Niezależnie od tego, jakie są rury stalowe w zakładzie mleczarskim, potrzebne są również stalowe nerwy, aby zrównoważyć procesy o dużej objętości z bardzo niskimi marżami zysku i uniwersalnym obowiązkiem jak najlepszego wykorzystania zasobów.
W ostatnich latach ten poziom kontroli jest wyzwaniem dla inżynierów mleczarstwa, zwłaszcza w kraju międzynarodowej spółdzielni Arla, gdzie rozwijająca się duńska branża farmaceutyczna często odnosi sukcesy w kuszeniu talentów z dala od nieeleganckich, oświetlonych fluorescencyjnie pomieszczeń kontrolnych zakładów przetwórstwa mlecznego. Jednak dobrze byłoby, gdyby młodzi profesjonaliści z branży mleczarskiej przyjrzeli się bliżej temu, czego im brakuje, ponieważ właśnie w inżynierii mleczarskiej poczyniono wymierne postępy w kierunku realizacji celów Przemysłu 4.0. Dzieje się tak właśnie teraz, ponieważ chcemy dostarczać wartościowe produkty na coraz bardziej wymagający rynek konsumencki, jednocześnie nieustannie poprawiając wykorzystanie cennych zasobów mlecznych.
– Dzisiaj chodzi o dane – mówi konsultant ds. procesów Arla, René Klinge Iwang. – Dane to klucz do wszystkiego, ponieważ koncentrujemy się na całej idei Przemysłu 4.0. Dlatego każda decyzja, którą podejmujemy, musi opierać się na dobrych danych.
Automatyzacja
Takie świadome podejście do podejmowania decyzji opiera się głównie na czujnikach wbudowanych w linię produkcyjną, które przesyłają dane z serca ugruntowanych systemów sterowania procesami. Poczyniono znaczne postępy, wprowadzając wiele różnych kluczowych wskaźników wydajności w wielu różnych procesach. – Musimy zadbać o to, aby z każdego kilograma tłuszczu i białka wydobyć jak najwięcej. Dbając o to, aby produkcja była jak najbardziej zrównoważona, stale monitorujemy wszystkie nasze procesy – mówi René.
Jednym z przykładów potwierdzających opłacalność kontroli jest realizacja energochłonnych procesów, takich jak pasteryzacja i ultrafiltracja. Kontrola procesu pomaga monitorować ilość energii zużywanej na różnych etapach. Możliwe jest również monitorowanie, kiedy należy wymienić membrany itp., które są podatne na zużycie. Ponadto rygorystyczna kontrola procesu opłaca się, jeśli chodzi o wykorzystanie kluczowych parametrów w celu osiągnięcia celów jakościowych produktu, przy jednoczesnym zapewnieniu zysków z procesu.
Podążanie za zyskami
Precyzyjne dane dotyczące takich parametrów, jak zawartość wilgoci w maśle, białka w świeżym serze, stosunek tłuszczu do białka w mleku serowym i wiele innych, umożliwiają dokładniejszą kontrolę zgodnie ze wstępnie zdefiniowanymi celami produkcyjnymi. Pomaga to zoptymalizować wykorzystanie surowców i zmniejszyć nadwyżki kosztownych komponentów. Chociaż wiele można zrobić za pomocą sterowania ręcznego, to dopiero gdy zautomatyzowane systemy pracujące na ciągłym strumieniu danych z procesu zaczną działać, wyniki naprawdę zaczną być widoczne. – Przynajmniej w niektórych procesach, głównie w wieżach suszarniczych, stosujemy tak zwaną APC, czyli w pełni zautomatyzowaną kontrolę procesu – wyjaśnia René.
Opisuje, w jaki sposób korzyści uzyskane dzięki zautomatyzowanym systemom kontroli są najbardziej oczywiste przy bardzo małych marżach we współczesnej produkcji mleczarskiej. Na przykład jedna z linii produkcyjnych, z którą pracował, produkuje około 75 000 ton sera śmietankowego rocznie. Przy tej objętości niewielkie korekty zawartości tłuszczu wynoszące 0,1% mogą mieć ogromny wpływ na zyski bez wpływu na wstępnie zdefiniowane standardy jakości. Następnie pojawiają się dodatkowe wzmocnienia, które pracują z materiałem przesączonym. – Niezależnie od ceny kilograma tłuszczu, szalonym wydaje się, o jak dużych wartościach mówimy, wszystko idzie tak szybko – mówi René.
Krowy i trawa
Podczas pracy z tak dużymi objętościami i tak małymi marżami cały system sterowania musi działać idealnie dzień po dniu, a to naturalnie nadaje znaczną ważność danym, na których pracujemy i do czujnikom dostarczających te dane. – Potrzebujemy odpowiedzi, aby przez cały czas pokazywać operatorowi właściwą wartość i aby ten mógł dostosować proces – mówi René.
W przypadku takich parametrów, jak wilgotność, tłuszcz, białko i inne, dany czujnik jest zawsze przyrządem analitycznym zaprojektowanym specjalnie do pracy w środowisku procesowym. Jednak posiadanie odpowiedniego sprzętu analitycznego to jedno. Zapewnienie jego prawidłowej kalibracji to już zupełnie inna kwestia. – Nie sądzę, aby technologia nas ograniczała. Myślę, że jest to bardziej kwestia regulacji kalibracji i modelowania – mówi René. – Sprawdzamy i dostosowujemy kalibracje w zależności od takich czynników, jak zmiany jakości mleka, które występują, gdy krowy wiosną przechodzą na żywienie trawą. I ta zmienna będzie najprawdopodobniej wprowadzona do modelu predykcyjnego. Bardzo ważne jest, aby model kalibracyjny obejmował próbki pochodzące z rzeczywistej produkcji. Zawsze można mieć standardowy model predykcyjny z danymi ogólnymi z całego świata, ale model jest o wiele lepszy, jeśli masz konkretne dane z produkcji.
Budowanie na solidnym podłożu
Mając na uwadze wszystkie urządzenia i dane, którymi trzeba zarządzać, prowadzenie nowoczesnych systemów kontroli procesów może wydawać się bardzo pracochłonne, przeczące zasadzie zmniejszenia obciążenia osób obsługujących dzisiejsze zakłady mleczarskie. Ale tu znowu technologia przychodzi na ratunek. Na przykład, korzystając z najnowszej technologii sieci i łączności, skonfigurowano system do monitorowania wszystkich modeli kalibracyjnych we wszystkich urządzeniach, tak aby generowane dane były stale oceniane względem wyników laboratoryjnych.
Jest to podejście, które obiecuje podniesienie standardów poprzez pomoc niewielkiej kadrze w zarządzaniu kontrolą procesów w całej organizacji. – Mamy 60 różnych zakładów i wiecie, że nie zawsze robimy to samo we wszystkich zakładach – mówi René Klinge Iwang. – To duże wyzwanie, aby zawsze dostosowywać się, patrzeć na to, co robimy dzisiaj, a co możemy zrobić lepiej jutro.
