Πώς μπορούν οι ψηφιακές τεχνολογίες να συνδυαστούν με τα υπάρχοντα μηχανήματα,  με απώτερο σκοπό τη βελτίωση της παραγωγής;

Το μέλλον του μέλλοντος είναι το παρών». H φράση ανήκει στον Καναδό φιλόσοφο Marshall McLuhan, ωστόσο μπορεί να βρει απόλυτη εφαρμογή στις προσπάθειες ιχνηλάτισης των σύγχρονων απαιτήσεων της βιομηχανίας κατά τη διάρκεια της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης.

Οι πολυάριθμοι διαφορετικοί όροι, που χρησιμοποιούνται για να ορίσουν την 4η Βιομηχανική Επανάσταση μπορεί μερικές φορές να προκαλέσουν μια παρανόηση της έννοιας, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε εμπόδια αναφορικά με την υιοθέτηση των αλλαγών, που αυτή πρεσβεύει. Πολλές φορές, οι εταιρείες συμβαίνει να δυσκολεύονται να απεικονίσουν την απόδοση μιας τεχνολογικής επένδυσης, καθώς πολλές λύσεις είναι ψηφιακές και όχι φυσικές.

Για όλη αυτή την τεχνολογική μετεξέλιξη, είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε ότι το κάθε βήμα προς την ψηφιοποίηση δεν σημαίνει ταυτόχρονα και την επένδυση σεβαστών ποσών (εννοούμε της τάξης των χιλιάδων ευρώ), όπως μπορεί να συνέβαινε στο παρελθόν. Κι αυτό ισχύει γιατί ένα μεγάλο μέρος του παλαιού εξοπλισμού μπορεί να αξιοποιηθεί από τις βιομηχανικές επιχειρήσεις.

Στο σημείο αυτό, πρέπει να αναφέρουμε, όπως έχουμε πει σε άλλα αφιερώματα στο παρελθόν, ότι ακόμα και μία προσθήκη μερικών νέων αισθητήρων ή μιας μεταβλητής ταχύτητας σε ένα κομμάτι παλαιού εξοπλισμού, συχνά μπορεί όχι μόνο να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού, αλλά και να βελτιώσει την απόδοση συνολικά.

Οι περισσότερες εφαρμογές που έχουν να κάνουν με εξοπλισμό ψηφιοποίησης, μπορούν να τοποθετηθούν σε υπάρχοντα μηχανήματα, με σκοπό να ενισχύσουν τις δυνατότητές τους. Αυτό που είναι απαραίτητο να κάνουν οι επιχειρήσεις, όμως, είναι μια εκτίμηση για το τι έχουν ήδη και να προσδιορίσουν μεθόδους με τις οποίες μπορούν να φέρουν τον παλαιό εξοπλισμό τους στη σύγχρονη εποχή. Εν ολίγοις, το κρίσιμο ζήτημα αφορά στον προσδιορισμό του επιχειρηματικού προβλήματος ή τους στόχους που θέλει να πετύχει μια βιομηχανική επιχείρηση, πριν ξεκινήσει να αξιολογεί και να επενδύει σε τεχνολογικές λύσεις.

Συνήθως, οι επιχειρήσεις επενδύουν σε λύσεις «με το κλειδί στο χέρι», οι οποίες περιλαμβάνουν τόσο το hardware όσο και το software. Με τον τρόπο αυτό και λόγω της ικανότητας των ψηφιακών δεδομένων να παρέχουν αποτελέσματα σε πραγματικό χρόνο, οι εταιρείες είναι σε θέση να αρχίσουν να επιτυγχάνουν βελτιώσεις πολύ πιο γρήγορα από ό, τι πριν.
Ακολουθούν δύο παραδείγματα λύσεων που εφαρμόστηκαν σε παλαιό εξοπλισμό και βελτίωσαν σημαντικά την παραγωγή.
Πιο συγκεκριμένα, θα εξετάσουμε αρχικά το παράδειγμα της Mitsubishi Electric και της Horizon Instruments, το οποίο αποδεικνύει πόσο αποτελεσματική μπορεί να είναι μια λύση τύπου «με το κλειδί στο χέρι» για παραγωγικό εξοπλισμό παλαιού τύπου. Ένα τέτοιο παράδειγμα, όπως και αυτό που θα παρουσιάσουμε στη συνέχεια με τον εξοπλισμό της Rockwell, βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τις απαιτήσεις της βιομηχανίας κατά τη διάρκεια της 4ης Βιομηχανική Επανάσταση, που διανύουμε τώρα.

ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ MITSUBISHI ELECTRIC ΚΑΙ ΤΗΣ HORIZON INSTRUMENTS
Το πρόβλημα: Βελτιώση των λειτουργιών με παράλληλη μείωση των χειροκίνητων παρεμβάσεων.
Όταν ένας εκ των κορυφαίων παρόχων ανοσοδοκιμασιών και συσκευών In Vitro Diagnostic (IVD) αποφάσισε να βελτιώσει μια μηχανή πλήρωσης, η Mitsubishi Electric και η Horizon Instruments, η οποία είναι ειδική στο σχεδιασμό και την κατασκευή οργάνων και αυτοματισμών, παρείχαν μια πολύ αποτελεσματική πλήρως αυτοματοποιημένη λύση.

Ο κατασκευαστής συσκευών IVD αντιμετώπιζε πολλά προβλήματα με το μηχάνημα πλήρωσης, το οποίο είχε μια ηλικία δεκαπέντε ετών. Το σύστημα ήταν ιδιαίτερα αργό και δεν μπορούσε να προσφέρει το επίπεδο ακρίβειας, ευελιξίας και αυτοματισμού, που ο ίδιος ο παραγωγός επιθυμούσε. Επιπλέον, η τεχνολογία πίσω από το μηχάνημα ήταν ξεπερασμένη, αφήνοντας το εργοστάσιο εκτεθειμένο σε περίπτωση βλάβης του εξοπλισμού.

Η λύση: Ένα πλήρως αυτοματοποιημένο μηχάνημα πλήρωσης, που χρησιμοποιεί σερβοκινητήρες που οδηγούνται από PLC
Η Mitsubishi Electric και η Horizon Instruments ανέπτυξαν μια καινοτόμο λύση, που θα αντιμετώπιζε τις ανάγκες και τις προκλήσεις του κατασκευαστή συσκευών IVD. Το μηχάνημα περιστρέφεται γύρω από ένα PLC MELSEC-L, που εξασφαλίζει ακριβή ταχύτητα και θέση τεσσάρων σερβοκινητήρων MELSERVO-JE και των σχετικών σερβοενισχυτών τους, που συνδέονται μέσω ενός δικτύου υψηλής ταχύτητας SSCNET III / H.
Ας θυμηθούμε όμως τι είναι το PLC. Το PLC είναι ένα ψηφιακό ηλεκτρονικό σύστημα, σχεδιασμένο για χρήση σε βιομηχανικό περιβάλλον, το οποίο χρησιμοποιεί μια προγραμματιζόμενη μνήμη για την αποθήκευση εντολών. Με αυτόν τον τρόπο, επιτελούνται διάφορες λειτουργίες, όπως λογικές, χρονικές, μετρητικές και αριθμητικές πράξεις και ελέγχονται μέσω αναλογικών/ψηφιακών μονάδων, διάφορες μηχανές ή διαδικασίες.

Ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής (PLC) είναι μια ειδική συσκευή, η οποία έρχεται να αντικαταστήσει στον πίνακα του κλασικού αυτοματισμού όλους τους βοηθητικούς ηλεκτρονόμους, τα χρονικά και τους απαριθμητές.
Ξαναγυρνάμε στο παράδειγμα μας. Εδώ το σύστημα, λοιπόν, φορτώνει κενές πλάκες από έναν σταθμό εισόδου σε ένα σύστημα μεταφοράς, το οποίο κινεί τις πλάκες προς το σταθμό πλήρωσης. Όταν φτάσουν εκεί, κάθε μικρή δεξαμενή της πλάκας συνδέεται με ένα ακροφύσιο πλήρωσης που λαμβάνει τον απαραίτητο όγκο υγρού από μια συγκεκριμένη φιάλη εισόδου. Μόλις ολοκληρωθεί η διανομή υγρών, οι πλάκες μεταφέρονται στον σταθμό εξόδου και στοιβάζονται.
Το σύστημα αυτό, το οποίο ενσωματώνει και οθόνες αφής (HMI), επιτρέπει στους χειριστές να επιλέγουν τις σωστές συνταγές και τον σωστό όγκο υγρού, που πρέπει να διανέμεται στα δοχεία της κάθε πλακας. Αυτό παρέχει υψηλή ευελιξία στις λειτουργίες, καθώς και δυνατότητα παρακολούθησης της διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο.
Το αποτέλεσμα αυτής της επένδυσης ήταν η σημαντική αύξηση της παραγωγικότητας και η μείωση της φύρας. Έχοντας τη δυνατότητα επεξεργασίας μεταξύ 4.000 και 5.000 πλακών την ημέρα, η καινούργια εγκατάσταση είχε άμεσο θετικό αντίκτυπο στην παραγωγή. Η νέα εγκατάσταση είναι επτά φορές πιο παραγωγική από ότι ήταν στο παρελθόν, ακόμα και όταν λειτουργούσε σε πλήρη παραγωγικότητα.
Επιπλέον, η απρόσκοπτη ενσωμάτωση PLC, σερβοκινητήρων και σερβοενισχυτών εξασφαλίζει γρήγορη ταχύτητα πλήρωσης, υψηλή ακρίβεια και επαναληψιμότητα, παρά τους μικρούς όγκους που διαχειρίζεται. Ως αποτέλεσμα, η βιομηχανική επιχείρηση μπόρεσε να εξαλείψει ζητήματα που σχετίζονται με την υπερπλήρωση των δοχείων των πλακών και τη μείωση της φύρας του υγρού, κατά περισσότερο από 50%.
Για να διασφαλιστεί η μακροζωία, η εγκατάσταση που δημιουργήθηκε είναι αρκετά ευέλικτη ώστε να υποστηρίζει μελλοντικές υλοποιήσεις, όπως η προσθήκη ρομποτικών βραχιόνων για φόρτωση και εκφόρτωση των πλακών.

ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ROCKWELL
Το πρόβλημα: Το ελαιοτριβείο Conde de Benalúa διέθετε μη ολοκληρωμένα, απομονωμένα συστήματα που δεν μπορούσαν πλέον να προσφέρουν υψηλά επίπεδα διαθεσιμότητας και ασφάλειας.
Στα ανατολικά βουνά της επαρχίας της Γρανάδας, στην πόλη Benalúa de las Villas, βρίσκεται ο Συνεταιρισμός San Sebastián – Conde de Benalúa, μια εταιρεία που ιδρύθηκε το 1954. Σήμερα, παράγει και πουλάει ελαιόλαδο, με εμπορικά σήματα, όπως τα Amarga y Pica, Conde de Benalúa και Olivar del Sur. Από την ίδρυσή της, η εταιρεία επιθυμούσε να βελτιώσει αισθητά την ποιότητα ολόκληρης της αλυσίδας παραγωγικών διαδικασιών, οι οποίες αφορούν στην παραγωγή λαδιού από ελιές.
Στην πραγματικότητα, η εταιρεία διαθέτει περίπου 50 σταθμούς ελέγχου που διανέμονται σε 14.000 παραγωγικά εκτάρια. Μόλις το προϊόν εισέλθει στις εγκαταστάσεις της, αυτή η φροντίδα και η προσοχή στη λεπτομέρεια παραμένουν, ώστε να καταφέρουν να επεξεργαστούν περισσότερα από 34 εκατομμύρια κιλά ελιές, τα οποία μεταφράζονται σε 8,5 εκατομμύρια λίτρα παραγωγής ελαιόλαδου.
Αυτό γίνεται εφικτό στο ελαιοτριβείο της εταιρείας, το οποίο περιλαμβάνει τρεις χώρους: έναν χώρο υποδοχής, όπου οι ελιές μεταφέρονται για καθαρισμό και τοποθέτηση σε χοάνες. Έναν χώρο, όπου οι ελιές μετατρέπονται σε λάδι και ένα κελάρι για την αποθήκευση του τελικού προϊόντος πριν παραδοθεί στα μέλη του συνεταιρισμού.
Για τη διαχείριση αυτών των τριών χώρων, το ελαιοτριβείο είχε ένα σύστημα αυτοματισμού που βασιζόταν σε μη πλήρως ενσωματωμένα συστήματα, τα οποία δεν είχαν σχεδιαστεί για να παρέχουν υψηλή διαθεσιμότητα ή να προστατεύουν από σύντομες ηλεκτρικές βλάβες. Αυτό οδηγούσε σε μη προγραμματισμένους χρόνους διακοπής λειτουργίας και σφάλματα στον εξοπλισμό.
Η εταιρεία άρχισε να αναζητά εναλλακτικές τεχνολογικές λύσεις ικανές να προσφέρουν υψηλότερο βαθμό ευρωστίας. Η εταιρεία που επιλέχθηκε για την αναβάθμιση των συστημάτων ήταν η Ansotec, μια εταιρεία που ειδικεύεται στις λύσεις ψηφιακού μετασχηματισμού για τη βιομηχανία, συμπεριλαμβανομένων όλων των ειδών διαδικασιών αυτοματισμού και ελέγχου, κυρίως για τη βιομηχανία τροφίμων, χημικών και φαρμακευτικών προϊόντων.

Η λύση: Εγκατάσταση πλατφόρμας αυτοματισμού για απρόσκοπτη ενσωμάτωση κρίσιμων χώρων του ελαιοτριβείου
Η πρόταση της Ansotec για το Conde de Benalúa συνίστατο στη χρησιμοποίηση της τεχνολογίας αυτοματισμού της Rockwell.
Το πρώτο στάδιο περιελάμβανε την αυτοματοποίηση της αίθουσας, όπου οι ελιές μετατρέπονται σε λάδι. Εδώ, εφαρμόστηκε η πλατφόρμα οπτικοποίησης ThinManager® και το Κατανεμημένο Σύστημα Ελέγχου PlantPAx ™ (DCS) για την αποτελεσματική διαχείριση του πυρήνα της παραγωγικής διαδικασίας. Προκαταρκτικές εργασίες έγιναν επίσης για την ενσωμάτωση του συστήματος Microsoft® (Dynamics NAV) ERP που χρησιμοποιείται από την εταιρεία.

Το δεύτερο στάδιο κάλυψε ολόκληρη την πλατφόρμα ThinManager στο υπόλοιπο εργοστάσιο και το σύστημα PlantPAx εφαρμόστηκε σε άλλους τομείς – τις αυλές και το κελάρι. Ταυτόχρονα, η λύση διαχείρισης παραγωγής που αναπτύχθηκε από την Ansotec και ονομάστηκε «Almazara Conectada 4.0» – Connected Oil Mill 4.0 – εφαρμόστηκε για τον έλεγχο όλων των διαδικασιών και της διαχείρισης των εγκαταστάσεων. Διάφοροι τύποι συσκευών ενσωματώθηκαν στη λύση μέσω δικτύων EtherNet / IP ™: tablet, smartphone, συσκευές ανάγνωσης RFID και κάμερες.
Το Connected Oil Mill 4.0 επιτρέπει να ενσωματωθούν όλα τα δεδομένα. Με αυτό το εργαλείο, όλες οι συσκευές και ο εξοπλισμός συμμορφώνονται με τα πρότυπα αναγνωρισμένων κατασκευαστών, όπως η Rockwell Automation. Συλλέγονται και αποθηκεύονται όλες οι πληροφορίες, οι οποίες μπορούν να προβληθούν με διάφορους τρόπους, για να αναλυθούν αργότερα.

Με σκοπό τη διαχείριση όλων αυτών των δεδομένων, η Ansotec παρείχε πίνακες ελέγχου. Η οπτικοποίηση δεδομένων διευκολύνει τον έλεγχο της εξέλιξης της παραγωγικής διαδικασίας – αδρανή και λειτουργικά μηχανήματα, παραγωγή/βάρδια κ.λπ. Οι μετρήσεις μπορούν να ελεγχθούν άμεσα για τη βελτίωση της επιχειρηματικής διαδικασίας λήψης αποφάσεων. Η ενοποίηση όλων των δεδομένων που δημιουργούνται από το σύστημα ελέγχου, διασφαλίζει την πρόσβαση σε πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο.

ΟΦΕΛΗ ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΣΗΣ
Η ψηφιοποίηση παρέχει πρόσθετα οφέλη στο ελαιοτριβείο Conde de Benalúa. Η λύση που χρησιμοποίησε η Ansotec βελτίωσε σημαντικά τη συνολική διαθεσιμότητα των εγκαταστάσεων, μείωσε τα σημεία συμφόρησης και συνεπώς αύξησε την απόδοση της παραγωγής και των μηχανημάτων.
Με αυτόν τον τρόπο, η εταιρεία παραγωγής ελαιόλαδου έχει εξαλείψει μεμονωμένα τμήματα ελέγχου και τώρα ολόκληρη η μονάδα υποστηρίζεται από ένα ολοκληρωμένο σύστημα κάτω από ένα μοναδικό ενιαίο πλαίσιο για τον έλεγχο των διαδικασιών και τη διαχείριση της παραγωγής.

Ταυτόχρονα, οι ώρες που η εγκατάσταση μένει εκτός λειτουργίας έχουν μειωθεί, αφού πλέον χρησιμοποιούν ένα σύστημα ιστοριοποίησης, με συναγερμούς που επιτρέπουν να αναλύονται οι τάσεις της παραγωγής και να λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα γρηγορότερα (συντήρηση κλπ). Η υποδομή επίσης παρέχει ένα απομακρυσμένο σύστημα υποστήριξης 24/7 κατά τη διάρκεια της συγκομιδής και αυτό διασφαλίζει τη συνεχή λειτουργία της εγκατάστασης.

Από τη σκοπιά της διαχείρισης, η εταιρεία μπορεί να ελέγχει τις αναφορές παραγωγής μέσω ιστού ή εφαρμογής από smartphone, να έχει πρόσβαση σε πίνακες ελέγχου για να παρακολουθεί την παραγωγή, καθώς και μια συνολική ενοποίηση εργαστηρίων, υποδοχής ελιάς, αιθουσών εξαγωγής και του κελαριού. Όλα αυτά συγχρονισμένα και σε πραγματικό χρόνο στο σύστημα ERP.
Εν ολίγοις, αυτό το σύστημα παρέχει ευρωστία, ιδιαίτερα στη βιομηχανία ελαιολάδου, όπου οι εταιρείες συνήθως δε βασίζονται σε ολοκληρωμένες λύσεις.
Επιπλέον, η παραγωγική ικανότητα αυξάνεται χωρίς να χρειάζεται να επενδύσει η επιχείρηση σε νέες γραμμές παραγωγής και παρέχονται επίσης πληροφορίες για την ενίσχυση της διαδικασίας λήψης αποφάσεων διαχείρισης.•

ΛΕΥΤΕΡΗΣ ΠΑΠΑΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ
Μηχανολόγος Μηχανικός MSc
«Ακόμα και μία προσθήκη μερικών νέων αισθητήρων ή μιας μεταβλητής ταχύτητας σε ένα κομμάτι παλαιού εξοπλισμού, συχνά μπορεί όχι μόνο να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού, αλλά και να βελτιώσει την απόδοση συνολικά»