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La estrecha colaboración de los especialistas en industria alimentaria y las plantas de fabricación. Juntos frente a los nuevos retos.

Por Diego Mirabelli – Responsable de la industria alimentaria en Europa

 

Según  Verified Market Search, entre 2020 y 2027 el mercado de procesamiento de alimentos crecerá con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 6,04%. 
La industria tendrá que aumentar su productividad al tiempo que lidia con la falta de trabajadores y la presión de los costes. 

Dado que la mayoría de las empresas de automatización industrial se centran en los fabricantes de maquinaria, SMC se diferencia  por colaborar, además, con los fabricantes de alimentos en sus propias plantas. Juntos trabajamos en los retos y desafios actuales como mejorar su productividad, reducir el tiempo de inactividad, implementar más automatización, mejorar la eficiencia energética, la seguridad e higiene de las máquinas.

El brote de COVID-19 ha acelerado el camino hacia una mayor automatización ya que los trabajadores (que ya son difíciles de contratar) son cada vez mas escasos y la necesidad de distanciamiento social hacen que la automatización sea crucial.
 

 

Cualquier fallo de un componente genera una parada en la producción que supone tiempo y dinero a la fábrica. El OEE -Overall Equipment Effectiveness- se puede mejorar sustancialmente aplicando soluciones digitales de mantenimiento predictivo, formando a los operarios y maximizando la fiabilidad del producto.

El componente más crítico en cualquier fábrica es el actuador. El procedimiento para sustituirlo es muy rápido cuando está al alcance de la mano (normalmente unos 10 minutos).  En otros casos, puede llevar hasta 4 horas. Claramente, el coste de sustitución de un actuador suele ser inferior al coste de una parada de producción. 

La mayoría de las fábricas de alimentos realizan el mantenimiento de forma programada, lo que significa que algunos componentes se sustituyen aunque todavía estén en buenas condiciones de funcionamiento.  Para garantizar la monitorización del estado en tiempo real, los usuarios necesitan tener una visibilidad clara del estado del equipo en todo momento.  Esto se consigue, normalmente, con dos tipos de sensores desarrollados por SMC. Unos son los sensores de inducción que calculan la velocidad del vástago, lo que permite detectar fácilmente la suciedad en las guías, y otros los sensores de presión que identifican cualquier fuga en el interior de los actuadores.  Estos sensores se comunican a través de IO-Link, disponiendo así de los datos en tiempo real para verificar el estado del equipo.

Además, en asociación con Dell y Software AG, hemos desarrollado una herramienta de monitorización global de fábrica. El factor diferenciador clave, de esta solución de Industria 4.0, es que muestra los datos de una manera muy fácil de usar y activa las alertas cuando el equipo está en riesgo de fallo. Esta solución se basa en el know-how de SMC y utiliza funciones de inteligencia artificial como el aprendizaje automático. Los datos de funcionamiento se encuentran fácilmente disponibles para su análisis: el comportamiento del actuador se analiza en paralelo con otros datos de funcionamiento, con el fin de predecir con precisión, un fallo después de un período de recopilación de datos de sólo unos meses.

Tener operarios en la fábrica capacitados, que sean capaces de realizar por sí mismos tareas sencillas de mantenimiento, tiene muchas ventajas. En SMC compartimos nuestra experiencia en seminarios, jornadas técnicas, cursos de formación práctica que contienen teoría, ejercicios y actividades prácticas.  La capacitación está dirigida a los operarios de línea (incluso aquellos que no tienen experiencia en componentes neumáticos), que pueden identificar posibles problemas antes de que se produzca un fallo en la máquina, y encargarse del mantenimiento. Por tanto, contar con operarios formados contribuye a mejorar la confiabilidad de las máquinas.

Por último, para hacer frente a los tiempos de inactividad es necesario contar con componentes fiables.  Los productos SMC mejoran la fiabilidad al hacer uso de innovaciones técnicas como una "presión mínima de trabajo" o la tecnología de sellado metálico en lugar de sellado elástico en válvulas y actuadores.  Sin embargo, la fiabilidad de los productos, a menudo, no puede medirse en términos tan absolutos ya que depende de la aplicación específica del cliente en cuanto a frecuencia, temperatura, humedad, etc.  Por lo tanto, maximizar la confiabilidad es responsabilidad de nuestros ingenieros, que colaborarán, tanto con el fabricante de la máquina como con los usuarios finales para especificar el producto adecuado para cada aplicación.

 

Pues bien, contar con un equipo dedicado al desarrollo de soluciones robóticas y asociaciones notables con otros fabricantes es, sin duda, una de nuestras principales fortalezas. Tenemos experiencia en todas las tecnologías de agarre (neumática, eléctrica y magnética) y también hemos desarrollado una amplia gama de “end effectors” de agarre "plug and play" para diferentes proveedores de cobots como Universal Robots.  

Nuestra tecnología wireless es un elemento clave en las aplicaciones de robótica, ya que permite la comunicación de las pinzas por comunicación wireless y una instalación rápida gracias a la ausencia de cables. 

Otras tareas en una fábrica de alimentos pueden ser realizadas por máquinas estándar como apiladores, orientaciones de producto, alimentadores, pick and place.  Esto significa que es esencial mantener una relación estrecha y cercana entre los proveedores de automatización y los fabricantes de máquinas para automatizar lo que, generalmente, se hace de forma manual. Sin embargo, la versatilidad de las máquinas es un aspecto clave a tener en cuenta. 
Tomemos como ejemplo el dispensado e imaginemos un escenario en el que se tienen diferentes necesidades de dispensación en la misma línea de producción. Se necesita flexibilidad para crear galletas de chocolate de diferentes formas. No es inusual que el mismo producto tenga diferentes características en distintos países. A menudo, las máquinas automatizadas pueden ser asistidas por cobots y sistemas de visión para optimizar el proceso y aumentar la flexibilidad. 

El siguiente paso es introducir tecnologías inteligentes en la automatización.  El aumento de productos personalizados requiere de una fabricación flexible, eficaz e inteligente para reaccionar rápidamente a los cambios del mercado. Las máquinas deben combinar cambios de formato rápidos y flexibles con altas tasas de ciclo y bajos costes de ciclo de vida. La digitalización y la revolución de la Industria 4.0 facilitarán el cambio de una producción a otra y mejorarán el flujo global de operaciones de la fábrica y, la automatización inteligente aportará más flexibilidad en los ajustes de las máquinas.

SMC ofrece ya dispositivos conectados a IO-Link y bus de campo para obtener todos los datos relevantes de la planta de producción. Los sensores IO-Link de SMC, el maestro IO-Link y los actuadores IO-Link son algunos de los productos inteligentes de SMC que pueden ayudar.  El enfoque del equipo de expertos de SMC es hacer evolucionar el camino hacia la Industria 4.0.
 

 

Para ello, SMC lleva a cabo auditorías de la línea de producción en la planta de la fábrica y elabora un informe detallado con mediciones, datos e imágenes y establece todas las acciones correctivas para ayudar a la optimización, incluyendo cuánto dinero podría ahorrarse y cuánta inversión es necesaria para lograr cada objetivo de valor añadido. 

Los costes de las mejoras pueden variar, pero el retorno de la inversión suele ser corto. Un ejemplo de mejora sugerida podría ser una simple optimización de producto, como indicadores LED que muestren que el equipo está restrigindo y consume demasiada energía debido a un problema. El problema más común suelen ser las fugas de aire que provocan un consumo excesivo de energía. Para subsanarlo, en SMC disponemos de una amplia gama de soluciones: herramientas de monitorización del estado que proporcionan información como el caudal y la presión, el Sistema de Detección Automática de Fugas (ALDS), que proporciona una supervisión de las fugas casi en tiempo real, y una válvula de standby VEX, que reduce el consumo de aire durante las paradas cortas o lo apaga durante las largas.

Cabe señalar que hemos creado un sistema interno de gestión del conocimiento (Informes de Actividades de Mejora) gracias a los datos, experiencia y conocimientos tecnicos que hemos adquirido en esta materia en las audiotorías que hemos realizado en numerosas plantas de clientes en todo el mundo.

Gracias a esta experiencia y al sistema de gestión de conocimientos, podemos acercarnos al fabricante de maquinaria con una propuesta de valor añadido. Puede ser una simple sugerencia, como el dimensionamiento del componente neumático, o la co-ingeniería de la línea de producción, propuestas de tareas de automatización energéticamente eficientes o asesoramiento sobre la mejor tecnología a aplicar; por ejemplo entre accionamientos neumáticos o eléctricos.

La eficiencia energética también vendrá de la mano de los propios productos. En SMC estamos comprometidos con el desarrollo de productos ligeros y compactos que repercutan en el ahorro de aire comprimido utilizado, especialmente para las piezas móviles como pinzas y actuadores. El circuito de ahorro de energía también puede reducir las emisiones de CO2.
 

 

Para niveles de seguridad más altos, SMC ofrece válvulas redundantes, que dan la posibilidad de evacuar el aire en caso de parada de máquina.  

La higiene siempre ha sido un tema central en la industria alimentaria. Tanto los fabricantes de máquinas como las fábricas de alimentos necesitan soluciones que sean fáciles de limpiar y reduzcan las posibilidades de contaminación. Si bien los diseños y materiales a medida tienen a menudo un precio más alto que las soluciones estándar, el precio de no garantizar la higiene puede ser mucho más alto. Para ayudar a los fabricantes de máquinas en la práctica, se debe seleccionar a un proveedor que pueda ofrecer productos con calificación higiénica, como equipos de preparación de aire, actuadores, electroválvulas  y tubería y racordaje.  Los factores clave a tener en cuenta son: componentes de acero inoxidable para evitar la corrosión; grasas (resistentes al agua y a los agentes químicos) que cumplan las normas de la FDA; componentes marcados con láser, no etiquetados, y calidad del aire tratado según las normas ISO. Otro factor a considerar es que navegar y comprender las normas y estándares de higiene pertinentes puede ser un reto notorio, ya que hay muchos tipos diferentes de plantas alimentarias. Además, las plantas de alimentos ahora tienen que cumplir con los diferentes requisitos y regulaciones de higiene en diferentes países relacionados con COVID-19. Para mantenerse al día con los estándares en todo el mundo, SMC utiliza su pertenencia a organizaciones como EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group) para ayudar a los clientes a comprender los estándares relevantes y cómo deben implementarse en el futuro.

Otra cuestión es que a menudo es necesario la adaptación de un producto estándar. SMC ofrece este servicio y puede ayudar al cliente a comprender qué norma debe cumplir y cómo aplicarla. 

En conclusión, los productos y la experiencia en automatización no son suficientes para hacer frente a los numerosos retos de la industria alimentaria. La familiaridad y la estrecha colaboración con nuestros clientes finales es la única manera de garantizar la mejor disponibilidad de la línea de producción y lograr la reducción de costes y energía y el cumplimiento de las estrictas normas y regulaciones de la industria alimentaria. Ese es el compromiso de SMC.
 

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