Product selecteren
×

Ga naar details
Onderdeelnummer

Mijn account

×

Uitdagingen in de voedingsindustrie: op de fabrieksvloer maken automatiseringsspecialisten het verschil

Uitdagingen in de voedingsindustrie: op de fabrieksvloer maken automatiseringsspecialisten het verschil

Tussen 2020 en 2027 groeit de voedselverwerkende sector volgens Verified Market Search naar verwachting met een samengesteld jaarlijks percentage (CAGR) van 6,04%. De industrie zal haar productiviteit moeten vergroten en bovendien te maken krijgen met een tekort aan personeel en meer druk op de kosten.

De meeste automatiseringsbedrijven richten zich op machinebouwers. SMC onderscheidt zich door aanwezig te zijn op de fabrieksvloer van voedingsmiddelenfabrikanten om daar de urgente uitdagingen van de sector te identificeren en te helpen overwinnen. Om hun productiviteit te verbeteren, moeten fabrieken hun stilstandtijd verminderen, meer automatiseren en energie-efficiëntie, machineveiligheid en hygiëne verbeteren.

Welke impact heeft Covid-19 gehad op fabrieken en hun manier van werken? Verrassend genoeg heeft Covid-19 de stap naar meer automatisering versneld, omdat medewerkers, die al moeilijk te vinden waren, steeds vaker afwezig zijn. De noodzaak van sociale afstand heeft automatisering nog belangrijker gemaakt.

Productiestop

Een productiestop is de grootste nachtmerrie van iedere voedingsmiddelenproducent, omdat de meeste fabrieken 24 uur per dag, 7 dagen per week, werken met productiezones. Die zijn in een continue stroom gerangschikt, waarbij de ene zone afhankelijk is van de activiteit van de andere – van de integratie van het primaire materiaal tot de verwerking en uiteindelijke verpakking. Elk defect aan een onderdeel veroorzaakt een productiestop die de fabriek tijd en geld kost. De OEE (Overall Equipment Effectiveness) kan aanzienlijk worden verbeterd door digitale oplossingen voor voorspellend onderhoud toe te passen, operators te trainen en de betrouwbaarheid van producten te maximaliseren.

Voedselfabrieken werken overwegend met een continue stroom op basis van 24/7. Iedere uitvaltijd van een individueel onderdeel is dus zeer kostbaar.

De meest kritische component in een fabriek is de actuator. De procedure om een actuator te vervangen verloopt zeer snel (meestal tien minuten) als deze binnen handbereik is. In andere gevallen kan het tot vier uur duren. Uiteraard zijn de kosten van het vervangen van een actuator meestal veel lager dan de kosten van het stopzetten van de productie.

De meeste voedingsmiddelenproducenten voeren regelmatig gepland onderhoud uit. Sommige componenten worden dan vervangen, zelfs als ze nog goed genoeg zijn om te functioneren. Om de conditie realtime te kunnen bewaken, moeten gebruikers altijd duidelijk zicht hebben op de status van de apparatuur. Dit is vaak mogelijk met twee soorten sensoren, die SMC heeft ontwikkeld. Allereerst inductiesensoren die de snelheid van de zuigerstang berekenen, waardoor vuil op de geleiders eenvoudig kan worden gedetecteerd. Ten tweede druksensoren die eventuele lekken in de actuatoren kunnen opsporen. Deze sensoren communiceren via IO-Link. De gegevens zijn realtime beschikbaar, zodat de conditie van de apparatuur kan worden gecontroleerd.

Tool voor fabrieksmonitoring

SMC heeft in samenwerking met Dell en Software AG een wereldwijde tool voor fabrieksmonitoring ontwikkeld. Deze Industrie 4.0-oplossing onderscheidt zich door de zeer gebruiksvriendelijke weergave van de gegevens. Ook worden er waarschuwingen gegeven bij een storing van de apparatuur. De oplossing maakt gebruik van functies voor kunstmatige intelligentie, waaronder machine learning. Operationele gegevens zijn snel beschikbaar voor analyse. Het gedrag van de actuator wordt samen met andere operationele gegevens geanalyseerd. Zo kan een storing nauwkeurig worden voorspeld na het verzamelen van de data gedurende slechts enkele maanden.

Ervaren operators die op de fabrieksvloer eenvoudige onderhoudstaken zelf kunnen uitvoeren, heeft vele voordelen. SMC deelt haar expertise met praktijkgerichte opleidingen die theorie en praktijk combineren. De opleidingen zijn gericht op lijnoperators, zelfs degenen die geen ervaring hebben met pneumatische componenten. Zij kunnen potentiële problemen identificeren, voordat een machinestoring optreedt en zij kunnen eenvoudig onderhoud uitvoeren. Getrainde operators maken machines betrouwbaarder.

Tot slot vereist het aanpakken van de uitvaltijd een hoge betrouwbaarheid van de componenten.  Producten van SMC vergroten de betrouwbaarheid, doordat ze innovatief zijn. Bijvoorbeeld een ‘minimale werkdruk’ die lager is dan bij concurrenten of metalen afdichtingstechnologie in plaats van rubber op actuatoren en ventielen. Meestal kan de betrouwbaarheid van een product niet in dergelijke absolute termen worden gemeten, omdat deze afhankelijk is van de specifieke toepassing van de klant met betrekking tot frequentie, temperatuur, vochtigheid, etc. Daarom zijn onze engineers  verantwoordelijk voor het maximaliseren van de betrouwbaarheid. Zij kunnen het juiste product voor de toepassing specificeren, zowel bij de machinebouwer als bij de eindgebruiker.

Robotica en cobottechnologie

Robotica en de daaruit voortgekomen technologie van cobots kunnen de komende jaren een grote impact hebben om onze voedingsklanten te helpen de gewenste productiviteitsniveaus te bereiken.

Robots kunnen vele taken automatiseren.

Wat maakt SMC tot een geschikte specialist op dit gebied? Een van onze sterkste punten is het team dat zich richt op de ontwikkeling van robotoplossingen en ambitieuze samenwerkingen. Wij hebben kennis van alle grijpertechnologieën – pneumatisch, elektrisch en magnetisch. We hebben ook een breed scala van plug & play end-effectors voor grijpers ontwikkeld voor verschillende cobot-leveranciers, waaronder Universal Robots. Onze draadloze technologie is een belangrijke speler in roboticatoepassingen. Daardoor is grijpercommunicatie via Wifi en een snelle installatie door de afwezigheid van kabels mogelijk.

Andere taken in een voedingsmiddelenfabriek kunnen worden uitgevoerd door standaard machines, zoals (stapel)toevoer, productoriëntatie en pick & place. Een nauwe relatie tussen automatiseringsleveranciers en machinebouwers is dan van essentieel belang om te automatiseren wat gewoonlijk handmatig wordt gedaan. De veelzijdigheid van machines is ook een belangrijk punt van overweging. Neem bijvoorbeeld het doseren. Stel u een scenario voor waarbij u op dezelfde productielijn verschillende doseringen nodig heeft. Flexibiliteit is vereist om op het ene chocoladekoekje een andere vorm te creëren dan op het andere. Het is niet ongebruikelijk dat hetzelfde product in verschillende landen verschillende kenmerken heeft. Geautomatiseerde machines kunnen vaak worden bijgestaan door cobots en vision-systemen om het proces te optimaliseren en de flexibiliteit te verhogen.

Slimme automatisering

De volgende stap is de invoering van slimme technologieën. De toename van geïndividualiseerde producten vereist flexibele, effectieve en intelligente productie om snel te kunnen reageren op veranderingen in de markt. Machines moeten flexibele en snelle formaatveranderingen combineren met hoge cyclussnelheden en lage kosten tijdens de levensduur. Digitalisering en Industrie 4.0 vereenvoudigen de omschakeling van de ene productie naar de andere en verbeteren het functioneren van de fabriek. Slimme automatisering zorgt voor meer flexibiliteit in het aanpassen van de machine.

SMC biedt nu al apparaten aan die verbonden zijn met IO-Link en veldbussen om alle relevante gegevens van de fabrieksvloer te verkrijgen. IO-Link sensoren, IO-Link master en IO-Link actuatoren zijn slechts enkele van onze slimme producten die kunnen helpen. Ons expertteam blijft zich inzetten om het Industie 4.0-traject door te ontwikkelen.

Voedingsmiddelenfabrieken vragen energie. Ze vertegenwoordigen 19% van het energieverbruik van de hele verwerkende industrie. Het verbeteren van de energie-efficiëntie verlaagt niet alleen de kosten, maar verkleint ook de CO2-uitstoot. Dat is een belangrijke doelstelling voor deze producenten, waar pneumatiek 20% van het wereldwijde stroomverbruik inneemt. Om de energie-efficiëntie te kunnen verbeteren, moet eerst worden vastgesteld waar en hoe energie wordt verbruikt. SMC doet hiervoor audits op de productielijn en stelt daarna een gedetailleerd rapport op met metingen, gegevens en foto’s. Alle verbeteringsacties om te optimaliseren worden daarin toegelicht, inclusief de financiële besparingen en de investeringen die nodig zijn om iedere doelstelling met toegevoegde waarde te realiseren.

De kosten voor verbetering kunnen variëren, maar het rendement op de investering wordt vaak snel bereikt. Een verbetering kan een eenvoudige productoptimalisering zijn, zoals LED-indicatoren die aangeven dat de apparatuur beperkt is en te veel energie verbruikt door een probleem. Het meest voorkomende probleem zijn luchtlekken die overmatig energieverbruik veroorzaken. SMC heeft daarvoor talrijke oplossingen: condition monitoring tools die informatie geven over bijvoorbeeld flowsnelheid en druk, een Automatic Leak Detection System (ALDS) dat lekkage vrijwel realtime bewaakt en een VEX-stand-by ventiel dat het luchtverbruik vermindert tijdens korte stops of uitschakelt tijdens lange stops.

Kennisbeheersysteem

SMC beschikt over een enorme hoeveelheid gegevens, deskundigheid en kennis over dit onderwerp, aangezien dit type audit wereldwijd bij veel van onze klanten is uitgevoerd. Wij hebben hiervoor een intern kennisbeheersysteem opgezet met rapportages over verbeteringsactiviteiten. Dankzij onze expertise en dit systeem kunnen wij de machinebouwer benaderen met een optimalisatie van de toegevoegde waarde. Dat kan een eenvoudige suggestie zijn, zoals de dimensionering van de pneumatische component, het co-engineeren van de productielijn met voorstellen voor energie-efficiënte automatiseringstaken of een advies over de beste technologie (elektrisch of pneumatisch aandrijven). Energie-efficiëntie komt ook van de producten zelf. SMC ontwikkelt al langere tijd lichte en compacte producten die invloed hebben op de besparing van de gebruikte perslucht, vooral bij bewegende onderdelen, zoals grijpers en actuatoren. Het energiebesparingscircuit kan ook de CO2-uitstoot verminderen.

Machineveiligheid en hygiëne

Een deskundige automatiseringsspecialist moet altijd een realistische aanpak hanteren door eindgebruikers te helpen bij de implementatie van de veiligheidsfunctie bij machinebouwers. Goed ontworpen producten en gevalideerde operationele ventielen (volgens ISO 13849) staan centraal bij het leveren van algehele veiligheid, vooral wat betreft machinebesturing. Het is altijd vereist om gevalideerde operationele componenten (VOC’s) en productgegevens (SMC rekent met zijn kosteloze SISTEMA-bibliotheek) te gebruiken bij het bouwen van veiligheidscontrolesystemen. Voor hogere Performance Levels van veiligheid levert SMC redundante ventielen die de lucht kunnen afzuigen bij een machinestilstand.

Hoewel hygiëne altijd al een centraal thema in de voedingsindustrie is, heeft Covid-19 dit aspect nog belangrijker gemaakt. Zowel machinebouwers als voedingsbedrijven hebben oplossingen nodig die eenvoudig te reinigen zijn en de kans op besmetting verkleinen. Hoewel ontwerpen op maat en materialen vaak duurder zijn dan standaardoplossingen, kan de prijs van het niet garanderen van hygiëne veel hoger zijn. Om machinebouwers praktisch te helpen, moet een leverancier worden gekozen die hygiënisch gekwalificeerde producten aanbiedt, zoals luchtverzorgingsapparatuur, actuatoren, elektromagnetische ventielen en koppelingen.

Belangrijke factoren om op te letten zijn componenten in roestvast staal om corrosie te voorkomen, vetten (bestand tegen water en chemische stoffen) die voldoen aan de FDA-normen, laser gemarkeerde, niet gelabelde componenten, en behandelde luchtkwaliteit volgens ISO-normen. Ook moet rekening worden gehouden met het feit dat het begrijpen van de relevante hygiënenormen een geduchte uitdaging kan zijn, aangezien er veel verschillende type voedingsmiddelenfabrieken zijn. Bovendien moeten deze producenten nu voldoen aan de hygiëne-eisen en voorschriften in verschillende landen met betrekking tot Covid-19. Om op de hoogte te blijven van de normen wereldwijd, is SMC lid van organisaties, zoals EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group) om klanten te helpen bij het begrijpen van de relevante normen en hoe ze in de toekomst moeten worden geïmplementeerd. Daarnaast is aanpassing van standaard producten vaak noodzakelijk. SMC biedt deze service en kan de klant adviseren aan welke norm hij moet voldoen en hoe deze moet worden geïmplementeerd.

De conclusie kan zijn dat producten en expertise in automatisering niet voldoende zijn om de uitdagingen van de voedingsindustrie het hoofd te bieden. Vertrouwdheid en nauwe samenwerking met onze eindklanten is de enige manier om de beste beschikbaarheid van de productielijn te garanderen, kosten- en energiebesparingen te realiseren en te voldoen aan de strenge voorschriften van de voedingsindustrie. Dat is de inzet van SMC.

Diego Mirabelli, Industry Manager Food Europe

30-jun-2021