Poprawa jakości produktu końcowego oraz wydajności linii, poprzez wymianę i relokację homogenizatora oraz modernizację systemu sterowania.
Dla lidera branży spożywczej przeprowadziliśmy modernizację sterowania linii produkcyjnej, celem poprawy jakości produktu końcowego, zwiększenia wydajności linii i poprawy wydajności procesu mycia CIP.
Aby osiągnąć zamierzony cel, równocześnie z systemem sterowania, przebudowie podlegała cała linia, relokowano niektóre urządzenia, zmieniono przebieg rur, usunięto, część starych zaworów i dołożono ponad 100 nowych.
Po więcej szczegółów zapraszamy do poniższego studium przypadku.
Główne założenia i wyzwania projektu
- Relokacja homogenizatora (HPH) na linii i wymiana na nowszą jednostkę o większej wydajności w celu prowadzenia homogenizacji po obróbce termicznej i chłodzeniu, a nie jak dotychczas przed pasteryzacją.
- Modernizacja systemu sterowania, między innymi, zamiana 3 niezależnych procesorów, w jeden główny i zbudowanie systemu rozproszonego.
- Stworzenie nowego systemu SCADA obejmującego system raportowania CIP i produkcji.
- Dostosowanie systemu CIP do relokacji HPH i wdrożenie zmiany w przebiegu i podziale obiektów CIP dla lepszego i bardziej optymalnego czasowo procesu mycia instalacji.
- Usunięcie z dotychczasowego układu Deareatora oraz obecnej jednostki HPH i dostosowania połączeń produktowych oraz połączeń rurowych zapewniające wydajny CIP dla nowego przebiegu ciągu produkcyjnego.
- Wykonanie prac na zbiornikach, zapewniających lepsze domywanie się zbiorników z pozostałości produktów.
Korzyści projektu
- Poprawa jakości produktu końcowego.
- Poprawa wydajności linii produkcyjnej.
- Zmniejszenie odpadu.
- Usprawnienie kontroli produkcji.
- Podwyższenie wydajności przeprowadzanej procedury mycia CIP na linii.
- Poprawa diagnostyki systemu sterowania.
Etap 0 | Prace przygotowawcze
Po otrzymaniu zlecenia, nasze prace rozpoczęliśmy od wnikliwej inwentaryzacji obecnego stanu linii:
- poprosiliśmy klienta o przekazanie aktualnych dokumentacji elektrycznych
- poprosiliśmy klienta o aktualne oprogramowanie sterowników i paneli operatorskich
- zinwentaryzowaliśmy szafy i szafki sterownicze
- przeprowadziliśmy wywiady z użytkownikami linii operatorami, służbami utrzymania ruchu (UR) i liderami
- zebraliśmy również informacje na temat oczekiwań klienta
Na podstawie tych informacji i wiedzy na temat czasowych ograniczeń projektu, opracowaliśmy koncepcję modernizacji i uzgodniliśmy ją z klientem. Przystąpiliśmy również do tworzenia harmonogramów, choć one podlegały okresowym aktualizacjom, aż do końca projektu.
Etap 1 | Projektowanie
Posiadając wiedzę, gdzie chcemy dotrzeć i z jakiego miejsca ruszamy, nasz zespół przystąpił do opracowywania projektów elektrycznych. Ponieważ linia składała się z wielu szaf i szafek sterowniczych, do których klient posiadał różne dokumentacje i każda z nich była różnej jakości, to uzgodniliśmy z klientem, że przygotujemy mu jedną wspólną dokumentację dla całej linii. Takie rozwiązanie bardzo ułatwia służbom UR, diagnozowanie linii i zapewnia klientowi posiadanie aktualnej i edytowalnej wersji dokumentacji. Pozwoliło nam to również na uzgodnienie z klientem i technologami, nowego nazewnictwa urządzeń, wspólnego dla całej linii produkcyjnej.
Etap 2 | Programowanie
Gdy projekt elektryczny był już na ukończeniu, do pracy mogli przystąpić programiści. Mimo, że za całą pracę linii miał odpowiadać, po modernizacji, 1 procesor, to ze względu na wielkość zadania i jego skomplikowanie, praca została podzielona na cztery osoby, 2 były odpowiedzialne za kod sterownika PLC, a 2 za przygotowanie systemu SCADA. Bazą do przygotowania oprogramowania był projekt elektryczny i schemat P&ID. Równoległe prace nad schematem P&ID dodatkowo komplikowały i utrudniały zadanie programistom, jednakże wysoki stopień zaangażowania w pracę, ze strony wszystkich inżynierów, pozwolił przystąpić nam do testów FAT zgodnie z harmonogramem.
Etap 3 | Testy FAT
To był bardzo ważny moment tego projektu, gdyż po wielu miesiącach prac i ustaleń, mieliśmy wraz z klientem i technologami, zweryfikować czy to co przygotowaliśmy odpowiada potrzebom klienta. Testy FAT podzielone były na cztery 8-godzinne spotkania, po których następował tydzień przerwy, aby programiści mogli wprowadzić zmiany i poprawki jakie zostaną wychwycone na testach. Był to więc proces, trwający przez okres 1 miesiąca, ale nie był to czas stracony, wręcz przeciwnie, wykorzystaliśmy ten czas bardzo dobrze i to oraz zaangażowanie inżynierów, pozwoliło nam uruchomić linię w założonym czasie.
Etap 4 | Montaż
Planowaliśmy to od wielu miesięcy, ale jak to plany, rzadko kiedy są zgodne z rzeczywistością. Niemniej nauczeni jesteśmy reagować na bieżąco i dostosowywać się do realiów, więc i tak było tym razem. Naszą pracę, zaczęliśmy jak zwykle od montażu elektrycznego, instalacji szaf, modernizacji tych istniejących, montażu aparatury pomiarowej, budowania tras, ułożenia kabli i podłączenia wszystkiego. Potem rozpoczęliśmy szczegółowe testy i/o. Zespół inżynierów, podzielony był na mniejsze grupy, tak, aby niezależnie testować różne obszary i tym samym maksymalnie przyspieszyć prace.
Etap 5 | Uruchomienie i testy SAT
Kiedy prace montażowe dobiegały końca, rozpoczęliśmy rozruch instalacji. Tu też postępowaliśmy zgodnie z wypracowanymi standardami, najpierw rozruch na sucho – gdy po prostu uruchamiamy poszczególne urządzenia, sprawdzając czy pracują prawidłowo – czy silniki obracają się we właściwą stronę, zawory otwierają się i zamykają zgodnie z sygnałami przekazywanymi do sterownika itd. Potem rozruch na mokro, gdy testujemy instalację jeszcze bez właściwego produktu, ale już zalewając ją wodą, aby sprawdzić poprawność działania sekwencji. Gdy ten etap zakończył się powodzeniem, rozpoczęliśmy próby z produktem, kiedy realizujemy już konkretne receptury klienta.
Uruchomienie instalacji spożywczej, gdzie jest „mokra” produkcja, wiąże się z dodatkowymi trudnościami, bo po każdym etapie produkcji trzeba przeprowadzić jej mycie. Na naszej instalacji mieliśmy do umycia 3 tory, a na każdym z nich po 3-4 obiekty. Mycia były prowadzone równolegle do produkcji. Po zakończeniu danego etapu produkcyjnego rozpoczynał się proces mycia CIP tej części instalacji. Ze względu na to, że program nadal był w okresie testowania, programista musiał czasami zdalnie wspomagać operatorów podczas nocnych prac na linii.
Etap 6 | Asysta i kalibracja
Po uruchomieniu, przeszliśmy do etapu szkoleń, asysty i wprowadzania poprawek. Był to okres podczas, którego nasi inżynierowie obserwowali produkcję na bieżąco, starając się wychwycić potencjalne błędy i je skorygować, a cały zespół klienta – technolodzy, operatorzy, liderzy produkcji i utrzymanie ruchu zgłaszali na bieżąco rzeczy, które można by jeszcze zmienić, aby proces produkcji i mycia był optymalny. Ze względu na wiele możliwych receptur realizowanych na tej linii i każdorazowe mycie instalacji po produkcji, asysta trwała około miesiąca. Dało to również przestrzeń czasową na dokładne wyszkolenie operatorów i liderów produkcji do korzystania z nowego programu sterującego.
Rezultaty projektu
Dzięki zaangażowaniu wszystkich stron, projekt okazał się dużym sukcesem. Zrealizowano, wszystkie założone cele:
- wzrosła wydajność produkcji,
- poprawiono jakość produktu końcowego,
- usprawniono kontrolę produkcji,
- zmniejszono straty produkcyjne, zarówno podczas uruchamiania produkcji jak i podczas jej kończenia,
- podwyższono wydajność i jakość przeprowadzanej procedury mycia CIP
- poprawiono diagnostykę systemu sterowania,
- umożliwiono pogłębioną analizę produkcji i mycia CIP, dzięki rozbudowanemu systemowi raportowania,
W najbliższym czasie, wraz z amerykańską firmą posiadającą know-how w kwestii optymalizacji procesów mycia CIP, będziemy dostosowywać oprogramowanie do instalacji ich urządzeń, co powinno przełożyć się na kolejne skrócenie czasów mycia i mniejsze zużycie mediów. Mamy też kilka swoich pomysłów na to, co jeszcze można by zmodernizować na tej linii i rozmawiamy o nich z klientem.
Zastosowane komponenty
- Szafy sterownicze w wykonaniu Higienic Design firmy Rittal
- Sterownik 1518F-4 PN/DP firmy Siemens
- Zdalne wyspy i/o ET200SP firmy Siemens
- Moduły komunikacyjne IE/PB LINK i IM 153-4 PN firmy Siemens
- Moduły wagowe Siwarex WP522 firmy Siemens
- Komputer przemysłowy IFP2200 firmy Siemens
- Refraktometr procesowy Vaisala Polaris PR-53-AC
- Oprogramowanie TIA WinCC Professional v18 – Server + Client
- Wyspy zaworowe firmy Festo
- Falownik 132 kW firmy Danfoss
