Invirtiendo en el futuro

Fabricante de bebidas se moderniza para la integración de la producción

La solución aislada con que contaba el fabricante de bebidas Emig,  visualización practicamente inexistente, automatización con hardware obsoleto y parcialmente descontinuado, hacía difícil el control eficiente de la producción. A pesar del fuerte crecimiento en los últimos años, la presión de costos y los limitados márgenes causaban problemas. El reacondicionamiento del sistema de control de procesos de la planta mezcladora y de paso el logro de la red integrada de todas las secciones de la planta, es decir, desde la recepción de materiales hasta el área de embotellado y empacado mejoró la situación. Además la solución se ajusta a los requerimientos de la regulación EU 178 / 2002 que fué implementada en Enero de 2005.

Hoy en día el estado de la técnica tiende con frecuencia a estructuras desarrolladas con aplicaciones de automatización aisladas para la recepción de materiales, producción, embotellado y logística. No existe con frecuencia una conexión entre los sistemas individuales ni a un sistema superordinado. En el mejor de los casos existe una conexión mediante interfaces serie, pero en la mayoría de los casos los registros se llevan en papel. Stefan Ruff, el gerente de proyectos de ProLeiT, describe la situación inicial en Waibstadt: “El mezclado de los productos se efectuaba con dos sistemas, sistema uno para las básculas 1 y 2, el sistema dos para la báscula 3. Estos dos sistemas estaban interconectados mediante un puerto serie. Otras interfaces como p.ej. al laboratorio, a la recepción de materiales o a la administración no existían.” Una configuración de sistema que no permitía ningún rastreo de batches, chequeo de condiciones de planta o una producción integral.

Además, la regulación EU 178 / 2002 que describe nuevos requerimientos legales para la industria de bebidas concernientes a trazabilidad de productos se había emitido en Enero de 2005. Con la comunicación en papel llevada a cabo hasta entonces, hubiera sido muy compleo y llevaría mucho tiempo cumplir con dichos requerimientos. Es por ésto que Emig decidió modernizar su automatización. Knud Hinrichsen, el gerente de proyectos de Emig, describe los requerimientos: “Necesitábamos un sistema integrado y estandarizado de administración de materiales con el fin de poder realizar el rastreo de batches desde la recepción de insumos hasta las líneas de llenado, no solo debido a la regulación EU 178. Se trataba también de mejorar nuestro proceso y optimizar el consumo de materia prima mediante datos de batches. Naturalmente también necesitabamos una mucho mejor visualización de nuestros procesos, no solamente para ver cuál válvula estaba abierta o cerrada. Sino también para ver si había algún problema de dispositivos en el proceso.”

La nueva forma

Una solución de automatización integrada era esencial para reemplazar el proceso de registro a mano que consumía mucho tiempo. Para Emig la integración comienza ahora con la recepción de materia prima. La adquisición de datos automatizada no solo recolecta los datos del proveedor, tales como batches entregados, sino también valores específicos de batch, p.ej. grado de Brix, valor de acidez y la fecha de caducidad de la materia prima entregada. Parte de éstos datos viene de la información en la nota de entrega, la otra parte del Sistema Administrativo de Información de Laboratorio (LIMS). El laboratorio checa la materia prima a su llegada, libera el material o lo bloquea si no cumple con el requerimientos. De esta manera los materiales pueden ser transportados según los diferentes grados de calidad a uno de los 40 tanques de materia prima y ser extraídos para la producción cuando es necesario.

Con el fin de lograr los resultados planeados se llevó a cabo una reconstrucción considerable a nivel electrotécnico y se tuvo que desarrollar nuevo software. Stefan Ruff describe las modificaciones: “Se modificó todo el nivel de automatización, con excepción del Profibus existente para la báscula 3. Antes del proyecto, éste nivel consistía en dos sistemas, un controlador Simatic S5 con visualzación y una PC con sistema operativo DOS con comunicación Interbus. Ahora un controlador Simatic S7 con periferia decentralizada constituye el núcleo del sistema. El S7 controla las tres básculas así como todo el control secuencial. El hardware para el sistema CIP, un controlador Simatic S5 con periferia ET-200 se conservó, solo lo integramos a la red de comunicación. En el nivel principal implementamos Plant Direct iT, nuestro sistema de control de procesos básico, con los módulos Plant Acquis iT para la administración de datos de producción y Plant Batch iT, el sistema de batches con administración de materiales integrada y rastreo de batches. La interconexión a Sistemas ERP y LIMS la llevamos a cabo mediante acoplamiento parametrizable Plant Connect iT. Además integramos un manejador de reportes web, de tal manera que cada empleado autorizado pueda tener acceso a los datos de producción”.

Con el sistema de control de procesos Direct iT, se pudieron implementar funciones básicas tales como válvulas, motores, controladores y básculas (Siwarex U) logrando así un mejora sustancial en la operación y control. La extensa librería contiene módulos para monitoreo y control de dispositivos en el proceso, así como propiedades de monitoreo especiales como límites de valores y disgnóstico del bus. El software conforma la base para todos los otros módulos del sistema Plant iT. También ejecuta la interfaces con el proceso, con el personal de operación y mantenimiento así como con la recepción de materiales, para lo cual se creó una interfaz de usuario especial.

Plant Batch iT toma la funcionalidad y datos de Plant Direct iT como base y cubre adicionalemente los requerimientos específicos de procesos de batches controlados por recetas. El administrador Batch iT provée al usuario con funciones fundamentales tales como compilación y administración de recetas, lista de materiales, descripciones de proceso y órdenes de producción, visualización y operación del procesamiento de órdenes, control de producción y archivamiento de los datos de pedidos. Los datos maestros pueden ser generados y administrados mediante el módulo Administrador de Materiales y los datos de transacción almacenados en forma exacta relativa al batch.

Vista general de las transacciones de almacén y existencias

Una función de estadística proporciona descripciones generales de las existencias actuales, de los datos de consumo y producción así como de posibilidades de evaluación relativas a batches específicos.

El administrador de datos de producción Plant Acquis iT adquiere datos del proceso, de la producción y de maquinaria de tres diferentes maneras: Adquisición de datos contínua, por disparo de evento o manualmente. A su vez es posible la evaluación en función de: tiempo, turno, órden de producción y batch.

La comunicación entre Plant iT y los sistemas super y subordinados FOSS (ERP) y LIMS se realiza con  interfaz parametrizable Plant Connect iT.

El nuevo mundo

Actualmente la solución de automatización de Emig consiste en un sistema de control de procesos con sistema de batches, administración de materiales y acoplamiento a todos los otros sistemas que son relevantes para la producción. En el área de recepción de materia prima se visualizan los datos de ordenes, los cuales son complementados por el usuario y retornados para su procesamiento comercial. El departamento de producción recibe los pedidos con cantidades de producción y destino por parte del sistema ERP. Tras procesar las órdenes, devuelve los datos de producción junto con cantidades actuales y consumos. El laboratorio obtiene datos y muestras de la recepción de materia prima y de la producción, genera o modifica listas de materiales para recetas y devuelve sus resultados.

De acuerdo a la orden de producción del FOSS la receta maestra del administrador Batch iT es enviada junto con la existencia de materiales del administrador a la optimización de recetas, donde los datos son comparados con la calidad de los materiales por parte del LIMS, las unidades individuales de planta disponibles y las cantidades en existencia. De aquí los datos son devueltos en forma de recetas de producción al sistema de batches. Para el procesamiento del batch, el sistema de batches controla los dispositivos de control correspondientes, motores y bombas en la producción de manera tal que las cantidades predefinidas son suminstradas automáticamente a las básculas y tanques de mezclado respectivamente. La dosificación de contenedores o adiciones manuales también son controladas por el sistema. Posiblemente se tendrán que usar tanques de procesamiento intermedios para la homogenización o para filtrar el jugo hacia los tanques de mezclado. Al final de cada batch, se analiza si son necesarios ajustes adicionales de agua, materia prima o saborizantes antes de liberar el jugo y bombearlo al área de llenado.

Vista detallada de lista de ordenes, matriz y secuencia de un batch activo

Toda la información de la recepción del transporte, el laboratorio y de la producción se unen en la administración de materiales y se actualizan en caso de nuevas entregas por transporte o remoción. El administrador de materiales administra los datos maestros, de producción, de consumo e inventario en base a la información suministrada por los sistemas conectados y se los reporta al ERP (FOSS). El ERP genera las ordenes de producción y se las envía al sistema de control. A éste respecto Stefan Ruff: “El administrador de materiales es el eje central al cual tienen acceso todos los sistemas conectados. Esto permite la producción automática con procesamiento integrado y rastreo de batches empleando FOSS, LIMS, el sistema de control y la recepción de materia prima”.

Esta solución permitió a Emig elevar la eficiencia productiva y asegura una mejro calidad comunicativa interna. Hinrichsen enfatiza la cooperación constructiva y orientada a resultados entre Emig y ProLeiT, así como la flexible y sensible implementación del proyecto. El hecho de que se tenía que continuar produciendo sin parar y de que se trataba de productos altamente sensibles se tuvo que tomar en cuenta a cada paso del proyecto.