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De bodega vacía a planta de embotellado de desinfectantes, en tan solo 3 meses

Esta nueva planta de envasado de desinfectantes para manos utiliza una arquitectura de automatizaci√≥n √ļnica con tecnolog√≠a de punta para funcionar al ritmo de los negocios modernos.

Desde el almacén vacío hasta el embotellado de desinfectante en 3 meses
Aquí se muestra la llenadora / tapadora giratoria que funciona en una de las cinco líneas de envasado que E66 ahora tiene operando sin problemas en sus instalaciones de Oklahoma.

Con la demanda de desinfectante de manos m√°s que duplicada en los Estados Unidos, y un crecimiento anual de m√°s del 20% esperado en los pr√≥ximos a√Īos, 2020 present√≥ a la industria de la limpieza una gran oportunidad financiera. Emerald 66 Enterprises (E66) moviliz√≥ recursos para satisfacer esta necesidad, estableciendo un taller en una planta de procesamiento de mezclilla vac√≠a en Seminole, Oklahoma.

En solo tres meses, E66 ten√≠a tres l√≠neas de envasado automatizadas que produc√≠an hasta 1 mill√≥n de desinfectante en botellas de HDPE para manos a la semana en una instalaci√≥n compatible con cGMP, y contin√ļa expandiendo sus capacidades centrales a un ritmo r√°pido. "Cuando decimos que hacemos las cosas r√°pido", dice el jefe de operaciones de E66, Robert Bodnar, "estamos hablando de d√≠as, no de semanas o meses".

Regresemos al verano de 2020 y examinemos las tecnolog√≠as y t√©cnicas que E66 y el integrador de sistemas Northeast Automation Company, Inc. (NACI) utilizaron para lograr una ventaja competitiva en un entorno de mercado desafiante. Cuando se contrat√≥ a NACI para realizar una operaci√≥n de embotellado y envasado, la direcci√≥n de E66 dej√≥ en claro que ten√≠an que actuar con rapidez. Estaban compitiendo contra una fuerza laboral de alto volumen y bajo salario que operaba manualmente y cre√≠an que pod√≠an usar la tecnolog√≠a para hacer m√°s con una fuerza laboral m√°s peque√Īa y mejor remunerada.

‚ÄúCada equipo ten√≠a que ser inteligente porque la administraci√≥n de E66 est√° muy interesada en la informaci√≥n‚ÄĚ, dice Thomas Coombs, ingeniero principal de NACI. ‚ÄúTen√≠amos que hacer que cada transportador y cada dispositivo fueran inteligentes‚ÄĚ.

Coombs plane√≥ utilizar la inform√°tica de punta, una t√©cnica de dise√Īo que agrega capacidades de procesamiento y conectividad de datos de prop√≥sito general a las aplicaciones tradicionales de detecci√≥n y control en tiempo real, para construir un sistema de administraci√≥n de informaci√≥n al mismo tiempo que ampl√≠a las capacidades de producci√≥n. Lo hizo utilizando la familia Opto 22 groov de controladores de borde industriales y E / S.

 Tambi√©n es importante se√Īalar que E66 tambi√©n hab√≠a determinado que la forma m√°s r√°pida de construir un nuevo proceso de empaque era adquiriendo una variedad de equipos en una subasta. El estado del equipo a la llegada vari√≥ ampliamente, por lo que NACI tuvo que ser creativo para dise√Īar un sistema cohesivo a la velocidad que necesitaba E66.

 Arquitectura √ļnica

Para abordar las circunstancias que enfrent√≥ el equipo, NACI emple√≥ una arquitectura √ļnica que permiti√≥ que los sistemas de control separados funcionaran juntos y tambi√©n sent√≥ las bases para los objetivos de adquisici√≥n de datos de E66. En el nivel superior, NACI utiliz√≥ un controlador industrial programable groov EPIC edge, que combina el control PLC con HMI integrado, OPC UA y funciones de puerta de enlace segura en un solo panel posterior. El controlador EPIC supervis√≥ las l√≠neas de envasado y conect√≥ dispositivos dispares para que pudieran comunicarse libremente a trav√©s de un protocolo de comunicaciones com√ļn. Cualquier equipo que llegara con un sistema de control desaparecido se integr√≥ directamente en esta red como una simple E / S remota.

Desde el almac√©n vac√≠o hasta el embotellado de desinfectante en 3 mesesNACI fabric√≥ varios de estos paneles VFD para el control de transportadores locales utilizando groov RIO de Opto 22.Cuando las m√°quinas de envasado ten√≠an controladores funcionales, por otro lado, estos se dejaban en su lugar y se acoplaban libremente al proceso principal mediante los m√≥dulos de E / S de borde groov RIO de Opto 22. Estos m√≥dulos proporcionan canales de E / S de m√ļltiples se√Īales configurables por software y se alimentan a trav√©s de Ethernet (PoE), lo que los hace r√°pidos de implementar. NACI coloc√≥ un m√≥dulo en cada pieza de equipo de empaque a su llegada, conect√≥ los cables de E / S e identific√≥ los tipos de se√Īales que el equipo proporcionaba. Estas se√Īales de E / S se integraron luego en la red groov EPIC en paralelo con las conexiones de E / S de PLC existentes, que continuaron funcionando de forma independiente.

"La facilidad con la que puede hacer esto", dice Coombs, "significa que está hablando de media hora de cableado. Su mayor problema es encontrar la documentación del fabricante de la maquinaria de empaque original ".

NACI tambi√©n dise√Ī√≥ una capa adicional de control independiente del groov EPIC mediante la construcci√≥n de un control local limitado en cada m√≥dulo groov RIO a trav√©s de Node-RED, una plataforma de IoT de c√≥digo abierto integrada de IBM. Cumpliendo con la ambici√≥n de hacer que cada dispositivo sea inteligente, NACI agreg√≥ motores, fotoc√©lulas, celdas de carga y otra instrumentaci√≥n a muchos equipos semiautomatizados y tontos, los conect√≥ a los m√≥dulos groov RIO locales y agreg√≥ la l√≥gica Node-RED para lograr que trabajen juntos e informen de los datos del proceso hasta el nivel de supervisi√≥n.

Un ex ingeniero de Oracle, E66 COO Bodnar ha estado involucrado en gran parte de este dise√Īo. ‚ÄúEl proceso de nivel superior en el EPIC es activar dos o tres l√≠neas de envasado. Si entra un transportador y sale otro, es posible que no est√©n funcionando a la misma velocidad. Tiene taponadoras que funcionan a diferentes velocidades. Tiene impresoras de etiquetas y todos estos componentes diferentes que funcionan a diferentes velocidades, por lo que es un poco agradable poder decir, est√° bien, ¬Ņqu√© pasa si usamos los RIO groov para controlar, por ejemplo, los transportadores de entrada y salida y empacadores de cajas y cosas as√≠? Todo son cosas simples, como encender y apagar motores para hacer funcionar un transportador y tratar de igualar la velocidad a la que gira una m√°quina de llenado. Son como peque√Īas islas de automatizaci√≥n".

 La arquitectura adecuada

Esta arquitectura distribuida y d√©bilmente acoplada permiti√≥ a NACI ensamblar sus l√≠neas de empaque sin modificar ninguno de los sistemas de control existentes que ven√≠an como parte de su equipo comprado. En √ļltima instancia, esta estrategia les ahorr√≥ tiempo de desarrollo y, en tres meses, Coombs y su equipo ten√≠an 15 equipos en funcionamiento repartidos en tres l√≠neas de envasado.

En este punto de su rápido desarrollo, E66 ahora tiene cinco líneas de envasado, cada una de las cuales representa un proceso de extremo a extremo que incluye transportadores, llenadoras, taponadoras, etiquetadoras de impresión y aplicación, empacadoras de cajas y paletizadores. Igualmente impresionante es la forma en que la gerencia pudo lidiar con algunos golpes inesperados. Por ejemplo, originalmente construyeron su negocio de empaque por contrato en torno al empaque y la distribución para un solo gran cliente. Pero cuando ese cliente sufrió un revés financiero y tuvo que cerrar, E66 tuvo que girar y convertirse en un empacador por contrato para varios clientes. La empresa ahora trabaja con desinfectantes a base de alcohol y agua, así como con una variedad de tipos de empaque, que incluyen PET moldeado por inyección, estirado-soplado y HDPE moldeado por extrusión-soplado. Incluso se están moviendo hacia la auto-fabricación de algunos de los contenedores que llenan.

La automatizaci√≥n pas√≥ de procesar un gran volumen de contenedores de un gal√≥n de formulaci√≥n √ļnica a trabajar con una variedad de productos qu√≠micos desinfectantes en diferentes tama√Īos de lote y formatos de empaque: desde contenedores peque√Īos de dos, cuatro, seis y ocho onzas, bombas manuales y botellas rociadoras en jarras grandes de m√°s de un gal√≥n.

Desde el almac√©n vac√≠o hasta el embotellado de desinfectante en 3 mesesControlador industrial programable groov EPIC edge de Opto 22 y m√≥dulo de E / S groov RIO edge. Afortunadamente, la decisi√≥n de NACI de utilizar l√≠neas de envasado d√©bilmente acopladas facilit√≥ la modificaci√≥n de segmentos individuales sin interrumpir la recopilaci√≥n de datos y la integraci√≥n de procesos. En combinaci√≥n con la construcci√≥n in situ de paneles el√©ctricos y el uso de la impresi√≥n 3D para la creaci√≥n r√°pida de prototipos de nuevos componentes mec√°nicos para las l√≠neas de envasado, la inversi√≥n de E66 en automatizaci√≥n orientada a los bordes les permiti√≥ reacondicionarse muy r√°pidamente y alcanzar el punto de equilibrio de su inversi√≥n inicial en seis meses.

‚ÄúHay muchas cosas buenas que puede ofrecer en la fabricaci√≥n que la gente podr√≠a admirar, como la calidad o el rendimiento‚ÄĚ, dice Bodnar. "Ser √°gil no suele estar en esa lista. Pero es divertido ser √°gil en su enfoque de la fabricaci√≥n, y creo que esa es una de las cosas en las que Opto 22 realmente nos ha ayudado ".

Metas ambiciosas

A medida que el proceso de E66 se expande, también lo hacen sus ambiciones de construir una infraestructura de datos. Además de utilizar Node-RED para aumentar el proceso de producción, E66 ha comenzado a aprovechar las funciones de conectividad centrales de la plataforma para mover datos de cada dispositivo groov a bases de datos relacionales y de series de tiempo, software financiero y otros sistemas conectados. Y dado que Node-RED es una aplicación gratuita de código abierto, E66 también la está agregando a sus sistemas de back-end para que puedan enviar datos al sistema de control.

 "Es posible que desee avanzar mucho en un dispositivo o incrementar algo en funci√≥n de una fecha que sea algo arbitraria, basada en un evento de negocios, no necesariamente en un evento de m√°quina", explica Bodnar. ‚ÄúPuede enviarlo al sistema de control con bastante facilidad, o simplemente obtener datos resumidos del sistema de control y publicarlos en sus sistemas comerciales. Le brinda una forma muy liviana de ejecutar un bus o concentrador operativo ".

 Por ejemplo, E66 compr√≥ una m√°quina envolvedora de tarimas independiente que utilizaba un dise√Īo de placa de circuito patentado y ofrec√≠a solo una interfaz de operador limitada. Sin embargo, al agregar celdas de carga, conectarlas a un m√≥dulo groov RIO y alimentar esos datos a Node-RED, E66 podr√≠a verificar f√°cilmente el peso en funci√≥n del contenido de la paleta conocida y comunicar el n√ļmero de paleta, el n√ļmero de lote, el peso de env√≠o y la fecha a su base de datos central para crear conocimientos de embarque autom√°ticamente.

Desde el almac√©n vac√≠o hasta el embotellado de desinfectante en 3 mesesE66 ahora puede procesar una variedad de productos qu√≠micos desinfectantes en diferentes tama√Īos de lote y formatos de empaque.Bodnar, quien describe su carrera como un intercambio entre empresas gigantes de integraci√≥n de aplicaciones empresariales (EAI), como Oracle, y empresas de fabricaci√≥n y productos de consumo, qued√≥ impresionado por la facilidad con la que E66 pod√≠a integrar datos comerciales y operativos.

"He hecho cosas de redes inteligentes para un mont√≥n de ciudades y cosas as√≠ en los grandes sistemas de integraci√≥n", dice Bodnar. ‚ÄúTendr√≠amos m√ļltiples buses de datos empresariales para datos operativos, informes de datos, datos de back-office o para comunicarnos con diferentes tipos de dispositivos. Estaba pensando en lo incre√≠blemente dif√≠cil que fue. Hubiera sido mucho m√°s f√°cil con Node-RED en un dispositivo Opto".

 A medida que crece la demanda, E66 contin√ļa expandiendo su automatizaci√≥n y diversificando su negocio. Se est√° adaptando para dar cabida a nuevas funciones como moldeo de contenedores en el sitio, mezcla de productos a granel y procedimientos de control de calidad adicionales.

Bodnar dice que est√° desafiando la norma de la industria de invertir en una construcci√≥n multimillonaria para una instalaci√≥n automatizada y, en cambio, est√° "poniendo la suficiente automatizaci√≥n para duplicar mi negocio, literalmente, lo que har√° el a√Īo para la empresa". Y luego puedo convertirme en eso. Y no voy a tener que volver atr√°s y romper y reemplazar todo ... Modificaremos las cosas, pero no tendr√© que botar nada de lo que hago porque puedo escalarlo".

Recientemente, E66 tambi√©n ha creado una lucrativa divisi√≥n de tecnolog√≠a que est√° utilizando dispositivos groov para desarrollar equipos de llenado para la exportaci√≥n al extranjero. En un ejemplo, utilizando groov EPIC y RIO, NACI llev√≥ un dise√Īo de mezclador en l√≠nea desde el concepto hasta la implementaci√≥n en aproximadamente cinco d√≠as, incluida una interfaz de operador m√≥vil construida con el servidor HMI integrado de EPIC, llamado groov View. Seg√ļn las estimaciones de Thomas Coombs, NACI implement√≥ los controles en unas cuatro horas para un sistema que E66 se vender√° por 50.000 d√≥lares.

 ‚ÄúLa fluidez y din√°mica de la fabricaci√≥n moderna requiere una respuesta extremadamente r√°pida a las cambiantes demandas del mercado‚ÄĚ, a√Īade Coombs. "Con groov EPIC y groov RIO, Opto 22 coloca los datos de fabricaci√≥n din√°micos en la l√≠nea de producci√≥n de borde y en los sistemas empresariales simult√°neamente en tiempo real".