Manufacturing Intelligence bei Full Sail Brewing

Full Sail Brewing nutzt Manufacturing Intelligence

Lösungen

Ergebnisse

  • Brauzykluszeit um 50 % verkürzt, Gesamt-Braukapazität um 25 % erhöht
  • Gesenkter Rohstoffbedarf durch neuen Prozess, Kostenersparnis von 5 % jährlich, rentabler Verkauf von Malztreber-Nebenprodukt
  • Weniger Zeitaufwand für manuelle Datenverwaltung, mehr Zeit fürs Brauen
  • Verbesserte Produktqualität – Mehr Kontrolle über Qualität der Sude durch Zugriff auf Echtzeitdaten und Batch-Optimierung
  • Schnellere Reaktion auf Produktionsfehler

Neuer Filtrationsprozess nutzt Wasser effizienter, erzeugt weniger Abfall und unterstützt die Mitarbeiterkultur

Hintergrund

Der Durst auf Craft-Bier in Amerika wächst: Die Craft-Brauindustrie der USA ist in der ersten Hälfte 2009 um 9 % gewachsen, wohingegen der Gesamtabsatz von Bier um 2,7 % zurückgegangen ist.

Die Full Sail Brewing Company mischt bei diesem Wachstum ganz weit vorne mit. Die in Oregon ansässige Brauerei produziert drei Grundsorten an Craft-Bier sowie verschiedene saisonale und spezielle Getränke.

Malz, Hopfen und Hefe stammen von lokalen Anbietern aus Oregon, Washington und Idaho. Neben diesen Zutaten wird für den Brauvorgang Wasser aus einem tiefen Brunnen im Granitgestein des Mount Hood verwendet. Das Ergebnis sind Biere mit einem einzigartigen Geschmack aus umweltbewusster Herstellung.

Wenn es nur um Mengen geht, gehört Full Sail zu den 25 erfolgreichsten Bierherstellern in den USA. Das Unternehmen legt allerdings größten Wert darauf, Bier von gutem Geschmack und hoher Qualität herzustellen. Als Unternehmen im Besitz der Mitarbeiter fühlt es sich außerdem der eigenen Kultur verpflichtet und weiß die Work-Life-Balance zu schätzen.

Herausforderung

Diese Work-Life-Balance – wie auch die Effizienz und potenzielle Rentabilität des Unternehmens – wurde durch den herkömmlichen Brauprozess eingeschränkt. Wie nahezu alle Craft-Brauereien verwendete Full Sail einen manuell bedienten Braukessel (den sogenannten Läuterbottich), um die Maische aus Wasser und geschrotetem Getreide zu filtern, welche die Grundlage des Biers darstellt.

Die Maischefiltration ist ein wesentlicher Bestandteil des Brauprozesses. Nach dem Mälzen und Mahlen des Gerstenkorns werden das gemahlene Korn und heißes Wasser zu einer Getreidemaische verrührt. Die Temperatur der Maische wird konstant gehalten, damit sich die im Malz enthaltene Stärke in fermentierbaren Zucker umwandeln kann.

Die malzzuckerhaltige Flüssigkeit, bekannt als Bier- oder Stammwürze, wird dann vom verbleibenden Malztreber getrennt. Anschließend wird die Würze zum Kochen in den Braukessel gepumpt. Während des Kochvorgangs wird Hopfen hinzugefügt, um die Bitterkeit und das Aroma bestimmter Biersorten zu erreichen und die Süße des Malzzuckers auszugleichen. Die Würze wird gekühlt, mit Hefe vermischt, der Fermentierung, Konditionierung und Filtration zugeführt und anschließend abgefüllt und ausgeliefert.

Dieses klassische System hat dem Unternehmen gut gedient. Von 2005 bis 2010 erhöhte Full Sail die Produktion um mehr als 15 % pro Jahr.

Das Unternehmen erkannte jedoch, dass zukünftige Produktionsanforderungen nicht nur eine Belastung für das manuelle Maischefiltrationssystem darstellen würden – das bestehende System schränkte auch die Möglichkeiten ein, die Effizienz zu erhöhen, Kosten zu senken und die Qualität weiter zu steigern.

Das Maischefiltrationssystem von Full Sail erforderte eine kontinuierliche manuelle Überprüfung von Daten und das Verfassen entsprechender Berichte von Hand. Der Malztreber im Läuterbottich – ein Nebenprodukt, das vom Unternehmen als Viehfutter verkauft wurde – enthielt 82 % Flüssigkeit.

Es ging also zu viel wertvolle Flüssigkeit mit dem Nebenprodukt verloren. Außerdem war der Transport dieses schweren Abfalls teuer. Das Unternehmen verlor durch diese Transaktion Geld – im Grunde bezahlte es die Farmer dafür, dass sie ihm den Malztreber abnahmen.

Full Sail zog ein Upgrade auf ein vollständig durch Computer gesteuertes Brausystem in Betracht, wie es viele große Bierhersteller in den USA verwenden. Um eine angemessene Kapitalrendite zu erreichen, würde Full Sail das System allerdings rund um die Uhr betreiben müssen, und das im Besitz der Mitarbeiter befindliche Unternehmen wollte nicht entgegen seiner eigenen Kultur die Work-Life-Balance aufs Spiel setzen.

Ziel von Full Sail war es, den Prozess so auszubauen, dass Produktqualität, Filtrationseffizienz und Durchsatz gesteigert werden konnten. Das Unternehmen wollte die Bedienerabhängigkeit durch Automatisierung abbauen, eine skalierbare Lösung erstellen und die Umweltbelastung pro Sud senken, unter Beibehaltung des 4/10-Arbeitsplans (vier Arbeitstage die Woche zu je zehn Arbeitsstunden) für die Work-Life-Balance.

FactoryTalk ViewPoint ermöglicht es Bedienern, FactoryTalk View mit einem Web-Browser abzurufen.

FactoryTalk ViewPoint ermöglicht es Bedienern, FactoryTalk View mit einem Web-Browser abzurufen und so den Status des Maischefiltrationssystems zu überwachen, was die Mobilität im Fertigungsbereich erhöht.

Lösungen

Um die eigenen Ziele zu erreichen, entschied sich Full Sail für ein Upgrade des herkömmlichen manuell bedienten Läuterbottichs auf ein vollständig automatisiertes Maischefiltrationssystem mit Netzwerkanschluss.

Full Sail beauftragte Aurora Industrial Automation aus Portland, Oregon, mit dem Design und der Implementierung des neuen Systems. Als Anbieter von Informationslösungen innerhalb des Rockwell Automation® PartnerNetwork™-Programms implementierte Aurora eine Steuerungs- und Informationslösung, die es Full Sail ermöglichte, den Betrieb auf eine Manufacturing Intelligence-Strategie abzustimmen.

Für das neue Maischefiltrationssystem wird das PlantPAx™-Prozessautomatisierungssystem von Rockwell Automation verwendet. Als Teil des PlantPAx-Systems integrierte Aurora den PlantPAx Logix Batch and Sequence Manager (LBSM).

LBSM entspricht den ISA-S88-Normen und der entsprechenden Terminologie für die Batch-Steuerung. Das System ermöglicht es Full Sail, Sequenzen direkt in die Allen-Bradley® ControlLogix®-Steuerung zu integrieren. Hier kommt die FactoryTalk® View-Bedienerschnittstellen-Software zum Einsatz. Eine serverbasierte Batch-Softwareanwendung ist nicht erforderlich.

Sollten die Batch-Anforderungen steigen, kann Full Sail den LBSM einfach in eine umfassende Softwarelösung wie FactoryTalk Batch migrieren, und zwar ohne kostspieliges Re-Engineering und Tests.

Um Einblick in das neue System zu erlangen, implementierte Aurora eine Manufacturing Intelligence-Strategie, die auf der FactoryTalk-Software von Rockwell Automation basierte.

Über ein EtherNet/IP-Netzwerk identifiziert und sammelt FactoryTalk Historian Daten-Tags direkt aus dem PlantPAx-System und liefert so detaillierte Produktionsdaten in Echtzeit. Aufgrund der mehr als 60 Schritte im Filtrationsprozess produziert der Maischefilter große Mengen an Daten.

Mit dem alten System konnte Full Sail pro Sud nur fünf Datenpunkte im Läuterbottich abgreifen. Der neue Maischefilter liefert über die FactoryTalk-Software bis zu 250 Daten-Tags.

Full Sail verwendet anschließend die FactoryTalk VantagePoint-Software, um diese Goldmine an Daten in vordefinierte Dashboards zu aggregieren. Die Dashboards bieten rollenentsprechende Key Performance Indicators – Manufacturing Intelligence, die Full Sail zur Verbesserung des Betriebs nutzen kann.

Ergebnisse

Die Einführung eines transparenten, automatisierten Maischeprozesses führte zu unmittelbaren Ergebnissen.

Echtzeitdaten können nun für variable Zeitspannen abgerufen werden, was eine optimale Funktionsweise des Systems gewährleistet und die Erfassung von Abweichungen und Problemen ermöglicht, die eventuell in einem Batch aufgetreten sind.

Berichterstellungs- und Dashboard-Software kann unmittelbar auf die Daten aus dem neuen Historian und aus den existierenden Systemen zugreifen – eine virtuelle und homogene Datenquelle für Berichte.

Informationen aus einzelnen Spezial-Batches können genauso einfach abgerufen werden wie übergreifende Trends, was für zukünftige Sude hilfreich ist. Sollte bei einem Sud ein ernsthaftes Problem auftreten, lassen sich exakte Metriken dafür rückverfolgen und analysieren.

„Wir stellen etwa 20 verschiedene Biersorten her“, erklärte James Emmerson, Executive Brewmaster bei Full Sail. „Jetzt profitieren die Brauer der einzelnen Batches von den Informationen, die aus vorherigen Brauvorgängen verfügbar sind, ganz unabhängig davon, ob die entsprechende Sorte gestern oder letztes Jahr hergestellt wurde. Die Brauer können nun auf die exakten Metriken zurückgreifen, die zu einem erfolgreichen Batch geführt haben, und den neuen Sud anhand dieser Informationen optimieren.“

Mit dem neuen PlantPAx-System wurde die Braukapazität um 25 % erhöht, und die Zeit für die einzelnen Brauzyklen wurde um nahezu die Hälfte verkürzt. Die Transparenz, die nun für die Bediener im Brauprozess herrscht, ermöglicht es ihnen, fortlaufende Brauvorgänge in Echtzeit zu optimieren. Full Sail konnte aufgrund der neuen Einblicke bereits die Rohstoffkosten um fünf Prozent pro Jahr senken.

Das Unternehmen wurde in die Lage versetzt, erheblich mehr Feuchtigkeit aus dem Malztreber zu entfernen, und das Nebenprodukt wird nun mit Profit verkauft.

Außerdem schätzt Full Sail, dass der Wasserverbrauch jährlich um rund 38 000 Hektoliter gesenkt wird, was es dem Unternehmen ermöglicht, die eigenen Nachhaltigkeitsziele zu erhöhen.

38 000 Hektoliter Wasser, die dank des neuen Systems nicht bezahlt, nicht durch Rohre geleitet, nicht gepumpt, nicht erhitzt und nicht gekühlt werden müssen ... Der daraus entstehende positive Einfluss auf die Umwelt ist von unschätzbarem Wert.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von der Full Sail Brewing Company in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation. Die jeweiligen Ergebnisse können sich von Kunde zu Kunde unterscheiden.

Kontakt

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