Gute Beispiele sind hierbei die bereits erwähnten Begriffe „Smart“ und „Intelligent“. Denn unter dem Begriff „Smart Packaging“ – oder auch „Aktive Verpackung“ gemäß der Definition der Verbraucherzentrale – wird generell verstanden, dass die Verpackung über Zusatzfunktionen verfügt, die über die Grundfunktionen der Verpackung (Schutz-, Handhabungs-, Logistikfunktion etc.) hinausgehen. Dies kann bspw. durch ein geschicktes Design oder durch den Einsatz von speziellen Werkstoffen geschehen, um z. B. besondere Eigenschaften des Produkts zu unterstützen oder länger zu erhalten. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung einer Schutzatmosphäre, um Alterungs- oder Reifungsprozesse bei Lebensmitteln hinauszuzögern. Eine verbesserte Handhabungsfreundlichkeit durch besondere mechanische Verschlusslösungen fällt ebenfalls unter das „Smart Packaging“.

Unter dem Begriff „Intelligente Verpackung“ werden dagegen Verpackungen zusammengefasst, die in gewissem Maße mit ihrer Umwelt kommunizieren können, um bspw. Zustandsänderungen des Produkts deutlich zu machen. Ein Beispiel hierfür wäre eine spezielle Beschichtung, die einen Farbumschlag erfährt, wenn die Kühlkette unterbrochen wurde. Als Kommunikationsmittel können hier jedoch auch Barcodes oder RFID-Transponder zum Einsatz kommen. In einigen Fällen wird unter der intelligenten Verpackung sogar verstanden, dass sie nicht nur den Zustand des Produkts überwacht, sondern aktiv darauf reagiert, bspw. durch das Einschalten einer aktiven Kühlung.

In welchem Rahmen jedoch ebenfalls immer öfter über eine notwendige „Intelligenz“ der Verpackung gesprochen wird, ist die Industrie 4.0. Hier benötigen insbesondere cyber-physische Systeme eine Möglichkeit, die Verpackung und ihren Zustand in der realen Welt auch gleichzeitig in der digitalen Welt abbilden zu können. Eine Verpackung gemäß den Vorgaben des „Smart Packaging“ bietet sicherlich einen Mehrwert, jedoch ist dies für eine Eignung im Sinne des Industrie-4.0-Gedankens nicht ausreichend. Die „Intelligente Verpackung“ hingegen kommt den Anforderungen schon deutlich näher. Allerdings muss neben der Kommunikation mit dem Kunden bzw. Verbraucher auch noch die Kommunikation mit der von der Industrie 4.0 propagierten „Smart Factory“ möglich sein.

Neben den beiden oben genannten Differenzierungen wird noch eine weitere benötigt, die die Frage beantwortet, welche Eigenschaften eine Verpackung aufweisen und mit welchen technischen Lösungen sie ausgestattet sein muss, damit sie für die Anforderungen der Industrie 4.0 geeignet ist. Wann ist also eine „intelligente Verpackung“ auch eine „Verpackung 4.0“? Hierzu ist ein Blick auf das Konzept der Industrie 4.0 notwendig.

Geprägt wurde der Begriff „Industrie 4.0“ im Rahmen der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung. Gemeint ist die vierte industrielle Revolution, die auf die Vernetzung aller Maschinen, Produkte und Prozesse in einer sogenannten „Smart Factory“ hinausläuft. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen Techniken wie bspw. drahtlose Netze, intelligente Objekte, Sensorik und Aktorik verwendet werden. Ein wichtiger Baustein bei der Umsetzung der Industrie 4.0 sind so genannte „Smart Objects“ bzw. „Smart Products“ oder zu Deutsch intelligente Objekte bzw. Produkte. Bei einem Smart Product handelt es sich laut Definition des VDI/VDE-GMA Fachausschusses 7.21 „Industrie 4.0“ um ein „hergestelltes oder gefertigtes (Zwischen-)Produkt, das in einer Smart Factory die Kommunikationsfähigkeit (nach außen) zur Vernetzung und intelligente Interaktion mit anderen Produktionsteilnehmern mitbringt.“

 

Aus dieser Definition lässt sich ableiten, dass ein „Smart Product“ in der Lage sein muss, mit seiner Umgebung – d. h. mit Komponenten der „Smart Factory“ – zu kommunizieren. Dies wiederum lässt dann eine Vernetzung – entweder über die Infrastruktur innerhalb der „Smart Factory“ oder über (produkt-)eigene Systeme – sowie intelligente Interaktionen zu. Unter Letzteren kann bspw. verstanden werden, dass das „Smart Product“ Informationen über seine Umgebung – entweder durch eigene Sensorik bestimmt oder von außen kommuniziert – erfasst und basierend auf diesen Informationen entsprechende Aktionen auslöst, also bspw. eine Weiche innerhalb der Fördertechnik stellt.

Auf die Verpackung übertragen wird deutlich, dass auch diese in gewisser Weise ein „Smart Product“ im Sinne der Industrie 4.0 ist. Gleichzeitig kann sie sogar noch mehr sein, indem sie bspw. einem „dummen“ Produkt die erforderliche Kommunikationsfähigkeit verleiht, es also erst zu einem „Smart Product“ macht. Eine moderne Verpackung muss also die Anforderungen der Definition eines „Smart Products“ erfüllen, damit sie zu Recht als Verpackung 4.0 bezeichnet werden kann. Zu beachten ist bei dem folgenden Entwurf einer Definition, dass nur vorgegeben wird, was die Verpackung können muss, jedoch nicht, wie sie diese Aufgabe zu bewältigen hat.

Die minimalen Anforderungen an eine Verpackung 4.0 können daher wie folgt dargestellt werden:

  1. Die Verpackung muss Informationen tragen, die für die Steuerung vernetzter Prozesse relevant sind.
  2. Es muss eine Kennzeichnung vorhanden sein, die den Austausch dieser relevanten Daten mit außenstehenden Systemen der Industrie 4.0 ermöglicht.
  3. Diese Kennzeichnung muss eine Kommunikation mit anderen Komponenten der Smart Factory ermöglichen, d. h. im Sinne der Industrie 4.0 mindestens maschinenlesbar sein.

Diese Definition lässt nun darauf schließen, dass jede Verpackung, die Informationen enthält, auch gleichzeitig eine für die Industrie 4.0 geeignete Verpackung ist. Insbesondere, da eine spezielle Sensorik bzw. sogar Aktorik, wie sie unter dem Begriff „Intelligente Verpackung“ eingesetzt wird, theoretisch für die Industrie 4.0 direkt an der Verpackung gar nicht notwendig und eher als optional anzusehen ist. Das gesamte System der Smart Factory muss in der Lage sein, Daten von Sensoren mit der Verpackung in Verbindung bringen zu können und darauf basierende Entscheidungen zu treffen.

Der Teufel steckt hier jedoch im Detail, denn die benötigte Art, Inhalt und Menge der in der Definition aufgeführten Informationen ist stark abhängig von der logistischen Kette bzw. dem Produktlebenszyklus, den das verpackte Produkt – bzw. die Verpackung selbst – durchläuft. Die genaue Festlegung dieser Grunddaten wird in Zukunft von allen beteiligten Unternehmen eine entsprechende Kommunikation im Vorfeld erfordern. Insbesondere für Verpackungshersteller wird dies einen erhöhten Verwaltungsaufwand bedeuten, da die Verpackung für jeden Kunden – abhängig von seiner Branche – einen eigenen Satz an Informationen zu der Verpackung erhalten muss.

Weitere Fragen, die ebenfalls individuell gelöst werden müssen, sind darüber hinaus u. a.:

  • Welche Technik wird zur Kennzeichnung verwendet?
  • Soll oder muss diese Kennzeichnung statische – wie bspw. bei einem Barcode – oder dynamische Informationen – wie dies mit einem RFID-Transponder möglich ist – enthalten?
  • Gibt die Verpackung nur Informationen weiter, wenn sie „von außen“ angesprochen wird, oder nimmt sie selbstständig Kontakt zu „Kommunikationspartnern“ auf?

Technisch existieren hier für jede der möglichen Antworten bereits Lösungen. Ein begrenzender Faktor sind jedoch die Verpackungskosten, denn je mehr die Verpackung – im Sinne von Daten speichern und ggf. sogar verwalten – leisten kann, desto teurer wird sie zwangsweise werden, und nicht für jedes Produkt muss auch der volle Funktionsumfang vorhanden sein.

Hilfestellung für die Beantwortung dieser Fragen können hierbei die Mitarbeiter des Instituts für Verpackungstechnik (IfV) des VVL e. V. in Dortmund bieten. Informationen und Kontakte finden Interessenten unter www.vvl-ev.de.

 
Text:
Dipl.-Logist. Matthias Grzib, Projektleiter am Institut für Distributions- und Handelslogistik (IDH) des VVL e. V., Dortmund. Kontakt: Tel. +49 231 /560 779 - 82, m.grzib@vvl-ev.de
 

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