Společnost Nutrend nasadila Elektronické řízení výroby COMPAS ve vizi Industry 4.0

Nutrend D.S., a.s. je český, dynamicky se rozvíjející výrobce sportovních doplňků výživy a potravin, který na českém trhu působí od roku 1993 a své produkty vyváží do více než 40 zemí světa. V roce 2011 firma obohatila svoje portfolio o zdroj artéské vody Horský pramen z podhůří Hrubého Jeseníku, který vyvěrá v hloubce 170 metrů. Tato voda se používá nejen pro výrobu ochucených nápojů, ale je také přímo stáčena a prodávána pod značkou Nartes.

Pro sběr dat a řízení výroby závodu, který vyrábí balenou vodu, zvolil Nutrend koncept Elektronického řízení výroby firmy COMPAS automatizace, spol. s r.o. Základem konceptu Elektronického řízení výroby, který funguje v souladu s vizí Industry 4.0 pro řízení dávkové výroby (MOM pro dávkové výroby), je MES/MOM systém COMES.

Hlavní cíle projektu byly:
•    Sledování vstupů a výstupů výroby
•    Podpora řízení jakosti
•    Sledování využití strojního zařízení

V rámci projektu jsou dále řešeny funkčnosti:
•    Komunikace s ERP Vision32
•    Řízení navažovny
•    Řízení přípravy ochucených nápojů (varna)
•    Zpracování elektronického záznamu o výrobě
•    Traceabilita výroby
•    Použití čárových kódů pro sledování materiálů v průběhu výroby
•    Elektronické zpracování laboratorních testů

Výrobní technologie, sběry dat
Výrobní technologie se skládá ze zásobníků vody (dále využívána ve výrobním procesu), navažovny (příprava surovin pro výrobu ochucených nápojů), míchacích zásobníků pro výrobu ochucených nápojů (varna), plnicích linek pro plnění lahví, barelů a kanystrů a pomocné CIP technologie. Každá z plnicích linek je složena z několika strojů různého stáří s různými řídicími systémy. Konfigurace plnicí linky je typická pro výrobce balených nealko nápojů do plastových obalů (obr.2).

Vyfukovačka na začátku linky zajišťuje vyfukování plastových lahví z preforem. Lahve jsou dopravovány do plničky, kde jsou plněny příslušným nápojem (voda nebo ochucené nápoje). Následuje označení pomocí etikety nebo slívy, zabalení do skupinového balení, volitelné připevnění přepravních oušek a finální balení na paletu.

Sběr dat ze strojů je realizován podle možností jednotlivých strojů, buď připojením hardwarových signálů (chod, vyroben kus) k převodníkům nebo přímou komunikací se stroji, které jsou vybaveny PLC systémy Siemens Simatic. Při implementaci systému Elektronického řízení výroby byla výrobní technologie vybavena operátorskými terminály, čtečkami a tiskárnami čárového kódu, váhy v navažovně byly připojeny k systému COMES. Architekturu systému zobrazuje obr 3. Systém COMES je provozován na serveru v centrále společnosti a IT služby jsou poskytovány do lokálního výrobního závodu.

Sledování materiálů, zpracování výrobních příkazů
Suroviny a obaly jsou přijímány a primárně vedeny v ERP, kde je také každá šarže označena jedinečným čárovým kódem.
Suroviny a obaly vstupují do jednotlivých částí výrobní technologie dle schématu na obr.4. MES systém COMES z ERP systému načítá číselník materiálů a stav jednotlivých šarží materiálů na skladu a výrobní příkazy včetně BOM.

Výrobní příkazy jsou v COMES odpovědným pracovníkem uvolněny pro zpracování a zaplánovány. Zaplánované výrobní příkazy jsou podle jejich typu přiděleny odpovídajícím výrobním úsekům a zobrazeny na příslušném terminálu (navažovna, varna, plnicí linka) operátorovi.Po spuštění výrobního příkazu na navažovně je operátor veden procesem navažování jednotlivých surovin dle BOM (řízení výrobních operací navažovny - MOM). Pro identifikaci jednotlivých navažovaných surovin využívá operátor čtečku, kterou snímá čárové kódy surovin.

Po navážení suroviny systém COMES vytiskne čárový kód pro označení navážené suroviny. Po ukončení navažování všech surovin výrobního příkazu je výrobní příkaz zobrazen na operátorském terminálu varny. Po spuštění výrobního příkazu je operátor veden a kontrolován MOM systémem COMES, který ho vyzývá k dávkování jednotlivých surovin v daném pořadí. Operátor nadávkování potvrzuje sejmutím čárového kódu suroviny.

Po dokončení operací výrobního příkazu na varně přesune systém COMES provádění výrobního příkazu na plnicí linku. Zde je k výrobním operacím přiřazen obalový materiál (naskenováním čárových kódů) a systém sleduje zpracování výrobního příkazu na jednotlivých strojích linky (vyrobené kusy, prostoje a neshodné výrobky). Celkové vyrobené množství je počítáno na základě palet zabalených na paletizaci, která je posledním pracovištěm linky. Systém každou paletu označí čárovým kódem. Vyrobené palety jsou dále zpracovávány v ERP, do kterého jsou z MES/MOM systému COMES přenášena data o vyrobených kusech, spotřebovaných surovinách a obalech.

Podpora řízení jakosti
Zahrnuje funkčnosti pro sledování a podporu kvality.

Evidence měřidel
Tato funkčnost zahrnuje evidenci měřidel a jejich typů, COMES hlídá platnosti kalibrace jednotlivých měřidel a umožňuje k měřidlům ukládat souborové přílohy, např. kalibrační protokoly.

COMES LAB
Funkčnost pro podporu práce laboratoře umožňuje vytvořit testové specifikace materiálů z jednotlivých uživatelsky specifikovaných atributů. Při příjmu nové šarže vstupního materiálu (surovina, obal) nebo tvorbě nové šarže produktu systém na základě testových specifikací automaticky generuje materiálové testy. Pracovníci kontrolující kvalitu následně doplňují data k jednotlivým atributům testu. A to jak přímo z operátorského terminálu ve výrobě, tak i z kancelářského PC. Test je po doplnění pracovníkem potvrzen a schválen pracovníkem s oprávněním test schválit.

Stěry
COMES funkčnost umožňuje stanovit prováděné typy stěrů, jejich periodu, systém hlídá a upozorňuje na jejich provádění.
Následně COMES umožňuje evidovat provedení stěrů a jejich výsledky včetně možnosti připojení souborových příloh.

Sanitace
Funkčnost umožňuje pracovníku oddělení jakosti stanovit sanitační předpisy, které jsou sestavené z uživatelsky specifikovaných sanitačních kroků. Sanitační předpisy je možno za stanovených provozních podmínek spouštět a jejich jednotlivé kroky potvrzovat z operátorských terminálů.

Sledování efektivity zařízení
Pro sledování využití strojního zařízení byl nasazen standardní koncept COMES OEE.

Reporting
Pro operativní řízení výroby a jakosti generuje systém COMES statistiky a protokoly, např.:
•    Report příjmů a spotřeb materiálů
•    Report navažování
•    Report dávkování
•    Report traceability
•    Report materiálových testů
•    Report sanitace
•    Reporty OEE

Přínosy elektronického řízení výroby
Koncept Elektronického řízení výroby, jakosti a údržby 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 pro dávkové výroby, proto jsou realizovaná řešení v souladu se současnými trendy a mají dlouhodobé přínosy pro rozvoj výrobních podniků i jejich konkurenceschopnost.

Autoři: Ing. Roman Brázda, Ing. Vlastimil Braun,  info@compas.cz , www.compas.cz , www.comes.eu