Quando il digitale incontra l`alimentare

Quando il digitale
incontra l’alimentare
Valore della filosofia "Internet of Things, Services and People" per
l’industria alimentare e delle bevande
DOMINIQUE STUCKI – Oltre a cibi e bevande, cos’altro producono gli
stabilimenti di bevande in grandi quantità? La risposta è la seguente: dati
digitali. Oggi, praticamente tutti i dispositivi presentano un certo grado di
digitalizzazione e i dati elettronici sono letteralmente ovunque.
La raccolta e l’analisi di questi dati consentono l’accesso a informazioni
su qualsiasi aspetto del processo, nonché sullo stato e sulle prestazioni
delle apparecchiature. Tuttavia, in tanti casi molti di questi dati restano
relegati all’interno degli stabilimenti, abbandonati in cosiddette “isole di
informazioni”. Un cambiamento si sta però profilando.
Quando il digitale incontra l’alimentare
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1 Un moderno stabilimento di produzione di cibi e bevande rappresenta una coreografia complessa di
processi interconnessi di vario tipo.
T
ra le numerose sfide che l’industria
alimentare e delle bevande deve
affrontare vi sono la costante
esigenza di una maggiore
redditività
attraverso un migliore utilizzo degli asset e
delle scorte, la gestione delle strozzature
produttive e il rafforzamento del quadro
normativo per la tracciabilità di prodotti e
ingredienti. Tutte queste esigenze possono
essere soddisfatte attraverso la trasparenza e
l’accesso a informazioni puntuali e precise.
Il livello di automazione di uno stabilimento
può variare da
una struttura all’altra e persino da un
impianto all’altro all’interno dello stesso sito.
Sistemi diversi con configurazioni, età e
produttori diversi presentano una grande
varietà di protocolli di dati.
Le informazioni vengono raramente condivise
in maniera automatica e la raccolta dei dati,
l’inventario e l’analisi sono operazioni ancora
lente e manuali. La raccolta manuale dei dati
implica non solo dei ritardi, ma suscita anche
preoccupazioni sulla qualità dei dati, a causa
dell’implicita possibilità di errori difficilmente
identificabili.
Condividere le informazioni,
costruire prevedibilità
Nell’era del digitale, praticamente tutti i
dispositivi presenti all’interno di uno
stabilimento si avvalgono in qualche modo di
dati elettronici. Qualsiasi sensore, attuatore e
controller
genera costantemente,
sfrutta o elabora
informazioni
elettroniche.
Benché i dispositivi
presentino un grado
Nell’era del digitale, praticamente tutti i
dispositivi presenti all’interno di uno
stabilimento si avvalgono in qualche modo
di dati elettronici.
Services and People" (IoTSP) rende possibile tutto ciò.
Didascalia della figura
Da dove proviene quel prodotto sullo scaffale del
supermercato? Quali ingredienti e quali macchine sono
state utilizzate per la preparazione del prodotto? Queste
informazioni possono essere vitali per la sicurezza
alimentare, soprattutto nel caso di richiami, ma
consentono anche al produttore di risparmiare e
aumentare l’efficienza. La filosofia "Internet of Things,
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ABB review 2|16
Alla stregua dell’Internet tradizionale, IoTSP
consente la comunicazione tra diversi
dispositivi per le finalità più disparate. Una
delle priorità all’interno di uno stabilimento di
produzione di cibi e bevande è la tracciatura
delle scorte e delle apparecchiature ➔ 1. Ad
esempio, una valutazione errata da parte di un
dipendente
potrebbe
determinare
l’inserimento di un ingrediente sbagliato in un
miscelatore o l’inserimento dell’ingrediente
corretto nella quantità o nel momento
sbagliati o ancora la miscelazione di
ingredienti non compatibili fra loro. Errori di
questo tipo possono
di digitalizzazione maggiore rispetto ai loro
predecessori, il tallone d’Achille degli
stabilimenti di trasformazione resta il fatto che
le informazioni spesso non vengono
adeguatamente condivise o analizzate. Il più
importante catalizzatore di cambiamento in
questo settore è quello che ABB definisce
"Internet of Things, Services and People"
(IoTSP).
essere evitati con l’identificazione positiva
dell’ingrediente prima dell’aggiunta, ad
esempio da parte di un operatore attraverso
la scansione di un codice a barre su una
confezione con uno scanner portatile o,
meglio ancora, utilizzando un dispositivo
intelligente sulla confezione dell’ingrediente
che consente la comunicazione diretta con il
miscelatore.
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2 Il management è supportato nel suo processo decisionale da informazioni prontamente disponibili.
La tentata esecuzione di operazioni errate può
comportare l’attivazione di un allarme o,
meglio ancora, la completa disabilitazione di
un’operazione (ad esempio impedendo
l’apertura di un portello di accesso).
Questo significa non solo che gli ingredienti
sbagliati o scaduti possono essere esclusi dal
processo, ma che è anche possibile tracciare
istantaneamente l’esatta provenienza e la
storia di ciascun ingrediente, facilitando
l’identificazione di lotti specifici e addirittura
di singole unità, in caso di incidenti di
sicurezza. In assenza di questa tracciabilità,
sarebbe necessario richiamare quantità molto
maggiori con uno spreco ancor più grande di
risorse e conseguenti danni economici e
ripercussioni sulla reputazione di un’azienda.
Oltre agli ingredienti, IoTSP consente altresì di
tracciare le apparecchiature stesse. Tenendo
traccia della data in cui un elemento
dell’apparecchiatura,
ad
esempio
il
miscelatore precedentemente citato, è stato
lavato l’ultima volta e degli ingredienti che
sono stati mescolati al suo interno da quel
momento, da un lato si possono evitare
eventuali fermi dell’impianto e l’utilizzo di
acqua per lavaggi non necessari, e dall’altro
lato escludere rischi di contaminazione anche
attraverso una migliore tracciabilità di
ingredienti che contengono allergeni o altri
ingredienti speciali.
La tracciabilità può essere applicata persino
alle persone. Se un’apparecchiatura conosce
l’identità della persona che la controlla, gli
operatori che non hanno una qualifica
specifica per operare su di essa possono
essere esclusi.
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ABB review 2|16
Un sistema di questo tipo può altresì tenere
traccia e ricordare quali dipendenti hanno
operato su determinate apparecchiature o
hanno stazionato in postazioni critiche.
Qualora, in un secondo momento, si scoprisse
che, ad esempio, un dipendente era malato
mentre era al lavoro, la possibilità di
identificare le aree e le fasi del processo dove
potrebbe
essere
avvenuta
una
contaminazione può contribuire a limitare il
danno e consentire azioni di richiamo mirate.
Oltre a salvaguardare la qualità degli alimenti,
IoTSP può anche migliorare la sicurezza dei
dipendenti. Dotando l’abbigliamento di un
dipendente di un dispositivo intelligente
integrato, quest’ultimo può comunicare con
IoTSP e verificare che il dipendente stia
effettivamente
indossando
indumenti
protettivi adeguati per le mansioni cui è stato
assegnato. Ad esempio, per alcune mansioni
può essere richiesto un copricapo rigido,
mentre per altre possono essere necessarie
maschere facciali. È possibile applicare lo
stesso metodo per verificare che indumenti e
attrezzature siano stati accuratamente puliti e
che non siano stati utilizzati all’interno di aree
contaminate o con ingredienti non
compatibili.
Spunti di riflessione
Grazie a tutti i dispositivi elettronici che
all’interno di uno stabilimento condividono
informazioni in tempo reale, il sistema di
gestione è in grado di supervisionale l’attività
dello stabilimento stesso e di programmarla in
maniera più efficiente. Con alcuni semplici clic
del mouse, è possibile determinare l’efficienza
globale delle apparecchiature o conoscere la
quantità esatta e la posizione di un
determinato
ingrediente
o
prodotto
all’interno di uno stabilimento, tracciando
anche il più piccolo ritardo ➔ 2.
Gli ingredienti sbagliati
o scaduti possono
essere esclusi dal
processo ed è possibile
tracciare
istantaneamente la
provenienza esatta e la
storia di ciascun
ingrediente.
3 Esempio di vista di un’area di uno stabilimento di trasformazione. Un’analisi approfondita può rivelare maggiori informazioni.
Gli operatori
possono essere
esclusi dall'operare
su apparecchiature
per cui non hanno
una qualifica
specifica.
Misure di questo tipo non solo consentono di
prevedere e gestire il flusso di ingredienti
all’interno
del
complesso
impianto
coreografico di uno stabilimento di
trasformazione, ma hanno anche un
potenziale significativo in termini di riduzione
dei costi. Una delle priorità nella gestione
della catena di fornitura è quella di limitare i
costi riducendo al minimo le scorte. Molto è
stato scritto sulla cosiddetta produzione “just
in time”, esaltando i vantaggi derivanti dalla
riduzione al minimo o dall’eliminazione delle
scorte. Ad ogni fase della produzione, le scorte
vengono spesso mantenute “just in case”, per
compensare l’incapacità di previsione o le
lacune di controllo delle attività a monte e a
valle. In altre parole, le scorte sono un
sintomo della carenza di condivisione delle
informazioni e di sincronizzazione tra le varie
fasi della produzione. Le scorte rappresentano
un capitale inutilmente sottoutilizzato, non
solo in termini di valore delle scorte stesse, ma
anche di spazio al suolo e strutture di
supporto necessarie. Più che per altre
industrie, questo è particolarmente vero nel
caso dell’industria alimentare e delle
bevande, poiché le celle e i magazzini
frigoriferi rappresentano spesso le parti più
costose di uno stabilimento.
Analogamente, la tracciabilità dei mezzi che
consegnano le materie prime consente di
anticipare i ritardi. Guardando a valle, se i
centri di distribuzione e i supermercati
accettano di condividere le informazioni
relative alle loro scorte in tempo reale, uno
stabilimento è in grado di anticipare gli
eventuali ordini di riapprovvigionamento
prima che vengano inoltrati, piuttosto che
produrre al solo fine di riempire un magazzino.
Le implicazioni della filosofia IoTSP possono
andare ben oltre lo stabilimento in sé. La
condivisione dei dati relativi al processo di
produzione del fornitore di un ingrediente
consente di prevedere ritardi di fornitura e di
riprogrammare le attività per annullarli.
Manutenzione predittiva
Tutte le considerazioni che si possono fare per
i processi e le attività sono applicabili anche
alle apparecchiature stesse. Le loro condizioni
non sono spesso sufficientemente comprese e
il deterioramento e i guasti non sono previsti.
In questo sistema possono anche essere
integrati dati esterni di portata ancora più
vasta. Ad esempio, se si tiene conto dei dati
relativi al meteo, è possibile prevedere un
aumento delle vendite di gelati.
La filosofia IoTSP facilita altresì la raccolta di
dati statistici, la loro presentazione e analisi. In
questo modo è possibile osservare i trend a
lungo termine e individuare discontinuità o
cambiamenti a lungo termine per analizzarle.
La disponibilità di tutti i dati in forma
elettronica consente di fare analisi più
approfondite, valutare indicatori individuali e
flussi di dati e identificare le cause di
comportamenti anomali prima che si perda
una quantità eccessiva di merce ➔ 3.
Quando il digitale incontra l’alimentare
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Picture source: Wander
4 Wander (qui con il marchio aziendale Caotina) si avvale di sistemi MES di ABB. [Immagine per gentile
concessione di Wander]
La manutenzione è quindi di tipo reattivo
piuttosto che proattivo e i fermi non
programmati causano costose perdite di
produzione.
Gran parte di tutto questo può essere evitato
facendo un uso migliore dei dati già raccolti.
Grazie alla vasta esperienza acquisita nel
settore, ABB è in grado di riconoscere
proattivamente i sintomi di vari tipi di difetti
funzionali e prevedere guasti prima che si
verifichino. L’analisi dei dati relativi alla coppia
motore, per esempio, rivela indizi significativi
sull’imminente rottura di un cuscinetto o di
una cinghia sottoposta ad attrito eccessivo.
Oltre a raccogliere dati “abbandonati”,
informazioni
specifiche
supplementari
potrebbero essere utili ai fini dell’assistenza e
della diagnosi. Ad esempio, ABB fornisce
dispositivi intelligenti per motori in grado di
rilevare vibrazioni e condividere i dati per
l’analisi. I dati rilevati vengono messi a
disposizione di un centro di assistenza ABB
che avverte il cliente della necessità di
interventi di manutenzione molto tempo
prima che il guasto si verifichi.
Un ulteriore esempio è il monitoraggio a
distanza di impianti automatizzati ABB che
garantisce l’affidabilità di funzionamento e
aumenta la produttività.
Si possono osservare
trend a lungo
termine e individuare
discontinuità o
cambiamenti sul
lungo periodo per
un’analisi
approfondita.
Simulazione
Quando uno stabilimento necessita d
modifiche, ad esempio con l’aggiunta di nuove
apparecchiature o l’integrazione di una linea
completamente nuova, il proprietario
desidera essere sicuro che tali modifiche siano
in armonia con le apparecchiature esistenti,
nonché conoscere con precisione le
prestazioni e lo spazio necessario. Inoltre,
vuole eseguire dei test già in fase progettuale,
se possibile, per limitare i rischi e verificare in
anticipo
il
ritorno
sull’investimento.
Idealmente, questo dovrebbe essere fatto
prima di qualsiasi operazione di investimento.
In questa fase entrano in gioco le potenzialità
della simulazione e l’universo del virtuale. Si
possono simulare le configurazioni e testare le
apparecchiature in un ambiente misto di
hardware e simulazione. ABB offre pacchetti
di simulazione. Oltre al valore che ha per la
preparazione dell’installazione, la simulazione
è anche uno strumento estremamente utile
per la formazione degli operatori.
Interesse verso la filosofia IoTSP
Grazie alla sua consolidata esperienza nel
settore dell’automazione per le industrie di
processo, ABB è in grado di fornire servizi
IoTSP per l’industria alimentare e delle
bevande e aiutare le aziende a rispondere alle
sfide degli anni a venire ➔ 4.
Dominique Stucki
Manufacturing Execution Systems Operations
Baden-Daettwil, Switzerland
[email protected]
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