Supervisione di una linea di imbottigliamento

Author(s):
A. Sgarbi - STUDIO PROGETTI AUTOMATION
P. Tosi - STUDIO PROGETTI AUTOMATION

Industry:
Food/Beverage

Products:
Datalogging and Supervisory Control, LabVIEW, Report Generation Toolkit

The Challenge:
Realizzare un sistema software modulare per la supervisione, la gestione ed il controllo della produzione della linea di imbottigliamento della Cantina Vinicola Vinci (Toscana).

The Solution:
Prima dell’introduzione del Sistema di Supervisione la gestione della linea era affidata esclusivamente a procedure cartacee. La linea di imbottigliamento e di confezionamento è fortemente automatizzata ed è dimensionata per una produzione oraria max di 12000 bph. La Cantina deve gestire una produzione di qualità, consistente nei numeri e flessibile nei prodotti, con un obiettivo: migliorare l’efficienza produttiva della linea continuando a garantire l’assoluta qualità dei loro prodotti e la loro tracciabilità. L’azienda ha dunque deciso di investire in un sistema informatico di controllo della linea integrato con il sistema gestionale aziendale AS400. L’approccio al progetto è stato sistematico; pur avendo ben chiaro il progetto nella sua globalità, le Cantine Vinci hanno deciso di sviluppare e di collaudare il sistema inizialmente su di una sola macchina della linea. L’etichettatrice è dunque diventata la macchina master ed in collaborazione con Studio Progetti Automation hanno sviluppato un sistema di supervisione modulare studiato ad hoc per le loro esigenze.

Introduzione
Le Cantine Leonardo da Vinci nacquero nel 1961 come frutto della volontà dei proprietari di trenta aziende agricole, che decisero di associarsi per far fronte ai problemi sorti all’indomani dello sgretolamento del sistema mezzadrile. La prima vendemmia fu quella del 1965 e nei primi anni dell’attività le Cantine Leonardo da Vinci si limitarono alla semplice trasformazione e vendita di vino sfuso. Solo nel 1971 iniziò anche la commercializzazione diretta di due prodotti in bottiglia, che ancora oggi fanno parte della loro gamma: il Chianti Leonardo ed il Collebello. Negli anni successivi, incoraggiati dai successi ottenuti, decisero di ampliare l’offerta dei loro vini. Le Cantine Leonardo da Vinci rappresentano una Cantina Cooperativa all’avanguardia, che ricopre una superficie viticola di ha 500 con 120 aziende associate, una produzione media di 45.000 quintali di uva, e una produzione annua di 5.000.000 bottiglie, capace di interpretare in modo attuale questo ruolo, offrendo ai propri soci la peculiare identità e le forti motivazioni che derivano dall'essere produttori di vini di qualità, nella prospettiva del continuo miglioramento.

Il programma

Supervisione delle linee di imbottigliamento
E’ stato così implementato un nuovo Sistema di Supervisione realizzato nell’ambiente NI LabVIEW di National Instruments, con delle caratteristiche uniche per la gestione di una linea di imbottigliamento.

* Integrazione con il sistema gestionale AS400 dell'azienda; in particolare questo significa gestione degli ordini di produzione, verifica in tempo reale dei componenti degli stessi e restituzione al sistema gestionale delle informazioni sulla produzione giornaliera per una corretta ed immediata gestione del magazzino e della tracciabilità. Il Sistema di Supervisione gestisce in automatico il lancio in produzione degli ordini giornalieri, li preleva dal sistema gestionale e:
1. invia alle macchine collegate le informazioni necessarie per una rapida messa in produzione (ad esempio invia le quote, in funzione del formato, per la regolazione altezza delle testate, dei gruppi,.. oppure invia il numero esatto di bottiglie da produrre per quel determinato ordine con la gestione della chiusura automatica del cancelletto di ciascuna macchina al raggiungimento del dato,…)
2. invia agli inkjet che stampano sulle etichette delle bottiglie e sui cartoni ed ai casecoder presenti in linea i messaggi, il lotto ed il tipo di codice a barre (nonché il contenuto) da stampare sulle etichette e sui cartoni, con evidente risparmio di tempo e riduzione degli errori per gli operatori di linea.
Il Sistema di Supervisione verifica in tempo reale, prima del lancio in produzione, che in linea siano presenti i componenti dell’ordine da produrre (vale a dire verifica l’esattezza e la quantità scaricata dal magazzino dei componenti di ciascun ordine da lanciare in produzione).
Al termine di ciascun ordine prodotto restituisce al software gestionale AS400 tutte le informazioni della produzione appena effettuata agevolando in tal modo la gestione del magazzino e della tracciabilità.

* Strumenti di statistica; sia direttamente dal server sia dai client collegati il sistema consente di estrarre dal database SQL degli storici l’efficienza produttiva di ciascuna macchina controllata, l’efficienza OEE della linea e le anomalie di ciascuna macchina per giorno, periodo e lotto.
Dal Sistema si possono ricavare con pochi click di mouse quanti e quali ordini sono stati prodotti in un dato periodo, i tempi e l’andamento grafico della velocità di produzione, quali ordini sono stati prodotti per un determinato codice articolo ed in un dato periodo, i componenti e le quantità effettivamente prodotte per ciascun ordine.

* Gestione automatica dei tempi di cambio formato; le Cantine Vinci hanno stabilito diversi tipi di cambio formato (dal cambio completo di tutte le attrezzature al cambio del solo tipo di bottiglia o etichetta…) classificandoli con lettere dell’alfabeto. E’ stato implementato all’interno del sistema di supervisione un algoritmo che analizzando l’ordine da lanciare in produzione con l’ordine precedentemente prodotto (anche il giorno precedente), stabilisce e memorizza il tipo di cambio formato effettuato; essendo poi la procedura di lancio in produzione automatica e gestita completamente dal sistema di supervisione, quest’ultimo memorizza anche i tempi tra un lancio produzione ed il successivo.
In tal modo, in modo veloce ed affidabile, è possibile ricavare dal sistema la statistica dei tipi e dei tempi di cambio formato in un dato periodo; abbiamo dunque uno strumento fondamentale per una corretta ed efficace programmazione della produzione.
Il sistema di supervisione, grazie alle potenzialità offerte dal modulo LabVIEW DSC e Report Generation Toolkit, presenta un’architettura client/server, gestisce un numero di variabili/tag e di pagine illimitato, consente di accedere tramite pacchetti software commerciali al database degli storici, si interfaccia tramite OPC e Modbus su rete Ethernet/seriale e tramite segnali digitali con i plc delle macchine automatiche presenti sulla linea al fine di monitorare in tempo reale il loro funzionamento e la produzione in corso, effettua in automatico il salvataggio di report in formato commerciale (esempio .doc, .xls).

Risultati

Aumento dell’efficienza produttiva
L’introduzione del Sistema di Supervisione ha contribuito a migliorare l’efficienza produttiva della linea di imbottigliamento: evitando errori e risparmiando notevolmente sui tempi di preparazione degli ordini giornalieri, la Direzione della Produzione è in grado ora di ottimizzare l’intero flusso produttivo senza necessariamente effettuare investimenti in nuovi macchinari avendo a disposizione uno strumento che dimostra con dati oggettivi quali sono i punti deboli dell’intero processo. L’aumento dell’efficienza produttiva della linea anche soltanto di un punto percentuale comporta un incremento del guadagno di migliaia di Euro.

Conclusioni
Il Software è stato realizzato nell’ambiente LabVIEW di National Instruments e grazie alla connettività OPC garantita dal modulo DSC può facilmente comunicare con i PLC più diffusi del settore. La compatibilità SQL del database Citadel 5.0 consente di poter prelevare i dati storici archiviati mediante altri software aziendali e questo aspetto è stato molto apprezzato dal cliente.
Ma la carta vincente è l’utilizzo dell’ambiente LabVIEW che consente la salvaguardia dell’investimento grazie alla possibilità di integrare in futuro altri sistemi (vision in particolare) mantenendo inalterato quanto finora fatto.

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P. Tosi
STUDIO PROGETTI AUTOMATION
Ptosi@spa-lab.it

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