Linatronic AI: Bitburger sortiert dank KI richtig aus - Krones

Sherlock Holmes gilt zweifellos als der berühmteste Meisterdetektiv der Welt und wird bis heute als Symbol des analytisch-rationalen Denkens verehrt. Seine Arbeitsweise basiert auf der präzisen Auswertung von Daten und einer akribischen Inspektion der Tatorte. Die neue Inspektionsmaschine Linatronic AI löst zwar keine Kriminalfälle, doch ihr Vorgehen ähnelt dem des Meisterdetektivs auf bemerkenswerte Weise. Dank ihrer Intelligenz und einer umfassenden Datenbasis ist sie die momentan präziseste Inspektionsmaschine für die Getränkeindustrie.

Ihre Aufgaben erfüllt sie meisterhaft. Dazu gehört es zu erkennen, ob Verschmutzungen, Abplatzungen und Risse an den Flaschen vorhanden sind oder ob noch Restflüssigkeit oder etwa Lauge in der Flasche verblieben ist. Ausgestattet mit einem künstlichen neuronalen Netz erkennt sie präzise Materialschäden und Verschmutzungen und lässt nur einwandfreie Flaschen passieren. Damit erhöht sie die Qualität und verringert den Ressourcenverbrauch.

Sherlock Holmes zeichnet sich von Natur aus durch seine hohe Intelligenz aus. Im Gegensatz dazu wurde die Linatronic AI gezielt trainiert, um intelligent vorzugehen. Dabei spielten zwei entscheidende Partner eine maßgebliche Rolle: Krones und die Bitburger Brauerei. Aber der Reihe nach – wie bei einer sorgfältigen Ermittlung.

Die Linatronic AI ist seit 2022 bei Bitburger erfolgreich im Einsatz.
Vier Millionen Flaschen füllt die Brauerei täglich ab, davon 90 Prozent Mehrweg.

Der konsequente Einsatz des Mehrwegsystems ist ein zentraler Baustein der Nachhaltigkeitsstrategie. Damit die in Umlauf gebrachten Flaschen auch von einwandfreier Qualität sind, hat eine zuverlässige Inspektionstechnik einen sehr hohen Stellenwert. „Deshalb waren wir äußerst interessiert, als Krones 2020 auf uns zukam, um gemeinsam die Inspektionsmaschine Linatronic AI mit künstlicher Intelligenz zu entwickeln“, sagt Dr. Hankes.

Partner in Inspection

Und er erläutert weiter: „Wir sind stets offen für Innovationen, um unsere Prozesse zu optimieren und die Qualität kontinuierlich zu steigern.“ Natürlich spielte auch das langjährige Vertrauensverhältnis eine entscheidende Rolle. Schließlich verbindet beide Unternehmen eine partnerschaftliche Zusammenarbeit, die bereits in den 1970er Jahren begann.

Auch der Zeitpunkt war der richtige. Auf einer komplett von Krones ausgestatteten Linie war eine Inspektionsmaschine aus dem Jahr 2007 in die Jahre gekommen. Pro Stunde werden auf der Linie 50.000 0,33-Liter-Glasflaschen abgefüllt. Der bisherige Inspektor sollte sowieso durch einen neuen ersetzt werden – und hier kam die Linatronic AI ins Spiel.

Der konsequente Einsatz des Mehrwegsystems ist ein zentraler Baustein unserer Nachhaltigkeitsstrategie. Deshalb waren wir äußerst interessiert, als Krones 2020 auf uns zukam, um gemeinsam die Inspektionsmaschine Linatronic AI mit künstlicher Intelligenz zu entwickeln. Erwin Hächl Dr. Johannes HankesLeiter Technik und Nachhaltigkeit bei Bitburger

Von der Landbrauerei zu einer der bedeutendsten Privatbrauereien Deutschlands

1817 in der Südeifel gegründet, blickt die in siebter Generation geführte Brauerei auf eine mehr als 200-jährige Familientradition zurück und zählt heute zu den modernsten und bedeutendsten Privatbrauereien Deutschlands. Zur Braugruppe gehören die Marken Bitburger, König Pilsener, Köstritzer und Licher. Darüber hinaus besteht eine Vertriebspartnerschaft mit der Benediktiner Weißbräu GmbH. Insgesamt beschäftigt die Unternehmensgruppe rund 1.500 Mitarbeitende. In den frühen 1970er Jahren wurde der heutige Standort in Bitburg-Süd auf der grünen Wiese errichtet und seither kontinuierlich erweitert. Die Brauerei bezieht ihr Wasser aus einer Tiefe von 300 Metern, das bereits seit über 10.000 Jahren in der Erde ruht und einen hohen Mineralienanteil aufweist. Dieses kostbare Wasser wird durch ein Netzwerk von Tiefbrunnen gefördert.

Besser als Sherlock Holmes

Bitburger entschied sich zunächst für einen zweigleisigen Weg. „Das bedeutet, dass wir die Linatronic zunächst klassisch eingesetzt haben, während wir sie parallel für ihre intelligente Anwendung vorbereitet haben“, erklärt Bernd Köhl. Der Leiter der Elektro-Instandhaltung arbeitet bereits seit 40 Jahren bei Bitburger, sein Verständnis für die Inspektionsabläufe sucht in der Brauerei seinesgleichen.

Konkret bedeutete diese Vorbereitung, dass die Linatronic AI zunächst mit Zehntausenden von Fotos trainiert wurde. Ähnlich wie Sherlock Holmes bei der Lösung seiner Fälle auf die Hilfe seines Freundes John Watson zählen kann, erhielt auch die Linatronic AI dabei tatkräftige Unterstützung: Die Mitarbeitenden in der Inspektionstechnik bei Krones untersuchten jedes einzelne Bild eingehend und bewerteten es. Ein Beispiel: Ist auf dem Foto ein Schaumrückstand oder ein Schmutzfleck zu erkennen? Im ersten Fall kann die Flasche zur Abfüllung, im zweiten Fall muss sie ausgeschleust werden. In der Fachsprache wird die Zuordnung einer spezifischen Information zu einem Bild als Annotation bezeichnet. Ziel war es, alle potenziellen Fehler per Bild präzise zu erfassen.

Eine Hochfrequenzmessung und ein Infrarotsensor prüfen unter anderem, ob Restflüssigkeit in den Flaschen verblieben ist.

Basierend auf den annotierten Bildern entwickelte das KI-Expertenteam von Krones ein künstliches neuronales Netz. Das ist ein Computermodell, das versucht, die neuronale Struktur des menschlichen Gehirns nachzubilden, das aus Milliarden von miteinander verbundenen Nervenzellen besteht, die elektrische Signale verarbeiten. Ziel des künstlichen neuronalen Netzes ist es, Muster in Daten zu erkennen und daraus Schlüsse zu ziehen. Dabei stellt jedes Neuron eine mathematische Formel dar, die Eingaben verarbeitet und Ausgaben erzeugt. Im Fall von Bitburger waren das die annotierten Bilder, die in einem neuronalen Netz in Schichten angeordnet sind. Die Linatronic AI lernt nach dem Konzept des sogenannten Supervised Learning: Dabei wird ein Lernalgorithmus mit Datensätzen trainiert, die für jede Eingabe eine passende Ausgabe enthalten. Bei der Linatronic AI heißt das, dass jedes Foto einem spezifischen Fehler zugeordnet ist.

Fehlerhafte Flaschen auf frischer Tat ertappt

Während der Trainingsphase wurde das künstliche neuronale Netz immer wieder auf den Leerflascheninspektor aufgespielt und getestet, erweitert und optimiert. „Die Zusammenarbeit verlief hervorragend“, erinnert sich Bernd Köhl. Natürlich gilt: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. Im November 2022 erfolgte daher die entscheidende Validierung und Abnahme dieses neuronalen Netzes durch die Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin (VLB), eine unabhängige Forschungseinrichtung der Brau-, Malz- und Getränkeindustrie.

Seit dieser erfolgreichen Abnahme ist die Linatronic AI eben mit KI-Funktion bei Bitburger erfolgreich im Einsatz. Und das geht folgendermaßen vor sich: Wie jede Inspektionsmaschine befindet sich auch die Linatronic AI direkt vor der Abfüllmaschine. Sie besteht aus mehreren Kontrollbereichen.

Zunächst kontrolliert eine Kamera Kontur, Höhe und Farbe der Flaschen und erkennt dabei auch Kratzspuren (Scuffing Detection).
Anschließend wird zum ersten Mal aussortiert: Das Ausleitsystem Ecopush stößt mangelhafte Flaschen aus und fördert diese zu einem Glasbrecher. Bei Bitburger sind das speziell abgedichtete Auswurfschächte. So ist ausgeschlossen, dass Glasscherben von herunterfallenden Flaschen hochspringen können.
Bei der ersten Seitenwand-Kontrolle werden mit einem speziellen Spiegelkabinett zunächst die Vorder- und Rückseite (zusammen 180 Grad) der Flaschen-Seitenwand quer zur Transportrichtung überprüft.
Mittels Hochfrequenz- und Infrarotsensorik wird geprüft, ob Lauge oder andere Restflüssigkeit in den Flaschen verblieben ist.
In der Riemenstation werden die Flaschen vom Band genommen und seitlich geklemmt weiter transportiert. Hier erfolgt die Inspektion der Dichtfläche, des Bodens und der Mündungsunterseite auf Rostspuren.
Nachdem sich die Flaschen um 90 Grad gedreht haben, erfolgt die Inspektion der ausstehenden 180 Grad der Seitenwand. Damit ist insgesamt eine 360-Grad-Seitenwand-Kontrolle garantiert.
Zum Schluss kommt nochmals das Ausleitsystem Ecopush zum Einsatz.

Der hochintelligente Sherlock Holmes ist von seinem Vorgehen stets überzeugt. Das ist man auch bei Bitburger – dennoch setzt die Brauerei auf regelmäßige zusätzliche Tests, um die Qualität sicherzustellen. Nach jeder 50.000. Flascheninspektion erfolgt eine sorgfältige Überprüfung, um sicherzustellen, dass alle Fehlermuster einwandfrei erkannt werden. Dafür stellt Bitburger der Linatronic gewissermaßen eine Falle: Spezielle Testflaschen mit präparierten Fehlern sind mit einem QR-Code ausgestattet, damit der Leerflascheninspektor die Fehler sauber zuordnen und protokollieren kann. Testflaschen mit eben diesen QR-Codes werden in den Prozess eingeschleust und geprüft, ob die Linatronic AI sie auch zuverlässig aussortiert. Und nur, wenn die Maschine den Test erfolgreich bestanden und die Testflaschen erkannt und ausgeleitet hat, kann die Produktion fortgesetzt werden.

Bernd Köhl, Leiter der Elektro-Instandhaltung, prüft am Display, ob die Linatronic AI Fehler meldet. Potenzielle Unregelmäßigkeiten sind per Bild erfasst und lassen sich am Display begutachten.

Meisterinspekteur der Abfülltechnik

Seit der Einführung der Linatronic AI bei Bitburger hat sich die Inspektionsgenauigkeit signifikant verbessert. „Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass wir heute nur noch diejenigen Flaschen aussortieren, die tatsächlich aussortiert werden müssen", betont Bernd Köhl. Das bedeutet, dass früher auch Flaschen aus dem Produktionsprozess entfernt wurden, die eigentlich hätten weiterverwendet werden können. Dies trägt erheblich zur Nachhaltigkeit bei Bitburger bei. Darüber hinaus hat sich der Betreuungsaufwand verringert, bei der Inspektion muss nicht mehr nachjustiert werden.

Mangelhafte Flaschen werden zuverlässig aussortiert. Bei Bitburger sind das speziell abgedichtete Auswurfschächte. So ist ausgeschlossen, dass Glasscherben von herunterfallenden Flaschen hochspringen können.

Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass wir heute nur noch diejenigen Flaschen aussortieren, die tatsächlich aussortiert werden müssen. Erwin Hächl Bernd KöhlLeiter der Elektro-Instandhaltung bei Bitburger

Der Inspektionsprozess läuft absolut stabil und bei Bitburger ist man von der KI-basierten Technik vollauf überzeugt, etwa auch im Vergleich mit röntgentechnikbasierter Inspektion. Drei der insgesamt acht Abfülllinien sind mittlerweile mit einer Linatronic AI ausgestattet, und auch für zukünftige Linien ist ein entsprechender Einsatz geplant. Der Sherlock Holmes der Inspektionstechnik hat also noch viele Fälle vor sich.