend bzw. von Zeit zu Zeit überwacht und erfasst. Zu diesem Zweck ist gemäß
Die Fertigungssteuerung hinsichtlich einer bestimmten Produktionsmenge wird gemäß einer ersten Ausführungsform in der Weise durchgeführt, dass zu der geforderten Fertigungsmenge eine geringe Sicherheitsmarge hinzugerechnet wird, zum Beispiel zwischen 5% und 10% und dass die so gebildete Mengenvorgabe - Sollmenge - als Eingangsgröße dient. Die tatsächliche Fertigung, also die Gesamtproduktion, ist größer als die Sollmenge, und zwar unter Berücksichtigung von Ausschussproduktionen bzw. Fehlproduktionen jeder Fertigungseinheit bzw. jeden Aggregats. Die als Beispiel dargestellte Steuerung berücksichtigt dabei zum einen die erwartete Fehlproduktion und darüber hinaus eine unerwartete Fehlproduktion. Hieraus ergibt sich eine tatsächliche Fehlproduktion. Die erwartete Fehlproduktion ergibt sich aus den Daten der einzelnen Fertigungseinheiten und Aggregate, die aufgrund der ständigen Betriebsauswertung vorliegen und gespeichert sind. Die unerwarteten Fehlproduktionen werden durch Überwachung bzw. Abfrage von Produktionsdaten der einzelnen Fertigungseinheiten und Aggregate während der Fertigung ermittelt. Aus den beiden Daten wird ständig der Produktionsbedarf der Anlage ermittelt unter Berücksichtigung der Mengenvorgabe, nämlich derart, dass bei Beendigung der Produktion und Fertigung die Sollmenge erreicht ist.
Die Anzahl der zu fertigenden Zigaretten ergibt sich aus der Sollmenge sowie den tatsächlichen Fehlproduktionen der gesamten Linie. Die Zigarettenfertigung muss demnach an die sich möglicherweise während des Fertigungs- und Verpackungsprozesses ändernden Daten angepasst, nämlich erhöht oder reduziert werden.
Unter Berücksichtigung der genannten Daten, nämlich der Sollmenge und der erwarteten, also vorbekannten Fehlproduktion, wird das erforderliche Material jeder Fertigungseinheit am Anfang der Fertigung zur Verfügung gestellt. Die unerwartete Fehlproduktion führt zu einer Veränderung der Bereitstellung von Material, insbesondere der Nachforderung und Nachlieferung von Material für einzelne Fertigungseinheiten.
Wie anhand des Fließdiagramms in
Es wird unterstellt, dass der Kartonpacker 14 als Endmaschine in der Linie eine tatsächliche (gesamte) Fehlproduktion von 50 Einheiten geliefert hat und dass diese der erwarteten Fehlproduktion 40 entspricht, also unerwartete Fehlproduktion nicht angefallen ist. Als Ergebnis der Arbeitsweise des Kartonpackers ist ein (erwarteter) Mehrbedarf an 50 Einheiten ermittelt. Der vorgeordnete Stangenpacker 13 muss eine verwertbare Produktion von 5.050 Einheiten liefern.
Für den Stangenpacker 13 wird eine erwartete Fehlproduktion von 50 Einheiten und zusätzlich eine unerwartete Fehlproduktion von 100 Einheiten unterstellt. Dies bedeutet zum einen, dass die vorangehende Fertigungseinheit, also die Folieneinschlagmaschine 12, eine verwertbare Menge von 5.200 Einheiten liefern muss. Darüber hinaus ist eine Nachforderung 39 an Verpackungsmaterial erforderlich, und zwar für die unerwartete Fehlproduktion von 100 Einheiten.
Die Folieneinschlagmaschine 12 hat bei diesem Beispiel eine gesamte Fehlproduktion von 60 Einheiten. Dem steht gegenüber eine angenommene Fehlproduktion 40 von 140 Einheiten. Da die vorangehende Fertigungseinheit, nämlich der Packer 11, nach den tatsächlichen Fehlproduktionen belastet wird, hat der Packer 11 eine Menge von 5.260 Einheiten zu liefern.
Für den Packer 11 muss weiterhin berücksichtigt werden, dass eine vorgegebene, angenommene Fehlproduktion von 100 Einheiten gegeben ist. Darüber hinaus ist eine unerwartete, also zusätzliche Fehlproduktion 41 von 290 Einheiten zu berücksichtigen. Dies bedeutet zum einen, dass der Maker 10 aufgrund der Leistung des Packers 11 zusätzlich Zigaretten für 390 Einheiten liefern muss, also insgesamt 5.650 Einheiten.
Für die Nachlieferung von Verpackungsmaterial zum Packer 11 (während des Produktionsprozesses) kommen andere Überlegungen zum Tragen. Die Nachforderung 39 für den Packer 11 ist an sich durch die unerwartete Fehlproduktion 41 bestimmt, also mit 290 Einheiten belastet. Da jedoch die nachfolgende Fertigungseinheit, nämlich die Folieneinschlagmaschine 12, ein "Materialguthaben" von 40 Einheiten einbringt, ist dem Packer 11 Material nur für 250 Einheiten nachträglich zuzustellen.
Der Maker 10 ist durch die nachfolgenden Fertigungseinheiten mit einer Produktion von 5.650 Einheiten belastet. Es wird angenommen, dass eine erwartete Fehlproduktion 40 von 200 Einheiten gegeben ist. Hinzukommen aber 230 Einheiten an unerwarteter Fehlproduktion 41. Dies bedeutet, dass die Produktion an Zigaretten insgesamt 6.080 Einheiten beträgt, um die Leistung des Makers 10 und die aller nachfolgenden Fertigungseinheiten zu berücksichtigen, so dass am Ende die Mengenvorgabe vom 5.000 erreicht ist.
Aufgrund der Vorbelastungen durch die nachfolgenden Fertigungseinheiten muss dem Maker 10 Material, nämlich Tabak und Zigarettenpapier sowie Filterpapier für 480 Einheiten während des Fertigungsprozesses nachgeliefert werden.
Die Blockschaltbilder gemäß
Gemäß Feld 42 wird bei Beginn einer Chargenfertigung in den Zentralrechner 35 die herzustellende Marke eingegeben sowie die Mengenvorgabe, also der herzustellende Bedarf, einschließlich einer geringen Sicherheitsmarge. Danach beginnt das Produktionsprogramm.
Für die Produktion muss die (Anfangs-)Menge an Verpackungs- und sonstigem Material jeder Fertigungseinheit bereitgestellt werden. Hierzu werden gemäß Feld 43 im Zentralrechner die gespeicherten, durchschnittlichen bzw. erwarteten Fehlproduktionen für jede Fertigungseinheit bzw. jedes Aggregat abgerufen. In Verbindung mit der Mengenvorgabe kann die Materialmenge, insbesondere die Verpackungsmaterialmenge gemäß Feld 44 berechnet werden. Eine entsprechende Information wird an den Lager-PC 36 übermittelt und entsprechend das Material den einzelnen Fertigungseinheiten zur Verfügung gestellt.
Dieser Berechnungszyklus wird während der Fertigung der Charge mehrmals bzw. ständig wiederholt, und zwar für alle Fertigungseinheiten dieser Linie. Dabei werden jeweils die festgestellten Veränderungen gegenüber den Vorgaben und Annahmen berücksichtigt. Dies erfordert, dass die Fertigungseinheiten durch Sensoren und andere Überwachungsorgane hinsichtlich des Produktionsprozesses und vor allem hinsichtlich der sich in der Linie befindenden ganz oder teilweise fertiggestellten Produkte überwacht werden. Insbesondere sind in den Fertigungseinheiten und in den Speichern (bekannte) Sensoren und Tastorgane vorhanden, die den jeweiligen Füllstand erfassen und entsprechende Daten an den Zentralrechner 35 liefern.
Zum Erfassen der ganz oder teilweise gefertigten Mengen wird gemäß Feld 45 nach jedem Berechnungszyklus das vorliegende Ergebnis erneut durch Abfrage und Berechnung ermittelt. Es wird dabei zunächst durch Abfrage die Anzahl der Packungen im Fertigungsprozess festgestellt. Des weiteren wird die Speichermenge an Zigaretten im Zigarettenspeicher 16, die Menge an Packungen im Packungsspeicher 22 erkannt. Schließlich werden auch die Packungen erfasst, die den Kartonierer 14 verlassen haben und als "Gutpackungen" in den Versandkarton 20 gefüllt sind.
Aus diesen Abfragedaten wird gemäß Feld 46 eine Berechnung durchgeführt, und zwar die vorliegende Gesamtproduktion ermittelt aus den Abfragen gemäß Feld 45. Die errechnete Gesamtproduktion wird gemäß Feld 47 der Sollmenge gegenübergestellt. Wenn die Gesamtproduktion die Sollmenge (noch) nicht erreicht hat, wird die Bedarfsberechnung für die einzelnen Fertigungseinheiten wiederholt, und zwar nach Maßgabe des in
Aus
Gemäß Feld 47 werden maschinenspezifische Daten abgefragt, nämlich die Produktionsleistung von Maker 10, Packer 11, Folieneinschlagmaschine 12, Stangenpacker 13 und Kartonierer 14. Des weiteren werden die Fehlproduktionen der vorgenannten Fertigungseinheiten festgestellt, und zwar die tatsächliche Fehlproduktion aus der bekannten (angenommenen) Fehlproduktion und der unerwarteten Fehlproduktion. Aus diesen Daten gemäß Feld 47 wird der Verbrauch an Material bzw. Verpackungsmaterial für die einzelnen Fertigungseinheiten gemäß Feld 48 berechnet. Gemäß Feld 49 wird dann eine Vergleichsrechnung angestellt, und zwar wird der tatsächliche Verbrauch an Material bzw. Verpackungsmaterial im Verhältnis zu den "Gutpackungen" im Bereich des Kartonierers 14 dem durchschnittlichen Verbrauch an Material der betreffenden Fertigungseinheit (mit den erwarteten Fehlproduktionen) ebenfalls den Gutpackungen im Bereich des Kartonierers 14 gegenübergestellt. Wenn die erste Vergleichszahl größer ist als die zweite, wird gemäß Feld 50 eine weitere Berechnung angestellt, nämlich für nachzuforderndes Verpackungs- bzw. sonstiges Material der betreffenden Fertigungseinheit. Zu diesem Zweck werden die Fehlproduktionen der betreffenden Maschine, zum Beispiel des Makers 10, und der nachfolgenden Fertigungseinheiten 11, 12, 13, 14 addiert und daraus das nachzufordernde Material für die betreffende Fertigungseinheit ermittelt. Eine entsprechende Information wird an das Lager gegeben. Diese Berechnung wird nacheinander für alle Fertigungseinheiten der Linie durchgeführt.
Wenn aufgrund der im Zusammenhang mit
Zunächst wird der Maker 10 heruntergefahren. Dies bedeutet, dass die Zufuhr des Materials - Tabak, Zigarettenpapier und Filterpapier - unterbrochen und der Maker 10 hinsichtlich der Produktion "leergefahren" sowie schließlich abgeschaltet wird. Der dem Maker nachgeordnete Zigarettenspeicher 16 wird unter Aufrechterhaltung der Arbeitsgeschwindigkeit der nachfolgenden Fertigungseinheiten leergefahren. Der Füllstand des Zigarettenspeichers 16 wird ständig abgefragt. Wenn der Zigarettenspeicher geleert ist, wird für den nachfolgenden Packer 11 der Betriebszustand "Leerfahren" eingeleitet. Wenn aufgrund entsprechender Abfrage der Packer 11 leergefahren ist, wird diese Fertigungseinheit abgeschaltet.
Der Packungsspeicher 22 wird bei voller Arbeitsgeschwindigkeit leergefahren. Auch hier erfolgt eine Überwachung des Füllzustands. Wenn der Packungsspeicher 22 leergefahren ist, wird für die nachfolgende Folieneinschlagmaschine 12 der Betriebszustand "Leerfahren" eingeleitet.
Danach wird der Füllzustand der Folieneinschlagmaschine 12 abgefragt. Wenn diese Fertigungseinheit leer ist, erfolgt die Abschaltung. Zugleich wird der Stangenpacker 13 auf den Betriebszustand "Leerfahren umgestellt. Wenn eine Abfrage ergibt, dass der Kartonierer 14 leergefahren ist, ist das Ende der Produktion gegeben. Alle Fertigungseinheiten werden abgeschaltet. Reste an Verpackungsmaterial werden automatisch entfernt. Dies wird durch eine Abfrage überprüft. Eine Fertigmeldung wird an den Zentralrechner 35 gegeben. Dieser zeigt das Ende der Produktion an.
Die vorstehend beschriebene Überwachung der gesamten Fertigungs- und Verpackungsanlage in Bezug auf bereits gefertigte Produkte bzw. auf teilweise fertiggestellte Produkte ermöglicht eine andere, vorteilhafte Steuerung der Produktionsmenge bzw. einer herzustellenden Sollmenge. Dabei wird unterstellt, dass den einzelnen Fertigungseinheiten der Linie ausreichend Material, insbesondere Verpackungsmaterial zur Verfügung steht oder nach Bedarf angefordert wird. An Stelle einer fortlaufenden Berücksichtigung von vorbekannten, erwarteten sowie unerwarteten Fehlproduktionen wird eine bereits gefertigte Menge an Produkten (Zigarettenpackungen/Zigaretten), also eine Istmenge, fortlaufend oder durch zyklische Abfragung - zum Beispiel in Abständen von 10 s. - gegenübergestellt, und zwar unter rechnerischer Berücksichtigung des in der Fertigungs- und Verpackungsanlage vorhandenen Materials bzw. unter Berücksichtigung der ganz oder teilweise fertiggestellten Produkte. Dieses Ergebnis wird der Sollmenge gegenübergestellt. Wenn die produzierte Istmenge zusammen mit den in der Fertigungs- und Verpackungsanlage vorhandenen Produkten die Sollmenge ergibt, wird der Abschaltprozess für die Fertigungs- und Verpackungsanlage eingeleitet, und zwar zunächst durch Herunterfahren und schließlich Abschalten des Makers bis zur letzten Fertigungseinheit.
Die vorgegebene Sollmenge kann auf unterschiedliche Weise bestimmt sein, insbesondere auch durch notwendigen Verbrauch bestimmten Materials. Insbesondere kann es erforderlich sein, Packungszuschnitte bestimmter Ausstattung und/oder Steuerbanderolen restlos zu verbrauchen und hierauf die zu fertigende Sollmenge abzustellen.
Schließlich ergibt sich eine Besonderheit aus
Das Material wird stets in kompletten, jedoch kleinstmöglichen Einheiten den Fertigungseinheiten zur Verfügung gestellt, zum Beispiel durch Paletten mit vorgegebener Menge des Verpackungsmaterials.