Mill E3 bei Whitworth Bros. Ltd.
Nach Jahren der Planung ist die erste Mill E3 Wirklichkeit geworden und liefert grosse Mengen digitaler Daten über den Mahlprozess. Das könnte die Müllerei weltweit verändern.
Stuart Spear, 30. November 2021
Die Idee, eine der modernsten Mühlen zu bauen, die man sich vorstellen kann, war ein gemeinsames Ziel von Bühler und der grössten Mühle in Grossbritannien von Whitworth Bros. Ltd. Heute ist dieses ambitionierte Ziel Realität. Die erste Mühle nach dem Mill E3 Konzept liegt direkt an einer der Hauptverkehrsadern des britischen Autobahnnetzes, auf der die charakteristischen gelben Tankwagen von Whitworth täglich das Mehl zu den Kunden bringen.
Die Anlage, die auf einem zweieinhalb Hektar grossen Gelände in Whitley Bridge in Yorkshire steht, ist das Ergebnis jahrelanger Planung. Aber erst als Anfang 2021 die erste Weizenlieferung zur Mühle eintraf, wurde die Mill E3 von einer Vision zur Realität. Diese futuristische Anlage sollte zu einem Meilenstein für die Mühlenindustrie werden. Was hier gelernt und entwickelt wird, hat das Potenzial, die Müllerei weltweit zu verändern. «Die Mill E3 ist eine Abkehr von der traditionellen Art, eine Mühle zu betreiben. Sie ermöglicht es uns, die Grenzen auszuweiten und mit der SmartMill-Technologie weiter voranzukommen, um die Möglichkeiten in der Müllerei wirklich zu erweitern», erklärt Mike Peters, Geschäftsführer von Whitworth.
Im Mittelpunkt dieser Entdeckungsreise stehen digitale Daten, und im Herzen der Digitalisierung wiederum liegen Sensoren und das Automatisierungssystem, das die Daten liefert. 15 000 Datenpunkte überwachen jeden Aspekt der Produktion, von der Anlieferung des Rohmaterials bis zum Entlad der mit Mehl beladenen Lastwagen, die zur Auslieferung an die Kunden bereitstehen. Alle fünf Sekunden leiten die Sensoren Daten an das Produktionsleitsystem Mercury MES weiter, um die Kontrolle über jeden Aspekt der internen Abläufe der Mühle zu erleichtern, und an Bühler Insights, wo Algorithmen vergangene und aktuelle Produktionsparameter vergleichen, um sicherzustellen, dass die Mühle stets mit optimaler Effizienz arbeitet.
«Das ist ein unglaublich spannendes Projekt für uns. Wir haben es bei unseren Networking Days an der IpackIma in Mailand 2018 vorgestellt, und jetzt ist es hier bei Whitworth Realität», sagt Roman Sonderegger, Leiter der Geschäftseinheit Wheat & Rye bei Bühler. «Dank dieser Mühle können wir in einem nie zuvor möglichen Ausmass Datenmengen sammeln und analysieren. Das bedeutet, dass wir Dinge über den Müllereiprozess herausfinden werden, an die wir bisher nicht einmal gedacht haben, was uns wiederum in die Lage versetzt, Ideen und neue Dienstleistungen zu entwickeln, die wir für alle unsere Kunden umsetzen können.»
Whitworth ist ein traditionelles Familienunternehmen, das technologische Innovation in den Mittelpunkt seines Geschäftsmodells gestellt hat. Diese Philosophie hat das Unternehmen durch organisches Wachstum und Akquisitionen zum grössten Müller Grossbritanniens gemacht: Die Whitworths Holdings Limited Milling Group betreibt 17 Mühlen an zehn Standorten. Von zentraler Bedeutung für die Entwicklung der Mill E3 war die in 20 Jahren gewachsene Beziehung zwischen den Mitarbeitenden von Bühler und Whitworth Bros. Hier ist ein Vertrauen entstanden, das es beiden Unternehmen ermöglicht hat, zunächst beim Bau dieser innovativen Mühle zusammenzuarbeiten und nun gemeinsam die Art von digitalen Innovationen zu entwickeln, die die Müllereipraxis revolutionieren werden.
«Bühler ist ein hervorragender Mühlenbauer, und wir sind ziemlich gut darin, sie zu betreiben», sagt Peters, der auf fast 40 Jahre Erfahrung in der Müllereibranche zurückblicken kann. «Wir können Beobachtungen in Echtzeit zurückmelden und so mit den Erwartungen der Kunden und dem Produktionsdruck umgehen. Der Betrieb und die Wartung einer Mühle ist etwas ganz anderes als der Bau einer Mühle.»
Bühler ist ein hervorragender Mühlenbauer, und wir sind ziemlich gut darin, sie zu betreiben.
Mike Peters,
Geschäftsführer von Whitworth
Für Peters gehören das Volumen und die Geschwindigkeit des Datenflusses zu den stärksten Aspekten der Mill E3. «Das Spannendste an der Technologie ist, dass sie dem Bediener Daten in Echtzeit liefert, die es dem Müller ermöglichen, wichtige und fundierte Entscheidungen über die Anlage zu treffen», erklärt er. «Wir bei Whitworth fühlen uns als Pioniere, und über die 15 000 Datenpunkte können wir herausfinden, welches die optimalen Maschinenparameter sind, um sehr gleichmässige Endprodukte herstellen zu können. Ist das einmal genau definiert, kann man den Mahlprozess genauer einstellen und die Prozessfähigkeiten weiter verbessern.
Aber nicht nur die Funktionsweise der Mill E3 ist radikal, auch ihr Design ist revolutionär. Auf jeder Ebene verlaufen pneumatische Leitungen aus Edelstahl von der Decke bis zum Boden, die periodische Einblicke in die Umwandlung von Weizen zu Mehl gewähren. Dank diesem Design ist jeder Prozess leicht zu beobachten, und alle Module sind für Wartungszwecke und zur Überprüfung des reibungslosen Prozessablaufs leicht zugänglich. Für die Anlage in Whitley Bridge braucht es nur einen Bediener für die gesamte Mühle.
«Bühler hat im Laufe der Jahre so viele Lösungen entwickelt, und jetzt haben wir durch unsere gemeinsame Arbeit die fortschrittlichste Mühle der Welt gebaut», sagt Andrew Thomson, Technical Miller bei Whitworth Bros.
Das ist auch ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu unserem Unternehmensziel, den Energie- und Wasserverbrauch sowie Lebensmittelabfälle in den Wertschöpfungsketten unserer Kunden bis 2025 um 50 Prozent zu reduzieren.
Roman Sonderegger,
Leiter der Geschäftseinheit Wheat & Rye bei Bühler
Die Mill E3 verdankt ihren Namen den drei Vorteilen, die sie in Bezug auf Platzbedarf, Installationszeit und Energieeinsparung bietet. Alle drei wurden mit Blick auf Kosteneinsparungen und Nachhaltigkeit entwickelt. Die Möglichkeit, den Platzbedarf und das Volumen einer Mühle zu reduzieren, bedeutet weniger Baumaterial, weniger Bauzeit und weniger Landverbrauch. Sowohl die Ausrüstung in der Mühle als auch die Mühle selbst wurden so konzipiert, dass sie maximale Energieeinsparungen ermöglichen, während die Zeit für die Installation der Mühle durch modulare Plug-and-Play-Müllereilösungen wie das neue Gebläsemodul und das Zyklonabscheidermodul, das modulare Reinigungssystem Vitaris und das Vermahlungssystem Arrius erheblich verkürzt wurde.
«Das ist auch ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu unserem Unternehmensziel, den Energie- und Wasserverbrauch sowie Lebensmittelabfälle in den Wertschöpfungsketten unserer Kunden bis 2025 um 50 Prozent zu reduzieren», erklärt Sonderegger.
Zu den digitalen Diensten, die in der Mill E3 zum Einsatz kommen, gehören der Temperatur- und Vibrationsmanagement-Service (TVM), das Yield Management System (YMS), die Fehler- und Stillstandszeitanalyse (EDA), die Gesamtanlageneffektivität (OEE) sowie Replay. Zusammen liefern sie kontinuierliche Daten über die Maschinenleistung, potenzielle Wartungsprobleme, Trends in der Maschinenleistung und deren Zusammenhang mit Qualität und Effizienz.
Das Herzstück eines jeden Mahlprozesses sind jedoch die Walzen, die das eigentliche Mahlen übernehmen. In der Mühle in Whitley Bridge hat Bühler zum ersten Mal das neuste Vermahlungssystem Arrius in einer komplett neuen Anlage und in grossem Umfang installiert. Die Sensoren überwachen Temperatur- und Vibrationsvariablen sowie die Konsistenz des Weizens, um die Verteilung der Zufuhr zu steuern, die Walzen an die Eigenschaften des Weizens anzupassen und die angestrebte Endproduktqualität zu ermöglichen.
«Der Weizen, der in die Mühle kommt, wird zunächst von Online-Sensoren geprüft, um seine wichtigsten Parameter zu ermitteln», erklärt Thomson. «Dann überprüfen die Sensoren im Arrius die Verteilung der Zufuhr und steuern sie, sodass sich das Mahlsystem wieder an die sich ändernden Eigenschaften des Weizens während des Mahlprozesses anpassen kann. Durch diesen einzigartigen Einsatz von Sensortechnologie wird sichergestellt, dass jederzeit optimale Mahlparameter erreicht werden.»
«Wir können jederzeit die Qualität des Mehls sehen, das wir herstellen; wenn es Qualitätsschwankungen gibt, können wir das Mehl sofort isolieren, indem wir das Silo wechseln, anstatt auf einen Labortest zu warten, und wir können den Qualitätskontrollprozess automatisieren», sagt Thomson. «Das Dashboard ist ebenfalls fantastisch, denn sobald man das Kontrollsystem öffnet, sieht man sofort, was die Mühle produziert, und man kann die Performance während der Nacht zurückverfolgen. Ich kann die Trends erkennen, wo ich mich früher auf eine manuelle Berechnung verlassen hätte.»
Für Thomson liegt der eigentliche Reiz der Mill E3 in ihrem künftigen Potenzial, und er glaubt, dass die Fähigkeit, die Maschinenleistung zu analysieren, zu überwachen und zu steuern, die grössten zukünftigen Vorteile bringen wird.
«Wir befinden uns noch in einem sehr frühen Stadium der Nutzung dieser Informationen und tragen sie in Zusammenarbeit mit Bühler Teams zusammen, um herauszufinden, wie wir alle Daten am besten nutzen können», erklärt Thomson. «Ich denke, wir werden wir in der Lage sein, die Wartung und Leistung von Maschinen anhand von Geräusch- und Schwingungssensoren vorherzusagen, die uns direkte Datenströme und Trends liefern, anstatt uns darauf verlassen zu müssen, dass ein Bediener an einer Maschine vorbeigeht und erkennt, dass es ein Problem geben könnte. Mir gefällt die Tatsache, dass wir alle Datenpunkte für uns gesammelt bekommen und dass wir alle diese Punkte auf dem Produktionsleitsystem Mercury MES sehen. Wir können die Daten nutzen, um einen rationelleren Ansatz zur Steigerung der Rentabilität und Effizienz in der Produktion zu verfolgen.»
Dieser neue Einblick in die Maschinenleistung ist der nächste Schritt in der Evolution des Mahlens hin zum ultimativen Ziel der vollautomatischen SmartMill. Die Müllerei befindet sich auf einer Reise, und in den letzten Jahren hat sich die Mahltechnologie von der Maschinenautomatisierung hin zur datengestützten Mühle entwickelt, die durch Dienste wie Bühler Insights bereitgestellt wird. «Die SmartMill-Services sind wie eine Menge Legosteine, aus denen sich der Müller die Teile heraussuchen kann, die er braucht, um seine Ziele zu erreichen», erklärt Sonderegger. «Das Spannendste an dieser Reise ist, dass wir erst am Anfang stehen und alle Daten, die wir sammeln, es uns ermöglichen werden, neue Ideen und neue Dienstleistungen zu entwickeln, um unseren Kunden auf der ganzen Welt zu helfen.»
Die SmartMill-Services sind wie eine Menge Legosteine, aus denen sich der Müller die Teile heraussuchen kann, die er braucht, um seine Ziele zu erreichen.
Roman Sonderegger,
Leiter der Geschäftseinheit Wheat & Rye bei Bühler
Die Datenmenge, die in Whitley Bridge erzeugt wird, ermöglicht nun die nächste Evolutionsstufe in Form der selbstregulierenden Mühle, die in der Lage ist, die eigenen Produktionsparameter der Anlage in einem geschlossenen Kreislauf zur Optimierung der Produktion zu nutzen. Der Schlüssel dazu ist ein detailliertes Verständnis der Mechanik des Mahlens, sodass in der neuen Iteration der Mühle die Verarbeitung automatisch angepasst werden kann, ohne dass der Anlagenbetreiber eingreifen muss.
«Mit der SmartMill sind wir unterwegs zur vollautomatischen Mühle. Wir brauchen immer noch den Müller als Experten, der den Autopiloten entsprechend den spezifischen Bedürfnissen der Mühle einrichtet», erklärt Sonderegger. «Dafür brauchen wir kurze Innovationszyklen, anstatt zu versuchen, alles in einem Rutsch bis zur Perfektion zu entwickeln, und dank unserer Beziehung zu Whitworth können wir Hypothesen aufstellen und dann versuchen, uns anzupassen, anstatt die perfekte Welt aufs Mal zu bauen.»
Eine weitere wichtige Funktion der Mill E3, die noch in den Kinderschuhen steckt, ist Blockchain. Diese Technologie stösst bei den Grosskunden von Whitworth auf grosses Interesse, da sie das Potenzial hat, die sichere Übertragung von Daten an die Kunden zu ermöglichen und Transparenz über die genauen Produktionsparameter zu schaffen, die für das Mahlen ihres Produkts verwendet werden.
«Letztlich wird man nicht ständig Proben für zusätzliche Labortests nehmen müssen, da die SmartMill in der Lage ist, bestimmte Parameter als Teil der Lieferanzeige an den Kunden in die Blockchain zu übertragen», erklärt Peters. «Das bedeutet, dass man einen Qualitätsdatensatz für diese Lieferung hat, der Teil eines Blockchain-Trails sein könnte, der vom Kunden aus die gesamte Wertschöpfungskette hinuntergeht und für vollständige Integrität sorgt.»
Der Hauptvorteil der Blockchain ist die sichere Datenerfassung und -speicherung, die ein Höchstmass an Datensicherheit und Transparenz ermöglicht. Sie wird ein konsistentes, rückverfolgbares und lebensmittelsicheres Produkt ermöglichen. Zu den künftigen Anwendungen der Blockchain-Technologie könnte die Verwendung von Sensoren in Fahrzeugen gehören, die sowohl Weizen zur Verarbeitung als auch Mehl an die Kunden liefern, um die benötigte Zeit, die Umgebungstemperatur und andere Sicherheitsprozesse zu überwachen; sie könnte zur Überwachung der Maschinenleistung als eine Art intelligente Versicherung oder zur Verbesserung der Rückverfolgbarkeit eingesetzt werden. Die Vision ist, dass die Blockchain den Bedarf an häufigen Probenahmen und Labortests verringern wird, da der Müller im Rahmen des Produktzertifizierungsprozesses in Echtzeit Zugriff auf die Produktionsparameter hat.
Einer der aufregendsten Aspekte für alle, die an der Mill E3 arbeiten, ist die Kreativität, die der Entwicklung neuer Ideen Vorschub leistet. Peters nennt die Wettervorhersage als Beispiel für eine der Möglichkeiten, die er für die SmartMill sieht. Die Witterungsbedingungen verändern den Zustand des gemahlenen Getreides. Ist es heiss, muss zum Beispiel dem Getreide zusätzliches Wasser zugeführt werden, um es in einen optimalen Mahlzustand zu bringen. Er stellt sich vor, dass die lokalen Witterungsbedingungen in die Prozesssteuerung der Mühle eingespeist werden könnten, um die Ziele für die Weizenaufbereitung in Echtzeit zu automatisieren. «Bei Whitworth haben wir das Gefühl, auf einer Entdeckungsreise zu sein, die uns unendlich viele Möglichkeiten eröffnen wird. Aufgrund unserer offenen und engen Beziehung zu Bühler haben wir die einmalige Möglichkeit, eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der Müllerei zu spielen.»
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