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Lay’s Chips
Eenvoudig beheer van ‘shopfloor’ tot ‘topfloor’
version française
Hubert Lahaut, Control & Automation Magazine
Veurne Snack Foods, behorend tot Pepsico International, is een hoogtechnologisch
bedrijf in de voedingssector met merkproducten als Lay’s en Doritos. In de plant
in Veurne moest een volledige productielijn worden vernieuwd en geautomatiseerd.
Zoals de meeste grootbedrijven vandaag, plaatste ook Veurne Snack Foods totale
integratie van ‘shopfloor’ tot ‘topfloor’ bovenaan het verlanglijstje.
De productieplant in Veurne is niet meteen de kleinste speler in de wereld van
de aardappelchips en andere ‘fast moving consumer goods’. Om de concurrentie
succesvol te blijven bekampen, was het bedrijf toe aan een nieuwe moderne
productielijn. De engineeringafdeling wist precies wat ze wilde: volgens Luc
Dejaegher, Engineering Project Leader in het bedrijf, is de sleutel tot het
bereiken van de hoogst mogelijke operationele efficiëntie – in elke fase van het
proces – totale integratie. Het bedrijf staat hiermee niet alleen (zie ook het
artikel ‘BMW Groep standaardiseert HMI/SCADA in alle productieplants’). Om
diverse redenen werd ‘huisleverancier’ Rockwell Automation ingeschakeld om met
haar ‘Integrated Architecture’ het operationele rendement van de nieuwe
productielijn te maximaliseren.
Complex maar accuraat
Producenten overal in de wereld staan constant onder druk om de efficiëntie
van hun bedrijfsvoering te verbeteren en tegelijkertijd de winstgevendheid te
verhogen. Met dit in het achterhoofd ontwikkelen en produceren leveranciers van
industriële automatisering steeds meer omvattende oplossingen voor het beheren
van productieprocessen. Luc Dejaegher: “Vanwege het kritische systeem, de
complexiteit van het productieproces en de hoeveelheid informatie die moet
worden aangeleverd, is het besturingsproces bij ons van het grootste belang voor
het beheren van de productie en het synchroniseren van de machineprocessen. Het
MES (Manufacturing Execution System) moet daarom sterk genoeg zijn om alle
informatie die in het proces rondgaat, te controleren en te sturen voor het
daaropvolgende beheer van alle regelfuncties, die samen de processtroom van het
productieproces vormen. De ingevoerde oplossing is ondermeer gebaseerd op
softwarecomponenten die gebruiker-specifiek zijn en die vanuit onze “central
engineering” gestructureerd gestuurd worden naar het hele productieproces. Alle
lijnen werken onafhankelijk maar communiceren met elkaar, ook met packaging. De
nieuwe productielijn is misschien complexer geworden dan de vorige, maar geeft
desalniettemin minder fouten en valt niet stil vanwege zijn complexiteit.”
Architectuur
Dat de architectuur van dergelijke productielijn niet altijd eenvoudig is,
hoeft geen betoog, temeer omdat het essentieel is dat er efficiënt gebruik wordt
gemaakt van de machinecapaciteiten, en (technische) mankracht. Luc Dejaegher:
“Wij wilden onze standaardisatie verder uitbouwen zodat de lay-out van iedere
chipslijn precies dezelfde is. Om kwaliteitsproducten sneller en nog efficiënter
te produceren is onderlinge communicatie tussen de verschillende
machinecomponenten cruciaal. Om dat te bereiken hebben wij gebruik gemaakt van
een supervisiesysteem dat werkt via InTouch (nvdr: van Wonderware) en
communiceert met behulp van EtherNet/IP, een ControlLogix besturingsplatform,
een Devicenetsturing en de PowerFlex 700 drives van Rockwell Automation. Ook de
frequentieregelaars worden via Devicenet gestuurd. Het is dus een open systeem
met Ethernetkaarten.” Eén van de belangrijkste trends op dit ogenblik is
inderdaad de introductie van een volledige open communicatie tussen
automatiseringssystemen. En er bestaat geen twijfel over: de belangrijkste
ontwikkeling die dit mogelijk maakt is Ethernet of Ethernet gebaseerde
communicatieprotocollen ontworpen voor industrieel gebruik. Eén daarvan –
EtherNet/IP – is de optimale combinatie van een industrieel controlenetwerk met
de openheid en flexibiliteit van een standaard Ethernet. EtherNet/IP maakt
daarbij gebruik van bestaande Ethernet-technologie, dus zonder speciale types
van industriële netwerk-switches in te zetten. Luc Dejaegher: “Het is belangrijk
om de datastroom op de juiste manier te segmenteren. Dat maakt niet alleen het
beheer van het netwerk eenvoudiger, maar verhoogt ook de beheersbaarheid van het
netwerk. De drie grote processen, namelijk de bakoven (centrale processor), het
nat gedeelte en schil-gedeelte (via Devicenet communicatie) werden ingebouwd in
drie aparte kasten. M.a.w. één kast per proces. De sturing naar de motoren toe
gebeurt via frequentieregelaars en het parametreren gebeurt vanuit de
visualisatie via de administrator.” Dit flexibele, open netwerk zorgt voor de
verbindingen tussen de meer eenvoudige industriële apparatuur en de apparatuur
op hogere niveaus. Met minder bedrading, eenvoudiger upgrades en AutoDevice
Replacement (verkorte stilstandtijden) is DeviceNet een effectieve oplossing die
uitstekende diagnosemogelijkheden biedt. Ook het open ControlLogix krachtsysteem
deelt met iedere combinatie van processors, I/O’s en communicatiemodulen alle
informatie, om zodoende te zorgen voor een krachtige combinatie van besturings-
en communicatiefunctionaliteit. Tenslotte wordt er in de nieuwe productielijn
ook gebruik gemaakt van Rockwell’s PowerFlex 70 en 700 die een flexibel pakket
van vermogen, besturing en operator interface biedt. Deze drives maken gebruik
van de NetLinx open netwerkarchitectuur die de algemene setfuncties en diensten
voor DeviceNet, ControlNet en EtherNet/IP netwerken verschaft. Luc Dejaegher:
“Het voordeel is hier dat wij de informatie van ‘shopfloor’ tot ‘topfloor’
eenvoudig kunnen beheren en hun hele systeem probleemloos integreren terwijl ze
gegevens beheren, configureren en verzamelen.”
Installatie en opstart
Een productieplant zoals die in Veurne kan zich geen lange stilstanden
veroorloven. De nieuwe productielijn moest, na de voorbereidingsfase, zo snel
mogelijk operationeel zijn, om het productieverlies tot een minimum te beperken.
Luc Dejaegher: “Alles is heel vlot verlopen. Het hele project werd geleid door
een kerngroep van 4 à 6 mensen, maar vanaf het begin hebben we er ook productie
en maintenance bij betrokken. Deze laatsten waren vooral belangrijk en hadden
inspraak op het gebied van engineering. De engineering werd trouwens uitgevoerd
door D.C. Engineering. De volledig nieuwe lijn werd opgebouwd in zes weken en
het opstartproces was ingeschat op veertien dagen. Door het vlotte verloop
hebben we dit kunnen inkorten tot drie dagen. Ik moet hier wel bij vermelden dat
het hier gaat om drie dagen van 24 uur op 24 uur. De resultaten zijn boven
verwachting. DeviceNet wordt zeer intensief gebruikt en de realtime overdracht
verloopt soepeler dan verwacht, wat betekent dat de interactie tussen de hard-
en software optimaal werkt. Vergeleken met onze vorige productielijn, produceert
onze nieuwe lijn nu quasi het dubbele.”<<
Les
chips Lay’s
Une gestion simple du ‘shopfloor’ au ‘topfloor’
Hubert Lahaut, Control & Automation Magazine
Veurne Snack Foods, une filiale de Pepsico International, est une société très
technologique, active dans le secteur alimentaire. Elle fabrique des produits de
marque tels que Lay’s et Doritos. Une ligne de production complète devait être
modernisée et automatisée à l’usine de Veurne. A l’instar de la majorité des
grandes entreprises actuelles, Veurne Snack Foods a également placé
l’intégration totale du ‘shopfloor’ au ‘topfloor’ en tête de liste de ses
desiderata.
L’usine de production de Veurne n’est pas vraiment le plus petit acteur du monde
des chips de pommes de terre et d’autres produits de consommation à grande
rotation. Afin de pouvoir rester concurrentielle, la société devait disposer
d’une nouvelle ligne de production moderne. Le département d’ingénierie savait
exactement ce qu’il voulait. Selon Luc Dejaegher, Engineering Project Leader de
la société, l’intégration totale constitue la clé de l’efficacité opérationnelle
maximale – dans chaque phase du processus. La société n’est pas la seule à
réagir ainsi (lire aussi l’article: Le groupe BMW standardise ses HMI/SCADA dans
toutes les usines de production). Pour diverses raisons, Rockwell Automation, le
‘fournisseur attitré’, fut contacté pour maximiser le rendement opérationnel de
la nouvelle ligne de production au moyen de son ‘Integrated Architecture’.
Complexe mais précis
Les producteurs du monde entier sont constamment sous pression pour
améliorer l’efficacité de leur gestion tout en augmentant leur rentabilité.
Conscients de cette réalité, les fournisseurs d’automatisation industrielle
développent et élaborent des solutions toujours plus complètes pour assurer la
gestion des processus de production. “Vu la criticité du système, la complexité
du processus de production et la quantité d’informations à fournir, le processus
de production revêt chez nous la plus grande importance pour la gestion de la
production et la synchronisation des processus de machines. Le MES
(Manufacturing Execution System) doit dès lors être suffisamment performant pour
contrôler et diriger toutes les informations qui circulent au sein du processus
afin de gérer toutes les fonctions de régulation qui forment ensemble le flux de
processus du processus de production” explique Luc Dejaegher. “La solution
introduite s’appuie notamment sur des composants logiciels spécifiques à
l’utilisateur et pouvant être envoyés de manière structurée à tout le processus
de production, à partir de notre ‘ingénierie centrale’. Toutes les lignes
fonctionnent de manière indépendante mais communiquent ensemble, même le
packaging. La nouvelle ligne de production est peut-être devenue plus complexe
que la précédente mais elle génère moins d’erreurs et ne tombe pas à l’arrêt en
raison de sa complexité.”
Architecture
Nul besoin d’expliquer que l’architecture d’une telle ligne de production
n’est pas toujours simple, d’autant plus qu’il est essentiel d’utiliser
efficacement les capacités machines et la main-d’œuvre (technique). “Nous
voulions poursuivre notre standardisation afin que le lay-out de chaque ligne de
chips soit identique. La communication mutuelle entre les différents composants
machine est cruciale pour produire plus vite et plus efficacement des produits
de qualité. Pour y parvenir, nous avons utilisé un système de supervision qui
fonctionne via InTouch (ndlr: de Wonderware) et communique à l’aide
d’EtherNet/IP, une plate-forme de commande ControlLogix, une commande DeviceNet
et des entraînements PowerFlex 700 de Rockwell Automation. Les régulateurs de
fréquence sont pilotés via DeviceNet. C’est donc un système ouvert avec des
cartes Ethernet.” Pour l’instant, une des principales tendances est
naturellement l’introduction d’une communication totalement ouverte entre les
systèmes d’automatisation. Et il n’y a aucun doute: le principal développement
qui le permet est Ethernet ou les protocoles de communication basés sur Ethernet
pour une utilisation industrielle. Un de ceux-ci –EtherNet/IP– est la
combinaison optimale d’un réseau de contrôle industriel avec l’ouverture et la
flexibilité d’un réseau Ethernet standard. EtherNet/IP utilise à cet effet la
technologie Ethernet existante, sans recourir toutefois à des modèles de
commutateurs spécifiques au réseau industriel. “Il est important de segmenter
correctement le flux de données. Cela simplifie non seulement la gestion du
réseau mais cela augmente aussi la possibilité de sa maîtrise. Les trois grands
processus, à savoir le four de cuisson (processeur central), la partie humide et
la partie épluchure (via la communication DeviceNet) ont été intégrés dans trois
armoires distinctes. En d’autres termes, une armoire par processus.
L’asservissement des moteurs s’effectue au travers des régulateurs de fréquence
et le paramétrage se fait à partir de la visualisation via l’administrateur”
poursuit Luc Dejaegher. Ce réseau flexible et ouvert assure les liaisons entre
l’équipement industriel plus simple et les appareils aux niveaux supérieurs.
Avec moins de câblage, des mises à niveau plus simples et un AutoDevice
Replacement (temps d’arrêt réduits), DeviceNet est une solution efficace qui
offre d’excellentes possibilités de diagnostic. Le système de puissance ouvert
ControlLogix partage toutes les informations avec chaque combinaison de
processeurs, E/S et modules de communication afin d’assurer de la sorte une
puissante combinaison de fonctionnalité de commande et de communication.
Finalement, la nouvelle ligne de production recourt aussi aux PowerFlex 70 et
700 de Rockwell qui offrent un paquet flexible de puissance, commande et
interface opérateur. Ces entraînements utilisent l’architecture réseau ouverte
NetLinx qui fournit les fonctions de réglage générales et des services pour les
réseaux DeviceNet, ControlNet et EtherNet/IP. “Nous pouvons de la sorte gérer en
toute simplicité l’information du ‘shopfloor’ au ‘topfloor’ et intégrer tout
leur système sans problème tandis qu’ils gèrent, configurent et rassemblent des
données.”
Installation et démarrage
Une usine de production comme celle de Veurne ne peut se permettre de longs
arrêts. La nouvelle ligne de production devait être opérationnelle au plus vite,
après la phase de préparation, afin de réduire au minimum la perte de
production. “Tout s’est très bien déroulé” remarque Luc Dejaegher. “L’ensemble
du projet a été dirigé par un groupe pilote de 4 à 6 personnes, mais dès le
début nous avons impliqué la production et la maintenance. Il était important
d’intégrer ces départements qui avaient leur mot à dire en matière d’ingénierie.
L’ingénierie a d’ailleurs été réalisée par D.C. Engineering. L’ensemble de la
nouvelle ligne a été construit en six semaines. Grâce au bon déroulement du
processus de démarrage, nous avons pu ramener son délai des quatorze jours
prévus à trois jours. Je dois toutefois préciser qu’il s’agit de trois jours de
travail 24 heures sur 24. Les résultats dépassent toute attente. DeviceNet est
utilisé de manière très intensive et le transfert en temps réel se déroule plus
souplement qu’espéré. Cela signifie que l’interaction entre le matériel et le
logiciel est optimale. Comparée à notre ancienne ligne de production, la
nouvelle ligne produit quasiment le double.<<
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