Αναλύοντας τα διαθέσιμα δεδομένα οργάνων, οι βιομηχανίες που επεξεργάζονται τρόφιμα μπορούν να βελτιώσουν τη λειτουργική τους απόδοση, ενώ εκτελούν προληπτική συντήρηση για να μειώσουν τον δαπανηρό χρόνο διακοπής λειτουργίας.
Στην εποχή του Industry 4.0, οι επαγγελματίες σε πολλούς κλάδους κάνουν τα πάντα για να εντοπίσουν πληροφορίες που ενισχύουν την παραγωγή χρησιμοποιώντας τα δεδομένα τους, όμως η βιομηχανία τροφίμων και ποτών – F&B δεν ακολουθεί την ίδια τακτική.
Στο επίκεντρο του ζητήματος, το πρόβλημα της πλήρους υιοθέτησης αυτών των τεχνολογιών από τη βιομηχανία F&B εντοπίζεται στην έλλειψη επίγνωσης των ψηφιακών δυνατοτήτων που υπάρχουν στα ήδη υφιστάμενα μέσα. Και δεύτερον, το επίπεδο επικοινωνίας μεταξύ των μεταποιητών και των κατασκευαστών πρωτότυπου εξοπλισμού δεν είναι εκεί που θα μπορούσε να είναι. Με την αύξηση αυτής της συνεργασίας, ο σχεδιασμός εγκαταστάσεων F&B μπορεί να επωφεληθεί όλο και περισσότερο από τα ψηφιακά εργαλεία οργάνων.
Ενώ τα οφέλη της αυτοματοποίησης και των αναβαθμίσεων εξοπλισμού δεν υπερτερούν πάντα του κόστους, το σκηνικό έχει αλλάξει τα τελευταία χρόνια με την ευρεία εμφάνιση έξυπνων οργάνων, τα οποία παρέχουν πληθώρα διαγνωστικών και άλλων πληροφοριών, επιτρέποντας στο προσωπικό των εγκαταστάσεων να πάρει πολύ περισσότερα από τα διαθέσιμα όργανά του.
Αυτές οι πρόσθετες πληροφορίες, που μεταδίδονται από τα μέσα στα συστήματα υποδοχής μέσω πρωτοκόλλων ψηφιακής επικοινωνίας, βοηθούν το προσωπικό των εγκαταστάσεων να βελτιώσει την αποδοτικότητα και να αποφύγει τις απρογραμμάτιστες διακοπές λειτουργίας, εξουσιοδοτώντας τες να εφαρμόσουν προληπτική συντήρηση και προληπτική παρακολούθηση.
Προκλήσεις για την υιοθεσία
Οι βιομηχανίες τροφίμων πρέπει να σταθμίζουν τις αποδόσεις των αναβαθμίσεων των μέσων και των δεδομένων, με το κόστος εγκατάστασης και τις επιπτώσεις στον έλεγχο εγγράφων, για να αιτιολογούν τις προσπάθειες πριν από την εισαγωγή του πρωτοκόλλου αλλαγής και την τροποποίηση των βρόχων ελέγχου.
Η εγκατάσταση έξυπνων οργάνων που υποστηρίζουν ψηφιακά πρωτόκολλα είναι το πρώτο βήμα, αλλά υπάρχουν πρόσθετες προκλήσεις μόλις αυτό τεθεί σε εφαρμογή. Οι εγκαταστάσεις της F&B συχνά απαιτούν εναλλακτικά σχέδια επικοινωνίας λόγω των στενά συνδεδεμένων μηχανημάτων και των χαλύβδινων τοίχων, κάτι που καταστέλλει τις ασύρματες επικοινωνίες.
Για να παρακάμψετε αυτό το εμπόδιο, μπορεί να είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε αρκετές ασύρματες πύλες επικοινωνίας. Επιπλέον, τα όργανα στις εγκαταστάσεις F&B πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν το πλύσιμο, ένα χαρακτηριστικό που δεν υπάρχει πάντα στις ψηφιακές συσκευές.
Παραδοσιακές ελλείψεις οργάνων σε μια ψηφιακή εποχή
Παρά τις προκλήσεις της αναβάθμισης, οι συνέπειες της στασιμότητας εξακολουθούν να είναι πιο σοβαρές. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση της εξόδου ενός μέσου και οι χειριστές μπορεί να μην γνωρίζουν αν το τρέχον σήμα είναι ακριβές.
Κάθε παραδοσιακό όργανο 4-20 mA κλιμακώνει μια ενιαία τιμή διεργασίας ως ηλεκτρικό ρεύμα, παραλείποντας την ικανότητα μετάδοσης δευτερευουσών μεταβλητών, όπως η θερμοκρασία σε ένα όργανο πίεσης. Επιπλέον, η επικοινωνία είναι μονόδρομος, οπότε δεν υπάρχει τρόπος αποστολής εντολών από ένα σύστημα κεντρικού υπολογιστή σε ένα μέσο.
Τα παραδοσιακά αναλογικά όργανα στερούνται επίσης διαγνωστικών πληροφοριών, καθιστώντας σχεδόν αδύνατη την πρόβλεψη βλάβης του οργάνου. Αυτές οι αστοχίες μπορούν να προκαλέσουν μη προγραμματισμένο χρόνο διακοπής λειτουργίας και δαπανηρές επισκευές οργάνων στις καλύτερες περιπτώσεις ή ακόμα και καταστροφικές ζημιές εξοπλισμού και κινδύνους για την ασφάλεια, στη χειρότερη περίπτωση.
Τα υπερεπιβαλλόμενα ψηφιακά δεδομένα παρέχουν οδούς ψηφιακού μετασχηματισμού
Με την ενσωμάτωση έξυπνων οργάνων στα σχέδια εγκαταστάσεων, η λειτουργία και η βελτιστοποίηση των εγκαταστάσεων γίνονται πολύ πιο εύχρηστες εργασίες. Αυτά τα μέσα ενσωματώνουν πρωτόκολλα ψηφιακής επικοινωνίας, μερικές φορές αντί ή πέραν των παραδοσιακών πρωτοκόλλων αναλογικής επικοινωνίας, αυξάνοντας σημαντικά τις δυνατότητες και την αξία τους.
Τα όργανα μπορούν να χρησιμοποιήσουν το αμφίδρομο ψηφιακό πρωτόκολλο επικοινωνίας HART, το οποίο επιβάλλεται στον αναλογικό βρόχο ρεύματος, για να επιτρέψει την αποστολή και λήψη δεδομένων με συσκευή βαθμονόμησης ή σύστημα κεντρικού υπολογιστή. Τα δεδομένα που ανταλλάσσονται περιλαμβάνουν διαγνωστικές, βαθμονομήσεις, συντήρηση, διαδικασίες και άλλες πληροφορίες, αυξάνοντας σημαντικά την ευκολία διαμόρφωσης και τις πληροφορίες λειτουργικής διαδικασίας σε σύγκριση με τα παραδοσιακά αναλογικά όργανα.
Εκτιμάται ότι το 80% των οργάνων που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο στη βιομηχανία F&B υποστηρίζει ήδη το HART, αλλά πολλοί επεξεργαστές δεν το χρησιμοποιούν, συχνά επειδή δεν το γνωρίζουν. Τα όργανα με δυνατότητα HART μπορούν να μεταδίδουν πολλαπλές τιμές διεργασίας σε ένα σύστημα κεντρικού υπολογιστή, παρέχοντας ευελιξία για τη συνέχιση της χρήσης αναλογικών βρόχων για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο, αξιοποιώντας παράλληλα πρόσθετες επεξεργαστές και διαγνωστικά δεδομένα για τη λήψη αποφάσεων που καθοδηγούνται από δεδομένα.
Η μετάδοση αυτού του δεδομένων είναι επίσης δυνατή μέσω πολλών πρωτοκόλλων που βασίζονται στο Ethernet. Αυτά παρέχουν αρκετά από τα ίδια οφέλη με το HART, αλλά συνήθως λειτουργούν με πολύ υψηλότερες ταχύτητες, επιτρέποντας τη συμπερίληψη περισσότερων πληροφοριών, μαζί με ταχύτερους χρόνους απόκρισης.
Όταν οι ενσύρματες υλοποιήσεις είναι αδύνατες και όταν οι γεωμετρίες των εγκαταστάσεων μπορούν να το υποστηρίξουν, τα ασύρματα όργανα παρέχουν λύσεις, ιδίως μέσω των πρωτοκόλλων WirelessHART, WLAN και Bluetooth. Πολλά έξυπνα όργανα παρέχουν αυτές τις επιλογές συνδεσιμότητας εγγενώς, ενώ μπορούν να προστεθούν προσαρμογείς για να παρέχουν αυτήν τη λειτουργικότητα για όσους δεν το έχουν ήδη. Αυτές οι δυνατότητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ενός δικτύου ματιών αισθητήρων γύρω από μια εγκατάσταση.
Ενώ αυτά τα δεδομένα μπορούν να προσφέρουν τεράστια οφέλη σε ένα ευρύ φάσμα συστημάτων και εφαρμογών κεντρικού υπολογιστή — όπως η διαχείριση συντήρησης, οι πληροφορίες περιουσιακών στοιχείων και η διαχείριση της υγείας, ο έλεγχος αποθέματος και τα συστήματα σχεδιασμού εταιρικών πόρων — πολλές εγκαταστάσεις δεν επωφελούνται πλήρως από αυτό που προσφέρουν αυτά τα δεδομένα.
Τα συστήματα αυτοματισμού χρησιμοποιούν τακτικά δεδομένα ροής, πίεσης, θερμοκρασίας και άλλων διεργασιών για την παρακολούθηση και τον έλεγχό τους. Με τη μη χρήση αυτών των δεδομένων, οι εγκαταστάσεις χάνουν τις ευκαιρίες να βελτιστοποιήσουν, να απλοποιήσουν και να διαφυλάξουν τις λειτουργίες των εγκαταστάσεων τους.
Όταν αυτά τα δεδομένα απορροφώνται από ευφυή συστήματα ανάλυσης εγκαταστάσεων, οι εγκαταστάσεις αυξάνουν την αναλογία προληπτικής προς αντιδραστικής συντήρησης, μειώνοντας έτσι τον απρογραμμάτιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας, μαζί με τον εξοπλισμό και τους κινδύνους για την ανθρώπινη ασφάλεια.
Οι διεπαφές Bluetooth συμπληρώνουν τα διαγνωστικά δεδομένα
Πολλά έξυπνα όργανα περιλαμβάνουν διεπαφές Bluetooth προσβάσιμες μέσω smartphone ή tablet, διευκολύνοντας τους τεχνικούς να παρακολουθούν την καλή κατάσταση των οργάνων. Με την κατάλληλη εξουσιοδότηση, μπορούν επίσης να αλλάξουν ετικέτες και άλλες παραμέτρους διαμόρφωσης χωρίς καμία διαμόρφωση βιομηχανικού δικτύου, επειδή η κινητή συσκευή μπορεί να χειρίζεται την επικοινωνία.
Οι βεβαιώσεις επαλήθευσης από τρίτους και οι αυτόματα παραγόμενες αναφορές επαλήθευσης επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση των κύκλων βαθμονόμησης και της δοκιμής απόδειξης με συμβατό τρόπο. Και όταν εντοπίζονται ανωμαλίες ή προβλήματα, οι διεπαφές smartphone και Bluetooth παρέχουν εύκολες συστάσεις για διορθωτικές ενέργειες.
Μελέτη περίπτωσης ψηφιοποίησης: Διαχωρισμός φάσης ορού γάλακτος, νερού και απορρυπαντικού CIP
Πολλές βιομηχανίες F&B εξακολουθούν να λειτουργούν συστήματα καθαρισμού (CIP) με μικρή αυτοματοποίηση, βασιζόμενοι σε διαδικασίες που βασίζονται σε χρονισμούς και χειροκίνητη επαλήθευση. Αυτές οι χειροκίνητες διαδικασίες απαιτούν προσοχή στη λεπτομέρεια και εξαιρετικά έμπειρους χειριστές, καθιστώντας τους επιρρεπείς σε σφάλματα.
Με την εγκατάσταση έξυπνων οργάνων οπτικής απορρόφησης Endress+Hauser OUSAF11, μια μονάδα επεξεργασίας τυριού κατάφερε να ανιχνεύσει με επιτυχία το διαχωρισμό φάσης και να μειώσει την απώλεια προϊόντων στη διαδικασία CIP, εξαλείφοντας ταυτόχρονα τη μεταβλητότητα μεταξύ των κύκλων και μειώνοντας την πιθανότητα ανθρώπινου σφάλματος.
Επιπλέον, η μονάδα μείωσε τα απόβλητα και μείωσε τους κύκλους έκπλυσης εφαρμόζοντας όργανα αγωγιμότητας και online διαγνωστικά, εξαλείφοντας την εξάρτηση από εικασίες και χρονοδιάγραμμα και παρέχοντας πρόσθετα οφέλη:
- Μείωσε κάθε κύκλο CIP κατά 15 λεπτά.
- Μείωσε τη χρήση χημικών CIP κατά 32%, εξοικονομώντας πάνω από 5.000 δολάρια σε τρεις μήνες μόνο για χημικά.
- Μείωσε τη χρήση ενέργειας και νερού.
- Μείωσε τη παραγωγή λυμάτων.
- Αύξησε τη διαθεσιμότητα εξοπλισμού για επεξεργασία κατά περισσότερο από μία ώρα την ημέρα.
- Μείωσε τη χρήση απορρυπαντικού από 3-4 σε 2-3 τύμπανα το μήνα.
Παρακολουθώντας συνεχώς τα διαγνωστικά δεδομένα και τις πολλαπλές μεταβλητές διεργασίας που αναφέρονται από αυτά τα όργανα, η βιομηχανία τροφίμων μπορεί τώρα να κάνει σέρβις προληπτικά στα όργανα και τον εξοπλισμό, για να αποτρέψει την αποτυχία και να αυξήσει το χρόνο λειτουργίας.
Ανεξάρτητα από την πρόοδό τους στο ταξίδι του ψηφιακού μετασχηματισμού, οι βιομήχανοι των F&B μπορούν να αυξήσουν τη λειτουργική απόδοση χρησιμοποιώντας υπάρχοντα ή εγκαθιστώντας νέα έξυπνα όργανα σε όλες τις επιχειρήσεις τους, μαζί με συστήματα λογισμικού που παρακολουθούν συνεχώς τη διαδικασία και τα διαγνωστικά δεδομένα. Αυτές οι ενέργειες θα σας βοηθήσουν να εντοπίσετε ευκαιρίες βελτιστοποίησης, ώστε να παραμείνετε ανταγωνιστικοί στο ψηφιακό μέλλον.
Πηγή: Food Engineering
Ακολουθήστε το Cibum 
