Fejlett adagolásvezérlés A szakaszos üzemű gyártás a végterméket előállító háromféle gyártási folyamat egyike. A következő módon adható meg: A bemenő anyagokkal indul Ezekre feldolgozási műveletek rendezett halmazát alkalmazza Eredményül új anyagot hoz létre A folyamat kritikus részét képezi a precíz, megbízható mérőrendszer, amely az összetevőt leméri, majd továbbítja az adagba. Ez a folyamat lehet automata, kézi vagy a kettő keveréke. Az automata továbbítás és adagvezérlés realisztikusan kezelhető a mérőterminálnál egy teljesen kiépített PLC vagy DCS irányítási rendszer helyett. A megfelelő mérőterminál, -rendszer a kézi adagolást is irányíthatja. Az önálló adagolásvezérlő rendszer a kisebb léptékű gyártóegységeknél lehet különösen előnyös, hiszen megszünteti a PLC programozáshoz kapcsolódó feldolgozási időt és költséget. Ez az írás az önálló adagolásvezérlő megoldás előnyeit vizsgálja meg és tárgyalja, milyen módon segítik: a konzisztens eredmények elérését, a hatékonyság növelését, a költségek csökkentését. Végső soron a konzisztens végeredmény növeli a vevői elégedettséget, segíti a feldolgozási és termékminősítési szabványok teljesítését. A megfelelő megoldással a folyamatok átláthatóbbak lesznek miközben a vállalat eredményessége is javul. Tartalom 1 A dedikált szakaszos folyamatirányítás szükségessége 2 Szakaszos irányítású rendszer kiválasztásának szempontjai 3 Dedikált szakaszos irányítás megvalósítása 4 Összefoglalás 5 Egyéb források
1 A dedikált szakaszos folyamatirányítás szükségessége A szakaszos folyamatirányításra egyszerű példa lehet az olyan segédanyagok esete, mint az ízesítők és illatanyagok. Optimalizálja a szakaszos folyamatot egységes, pontos anyagszállítással. A szakaszos folyamatirányítás forgatókönyve jelentősen változott az évek során. A magas termékminőség biztosításához elengedhetetlen az adagok közötti konzisztenciával foglalkozó szakaszos folyamatirányítási megoldás. A befektetés egy ilyen nagyobb léptékű gyártási forgatókönyvet kezelő jól megtervezett szakaszos folyamatirányítási rendszerbe: növeli a teljesítményt csökkenti a nyersanyag veszteségeket Kiküszöböli a termékek közötti eltéréseket Növeli a teljes hatékonyságot 2 Szakaszos irányítású rendszer kiválasztásának szempontjai Egy adott technológiához a megfelelő szakaszos vezérlőrendszer kiválasztásának feladata rémisztőnek tűnhet: Hogyan lehet megállapítani, hogy a választott rendszer javítani fogja a termelés hatékonyságát, kiküszöböli az anyagveszteséget és konzisztensebb termékeket eredményez? Az univerzális megoldásnak kezelnie kell a különféle mérőlapra szállított anyagokat és le kell mérnie minden egyes összetevőt. A mindkét műveletet elvégezni képes mérőterminál kínálja magát a szakaszos irányítású alkalmazásokhoz és segítheti a mérnököt a folyamatok egyszerűsítésében, mivel az összetevőmérés és az anyagtovábbítás lényegében egyetlen művelet két része. Hatékonyan használható a PLC rendszer, különösen akkor, ha a szakaszos technológia állandó, azaz ugyanazt a végterméket állítja elő, és nem tartalmaz a komponensek és receptúrák között sok váltást. Ez azonban valószínűleg nem a legjobb megoldás a kis- és közepes méretű üzemek számára, amelyek korlátozott erőforrásaik miatt igénylik a technológia rugalmasságát. Az ISA (Amerikai Műszerezési, Irányítástechnikai és Automatizálási Társaság) S88 Batch szabványa (1-4 részek) az alkalmazást segítő egységes szabványt nyújt a szakaszos folyamatokhoz mindegyik típusú megoldás választása esetén. Az S88 irányelveket már magában foglaló vezérlő olyan moduláris rendszert tesz lehetővé, amely a folyamatirányítási rendszer egyöntetű alkalmazását teszi lehetővé több helyszínen, amellyel csökkennek a továbbképzési igények, egyszerűsödik a kezelői felület, a több üzemes létesítmények pedig ugyanabban az adatszerkezetben megoszthatják technológiai folyamataik adatait és a receptúrákat. Ennek az egységes megközelítésnek a biztosítása, különösen többüzemes létesítményeknél, programozható logikai vezérlő alapú megoldás esetén körültekintő programozást és bevezetést igényelne. Másrészről azonban a dedikált szakaszos folyamatirányító megoldás egyetlen, mindent tudó adagolásvezérlőbe integrálja az adagoláskezelést és az anyagtovábbítási technológiát. Megszűnik a PLC kódolás szükségessége, csökken a felállási idő, az ügyfél saját szakterületére koncentrálhat: saját egyedülálló, ízletes receptúrájára. 2 METTLER TOLEDO - Fehér könyv - Nutraceutikumok - Adagolásvezérlés
3 Dedikált szakaszos irányítás megvalósítása A gyártási folyamatban a berendezés kezelés, I/O irányítás és anyagút/receptúra dokumentált rendszerét követő dedikált szakaszos irányítási rendszer kiválasztása azonnali, mérhető eredményeket hozhat. Az ISA S88 szakaszos technológiai szabvány a kiválasztást segítő útmutatást nyújt: egy hasznos szakaszos irányítási modell definiálásával a szokásos szakaszos irányítási követelmények kommunikációjával hasznos konfigurációs információk nyújtásával a megoldás szállítóknak útmutatást ad az integráláshoz Az S88 átfogó célja a szakaszos technológiai folyamatokban a konzisztens, ismételhető adagok készítésének elősegítése. A szabvány a szakaszos technológiákra általános terminológiát vezet be, valamint a szakaszos technológiák során fellépő zavarok esetére fogalmaz meg a visszaállításra irányelveket. Adagolásvezérlés/ Mérésbiztonság Az egységes irányelvek szerinti szakaszos technológia csökkenti a termelési költségeket és az anyagveszteséget, egyúttal növeli a teljesítményt, a hozamot és a technológiai berendezések kihasználtságát. Az S88 szabvány különválasztja a fizikai berendezéseket és a receptúrát, így a rendszer rugalmasan konfigurálható, a receptúrák közötti váltás gyorsabb, nő a teljesítmény. A szabvány egységes kezelőfelületet ír elő, ami elősegíti a berendezések megismerését és használatát. Az anyagveszteség minimális, hiszen az operátor párbeszédpaneleken át ad hozzá minden összetevőt. A kezelői felület az egyes anyagok hozzáadását csak a tűréshatáron belül engedi. Ideális esetben az adagolásvezérlő már az S88 szabvány szerint készül, így egyszerűbb a szakaszos irányítás bevezetése. A megoldás megbízható mérőterminált is tartalmaz ilyen az IND780batch is. 3. anyag 5. anyag 2. anyag 4. anyag 1. anyag Kézi hozzáadás Keverő IND780batch terminál Mérleg Kiadott anyag Tároló tartály felé Operátor Batch installáció példa: több anyagáram, 2-sebességes adagolás, automata anyagtovábbítás 3 METTLER TOLEDO - Fehér könyv - Nutraceutikumok - Adagolásvezérlés
Automata célok elérése Az S88 szabvány által leírt moduláris, rugalmas folyamat segítségével a szakaszos technológia egyszerűsíthető. Egy integrált dedikált megoldás a technológiai berendezések előzetes definiálásával támogatja ezt a rugalmasságot, ahol az operátor többféle receptúra közül választhat, így csökken a gyártási tételek közötti átállási idő. Biztosítja az anyagáramlás központi irányítását is a megfelelő gépelemek, adagoló szelepek, kapuk és szállítócsigák használatával, ugyanakkor az egyes anyagáramok kikapcsolásával gondoskodik a célérték szerinti pontos adagolásról. Ezáltal döbbenetesen megnő a technológia teljesítménye és csökken az anyagveszteség. Kézi technológiák és szakaszos irányítás Ha kézi technológiáról van szó ahol az összetevőket operátor választja ki és adja hozzá a vezérléshez tipikusan nem tartozik diszkrét I/O. Ez a módszer nagy rugalmassággal bír, mivel nem kapcsolódik hozzá I/O, számos különböző anyag adagolható előfeltételek nélkül. Kézi technológia esetén általában az operátor intézi az adagolást. Az operátort segítő adagolásvezérlő rendszer azonban kiküszöbölheti a túl- és alultöltési problémákat, biztosíthatja, hogy alkotóelemek ne maradjanak ki, szükségtelenül ne kerüljenek bele. Az operátor általában vonalkód olvasóval azonosítja az összetevőt, hozzáadja majd folytatja a következővel. Ha rossz anyagot választ, az operátor figyelmeztetése után újabb leolvasással kéri a helyes összetevőt, ami biztosítja a gyártási tétel konzisztenciáját. Vegyes módszer esetén az operátor indíthatja a gyártási tételt. Majd a technológia többi része már beavatkozása nélkül fut le, amíg nincs szükség kézi adagolású összetevőkre. Ha a technológia automata anyagtovábbítást tartalmaz, akkor olyan adagolásvezérlő kell, amely I/O kiosztással lehetővé teszi az anyag adagolás kezelését. Általában vannak irányítást igénylő segédberendezés darabok is. Receptúránként 999 anyag kézi hozzáadása Vonalkód leolvasó könnyíti a nyomon követést Mérőpad Az IND780batch terminál képernyőn megjelenő kérdésekkel végigvezeti az operátort a receptúrán Több anyagáramú, manuális készítmény Batch installáció példája 4 METTLER TOLEDO - Fehér könyv - Nutraceutikumok - Adagolásvezérlés
Segédberendezés kezelés A segédberendezés irányítás megfelelő működésének lehetnek bizonyos feltételei. Ha például keverőgépre van szükség, a szakaszos vezérlésnek meg kell tudni oldani: Bekapcsolni a keverést a receptúra egy adott pontján Működtetni a keverőt egy adott ideig A keverő késleltetett indítása, amíg a kézzel hozzáadott összetevőt a mérlegre nem helyezik Bármilyen típusú szakaszos vezérlésről is van szó, a sarzsok közötti konzisztencia biztosításához szükséges vezérlő precízen kezeli az anyagáramlást, pontosan végzi a célérték leállítást, minimalizálja a túltöltés, alultöltés előfordulásokat és irányítja a szakaszos folyamatot. Nyomkövetési adatok gyűjtése Másrészről kívánatos, hogy a szakaszos folyamat vezérlő képes legyen nyomonkövetni a fázisokat és azonosítani lehessen: Mikor készült egy termék Milyen és mennyi volt az anyagfelhasználás Melyik operátor futtatta az adott sarzsot Lehetővé teszi a teljesítménygondok vizsgálatát, kereshetők a gyártási folyamat változásának nyomai. Segíti az adagok és nyersanyagok azonosítását, és segít: Meghatározni miért állt le egy adag, Rámutatni a problémát okozó összetevőre Csökkenteni a visszahívások számát, terjedelmét A felhasználók elérhetik az összetevő szállítóit Egy önálló szakaszos folyamatvezérlő kötelező funkciói: nyomonkövetés, receptúrakészítés és -tárolás kezelése, terminálbeállítások tárolása, adatgyűjtés. Ezek célja: Adott receptúra-előállítási sorrend követése Összetevők és mennyiségek szerkesztése Az egész adag újramérése A fentieknek megfelelő önálló adagolásvezérlő költséghatékonyan képes jelentősen növelni az adagok ismételhetőségét és a termelékenységet. Ezt a funkcióegyüttest a METTLER TOLEDO több könnyen integrálható, önálló adagolásvezérlője is kínálja. A Batch alkalmazásokhoz a PC-s konfigurációs eszközzel offline lehet receptúrákat és rendszer konfigurációt végezni. 5 METTLER TOLEDO - Fehér könyv - Nutraceutikumok - Adagolásvezérlés
4 Összefoglalás A szakaszos technológiai irányítási lehetőségek bevezetése hozzájárulhat korszerű anyagtovábbítási és folyamatirányítási célok eléréséhez. Egy készen vett, mérést és anyagtovábbítást integráló típusmegoldás jelentős költség- és időmegtakarítást hozhat a kisebb nagyságrendben termelők számára, akik nem rendelkeznek a programozási szakértelmet és időt igénylő PLC megvalósításához szükséges forrásokkal. A választott megoldás: A kézi és automata adagoláshoz is célirányos adagolásvezérlést nyújt A mérőműszerben vezérlő logika van az I/O gyorsításához Igazodik az S88 szakaszos technológiai szabványhoz a folyamat rugalmasság és minőségbiztosítás érdekében Növeli az anyagáram átbocsátást és az adagolási pontosságot Nyomonkövetési adatgyűjtéssel segíti a kockázatkezelést és a veszteség csökkentést Egy jó önálló megoldás több szakaszos folyamatot tud futtatni, miközben változás felmerülése esetén sincs szükség bonyolult PLC átkonfigurálásra. A kapott szigorúbb irányítás eredményeként a termékek konzisztensebbek lesznek. Ezáltal nő az ügyfelek elégedettsége és hűsége, és párhuzamosan javul a termelékenység és az eredményesség. 5 Egyéb források A következő hivatkozások és dokumentumok bővebb információval szolgálnak az ipari méréstechnikai megoldásokról és megmutatják milyen szerepet játszhat egy hatékony adagolásvezérlés a minőség növelése, az anyagfelhasználási mutatók javításában vagy a gyártási költségek csökkentésében. METTER TOLEDO anyagszállítási vezérlések www.mt.com/qi Nemzetközi automatizálás társaság www.isa.org S88 alkalmazása, Adagolásvezérlés felhasználói szempontból; Jim Parshall és Larry Lamb ISBN #1-55617-703-8 Adagolásvezérlő rendszerek, tervezés, alkalmazás és bevezetés 2. kiadás; William Hawkins és Thomas Fisher ISBN # 1-55617-967-7 Control Global www.controlglobal.com Az anyagadagolás (szállítás) szakaszos vezérléséhez figyelembe venni szükséges funkciók; Charlie Fu Ph.D, Műszaki vezető, Procter & Gamble World Batch Forum www.wbf.org ARC Tanácsadói Csoport www.arcweb.com 6 METTLER TOLEDO - Fehér könyv - Nutraceutikumok - Adagolásvezérlés
www.mt.com Bővebb információ Mettler-Toledo AG CH -8606 Greifensee Svájc Telefon +41 44 944 22 11 Fax: +41 44 944 30 60 A műszaki változtatások jogát fenntartjuk. 06/2012 Mettler-Toledo AG MarCom Industrial