King's Hawaiian standardizza i requisiti di tecnologia

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Sfida

  • Creare un'infrastruttura comune destinata ai costruttori di macchine per il primo sistema di raccolta dati centralizzato su un sito greenfield

Soluzioni

Risultati

  • Obiettivi raggiunti entro la data di implementazione prefissata – Progettato e realizzato un impianto integrato con una settimana di anticipo sulla data prevista
  • Produzione raddoppiata e capacità aumentata – Capacità aumentata per la produzione di ulteriori 81.647 chili di pane al giorno e conseguente raddoppio della produzione

Rete comune e Integrated Architecture facilitano l'integrazione e la condivisione di dati tra tutte le macchine

Contesto

La caratteristica dolcezza del pane King's Hawaiian lo ha reso uno dei preferiti degli americani e ha favorito la crescita dell'azienda. La ricetta delle tipiche pagnotte tonde è stata creata 50 anni fa alle Hawaii da Robert Taira e la King's Bakery, il punto vendita di Honolulu, è diventata una meta per turisti, che spesso acquistano il pane per portarlo a casa e regalarlo ad amici e parenti.

La crescita della domanda ha portato Taira a trasferirsi con la famiglia nel sud della California e a costruire un impianto di 2.800 m2 che ha continuato a espandersi mano a mano che aumentava la popolarità del prodotto. Nel 1990 King's Hawaiian ha ampliato di 3.800 m2 il proprio panificio in California, mentre nel 2004 l'azienda ha inaugurato un impianto automatizzato di 14.000 m2, situato nei pressi della nuova sede aziendale.

Nel 2010 King's Hawaiian aveva raggiunto ancora una volta la massima capacità produttiva. In California la sua linea di produzione del pane e i forni operavano sette giorni a settimana per 24 ore al giorno e la domanda dei consumatori si stava diffondendo in tutto il paese. L'azienda aveva inoltre ampliato la propria offerta aggiungendo alle famose pagnottelle altre forme di pane per sandwich e focacce.

Tuttavia, l'aumento dei costi di gas e trasporti ha iniziato a pesare sul bilancio aziendale e ha portato King's Hawaiian a decidere di costruire un nuovo stabilimento sulla costa orientale degli Stati Uniti. In questo modo, la società avrebbe potuto far arrivare una sempre più nutrita gamma di prodotti sugli scaffali dei negozi in modo più rapido e conveniente.

Sfida

King's Hawaiian ha quindi avviato il progetto di costruzione di uno stabilimento di 11.612 m2 altamente automatizzato a Oakwood, in Georgia, con un obiettivo di operatività in 10 mesi. Questa scadenza rappresentava una sfida soprattutto considerando la complessità del progetto. L'intero processo di panificazione richiedeva infatti un totale di 11 macchine specializzate, realizzate da OEM diversi, con una piattaforma di controllo e informazione che operasse in un unico ambiente di progettazione, con un'unica interfaccia operatore e un modello di supporto comune.

Nonostante i tempi di progettazione fossero stretti, King's Hawaiian voleva una soluzione che soddisfacesse le sue necessità informative a lungo termine.

"Siamo nati come piccola azienda a conduzione familiare, quindi la costruzione di un nuovo impianto in Georgia a 5.633 chilometri di distanza è stato per noi un passo enorme" dichiara Mike Williams, Director of Engineering di King's Hawaiian. "Volevamo essere certi di poter controllare il processo in remoto, dalla California, per essere certi che la produzione soddisfacesse le aspettative dei nostri clienti".

King's Hawaiian desiderava disporre anche di funzionalità avanzate di raccolta dei dati a supporto di un processo di panificazione conforme all'altissima qualità dei propri prodotti oltre che ottimizzare l'efficienza operativa in tutta l'azienda.

"Fino a quel momento non avevamo dedicato molto tempo alla creazione di reportistica e alla redazione di valutazioni formali. I dati che avevamo ricavato nel tempo venivano trascritti manualmente" continua Williams. "Ma ora che stavamo costruendo un nuovo stabilimento, volevamo anche disporre di un'infrastruttura in grado di estrapolare informazioni su tutti i fronti".

L'intera operazione ruota attorno al processo di panificazione. Il primo passo per fare il pane hawaiano è il dosaggio preciso e la miscelazione degli ingredienti secchi. Il composto viene quindi trasferito in una macchina di miscelazione continua per l'aggiunta degli ingredienti liquidi. Il risultato di questa operazione è un impasto che viene lavorato da una macchina installata in un'altra stanza e che, dopo essere stato modellato in piccole sfere, viene suddiviso e posto in teglie di alluminio per la produzione dei diversi prodotti. Da qui l'impasto passa a un'altra macchina per la fase di lievitazione, quindi ai forni di cottura. Una volta cotto, il pane viene raffreddato su un nastro trasportatore e inviato alla macchina per il confezionamento da dove, una volta controllato, viene spedito.

"Con più di 11 macchine coinvolte nel processo produttivo non era pensabile rivolgersi a ogni singolo OEM senza disporre di specifiche chiare e di un'architettura di progettazione globale e integrata" afferma Williams. "Se lo avessimo fatto, saremmo stati costretti a confrontarci con diverse tipologie di controllori a logica programmabile e interfacce operatore e tenere in magazzino tutti i componenti per la riparazione di eventuali guasti".

Oltre a specifiche standardizzate, King's Hawaiian voleva che il personale potesse gestire l'impianto e risolvere eventuali problemi facilmente. "Sono un grande sostenitore della possibilità di avere il massimo grado di autonomia nella gestione e manutenzione degli impianti" continua Williams.

FactoryTalk ViewPoint consente all'azienda a conduzione familiare di monitorare le operazioni da remoto ovunque sia disponibile un accesso a Internet, contribuendo a far sì che la produzione soddisfi le aspettative dei clienti

Soluzioni

In meno di un anno l'azienda ha dovuto preparare specifiche e acquistare attrezzature da più di sette fornitori, integrarle e testarne l'affidabilità per soddisfare volumi di produzione di circa 3.600 chili di pane l'ora.

Williams ha lavorato con il proprio team e con Bachelor Controls Inc. (BCI), Solution partner di un solution partner di Rockwell Automation, per creare un'architettura che consentisse a King's Hawaiian di raggiungere i propri obiettivi a breve termine, ovvero disporre delle macchine, aprire l'impianto per tempo e porre le basi per la raccolta e la condivisione delle informazioni in tutta l'azienda.

"BCI ha enfatizzato molto la progettazione front-end forzandoci a essere un cliente migliore", afferma Williams. "Ci ha fatto lavorare sodo chiedendoci di rispondere sinceramente a una serie di importanti domande mirate a ottenere risultati che potessero soddisfare le nostre aspettative e fare la differenza rispetto alla realtà attuale".

Come integratore del progetto, BCI ha raccolto i requisiti del controllore e dell'interfaccia operatore di ogni singolo OEM e ha redatto una specifica globale standardizzata sul sistema Rockwell Automation Integrated Architecture™. Quindi BCI ha collaborato con Rockwell Automation per convalidare la progettazione del sistema.

"Volevamo creare una configurazione comune a tutti gli OEM in modo che tutto potesse interconnettersi agevolmente e comunicare al meglio" sostiene Rusty Bailey, Branch Manager di Memphis per BCI. "Abbiamo anche guardato al quadro generale: King's Hawaiian doveva essere in grado di monitorare il processo di tutta l'azienda e prendere decisioni intelligenti per aumentare l'efficienza produttiva".

BCI ha chiesto a tutti gli OEM di utilizzare il controllore di automazione programmabile Allen-Bradley® ControlLogix® con piattaforma integrata per movimento scalabile e controllo macchina in un unico ambiente di programmazione. Questa integrazione permette a King's Hawaiian di gestire un minor numero di ricambi mentre l'integrabilità della piattaforma di controllo contribuisce a garantire una facile integrazione con componenti di terze parti.

Le specifiche inoltre richiedevano un approccio standardizzato per il software di visualizzazione e delle informazioni utilizzato su ogni macchina. È stato scelto il software FactoryTalk® View Site Edition per semplificare lo sviluppo delle applicazioni e la formazione del personale, un altro elemento cruciale in un progetto a veloce inversione di tendenza. BCI ha creato le specifiche per la versione del software Site Edition in modo da rendere più semplice per il team di King's Hawaiian gestire aggiornamenti nel lungo termine. Ogni versione del software di visualizzazione viene eseguita su computer industriali Allen-Bradley con un touchscreen separato e un'unità SSD per proteggere il sistema e ridurre il numero degli errori.

Per le macchine di confezionamento BCI ha inserito nelle specifiche controllori di automazione programmabili Allen-Bradley CompactLogix™ e interfacce operatore Allen-Bradley PanelView™ Plus. La scalabilità del sistema Integrated Architecture ha permesso a BCI di scegliere il controllore più piccolo che, nonostante il fattore di forma ridotto, offre tutti i vantaggi della piattaforma di controllo Logix.

L'intero impianto comunica tramite EtherNet/IP™. La scelta di un'unica architettura di rete ha aiutato l'azienda ad accelerare la messa in servizio dell'impianto e a ridurre il costo totale di progettazione, sviluppo e consegna delle macchine. EtherNet/IP consente inoltre ai tecnici di King's Hawaiian di accedere in remoto alle loro macchine tramite due server VMware ridondanti situati in una sala di controllo centrale per eseguire attività di diagnostica e monitoraggio.

"Grazie alla standardizzazione del sistema Integrated Architecture il nostro personale è ora in grado di passare da un processo all'altro all'interno dello stabilimento e di utilizzare lo stesso software e la stessa competenza per affrontare qualsiasi questione" afferma Williams. "L'architettura ci permette anche di raccogliere grandi quantità di dati, più o meno su tutto, dalle temperature del forno ai tempi di cottura, dal ridimensionamento dei pesi alla programmazione delle operazioni di manutenzione, cose che in passato non era possibile gestire manualmente".

Le informazioni di produzione vengono salvate, memorizzate e gestite tramite il software FactoryTalk Historian che raccoglie e archivia serie temporali di dati provenienti da tutte le macchine e fonti all'interno dello stabilimento. Il software FactoryTalk VantagePoint correla e aggrega le informazioni e produce dashboard in tempo reale e rapporti basati sul Web con un contesto storico e situazionale unico per i diversi utenti. Williams e gli altri operatori possono accedere ai dati tramite il software FactoryTalk ViewPoint, che permette loro di monitorare le operazioni in remoto da qualsiasi luogo nel quale sia disponibile un accesso a Internet.

Risultati

Il nuovo impianto, inaugurato nell'ottobre 2011 con una settimana di anticipo sulla data prevista, ha permesso immediatamente di raddoppiare la produzione di pane.

Al momento l'impianto sta producendo i due prodotti più venduti: il famoso pane rotondo e le confezioni da 12 panini, ma, poiché è stato progettato in un'ottica di crescita futura, è già predisposto per l'aggiunta di un'altra linea. L'azienda prevede infatti, nel lungo termine, di produrre tutti i tipi di pane del marchio anche nello stabilimento della Georgia.

"L'architettura di rete comune ci ha permesso di realizzare questo sito produttivo e renderlo operativo nel giro di settimane anziché di mesi" afferma Williams. "Inoltre, grazie alla continuità dei materiali, siamo in grado di gestire il magazzino con ricambi che conosciamo, riducendo i tempi di mancata produzione durante un guasto. Questo impianto dà a King's Hawaiian la capacità di cui ha bisogno per il prossimo futuro".

La fase due del progetto, che prevedeva lo sviluppo del sistema centralizzato di raccolta e il controllo dei dati, è stata portata a termine nei mesi successivi all'apertura dell'impianto. Per il momento Williams e il suo team si stanno concentrando sullo sfruttamento di queste nuove informazioni al fine di stabilire precisi parametri e standard di qualità. In seguito focalizzeranno l'attenzione anche sulle efficienze operative.

"Siamo ancora in fase iniziale in quanto è la prima volta che siamo in grado di raccogliere dati da tutte le macchine e renderli visibili a tutta l'azienda" dice Williams. "Analizzeremo a fondo i parametri di produzione per determinare gli indicatori chiave di prestazione effettivi per King's Hawaiian".

Un team dedicato ci aiuterà a determinare i dati più utili per i vari reparti dell'impianto. "I responsabili dei singoli dipartimenti, dalla manutenzione alla contabilità, alla sanificazione, avranno un interesse principale. Pertanto, sarà necessario del tempo per scoprire di quali informazioni necessitano. Poi determineremo l'effettiva utilità di tali informazioni. È un processo di apprendimento, anche se conosciamo tutti l'obiettivo finale: trarre il massimo valore dalle informazioni per lavorare meglio" conclude Williams.

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