Automazione modulare dei processi di produzione nel settore del Food & Beverage

L'automazione dei processi di produzione svolge un ruolo fondamentale nell'industria alimentare e delle bevande (F&B). In un mondo globalizzato, dove l'efficienza, la qualità e la sicurezza sono fondamentali, l'automazione dei processi nell'industria dell'F&B fornisce soluzioni per affrontare queste sfide. La crescente digitalizzazione consente di rendere i processi produttivi non solo più efficienti, ma anche più flessibili e sostenibili.

Le aziende devono affrontare la sfida di adattarsi a condizioni di mercato in rapida evoluzione e a normative rigorose. Implementando tecnologie di automazione all'avanguardia, le aziende possono aumentare la loro competitività e soddisfare le crescenti esigenze. Tuttavia, la digitalizzazione e l'automazione dei processi di produzione dall'inizio alla fine presenta alcune sfide.

Food & Bevereage Industry Team

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Alcune delle principali sfide sono:

Spesso le aziende medio piccole non hanno le risorse interne necessarie per svilupparsi in autonomia le proprie soluzioni di automazione. Ciò le costringe ad affidarsi a soluzioni chiavi in mano create da terze parti che in parte limitano la loro indipendenza.
Nonostante il rapido ritorno sugli investimenti, l'ottimizzazione dei processi nell'industria alimentare e delle bevande richiede un notevole investimento in termini di ore di lavoro, hardware e software. Questi costi iniziali possono rappresentare un ostacolo al passaggio al digitale. A ciò si aggiungono i costi derivanti dall'interruzione della produzione durante la migrazione dei sistemi.
Quando si implementano nuovi moduli o dispositivi, la parte software è fondamentale, soprattutto per l'integrazione con i sistemi esistenti. I singoli dispositivi possono funzionare autonomamente, ma in futuro dovranno essere coordinati con altre apparecchiature. Per ottenere un'automazione end-to-end, le nuove apparecchiature devono comunicare con i sistemi esistenti e questo può spesso essere un problema in un ambiente composto da sistemi di produttori diversi.
La sicurezza dei dati a livello del sistema di controllo del processo è importante per l'automazione dei processi nell'industria alimentare e delle bevande. Nei sistemi chiusi, l'attenzione si concentra sulla protezione dei dati di produzione, spesso attraverso sistemi ridondanti. Per le interfacce esterne, come l'analisi dei dati nel cloud, il potenziale di furto dei dati rappresenta una minaccia.
Spesso lo scopo dell'automatizzazione del processo di produzione cambia L'ambito dell'automazione si sviluppa gradualmente durante l'intero ciclo di vita del progetto, spesso anche durante la messa in servizio. Molti requisiti operativi diventano evidentisolo durante i test e attraverso gli utenti. Inoltre, c'è spesso una discrepanza tra i requisiti dell'ingegneria di processo e le esigenze dell'automazione di processo, il che richiede una buona comunicazione interna tra i fornitori di soluzioni.
Oltre ai requisiti tecnici, è fondamentale anche l'accettazione da parte del personale. Anche la migliore automazione è di scarsa utilità senza il consenso degli utenti e del personale. I team interessati devono comprendere le interfacce utente ed essere in grado di mantenerle a livello IT/OT. Per questo motivo, è importante promuovere l'accettazione da parte di tutte le parti interessate.

Automazione di processo modulare

L'automazione dei processi si riferisce all'uso di tecnologie per controllare e monitorare automaticamente i processi produttivi. Il suo obiettivo è migliorare l'efficienza, la coerenza e la qualità automatizzando attività complesse o critiche dal punto di vista temporale. Tradizionalmente, ciò avviene spesso con un approccio monolitico, in cui i sistemi completi vengono sviluppati e implementati in un'unica fase. In questo contesto, le modifiche o le aggiunte possono essere complesse e costose.

Al contrario, l'automazione modulare dei processi adotta un approccio più flessibile. In questo scenario, l'intero processo di automazione viene suddiviso in moduli più piccoli e indipendenti che possono essere sviluppati, testati e integrati separatamente. L'approccio modulare consente un'implementazione graduale e scalabile e una modernizzazione continua, poiché i moduli possono essere facilmente aggiunti, rimossi o sostituiti senza dover riprogettare l'intero sistema.

Vantaggi di un approccio modulare

Flessibilità e scalabilità: i moduli possono essere facilmente adattati o sostituiti, consentendo alle aziende di rispondere rapidamente a nuovi requisiti o tecnologie.
Efficienza dei costi: il riutilizzo di moduli standard riduce i costi di sviluppo e lo sforzo di integrazione. Questo porta a una maggiore efficienza dei costi.
Minori sforzi di integrazione: le interfacce standardizzate facilitano l'integrazione di nuovi moduli, anche di produttori diversi, e riducono gli sforzi di integrazione.
Tempi di commercializzazione più brevi per i prodotti basati sulla configurazione low-code/no-code e quindi maggiore flessibilità.
Minore potenziale di errore: l'uso di moduli standardizzati riduce la complessità e di conseguenza la probabilità di errori di integrazione.
Maggiore facilità di manutenzione: i singoli moduli possono essere mantenuti o sostituiti in modo indipendente, aumentando la disponibilità del sistema e riducendo al minimo i tempi di inattività.
Migliore supporto alle innovazioni: le nuove tecnologie possono essere integrate come moduli separati, favorendo il miglioramento continuo e l'adattamento al progresso tecnologico.

In sintesi, l'automazione di processo modulare offre una soluzione flessibile, scalabile ed economica rispetto all'automazione di processo tradizionale. È particolarmente utile in ambienti di produzione dinamici, dove l'adattamento rapido e l'innovazione sono essenziali.

L'intero processo di produzione dell'automazione diventa modulare

Per i moduli delle apparecchiature, i sistemi di produzione, la gestione delle ricette o le interfacce utente, sono essenzialistandard come Profinet, OPC UA o lo standard Module Type Package (MTP). L'approccio modulare riduce lo sforzo di programmazione e il potenziale di errore, migliora l'efficienza e riduce i costi di progettazione. Inoltre, una libreria di moduli ben curata facilita il riutilizzo di soluzioni collaudate. Questo approccio offre vantaggi diversi a seconda della prospettiva.

L'approccio modulare offre ai produttori alimentari maggiore flessibilità e indipendenza dall'hardware grazie a interfacce standardizzate. Rende più facile la sostituzione o l'aggiornamento delle apparecchiature, indipendentemente dal produttore. Ciò consente soluzioni personalizzate ed economiche e un più rapido adattamento a nuovi mercati. Inoltre, i sistemi modulari facilitano la produzione di lotti di diverse dimensioni. Soprattutto per i piccoli lotti di laboratorio o di prova, le soluzioni automatizzate restano facili da implementare.
Gli OEM beneficiano di nuove opportunità, come una più facile integrazione nei progetti brownfield e una riduzione dei costi di automazione. Grazie alla riduzione dello sforzo di automazione, i produttori di apparecchiature possono decidere se occuparsi direttamente di questo lavoro in futuro o se esternalizzarlo, con l'ingegneria modulare che offre notevoli vantaggi in entrambi i casi.
Gli integratori di sistemi, che prima erano specializzati in determinati software e hardware, ora potranno realizzare più facilmente progetti intersistemici grazie a soluzioni modulari indipendenti dall'hardware. Questo amplia la loro base di clienti e aumenta la qualità e l'interdisciplinarità. Inoltre, una configurazione più efficiente può anche combattere la carenza di lavoratori qualificati.

Automazione di processo modulare con zenon

La piattaforma software zenon è composta da vari componenti. A seconda dell'attività, è possibile applicare diversi moduli software e utilizzarli in combinazione tra loro. Il livello più alto di modularità è rappresentato dai progetti zenon, che consistono in variabili, immagini, funzioni e driver.

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Grazie alla sua struttura e architettura di progetto, zenon consente di utilizzare questi progetti sia in formato standalone che in rete. Ciò significa che le applicazioni di grandi dimensioni possono essere facilmente suddivise in applicazioni più piccole e gestite. Ad esempio, è possibile creare singoli progetti zenon per ogni macchina di una linea di riempimento e confezionamento. Questi progetti possono essere completamente funzionali in loco sulla linea, ma possono anche funzionare contemporaneamente come sottoprogetti in un progetto di gestione della linea. In questo modo si riduce l'impegno ingegneristico e si aumenta la flessibilità.

Gli stessi progetti zenon possono contenere diversi componenti modulari. I simboli zenon sono un buon esempio di questo principio: una volta creati come modello, possono essere utilizzati per un numero qualsiasi di istanze. Grazie alla possibilità di rilasciare alcune proprietà del simbolo e di renderle configurabili, ogni istanza beneficia della flessibilità in questo senso.

Un ulteriore passo avanti è rappresentato dal concetto di simbolo, che in zenon viene definito Smart Objects Templates (SOT). Oltre ai simboli, questi modelli possono contenere anche variabili, immagini e funzioni proprie. Ciò consente alle aziende di creare modelli che possono essere personalizzati a livello di istanza. Ad esempio, i moduli delle apparecchiature come le valvole possono essere creati una volta come SOT e poi le istanze possono essere create tutte le volte che lo si desidera per ricreare un'immagine PI&D con il minimo sforzo. Queste istanze possono poi essere progettate, includendo pop-up, condizioni di blocco, gestione degli allarmi, ecc. Questo approccio può ridurre significativamente i tempi di progettazione e collaudo .

Il modulo zenon Equipment Model fornisce un'alternativa ai SOT per strutturare le macchine e le attrezzature di un impianto di produzione in linea con l'ISA-95. L'utente può assegnare variabili, funzioni e funzioni a un impianto di produzione. Gli utenti possono assegnare variabili, funzioni, simboli, ecc. a una struttura gerarchica che corrisponde al sito di produzione reale e raggruppare i moduli per visualizzare o archiviare allarmi, dati di misura, ecc. a seconda delle apparecchiature.

Biblioteche

Poiché i SOT possono contenere anche moduli logici zenon, questa combinazione di tecnologie zenon fornisce il prerequisito non solo per creare modelli per soluzioni SCADA e HMI, ma anche per creare moduli per una libreria di componenti di processo.

Una libreria di componenti di processo consente agli integratori di sistemi e ai produttori di apparecchiature di creare una libreria centrale indipendente dai produttori di moduli di controllo, che può essere utilizzata per creare un'istanza per progetti in qualsiasi parte del mondo. In questo modo, si combinano i vantaggi dell'indipendenza dall'hardware di zenon con la rapidità di implementazione.

I nostri clienti

Produzione modulare basata sugli standard MTP

Lo standard MTP (Module Type Package) suddivide il processo di produzione in servizi standardizzati che possono essere combinati in modo flessibile ("Plug & Produce"). Una descrizione standardizzata dei moduli consente di integrarli in un Process Orchestration Layer (POL), riducendo così il lavoro di progettazione .

Con la zenon MTP Suite, COPA-DATA fornisce tutti gli strumenti necessari per una produzione agile e modulare. Nell'Orchestration Studio è possibile creare progetti modulari. Il Validator consente di verificare la conformità dei file MTP agli standard, le PEA possono essere istanziate da modelli e l'MTP Gateway collega le apparecchiature esistenti all'orchestrazione.

zenon è all'avanguardia in temi come la produzione modulare e questi progressi stanno dando forma a nuovi approcci. zenon supporta anche l'automazione modulare dei processi in tutti gli altri campi, a tutti i livelli e fin dall'inizio. Se volete partecipare a questi sviluppi fin dall'inizio, contattate Food and Beverage Industry Management.

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