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Caso práctico

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Full Sail Brewing usa la inteligencia de fabricación en los procesos

El nuevo proceso de filtración utiliza el agua de forma más eficiente, crea menos desperdicios y ayuda a preservar la exclusiva cultura del empleado.

Soluciones

Resultados

  • Se redujo la duración del ciclo de producción de cerveza en un 50 por ciento, lo que aumentó la capacidad de elaboración en un 25 por ciento.
  • Con el nuevo proceso, se redujo la cantidad requerida de materias primas, lo que recortó los costos en un cinco por ciento anual y permitió una venta rentable de productos derivados del grano usado.
  • Se redujo la cantidad de tiempo invertido en la administración manual de datos; más tiempo invertido en la elaboración de cerveza.
  • Mejor calidad de los productos: - se obtuvo un mayor control sobre la calidad de cada producción con acceso a datos en tiempo real y optimización de lotes.
  • Mejor capacidad para responder rápidamente a errores de producción antes de que sea demasiado tarde.

Antecedentes

El interés de los clientes de Estados Unidos por cervezas artesanales está creciendo. De hecho, la industria cervecera artesanal creció un nueve por ciento en volumen en la primera mitad de 2009, mientras que las ventas de cerveza estadounidense cayeron un 2.7 por ciento.

Full Sail Brewing Company se encuentra a la vanguardia de este crecimiento. La cervecera con base en Oregón produce tres variedades principales de cerveza artesanal, junto con diversas cervezas especiales y de temporada.

Con la malta, el lúpulo y la levadura de fuentes locales de los alrededores en Oregón, Washington e Idaho, Full Sail fermenta los ingredientes con agua que se origina en un pozo de granito profundo en Monte Hood. Los resultados son cervezas con un sabor distintivo y una pequeña impronta en el medioambiente.

Full Sail está entre los 25 mejores productores de cerveza de EE. UU. por su volumen, pero la empresa se concentra más en la creación de una cerveza que tenga una alta calificación por el sabor y la calidad. La empresa también se compromete con su cultura, como una empresa propiedad de los empleados que valora el equilibrio entre la vida y el trabajo.

Desafío

El equilibrio entre la vida y el trabajo, así como la eficiencia y posible rentabilidad de la empresa, se veía perjudicado por los procesos de elaboración de cerveza tradicionales. Al igual que casi todas las cervecerías artesanales, Full Sail usaba un recipiente de elaboración de cerveza manual, llamado cuba filtro, para filtrar la pasta medio derretida de agua y granos triturados que forma la base de la cerveza.

La filtración de la pasta es un elemento fundamental en el proceso de producción de cerveza. Luego de que los granos de cebada se han malteado y molido, se mezclan los granos molidos y el agua caliente para crear una pasta de cereales. La pasta se mantiene a una temperatura constante para permitir que los almidones se liberen de la malta para convertirse en azúcares que se pueden fermentar.

El agua de malta rica en azúcar, ahora conocida como mosto de cerveza, se separa entonces de la cáscara de grano usado que sobra. Luego de la separación, el mosto de cerveza se bombea en la caldera de fermentación para hervir. Durante la ebullición se añade lúpulo para crear la amargura y el aroma de una cerveza en particular, lo que equilibra la dulzura de los azúcares de la malta. El mosto de cerveza se enfría, luego se mezcla con la levadura y se envía a fermentar, acondicionar y filtrar antes de su envasado y envío.

Este sistema clásico le había servido a la empresa. Del 2005 al 2010, Full Sail incrementó la producción en más de 15 por ciento anual.

Sin embargo, la empresa notó que no solo las futuras demandas de producción llevarían al límite al sistema de filtración de pasta manual, sino que también los esfuerzos para aumentar la eficiencia, reducir los costos y mejorar aún más la calidad estaban limitados con el sistema existente.

El sistema de filtración de pasta en Full Sail requería una generación de informes y pruebas de datos manuales permanentes. Además, el grano usado de la cuba filtro, un producto derivado que la empresa vendía como alimento para ganado, contenía un 82 por ciento de contenido húmedo.

Eso significaba que líquido valioso se escapaba con el producto derivado. Al mismo tiempo, el transporte de los residuos pesados era costoso. La empresa estaba perdiendo dinero en la transacción, básicamente le pagaba a los granjeros para que le sacaran el grano usado de las manos.

Full Sail consideró actualizarse a un sistema de producción de cerveza completamente computarizado, popular entre muchos de los grandes productores de cerveza de los EE. UU. Sin embargo, a fin de obtener un retorno de la inversión (ROI), Full Sail tendría que operar este sistema las 24 horas, los 7 días de la semana, y la empresa propiedad de los empleados era reacia a comprometer el equilibrio entre vida y trabajo de los empleados y su cultura.

El objetivo en Full Sail era actualizar el proceso a fin de mejorar la calidad del producto, aumentar la eficiencia de la filtración, la capacidad y el rendimiento. La empresa quería minimizar la dependencia del operador mediante la automatización, crear una solución escalable y disminuir el impacto medioambiental general de cada producción de cerveza, mientras conservaba su cronograma de trabajo 4/10 (cuatro días a la semana, diez horas por día), para un equilibrio entre vida y trabajo atractivo.

Soluciones

Para alcanzar estos objetivos, Full Sail decidió actualizar su cuba filtro manual tradicional por un sistema de filtración de pasta totalmente automatizado y conectado en red.

Full Sail trajo a Aurora Industrial Automation, de Portland (Oregón, EE. UU.) para diseñar e implementar el nuevo sistema. Aurora, un proveedor de soluciones de información integrante del programa PartnerNetwork™ de Rockwell Automation®, implementó una solución de control e información que le permitiría a Full Sail adoptar una estrategia de inteligencia de fabricación en todas sus operaciones.

El nuevo sistema de filtración de pasta utiliza el sistema de automatización de procesos PlantPAx™ de Rockwell Automation. Como parte del sistema PlantPAx, Aurora incorporó el Logix Batch and Sequence Manager (LBSM) de PlantPAx.

LBSM cumple con el conjunto de normas ISA-S88 y la terminología para el control de lotes. El sistema le permite a Full Sail configurar las secuencias directamente en el controlador ControlLogix® de Allen-Bradley® mediante el software de interface operador-máquina FactoryTalk® View, sin la necesidad de una aplicación de software de lotes basada en servidor.

Si en cualquier momento aumentan los requisitos del lote, Full Sail puede fácilmente migrar el LBSM a una solución de software integral, como FactoryTalk Batch, sin las costosas pruebas y reingeniería.

Para obtener información en el nuevo sistema, Aurora implementó una estrategia de inteligencia de fabricación basada en el software FactoryTalk de Rockwell Automation.

A través de una red EtherNet/IP, FactoryTalk Historian identifica y recolecta tags de datos directamente del sistema PlantPAx para obtener datos de producción granular en tiempo real. Con un proceso de filtración que cuenta con más de 60 pasos, el filtro de pasta produce enormes cantidades de datos.

Con el antiguo sistema, Full Sail solo obtenía cuatro o cinco puntos de datos de cada producción de cerveza en la cuba filtro. El nuevo filtro de pasta, habilitado con el software FactoryTalk, ahora puede extraer hasta 250 tags de datos.

Full Sail usa entonces el software FactoryTalk VantagePoint para agrupar esta mina de oro de datos en tableros predeterminados. Los tableros brindan indicadores clave de rendimiento en tiempo real, adecuados para el rol (inteligencia de fabricación), que Full Sail puede usar para mejorar las operaciones.

Resultados

Cambiar a un proceso de pasta automatizado, habilitado por la información, produjo resultados de inmediato.

Ahora se pueden obtener datos en tiempo real a lo largo de períodos de tiempo variables, lo que ayuda a lograr una óptima funcionalidad del sistema y a detectar las discrepancias o los problemas que pudieran surgir durante un lote.

El software de tablero y generación de informes puede basarse de inmediato en el nuevo historial, como también en los sistemas obsoletos, para crear una fuente de datos homogénea y virtual para los informes.

Se puede acceder de inmediato a la información de lotes especiales únicos y a tendencias más amplias para guiar a las futuras variedades. Si una variedad de cerveza experimentara un problema serio, el parámetro exacto para dicha variedad podría rastrearse y analizarse.

“Hacemos casi 20 variedades de cerveza”, dijo James Emmerson, maestro cervecero ejecutivo de Full Sail. “Ahora la producción de cada lote se beneficia con la información disponible de la variedad anterior, así se haya producido ayer o el año pasado. Las cerveceras ahora pueden regresar y ver el parámetro exacto que produjo un lote exitoso y optimizar la nueva variedad basándose en dicha información”.

Con el nuevo sistema PlantPAx, la capacidad de producción de cerveza ha aumentado en un 25 por ciento, además la duración del ciclo de cada variedad se ha reducido a casi la mitad. La visibilidad que ahora tienen los operadores en el proceso de producción les permite optimizar las producciones en curso en tiempo real. Full Sail ya ha utilizado este conocimiento para reducir los costos de materia prima en un cinco por ciento anual.

La empresa ha podido eliminar de manera significativa más humedad del grano de cebada usado y el producto derivado ahora se vende con un beneficio.

Además, Full Sail estima que disminuirá el uso de agua en un millón de galones al año, lo que ayuda a aumentar sus objetivos de sustentabilidad.

No se pagarán un millón de galones de agua para canalizar, bombear, calentar ni enfriar en el nuevo sistema. Ya el efecto medioambiental de no usar el agua es invaluable.

Los resultados que se mencionaron anteriormente son específicos del uso de Full Sail Brewing Company de los productos y servicios de Rockwell Automation junto con otros productos. Los resultados específicos pueden variar para otros clientes.

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