Společnost Hügli je mezinárodní potravinářská společnost. Výrobní závod v ČR je zaměřen především na produkci suchých směsí, jako jsou polévky, omáčky, bujony, dezerty, kořenící směsi a další profesionální pomocníci k vaření. Výrobky jsou určeny pro nemocnice, školy, závodní jídelny, restaurace a hotely, ale i privátní značky obchodních řetězců a to jak v ČR, tak v celé Evropě.

Potřeba zvýšení výrobních kapacit vedla k realizaci rozsáhlé investice do výrobní technologie, která spolu se zvýšením míry mechanizace a automatizace technologií přináší i velkou flexibilitu výroby. První část nové technologie je surovinové hospodářství sypkých materiálů, které využívá technologie pneumatické přepravy. Umožňuje automatizovaně dávkovat a navažovat suroviny pro konkrétní šarži výrobku.

Druhá část investice modernizovala proces přípravy surovin polotovaru a vlastní homogenizaci směsi. Namíchaná a homogenizovaná šarže výrobku je plněna do big bagů a uložena do meziskladu výroby. Ty jsou následně řazeny podle výrobního plánu k jednotlivým balicím linkám, ve kterých probíhá balení hotových výrobků a skupinových balení.

Pro řízení výrobního procesu byl zvolen koncept Elektronického řízení COMPAS, obsahující integrované a flexibilní řízení výroby systémem COMES a řízení technologií na platformě automatizační techniky SIEMENS.

Projekt modernizace surovinového hospodářství a technologie

Zahrnuje doplnění velkokapacitních zásobníků surovin, automatizaci přepravy surovin a automatizaci výroby.

Doplněná technologie obsahuje čtyři venkovní nerezová sila pro skladování cukru, mouky, soli a glutamanu sodného, čtyři kombinované stanice pro vyprazdňování big bagů a pytlů, dvě dvojice dávkovacích vah a dvojici vsypových míst pro ruční sypké suroviny. Přepravu surovin zajišťuje nová pneumatická doprava. Výrobek vzniká ve stávajících homogenizátorech sypkých směsí, u kterých bylo vyměněno elektrické ovládání a které byly připojeny do nového řídicího systému.

Flexibilní recepturová automatizace technologie

Obr. 1: Rozváděč řídicího systému surovinového hospodářství

Řízení technologie zajišťuje řídicí systém Siemens SIMATIC S7-300 s decentrálními periferiemi ET200S a vážními procesory SIWAREX FTA (dávkovací váhy) a SIWAREX CS (venkovní sila). Pro řízení pohonů jsou využity měniče Siemens SINAMICS G120. Propojení jednotlivých komponent řídicího systému je realizováno sběrnicí Profinet. Ovládání technologie zajišťují dva průmyslové počítače s vizualizací Siemens HMI WinCC umístěné přímo u homogenizátorů. Z každého počítače je možné ovládat celou technologii, což zajišťuje řízení technologie i v případě výpadku jednoho z nich.

Řízení výroby je realizované výrobním informačním systémem COMES. Zajišťuje import receptur plánovaných výrobních zakázek, pružné dávkové řízení výrobní technologie, řízení navažovny, označování materiálů čárovými kódy, sběr s archivací dat a kompletní elektronický záznam dat o výrobě šarže, výměnu dat s ERP systémem a reporting (výrobní protokoly, statistiky).

Obr. 2: Systémová architektura řešení Elektronického řízení výroby a technologie

Ovládání a řízení technologie Hügli

Z ovládacích počítačů s vizualizačním prostředím HMI WinCC operátor přehledně monitoruje a řídí celou technologii i jednotlivá zařízení (ventily, pohony, analogová měření, digitální snímače) s využitím COMPAS technologické knihovny a jejích ovládacích oken (WinCC faceplate). Operátor může nastavovat režim zařízení, ovládat je a měnit jejich parametry, sledovat alarmová hlášení nebo trendy technologických veličin. Automatické funkce jsou implementovány pomocí technologických kroků (fází), ze kterých je v modulu COMES Batch složen výrobní postup (předpis), vše v souladu s mezinárodní normou pro dávkové procesy a jejich řízení ISA S88.

K řízení přístupu uživatelů je využit Simatic Logon s rozčleněním práv do uživatelských rolí.

Obr. 3: Příklad vizualizačních obrazovek operátora pro řízení výroby

Řízení navažovny a využití čárových kódů

Navažovna obsahuje dvě pracoviště. Každé je osazeno dvojicí vah, bezdrátovou čtečkou čárových kódů, tiskárnou čárových kódů a operátorským terminálem.

Terminál zobrazuje požadavky na navažování, které jsou systémem COMES generovány na základě výrobního plánu, který je importován z ERP systému společnosti Hügli.

Pracovník navažovny, který provádí navažování, se musí nejprve identifikovat přihlášením na operátorský terminál.

Následně z fronty požadavků na navažování vybere jeden nebo více požadavků, které bude zpracovávat.

Systém vyzve pracovníka k navážení první suroviny. Pracovník načte z obalu čárový kód navažované suroviny, systém zkontroluje správnost suroviny a datum spotřeby.

Při navažování systém hlídá nastavené tolerance a informuje operátora na displeji. Po navážení systém vytiskne čárový kód a vyzve pracovníka k navažování další suroviny. Navážené suroviny jsou umístěné na paletu, každá paleta slouží pro jednu vyráběnou šarži.

Obr. 4: Navažovna maloobjemových surovin a její řízení


Obr. 5: Obrazovka COMES terminálu navažovny

Pružné dávkové řízení výroby

Elektronické řízení výroby využívá modul COMES Batch pro řízení dávkových výrob. Řízení technologie je rozděleno do základních technologických kroků (fází). Fáze, které souvisí s funkcemi technologického zařízení, jsou naprogramovány v Simatic S7 s ovládacím oknem HMI WinCC v automatickém i ručním módu. V modulu COMES Batch je vytvářena vlastní logika řízení technologie. Fáze jsou spojovány do operací, které tvoří proceduru (technologický postup), součást předpisu, která určuje výrobní postup každého produktu. Parametrizace předpisu probíhá pomocí receptury, která je importována z ERP systému společnosti Hügli pro každý výrobek.

Spuštěný předpis vytváří o každé vyrobené šarži záznam o výrobním postupu, zaznamenává hodnoty dosažených parametrů a průběhy technologických veličin pro kontrolu a dokladování jakosti výroby.

COMES umožňuje maximální flexibilitu při změnách výrobního postupu, který si může měnit zaškolený technolog Hügli. Systém automaticky verzuje předpisy a receptury pod změnovým řízením.

Obr. 6: Struktura pružného recepturového řízení dávkových výrob (dle normy ISA S88)


Obr. 7: Vsypové místo s terminálem COMES

Zahájení výroby jednotlivých dávek výrobků řídí operátoři spuštěním předpisu přímo z průmyslových počítačů u vsypových míst homogenizátorů. COMES Batch automaticky řídí navažování velkoobjemových surovin ze sil a big bagů. Ve správný okamžik vyzve operátora k vsypu ručně dávkovaných surovin na paletě, která je připravena z navažovny. Při vsypávání ručně dávkovaných surovin operátor snímá čárový kód a systém tak kontroluje správnost suroviny a celého postupu.

Po navážení všech komponent systém provede homogenizaci směsi v homogenizátoru a její vysypání do přepravního big bagu, který je dle potřeb výrobního plánu následně převezen k balicí lince pro výrobu finálního výrobku. Z dat o průběhu výroby vytváří systém COMES řadu protokolů, které dokladují jak průběh výroby (protokol o průběhu navažování, protokol o výrobě…), tak poskytují nezbytné informace o pohybu surovin ve výrobě (report spotřeb, report příjmu surovin do sil) a podporu traceability.

Vybraná data jako váhy, teploty, vlhkosti jsou ukládána a dlouhodobě archivována v modulu COMES Historian.

Data o spotřebovaných surovinách jsou následně z COMES přenášena do ERP systému.

Přínosy elektronického řízení výroby

Koncept sofistikovaného řízení dávkové výroby vyvinula firma COMPAS automatizace s.r.o. pro podporu flexibility, vysoké efektivity a jakosti výroby podniků v oblasti IT (ERP a MES) a automatizace na principu systémové integrace. Tyto významné přínosy jsou ve shodě i s cíli Industry 4.0., proto jsou realizovaná řešení v souladu se současnými trendy a mají dlouhodobé přínosy pro výrobní podniky i jejich konkurenceschopnost.