SMC imødekommer fødevarebranchens krav ved at have sine specialister direkte på kundernes fabriksgulv
Ifølge Verified Market Research forventedes markedet for fødevareforarbejdning sidste år at vokse med en sammensat årlig vækstrate (CAGR) på 6,04 % indtil 2027. Branchen må derfor øge sin produktivitet og samtidigt håndtere mangel på arbejdskraft og pres på omkostningerne.
Da de fleste automatiseringsvirksomheder koncentrerer sig om maskinfabrikanter, adskiller SMC sig ved også at være til stede hos fødevareproducenterne på deres fabriksgulv for derved at identificere branchens mest presserende udfordringer og hjælpe med at overvinde dem.
For til stadighed at forbedre produktiviteten reducerer fabrikkerne nedetid, implementerer mere automatisering og forbedrer energieffektivitet, maskinsikkerhed og hygiejne.
Hvilken indvirkning har COVID-19-pandemien haft på fabrikkerne i Europa og deres måder at arbejde på? Overraskende nok har COVID-19 fremskyndet overgangen til mere automatisering, fordi kvalificerede medarbejdere - der i forvejen er svære at skaffe - på grund af pandemien i stigende grad er fraværende, og behovet for social afstand gør automatisering endnu mere afgørende.
Metoder til at undgå nedetid
Et stop i produktionen er enhver fødevareproducents værste mareridt. Det skyldes, at de fleste fabrikker opererer døgnet rundt med produktionsområder arrangeret i et kontinuerligt layout, hvor ét område er afhængigt af et andet, fra første integration af ingredienser til forarbejdning og endelig - emballering.
Enhver komponentfejl vil derfor resultere i stop i produktionen, der koster fabrikken tid og penge. Det samlede udstyrs effektivitet (OEE/Overall Equipment Effectiveness) kan forbedres væsentligt ved anvendelse af digitale løsninger til prædiktivt vedligehold, ved at træne operatørerne og ved at maksimere komponenternes driftssikkerhed.
Billedtekst: Fødevarefabrikker arbejder overvejende med en kontinuerlig proces 24/7. Derved bliver nedetid på bare én enkelt komponent meget dyrt.
Aktuatoren er den mest kritiske komponent
Den mest kritiske komponent i enhver fabrik er aktuatoren. Proceduren med at udskifte en aktuator er meget hurtig - normalt 10 minutter - hvis aktuatoren befinder sig inden for rækkevidde. I andre tilfælde kan det tage op til 4 timer. Naturligvis vil omkostningerne ved udskiftning af en aktuator normalt være meget mindre end omkostningerne ved et stop i produktionen.
Tilstandsovervågning i realtid
De fleste fødevarefabrikker udfører vedligeholdelse regelmæssigt, hvilket betyder, at nogle komponenter udskiftes, selvom de stadig kører ganske udmærket. For at sikre tilstandsovervågning i realtid har brugerne altid brug for tydelig synlighed på udstyrets status.
Tydelig synlighed på status opnås normalt med to typer sensorer udviklet af SMC. For det første induktionssensorer, der beregner stempelstangens hastighed - hvilket gør det let at detektere snavs på føringerne - og for det andet flowmålere, der identificerer eventuelle lækager inde i aktuatorerne.
Disse sensorer kommunikerer via IO-Link. For at overvåge udstyrets tilstand er data tilgængelige i realtid.
Globale fabriksovervågningsværktøjer
Desuden har SMC i et partnerskab med Dell og Software AG – udviklet et overordnet fabriksovervågningsværktøj. Den vigtigste differentierende faktor i denne Industry 4.0-løsning er, at den viser data på en meget brugervenlig måde, og at den udløser alarmer, når udstyr er i fare for svigt.
Denne løsning er baseret på SMC-knowhow og benytter AI-funktioner, hvoraf den ene er machine learning. Driftsdata er hurtigt tilgængelige for analyse: Aktuatorens opførsel analyseres parallelt med andre driftsdata for nøjagtigt at forudsige en fejl efter en dataindsamlingsperiode på bare få måneder.
Uddannelse af maskinoperatører
Der er mange fordele ved at have uddannede operatører på fabriksgulvet, der er i stand til selv at klare enkle vedligeholdelsesopgaver. SMC deler ud af sin ekspertise med praktiske kurser, der indeholder teori, øvelser og afprøvning i praksis. Uddannelsen er rettet mod linjeoperatører (selv dem uden erfaring med pneumatiske komponenter), der efter kurset kan identificere potentielle problemer, før maskinsvigt opstår, og håndtere enkel vedligeholdelse. Derfor er uddannede operatører en hjælp til at forbedre maskinens driftssikkerhed.
Maksimeret driftssikkerhed i samarbejde med SMC
Endelig kræver adressering af nedetid komponenter af høj kvalitet og en høj grad af driftssikkerhed. SMC-produkter forbedrer driftssikkerheden ved at gøre brug af tekniske nyskabelser såsom et "minimumsdriftstryk", der er lavere end andre på markedet eller en metalpakningsteknologi i stedet for gummi på aktuatorer og ventiler. Sidstnævnte giver en meget lav stik-slip-effekt.
Dog kan produktets driftssikkerhed kan ofte ikke måles i absolutte tal, da det afhænger af kundens specifikke applikation og anvendelse med hensyn til frekvens, temperatur, fugtighed osv.
At maksimere driftssikkerheden er derfor SMC’s ingeniørers ansvar. De vil være i stand til at specificere det rigtige produkt til applikationen både sammen med maskinbyggeren og slutbrugeren.
Produktiviteten kan øges gennem øget automatisering
Fødevarebranchen kendes ellers på sin høje grad af fleksibilitet og omstillingsparathed – men branchen er traditionelt forsinket, når det kommer til automatiseringsindtrængning, hvilket vi normalt ser i de primære og sekundære behandlingstrin.
Robotteknologi og den deraf afledte teknologi, kollaborative robotter, kan i de kommende år få en stor indvirkning i at hjælpe fødevarebranchen med at opnå de eftertragtede niveauer for produktivitet.
Billedtekst: Robotter kan automatisere mange opgaver i fødevarebranchen.
SMC’s ekspertise i robotteknologi
Så hvad gør SMC til en egnet specialist inden for dette område? Salgs- og marketingchef hos SMC Danmark Henrik Bonde Jespersen mener, at det at have et team dedikeret til udvikling af robotløsninger og dertil et netværk af bemærkelsesværdige partnerskaber er en fordel.
Han fortæller: ”SMC har ekspertise inden for alle forskellige gribeteknologier - pneumatiske, elektriske og magnetiske - og har også udviklet en bred vifte af plug and play-gribere til forskellige Cobot-leverandører som blandt andre Universal Robots, Omron, Fanuc med flere.
Ligeledes er SMC's trådløse teknologi er en bæredygtig nøglespiller inden for robotapplikationer, der muliggør kommunikation til griberen via Wi-Fi. Og også hurtig installation, da der ikke skal bruges kabler.”
Tæt samarbejde med maskinbyggere
Andre opgaver på en fødevarefabrik kan udføres af andre automatiske standardmaskiner, såsom stakfodring, produktorientering, fremføring eller P&P. Dette betyder, at en tæt relation mellem udbydere af automatiseringskomponenter og maskinbyggere er vigtigt for at automatisere det, der normalt gøres manuelt.
Maskinens alsidighed er dog også et centralt spørgsmål til overvejelse. Tag for eksempel dispensering i et scenarie med forskellige dispenseringsbehov på den samme produktionslinje. Så bliver høj fleksibilitet nødvendigt for at give en form på en chokoladekiks, der er forskellig fra formen på en anden chokoladekiks.
Det er ikke usædvanligt, at det samme produkt har forskellige funktioner i forskellige lande. Automatiserede maskiner kan ofte bistås af kollaborative robotter og vision-systemer for at optimere processen og øge fleksibiliteten.
Smarte teknologier er næste trin
Det næste trin er at introducere smarte teknologier inden for automatisering. Stigningen i individualiserede produkter kræver en fleksibel, effektiv og intelligent fremstillingsproces for at opnå den eftertragtede hurtige reaktion på markedsændringer. Maskiner skal kombinere fleksible og hurtige formatændringer med høje cyklushastigheder og lave driftsomkostninger. Digitalisering og Industry 4.0-revolutionen letter skiftet fra en produktion til en anden og forbedrer den overordnede fabriksdrift, ligesom intelligent automatisering giver større fleksibilitet i justeringen af maskinerne.
SMC tilbyder allerede enheder tilsluttet IO-Link og fieldbus for derved at få alle relevante data fra fabriksgulvet. SMC’s IO-Link sensorer, IO-Link master og IO-Link aktuatorer er blot nogle af SMC’s smarte produkter, der kan bidrage.
SMC’s ekspertteams befinder sig allerede på vejen imod Industry 4.0, og de fortsætter derudad.
Reduktion af omkostninger ved optimering af energieffektivitet
Fødevarefabrikker er energikrævende. De repræsenterer 19 % af hele fremstillingsindustriens energiforbrug. Forbedring af energieffektiviteten reducerer ikke kun omkostningerne, men også CO2-aftrykket. Dette er et centralt mål for fødevarefabrikker, hvor pneumatik udgør 20 % af det totale strømforbrug.
SMC’s audits kortlægger energiforbruget
Når det er sagt, betyder forbedring af energieffektiviteten at identificere, hvor og hvordan energi forbruges. For at gøre dette udfører SMC audits på produktionslinjer på fabriksgulvet og producerer derefter en detaljeret rapport med målinger, data og billeder og angiver alle de afhjælpende/korrigerende handlinger, der vil bidrage til en optimering, herunder hvor mange penge der vil kunne spares, og hvor mange investeringer, der kræves for at opnå hvert værdiskabende mål.
Omkostningerne til forbedringer kan variere, men investeringens tilbagebetalingstid er ofte kort. Et eksempel på en foreslået forbedring kan være simpel produktoptimering som LED-indikatorer, der viser, når udstyr er begrænset og bruger for meget energi på grund af et problem.
Luftlækager er en almindelig udfordring – men kan afhjælpes
Det mest almindelige problem er normalt luftlækager, hvilket fører til et overdrevent energiforbrug, imod hvilket SMC tilbyder en bred vifte af løsninger:
- Tilstandsovervågningsværktøjer, der giver informationer om flow og tryk
- Automatiske lækagedetekteringssystemer (ALDS/Automatic Leak Detection System), der giver nær-realtids lækageovervågning
- En VEX stand-by-ventil, som reducerer luftforbruget under korte stop eller lukker det under lange.
Vidensdatabase gavner maskinkonstruktøren
Det skal bemærkes, at SMC har akkumuleret en enorm mængde data, ekspertise og know-how inden for dette emne, da denne type audits er blevet udført hos mange af SMC’s kunder over hele verden, og at SMC har oprettet et internt vidensdelingssystem (Improvement Activity Reports). Takket være dette ekspertise- og vidensstyringssystem kan SMC henvende sig til maskinbyggeren med henblik på optimering af merværdi. Det kunne være et simpelt forslag, såsom dimensionering af den pneumatiske komponent eller svar til produktionslinjens co-engineering, der foreslår energieffektive automatiseringsopgaver eller rådgivning om den bedste teknologi, der kan anvendes - elektriske drev eller pneumatik.
Energieffektivitet kommer også fra selve produkterne. SMC har forpligtet sig til at udvikle lette og kompakte produkter, der påvirker besparelsen af udnyttet trykluft, især til bevægelige dele som gribere og aktuatorer. Strømbesparende kredsløb reducerer også CO2-udledningen.
Maskinsikkerhed stiller også krav til SMC’s ekspertise
En velrenommeret automatiseringsspecialist bør altid anvende en realistisk tilgang til at hjælpe slutbrugerne ved at støtte implementeringen af sikkerhedsfunktioner sammen med maskinbyggerne. Hensigtsmæssigt designede produkter og ISO 13849-validerede betjeningsventiler er centrale for leveringen af overordnet sikkerhed, især med hensyn til maskinhåndtering. Det er altid nødvendigt at bruge validerede komponenter (VOC'er) og produktdata, når man bygger sikkerhedskontrolsystemer.
Med hensyn til produktdata baserer SMC sig på sit eget gratis bibliotek "SISTEMA", der findes her på SMC’s hjemmeside: www.smcdk.com.
For højere sikkerhedsniveauer tilbyder SMC redundante ventiler, som giver mulighed for at aflufte i tilfælde af maskinstop.
Hygiejne - Et kapitel for sig i fødevarebranchen
Selvom hygiejne altid har været et centralt tema i fødevareindustrien, har COVID-19 skubbet budskabet yderligere fremad. Både maskinfabrikanter og fødevareproducenter har brug for løsninger, der er lette at rengøre og som reducerer mulighederne for forurening.
Mens skræddersyede designs og materialer ofte fås til en højere pris end standardløsninger, kan prisen for ikke at sikre hygiejne være langt højere. For at hjælpe maskinfabrikanter på et lavpraktisk niveau, bør man vælge en leverandør, der kan tilbyde hygiejnisk kvalificerede produkter - såsom luftbehandlingsudstyr, aktuatorer, magnetventiler og fittings.
Nøglefaktorer at være på udkig efter inkluderer:
- Komponenter i rustfast stål for at undgå korrosion
- Smøremidler med modstandsdygtighed over for vand og kemiske stoffer og som overholder FDA-standarder
- Lasermærkede, ikke-etiketterede komponenter
- Luftbehandlingskvalitet i henhold til ISO-standarder.
En anden faktor til overvejelse er, at navigering imellem og forståelse for relevante hygiejnestandarder kan være notorisk udfordrende, da der findes mange forskellige typer fødevarefabrikker.
Derudover skal fødevarefabrikkerne nu opfylde de forskellige landes forskellige hygiejnekrav og -regler, der vedrører COVID-19.
For at hjælpe med at holde sig ajour med standarder over hele verden benytter SMC sit medlemskab af organisationer som EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group) til at støtte kunderne med at forstå de relevante standarder, og hvordan de skal implementeres fremadrettet.
SMC’s komponenter tilpasser sig kundernes behov
En anden udfordring er, at tilpasning af standardprodukter ofte er nødvendig. SMC tilbyder denne service og er i stand til at støtte kunden med at forstå, hvilken standard der skal opfyldes, og hvordan den implementeres.
Afslutningsvis er produkter og automatiseringsekspertise ikke nok til at imødekomme fødevarebranchens mange udfordringer. Kendskab til og tæt samarbejde med slutkunderne er den eneste måde at sikre den bedste tilgængelighed af produktionslinjen og at opnå reduktioner i omkostninger og energiforbrug samt overholdelse af de strenge regler i fødevarebranchen. Det har SMC forpligtet sig til.
Forfatter: Diego Mirabelli, Industry Manager Food, Europa
16-06-2021
