Ingredienti intelligentiCome la Smart Manufacturing può contribuire a incrementare le rese, la produttività e l’efficienza di produzione per l'industriali alimentare

CaloreVivere in una pentola a pressione

Pensando alle sfide che un’azienda oggi deve affrontare, cosa viene in mente?

Rispondere più rapidamente ai cambiamenti dei mercati e dei gusti dei consumatori? Soddisfare le esigenze dei consumatori che sono sempre più connessi, informati ed esigenti? Combattere nuovi concorrenti, come i fornitori di prodotti alimentari online, i produttori di specialità o i marchi da supermercati? Adeguarsi alle nuove normative per migliorare la tracciabilità alimentare?

Chiaramente, l’industria alimentare è cambiata radicalmente rispetto al passato. È più complessa, orientata al consumatore e in rapida evoluzione.

Malgrado tutte queste pressioni, le aziende devono adeguarsi per rimanere al passo con la concorrenza. Un aspetto fondamentale è rappresentato dal miglioramento di produttività ed efficienze, non “una tantum” ma in modo costante ed esteso a tutte le operazioni.

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LievitoL’ascesa della Smart Manufacturing

Fortunatamente, anche il mondo della produzione si mostra in rapida evoluzione. La produzione connessa e informatizzata, definita Smart Manufacturing, sta creando nuove opportunità per consentire di comprendere meglio i meccanismi alla base delle operazioni produttive e poterne sfruttare appieno i vantaggi.

Mettendo in collegamento processi in passato completamente separati, la Smart Manufacturing

crea una visione unificata di tutte le operazioni e consente comunicazioni efficienti e costanti tra persone, dati e asset. In questo modo è possibile migliorare la collaborazione in tempo reale, ottimizzare costantemente i processi e mantenere l’operatività anche quando si devono affrontare le più grandi sfide.

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MixLa potenza delle informazioni

Avvalendosi delle più recenti tecnologie, la Smart Manufacturing ridefinisce il concetto stesso di produzione.

l IoT (Internet of Things), la proliferazione di dispositivi intelligenti connessi attraverso il protocollo IP, consente di accedere ai dati finora visibili solo a livello di macchine, processi e catena logistica.

l Le tecnologie wireless e per la mobilità consentono di visualizzare e acquisire dati da qualsiasi luogo e creano nuove modalità di comunicazione e collaborazione.

l I Big Data e i dati analitici aiutano a gestire enormi quantità di informazioni provenienti da ogni comparto aziendale e a contestualizzarle trasformandole in elementi fruibili.

l Un’infrastruttura di rete sicura basata su protocolli Ethernet industriale, come EtherNet/IP™, supporta una condivisione dei dati continua in tempo reale e la comunicazioni a livello di azienda.

Queste tecnologie, interagendo tra loro, offrono la possibilità finora sconosciuta di visualizzare, analizzare e gestire i dati provenienti dalle operazioni. Tuttavia, per ottenere i massimi risultati è necessario prima realizzare la convergenza dei sistemi IT e dei sistemi di fabbrica in un’unica architettura di rete.

Un’architettura di rete convergente contribuisce a semplificare il funzionamento dei sistemi e ottimizza il coordinamento dei dati provenienti da fonti diverse in tutte le operazioni. Rockwell Automation definisce questo scenario Connected Enterprise.

“I dati dei sensori utilizzati per prevedere l'usura di un’apparecchiatura o la necessità di interventi di riparazione possono ridurre i costi di manutenzione fino al 40 percento e dimezzare i tempi di fermo non pianificati.” 1

1 An Executive’s Guide to the Internet of Things, McKinsey & Company, agosto 2015

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AromiQuali vantaggi può offrire la Smart Manufacturing?

La convergenza di reti diverse, una migliore visibilità sulla produzione e un maggior controllo dei processi contribuiscono a migliorare l’operatività e incrementare l’efficienza, specialmente in attività complesse come i cambi produzione. Inoltre, una più ampia disponibilità di informazioni consente di rispondere più rapidamente agli sviluppi della catena logistica e a migliorare la produzione on-demand.

In particolare, la Smart Manufacturing contribuisce a:

l Migliorare l’utilizzo delle risorse

l Incrementare il rendimento

l Aumentare la produttività della forza lavoro

l Ottimizzare la gestione delle risorse

l Ridurre i rischi per la sicurezza

“Collegando macchine, linee di produzione, operatori e servizi di supporto, la Smart Manufacturing aiuta le aziende a ottimizzare i processi a livelli finora sconosciuti.” 1

1 Is Smart Manufacturing the Food Industry’s Next Revolution?, Food Online, 21 luglio 2015

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Stuzzicare Migliore utilizzo di risorse

Maggiore visibilità sui datiLe informazioni di produzione costituiscono la base di un’analisi più approfondita volta al miglioramento delle operazioni. Sistemi integrati e dati coordinati provenienti da diverse origini stanno trasformando la produzione di alimenti e bevande. La possibilità, ad esempio, di accedere a informazioni in tempo reale relative a parametri come la temperatura, la pressione, il tempo di cottura e la sanificazione CIP (Clean in Place) consente di adottare un approccio maggiormente proattivo alla qualità e alla sicurezza degli alimenti. Anche la raccolta dati, la registrazione e la reportistica automatizzate contribuiscono a ridurre i costi della conformità normativa.

Grazie al software EMI (Enterprise Manufacturing Intelligence), le informazioni di produzione vengono organizzate, correlate e presentate in modo da consentire agli operatori di individuare eventuali problemi e risolverli in tempo reale. I dashboard visualizzano le prestazioni di una macchina o di una linea e le notifiche avvisano gli addetti se i parametri di produzione superano i limiti predefiniti.

Controllo avanzatoUn moderno sistema di controllo distribuito (DCS) integra tutti i processi di automazione in un unico sistema a livello di impianto. Le funzioni del sistema di controllo distribuito, come il controllo predittivo o MPC (Model Predictive Control), la gestione degli allarmi e la gestione batch, consentono di migliorare l'efficienza dell’impianto e le prestazioni operative. Le workstation e i server virtualizzati aiutano a ridurre gli investimenti IT, ad aumentare il tempo di disponibilità e ad allungare i cicli di vita.

Macchine più intelligentiDispositivi e macchine intelligenti sono in grado di offrire un accesso senza precedenti all’elemento più potente sfruttato solo in minima parte dai produttori di alimenti e bevande: i dati.

I dati in tempo reale possono essere registrati e analizzati per aiutare i lavoratori a prendere decisioni migliori e, in ultima analisi, a ottimizzare non solo le macchine ma l’intero processo di produzione.

Il produttore di cioccolato Barry Callebaut ha utilizzato il software di gestione della produzione per monitorare l’efficienza globale delle apparecchiature (OEE) e notificare agli operatori le perdite di prodotto, via via che si verificavano, tramite un dashboard per la tracciabilità degli ingredienti. Le perdite di materiale nella fabbrica sono state così trasformate in guadagno netto.1

1 Barry Callebaut Finds Sweet Savings With OEE Solution, IndustryWeek, 26 settembre 2015

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DosareIncrementare il rendimento

La Smart Manufacturing offre opportunità per:

l Seguire il flusso degli ingredienti e monitorare il rendimento attraverso l’intero ciclo di produzione.

l Controllare le principali aree e utilizzare la conoscenza per migliorare le operazioni.

l Adeguarsi agli sviluppi della catena logistica per migliorare la produzione on-demand.

l Aiutare a prevenire e gestire i richiami.

Il software MES (Manufacturing Execution System) consente di automatizzare la raccolta dati per ottenere una visibilità più dettagliata e tempestiva della produzione. In questo modo è possibile prendere decisioni migliori in base alle attività da eseguire, al mercato delle materie prime e agli ingredienti grezzi per poter gestire la variabilità di costo dei materiali e migliorare il rendimento.

È inoltre possibile creare le basi per un potente sistema di gestione della qualità e della sicurezza alimentare e tenere traccia degli ingredienti. La tracciabilità nell’ambito della catena logistica dell’industria alimentare sta diventando essenziale

per rispondere efficacemente alla domanda dei clienti o per aiutare a prevenire e gestire gli eventuali richiami.

Il software EMI consente di consolidare i dati di produzione provenienti da numerose fonti e di fornire report e analisi per contribuire a incrementare il rendimento. I responsabili della qualità possono esaminare gli eventi di produzione e monitorare le celle di lavoro per verificare il rendimento in termini di FPY, mentre i responsabili di impianto possono controllare il rendimento durante le attività di monitoraggio dei dati e dei parametri a livello di impianto.

I sistemi di integrazione linea consentono di configurare, controllare e analizzare il rendimento della linea da una stazione operatore standard in modo da poter distribuire e ottimizzare le apparecchiature produttive più rapidamente.

Il software MPC utilizza modelli predittivi per calcolare i setpoint ottimali durante la produzione, quindi monitora costantemente diversi parametri per consentire di aumentare le prestazioni delle apparecchiature e migliorare la gestione di processi complessi.

Una delle principali aziende nel settore della lavorazione del latte in polvere ha utilizzato un sistema MPC per ridurre i livelli di variabilità dell’umidità negli essiccatori in media del 52 percento. Ne è derivato un incremento medio del rendimento pari a una tonnellata al giorno.

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Hillshire Brands ha implementato un sistema di intelligence di produzione nell’impianto di Haltom City, Stati Uniti, dove si producono 58 diversi tipi di spiedini. Il sistema fornisce agli operatori tutte le informazioni per individuare dove si sono verificati problemi, dove possono verificarsi e dove è disponibile capacità di produzione aggiuntiva.

Grazie al miglioramento della visibilità, l’impianto è stato in grado di ridurre la percentuale di scarti e di prodotti non commestibili fino allo 0,8 percento, con un risparmio annuo pari a circa 5,5 milioni di “corn dog”. Inoltre, il sistema offre funzioni di tracciabilità e reportistica migliorate per la conformità alle nuove norme definite dal Food Safety Modernization Act (FSMA).1

AbbinareAumentare la produttività della forza lavoro

Tutte le aziende produttrici di alimenti e bevande si trovano di fronte sfide pressoché identiche, indipendentemente dalle dimensioni; ad esempio la necessità di migliorare la produttività, proteggere i lavoratori e mantenere le conoscenze acquisite dai dipendenti prossimi alla pensione. La Smart Manufacturing può aiutare a gestire queste sfide.

Utilizzare la forza lavoro

L’accesso ai dati in tempo reale, contestualizzati e pertinenti alle attività da eseguire, può creare condizioni favorevoli all’aumento della produttività. In questo modo,

le aziende del settore alimenti e bevande possono rispondere più efficacemente alle esigenze della produzione e ridurre il Time-to-Market.

Sicurezza della forza lavoro

I sistemi di sicurezza integrati con i sistemi di controllo dei macchinari contribuiscono a ridurre i rischi e sono soggetti ad arresti indesiderati in misura inferiore rispetto ai sistemi cablati di precedente generazione. Inoltre, i dati relativi agli incidenti di sicurezza aiutano a identificare i rischi e ad apportare modifiche nelle aree in cui si verificano arresti correlati alla sicurezza.

1 Case Study: Hillshire Brands Mobilizes Information to Improve Compliance, Reduce Quality Deviations and Waste Background, Food Manufacturing, 18 maggio 2015

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Disponibilità della forza lavoro

Man mano che i dipendenti più anziani e con maggiore esperienza vanno in pensione, vengono sostituiti da lavoratori più giovani e meno esperti. Le operazioni devono quindi essere predisposte per le esigenze future tenendo presente questo aspetto.

Istruzioni specifiche per i lavoratori e informazioni di produzione contestualizzate consentono di ridurre la complessità a vantaggio dei nuovi dipendenti, che possono ricevere informazioni tramite i dispositivi mobili nei formati interattivi comunemente utilizzati. I processi di digitalizzazione consentono inoltre di acquisire le fondamentali “conoscenze storiche” offerte dai lavoratori più esperti prima che questi vadano in pensione.

Quando a livello locale non è disponibile personale qualificato, è possibile incrementare la forza lavoro esistente anche ricorrendo a servizi esterni. Di seguito sono riportati alcuni esempi:

l Se il team degli addetti alla manutenzione è sottodimensionato e oberato di lavoro, sono disponibili servizi di terze parti che possono fornire, in remoto, monitoraggio costante delle macchine, raccolta dati e supporto in tempo reale. Questi servizi possono risultare particolarmente utili per i processi critici, le produzioni a ciclo continuo e le attività eseguite in ubicazioni remote.

l Se dovessero presentarsi difficoltà a reperire personale, tecnici esperti di terze parti possono contribuire a mantenere in funzione i sistemi. Questi professionisti dell’assistenza sul campo, formati dai fornitori dei sistemi, sono in grado di offrire servizi dedicati di manutenzione e supporto alla progettazione, andando a integrare le competenze della forza lavoro esistente.

1 The Skills Gap in U.S. Manufacturing 2015 and Beyond, Deloitte, 2015

“Nel corso dei prossimi dieci anni si dovranno coprire con ogni probabilità quasi 3,5 milioni di posti di lavoro nel settore manifatturiero. Si prevede, per mancanza di competenze, che 2 milioni di questi posti di lavoro rimarranno scoperti.” 1

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PreparareCreare una forza lavoro proiettata al futuro

Nelle operazioni di Smart Manufacturing, la produttività dipende sempre più dalle tecnologie di rete e dall’analisi dei dati. È necessario pertanto accertarsi che i lavoratori abbiano le conoscenze e le competenze necessarie per progettare l’infrastruttura di rete, eseguirne la manutenzione e fornire il supporto richiesto. Il personale deve essere inoltre in grado di sfruttare i dati che possono prolungare il funzionamento delle linee e migliorare la produttività.

La convergenza dei sistemi IT e dei sitemi di produzione, unita al panorama tecnologico in continuo cambiamento, sta ridefinendo i ruoli e le responsabilità del personale IT e di quello in produzione. Le aziende hanno difficoltà ad accertarsi che i lavoratori dispongano delle competenze e delle conoscenze necessarie ad aumentare il tempo di disponibilità della rete e ottenere i massimi vantaggi dall’utilizzo dei dati.

I servizi di formazione e certificazione possono aiutare a riqualificare il personale nell’ottica della convergenza e del flusso dei dati. I corsi introduttivi forniscono ai lavoratori le competenze di base necessarie per gestire e amministrare i sistemi di controllo industriali collegati in rete, mentre i corsi più avanzati offrono approfondimenti su argomenti come i protocolli Ethernet industriali, l’implementazione di tecnologie wireless e la ricerca guasti avanzata.

Quasi due terzi dei dirigenti di aziende dei settori alimentare, delle bevande e dei prodotti di largo consumo ha dichiarato che una delle sfide più importanti dei prossimi due o tre anni è rappresentata dalla capacità di reperire e trattenere personale altamente qualificato.1

1 2014 Food, Drink and Consumer Goods Industry Outlook Survey, KPMG, 2014

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DosareOttimizzare la gestione delle risorseIl miglioramento della produttività può essere la semplice conseguenza dell’applicazione della Smart Manufacturing ad altre aree. Una di queste aree è rappresentata dalla gestione di risorse come acqua, aria, gas, elettricità e vapore (WAGES).

La gestione dei consumi energetici è un esempio chiave. Quando si tratta di consumi energetici, l’industria degli alimentare e delle bevande figura sempre ai primi posti negli Stati Uniti tra i settori produttivi. Di conseguenza, le organizzazioni vogliono ottenere il massimo ritorno sui costi controllabili di questo tipo.

Grazie alle tecnologie intelligenti, è possibile accedere più facilmente ai dati sui consumi energetici e migliorare la visibilità per poter prendere decisioni più intelligenti in termini di controllo di tali consumi. Sulla base di queste capacità, le industrie alimentari possono gestire i requisiti di carico in modo proattivo, migliorare le prestazioni del sistema e ridurre i costi.

Un produttore del settore alimentare riduce i consumi idrici ed energetici nell’ambito di un piano di revisione della produzione

Un produttore statunitense di conserve alimentari ha aggiornato la propria infrastruttura di automazione per soddisfare esigenze di produzione e sostenibilità.

I nuovi controlli eseguono un sistema avanzato di recupero del calore e dell’energia basato sul riutilizzo totale del calore generato dal processo di raffreddamento delle conserve per riscaldare l’acqua fornita dalla rete cittadina per le procedure di ammollo, scottatura e cottura. Il risultato è una diminuzione del

38,2 percento del consumo di gas naturale.

Il sistema riutilizza inoltre l’acqua raffreddata per ridurre la temperatura delle conserve durante il processo di cottura. Questo determina un abbattimento del consumo totale di acqua a livello aziendale di quasi 400 milioni di litri l’anno.

Nel frattempo, l’azienda produce in cinque giorni le stesse quantità che in passato richiedevano sette giorni, ottenendo altresì una migliore qualità del prodotto.

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AbbinareRidurre i rischi per la sicurezza

A fronte di tutti i vantaggi che può offrire alle operazioni, la Smart Manufacturing richiede anche un approccio più ampio alla sicurezza. Connettività continua e dispositivi intelligenti agiscono da catalizzatori per la Smart Manufacturing, ma possono anche costituire un canale di accesso per le minacce alla sicurezza.

La sicurezza di rete è un fattore critico per qualsiasi azienda che adotta strategie di Smart Manufacturing. Nell’industria alimentare, è necessario proteggere non solo il tempo di disponibilità e la proprietà intellettuale ma anche i processi, le macchine e il personale responsabile della sicurezza e dell’elevata qualità dei prodotti.

Il programma di sicurezza adottato deve essere di tipo olistico ed estendersi dal livello di impresa al livello di impianto, fino a includere tutti i dispositivi terminali. Deve inoltre prendere in considerazione i rischi a cui sono soggetti il personale, i processi e le tecnologie.

Di seguito sono elencati alcuni aspetti da tenere presenti quando si sviluppa un programma di sicurezza industriale:

l Iniziare con una valutazione delle misure di sicurezza per identificare le aree di rischio e le minacce potenziali.

l Applicare un approccio alla sicurezza basato su più livelli, come quello di tipo “defense-in-depth”, per definire più fronti di difesa con l’utilizzo di protezioni fisiche, elettroniche e procedurali.

l Sfruttare le tecnologie in tutte le attività in modo da ottimizzare la sicurezza.

l Utilizzare risorse come le architetture di riferimento CPwE (Converged Plantwide Ethernet) di Rockwell Automation e Cisco.

l Distribuire le misure di sicurezza adatte alle nuove tecnologie, come la gestione dei dispositivi mobili per limitare e monitorare l’accesso attraverso questi dispositivi.

1 Rockwell, Cisco Launch New Architectures to Reduce Security Risks, Food Engineering, 28 luglio 20152 Kaspersky Lab Survey: One in Every Five Manufacturing Businesses Has Lost Intellectual Property to Security Breaches Within the Past Year, Kaspersky Labs, 13 agosto 2014

“Con l’automatizzazione di un numero sempre crescente di operazioni nell’industria alimentare e delle bevande, i rischi per la sicurezza come il furto di dati/ricette e gli arresti dell’impianto causati da pirati informatici stanno creando difficoltà ai tecnici.” 1

Kaspersky Labs ha stabilito che il 21 percento dei produttori ha subito una perdita di proprietà intellettuale nell’ultimo anno.2

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ServireLa Smart Manufacturing ha tutte le potenzialità per trasformare completamente le attività di produzione dell’industria alimentare.

Grazie alla possibilità di accedere a informazioni pertinenti, in tempo reale e basate su ruoli, è possibile prendere decisioni informate a ogni livello e creare opportunità pressoché illimitate per il miglioramento dei processi. Inoltre, i progressi registrati nel campo delle macchine, dei sistemi di controllo e dei sistemi informativi consente di definire operazioni più flessibili e veloci.

I vantaggi offerti dalla Smart Manufacturing si estendono ben oltre i miglioramenti a livello operativo. Un’infrastruttura di rete sicura, una maggiore connettività e la possibilità di accedere a informazioni immediatamente fruibili creano anche opportunità per ottimizzare la qualità, la sicurezza alimentare e quella dei lavoratori, contribuendo a ridurre i costi della conformità normativa.

Per scoprire quali sono le strategie di Smart Manufacturing per migliorare le operazioni, potete rivolgervi al rappresentante Rockwell Automation di zona o consultare questa pagina.

EtherNet/IP è un marchio commerciale di ODVA Inc.

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Pubblicazione FOOD-SP025A-IT-P - Novembre 2016 © 2016 Rockwell Automation, Inc. Tutti i diritti riservati.