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Étude de cas

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Full Sail Brewing se lance dans l'intelligence manufacturière

Son nouveau procédé de filtration utilise l'eau plus efficacement, crée moins de déchets et permet de préserver la culture unique des employés

Solutions

Résultats

  • Réduction de 50 % de la durée du cycle de brassage, ce qui augmente la capacité de brassage globale de 25 %
  • Réduction de la quantité de matières premières requises avec le nouveau procédé, ce qui permet de réduire les coûts de 5 % par an et de bénéficier d'une vente rentable de drêche par produit
  • Réduction du temps consacré à la gestion manuelle des données et augmentation du temps consacré au brassage
  • Amélioration de la qualité des produits - Contrôle renforcé de la qualité de chaque brassage grâce à l'accès aux données en temps réel et à l'optimisation des lots
  • Amélioration de la capacité à réagir rapidement aux erreurs de production avant qu'il ne soit trop tard

Contexte

L'Amérique a de plus en plus soif de bières artisanales. En fait, le secteur industriel des brasseries artisanales a augmenté de 9 % en volume au cours du premier semestre 2009, tandis que les ventes totales de bières aux États-Unis ont baissé de 2,7 %.

Full Sail Brewing Company est en première ligne de cette croissance. Cette brasserie basée dans l'Oregon produit trois principales variétés de bière artisanale, ainsi que plusieurs bières saisonnières et spécialisées.

Full Sail prend du malte, du houblon et de la levure provenant des sources locales environnantes de l'Oregon, de Washington et de l'Idaho, puis brasse ces ingrédients avec de l'eau puisée dans un profond puits de granit situé sur le mont Hood. La brasserie obtient ainsi des bières ayant une saveur inimitable et une faible empreinte environnementale.

Full Sail fait partie des 25 premiers producteurs de bière des États-Unis, mais l'entreprise se concentre davantage sur la création d'une bière bien classée en matière de goût et de qualité. La culture d'entreprise est également sa priorité, en tant qu'entreprise détenue par ses employés accordant une grande valeur à l'équilibre entre travail et vie privée.

Défi

Cet équilibre entre travail et vie privée, ainsi que l'efficacité et la rentabilité potentielle de l'entreprise, étaient entravés par le procédé de brassage traditionnel. Comme presque toutes les brasseries artisanales, Full Sail utilisait une cuve de brassage manuel, appelée cuve-filtre, pour filtrer la « maîche » d'eau et de céréales concassés qui constitue la base de la bière.

La filtration de la maîche est un élément essentiel du procédé de brassage de la bière. Une fois que les grains d'orge ont été maltés et broyés, les grains broyés et l'eau chaude sont mélangés pour créer une maîche de céréales. Cette maîche est maintenue à une température constante pour permettre à l'amidon libéré dans le mélange de malt d'être converti en sucres pouvant être fermentés.

L'eau enrichie en sucre de malte, appelée le moût, est ensuite séparée de la drêche restante. Après la séparation, le moût est pompé dans la chaudière à houblonner pour le faire bouillir. Du houblon est ajouté pendant l'ébullition pour créer l'amertume et l'arôme d'une bière spécifique, en équilibrant la douceur des sucres de malt. Le moût est ensuite refroidi et mélangé à la levure, puis passe par les étapes de fermentation, garde et filtration avant la mise en bouteille et l'expédition.

Ce système classique a bien servi à l'entreprise. De 2005 à 2010, Full Sail a augmenté sa production de plus de 15 % par an.

Cependant, l'entreprise a réalisé que non seulement les futures demandes de production allaient mettre à rude épreuve son système de filtration de la maîche, mais aussi que ses efforts pour renforcer l'efficacité, réduire les coûts et améliorer encore la qualité étaient limités par le système existant.

Le système de filtration de la maîche de Full Sail exigeait un test manuel continu des données et la création de rapports. De plus, la drêche de la cuve-filtre, un sous-produit vendu par l'entreprise comme alimentation animale, contenait 82 % d'humidité.

Cela signifiait qu'un liquide précieux sortait de l'entreprise avec ce sous-produit. En parallèle, le transport des déchets lourds était onéreux. L'entreprise perdait de l'argent lors de la transaction, essentiellement en payant les agriculteurs pour qu'ils prennent sa drêche.

Full Sail a donc envisagé de passer à un système de brassage totalement informatisé, apprécié par de nombreux gros producteurs de bière aux États-Unis. Cependant, afin d'avoir un retour sur investissement, Full Sail devrait faire fonctionner ce système 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, or cette entreprise détenue par les employés ne souhaitait pas compromettre sa culture, ni l'équilibre entre travail et vie privée de ses employés.

L'objectif de Full Sail était d'moderniser son procédé pour améliorer la qualité des produits et augmenter l'efficacité de la filtration, la capacité et le flux de production. L'entreprise souhaitait limiter la dépendance vis-à-vis des opérateurs grâce à l'automatisation, créer une solution évolutive et réduire l'impact environnemental global de chaque brassage, tout en conservant ses horaires de travail 4/10 (quatre jours de travail par semaine, dix heures par jour) pour conserver un équilibre entre travail et vie privée attractif.

Solutions

Pour atteindre ces objectifs, Full Sail a décidé de remplacer sa cuve-filtre manuelle traditionnelle par un système de filtration de la maîche en réseau totalement automatisé.

Full Sail a demandé à Aurora Industrial Automation de Portland, dans l'Oregon, de concevoir et mettre en œuvre le nouveau système. Fournisseur de solutions d'information du programme PartnerNetwork™ de Rockwell Automation®, Aurora a mis en œuvre une solution de commande et d'information permettant à Full Sail d'appliquer une stratégie d'intelligence manufacturière à toutes ses opérations.

Le nouveau système de filtration de la maîche exploite le système d'automatisation des procédés PlantPAx™ de Rockwell Automation. Aurora a intégré PlantPAx Logix Batch and Sequence Manager (LBSM) dans le système PlantPAx.

LBSM est compatible avec l'ensemble de normes ISA-S88 et la terminologie de commande de traitement par lot. Le système permet à Full Sail de configurer les séquences directement dans l'automate Allen-Bradley® ControlLogix® via le logiciel IHM FactoryTalk® View sans qu'il soit nécessaire de recourir à une application logicielle de traitement par lots sur serveur.

Si les exigences de traitement par lots augmentent à un moment donné, Full Sail peut facilement faire migrer LBSM dans une solution logicielle complète, telle que FactoryTalk Batch, sans réingénierie ni tests coûteux.

Pour avoir un aperçu du nouveau système, Aurora a mis en œuvre une stratégie d'intelligence manufacturière reposant sur le logiciel FactoryTalk de Rockwell Automation.

Via un réseau EtherNet/IP, FactoryTalk Historian identifie et collecte les balises de données directement à partir du système PlantPAx afin d'obtenir des données de production granulaires en temps réel. Avec un procédé de filtration comptant plus de 60 étapes, le système de filtration de la maîche produit d'énormes quantités de données.

Avec l'ancien système, Full Sail ne récupérait que quatre points de données sur cinq pour chaque brassage effectué dans la cuve-filtre. Le nouveau système de filtration de la maîche, activé par le logiciel FactoryTalk, peut désormais récupérer jusqu'à 250 balises de données.

Full Sail utilise ensuite le logiciel FactoryTalk VantagePoint pour regrouper cette mine de données dans des tableaux de bord prédéterminés. Ces tableaux de bord fournissent des indicateurs de performance clés en temps réel, spécifiques aux rôles (intelligence manufacturière) que Full Sail peut utiliser pour améliorer les opérations.

Résultats

Le passage à un procédé de filtration de la maîche automatisé et compatible avec les informations a immédiatement produit des résultats.

Les données en temps réel peuvent maintenant être récupérées pendant des plages temporelles variables, ce qui permet d'optimiser les fonctionnalités du système et de détecter les écarts ou les problèmes susceptibles de s'être produits lors d'un traitement par lots.

Le logiciel de création de rapports et tableaux de bord peut immédiatement exploiter le nouvel historien et les systèmes existants afin de créer une source de données homogènes virtuelle pour la création de rapports.

Les informations, des lots spécialisés uniques aux tendances plus larges, sont immédiatement accessibles pour guider les futurs brassages. Si un problème grave se produisait lors d'un brassage, les résultats exacts de ce brassage pourraient être suivis et analysés.

« Nous produisons environ 20 variétés de bière », a déclaré James Emmerson, maître-brasseur chez Full Sail. « Désormais, les brasseurs de chaque lot bénéficient des informations disponibles du brassage précédent, qu'il s'agisse d'une variété brassée la veille ou l'année précédente. Les brasseurs peuvent maintenant revenir en arrière et voir les résultats exacts qui ont été produits par un brassage réussi, et optimiser le nouveau brassage grâce à ces informations. »

Avec le nouveau système PlantPAx, la capacité de brassage a augmenté de 25 % et la durée de chaque cycle de brassage a été réduite quasiment de moitié. La visibilité que les opérateurs ont désormais sur leur procédé de brassage leur permet d'optimiser les brassages en temps réel. Full Sail a déjà utilisé cette visibilité pour réduire ses coûts de matières premières de 5 % par an.

L'entreprise a réussi à supprimer nettement plus d'humidité de la drêche et le sous-produit est désormais vendu à profit.

De plus, Full Sail estime qu'elle va réduire sa consommation d'eau de 4,8 millions de litres par an, ce qui lui permettra d'augmenter ses objectifs en matière de développement durable.

Ainsi, 4,8 millions de litres d'eau ne seront pas payés, acheminés, pompés, chauffés et refroidis dans le nouveau système. L'impact environnemental positif du simple fait de ne pas utiliser cette eau est inestimable.

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l'utilisation par Full Sail Brewing Company des produits et services de Rockwell Automation, conjointement à d'autres produits. Les résultats peuvent varier selon le client.

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