Caso práctico

8 minutos de lectura

King’s Hawaiian estandariza los requisitos de tecnología

La red común e Integrated Architecture facilitan la integración y el intercambio de datos entre las máquinas

Desafío

Crear una infraestructura común para los fabricantes de máquinas a fin de lograr el primer sistema centralizado de recolección de datos en un sitio no urbanizado.

Soluciones

Control escalable en todas las máquinas de la instalación con la plataforma de control Logix.
La red EtherNet/IP proporciona una estructura de comunicación en tiempo real transparente y un entorno de diseño único con herramientas coherentes.
La suite del software FactoryTalk proporciona datos de producción basados en roles con muchos gráficos, acceso remoto a datos de series cronológicas históricas y en tiempo real de todas las fuentes de equipos y datos de la planta.

Resultados

Se alcanzaron las metas en cuanto a plazos de implementación. - Se diseñó y entregó una planta integrada dentro de un plazo ajustado una semana antes de lo programado.
Se duplicó la producción y aumentó la capacidad: - se agregaron las capacidades para producir 180,000 libras adicionales de pan por día, duplicando la producción.

Antecedentes

La dulzura distintiva del pan de King's Hawaiian

lo convirtió en uno de los favoritos de Estados Unidos e impulsó el crecimiento de la empresa. Robert Taira creó una receta para las reconocidas hogazas redondas hace 50 años en Hawái. El negocio de Taira (King's Bakery en Honolulu) se convirtió en un destino para los turistas que a menudo llevaban pan como regalo para amigos y familia.

A medida que crecía el apetito por el pan King, Taira mudó a su familia al sur de California y construyó una instalación de 30,000 pies cuadrados. La popularidad del pan siguió en expansión, al igual que las operaciones de la familia. En los años 90, King's Hawaiian agregó 40,000 pies cuadrados a su panadería de california y, en 2004, la empresa construyó una instalación de horneado automatizado de 150,000 pies cuadrados y sedes corporativas cerca de esta.

Para 2010, King's Hawaiian había alcanzado su máxima capacidad nuevamente. La fábrica y la panadería de California funcionaban en forma permanente y la demanda de los consumidores se expandía por todo el país. La empresa también había ampliado su línea de productos más allá de las distintivas hogazas redondas para hornear panecillos, baguetines y panes para sándwich.

Con los aumentos en el precio del gas y otros costos de transporte en el presupuesto de la panadería, King's Hawaiian decidió construir una instalación nueva en el este de Estados Unidos. De esta manera, la empresa podía comercializar su creciente familia de productos de manera más rápida y rentable.

Desafío

King's Hawaiian decidió construir una instalación de 125,000 pies cuadrados altamente automatizada en Oakwood (Georgia, EE. UU.) y estableció la meta de ponerse en marcha en 10 meses. El plazo planteó un desafío, especialmente si se tiene en cuenta la complejidad del proyecto. El proceso de horneado requería un total de 11 máquinas especializadas, creadas por diferentes fabricantes de equipo original (OEM), con una plataforma de información y control que requería un modelo de asistencia al proveedor, una interface de usuario y un entorno de diseño únicos.

Si bien la fecha límite del proyecto inicial era ajustada, King's Hawaiian quería abordar las necesidades a largo plazo para la infraestructura de información de la planta.

“Éramos una pequeña empresa familiar, por lo que construir una planta nueva a 3,500 millas de distancia en Georgia era una paso enorme”, dijo Mike Williams, director de ingeniería de King's Hawaiian. “Queríamos asegurarnos de poder ver el proceso de manera remota desde California para asegurarnos de que la producción cumpliera las expectativas de nuestros clientes”.

King's Hawaiian también quería tener capacidades avanzadas de recolección de datos para ayudar a hornear productos de la mayor calidad en forma constante, como también obtener eficiencia operacional en toda la empresa.

“Como empresa, no hacíamos muchos informes o evaluaciones formales, y cualquier dato que capturábamos básicamente se apuntaba a lápiz”, dijo Williams. “Como estábamos construyendo una instalación nueva, queríamos que la infraestructura capturase información de todos los frentes”.

Toda la operación se centra en el proceso de horneado. El primer paso para hacer el pan Hawaiian es medir de manera precisa y mezclar los ingredientes secos. La mezcla seca luego se transfiere a una máquina de mezclado continuo donde se agregan los ingredientes líquidos. Una vez mezclados los ingredientes, la masa se traslada a una máquina en otra sala, donde se le da forma de bolitas que luego se separan en bandejas de aluminio para crear los diferentes productos. De ahí, la masa se transfiere a otra máquina: la cámara de leudado. Luego, pasa a los hornos. Cuando se saca el pan cocinado, se debe enfriar en un transportador largo antes de pasar a la máquina de envasado, donde se inspecciona y se envía.

“Debido a que se necesitan más de 11 máquinas para nuestro proceso de producción, no podíamos dejar a cada OEM sin especificaciones claras y una arquitectura de diseño integrada general”, dijo Williams. “Si lo hubiéramos hecho, hubiese sido necesario aprender a usar muchos tipos de PLC y HMI, y tener en existencia muchas variedades de la misma pieza para reparaciones”.

Además de especificaciones estandarizadas, King's Hawaiian quería una planta en la que su propio personal pudiera realizar el mantenimiento y la resolución de problemas fácilmente. “Soy un gran partidario de asegurar que una planta pueda asistirse a sí misma en la medida de lo posible”, dijo Williams.

Soluciones

En menos de un año, le empresa tuvo que especificar y obtener equipos de más de siete proveedores, integrarlos y probar su confiabilidad para alcanzar los volúmenes de producción de 8,000 libras de pan por hora.

Williams trabajó con su equipo y Bachelor Controls Inc. (BCI)

, un socio de solución de Rockwell Automation

, para crear una arquitectura que permitiera a King's Hawaiian alcanzar sus metas de corto plazo y poner su equipo en marcha para abrir la planta a tiempo, mientras preparaba el terreno para posibilitar la recolección y la divulgación de información en toda la empresa.

“BCI puso mucho énfasis en el diseño de entrada y me obligó a ser un mejor cliente”, dijo Williams. “Tuvimos que trabajar duro para responder preguntas importantes por adelantado, a fin de que pudieran brindar un retorno que estuviera cerca de lo que queríamos, a diferencia de aquello con lo que contábamos.

Como integrador del proyecto, BCI reunió los requisitos de controladores e interfaces humano-máquina (HMI) de cada OEM y redactó una especificación general estandarizada en el sistema Integrated Architecture™ de Rockwell Automation. BCI luego trabajó con Rockwell Automation para validar el diseño del sistema.

“Queríamos establecer una configuración común para los OEM a fin de que todo se conectara fácilmente y se comunicara bien”, dijo Rusty Bailey, gerente de la delegación de Memphis, BCI. “También entendimos el concepto más general: King's Hawaiian necesitaba poder monitorear los procesos de la empresa y tomar decisiones inteligentes para aumentar la eficiencia de producción”.

BCI ordenó a todos los OEM que utilizaran el controlador de automatización programable (PAC) ControlLogix® de Allen‑Bradley®

con una plataforma integrada para control de máquinas y movimiento escalable en un entorno de programación individual. Esta integración proporciona a King's Hawaiian la posibilidad de tener menos piezas de repuesto que mantener, mientras que la apertura de la plataforma de control posibilita una fácil integración con componentes de terceros.

Las especificaciones también requerían un enfoque estandarizado respecto del software de información y visualización utilizado en cada máquina. En cada máquina se utiliza el software FactoryTalk® View Site Edition

para simplificar el desarrollo y la capacitación de la aplicación, un elemento crucial para ahorrar tiempo en un proyecto con plazos de entrega rápidos. BCI especificó el uso de la versión Site Edition del software para facilitarle al equipo de King's Hawaiian la gestión de actualizaciones en sus propios plazos. Cada versión del software de visualización luego se ejecuta en las computadoras de entornos industriales Allen‑Bradley

con una pantalla táctil independiente y un disco duro de estado sólido para proteger el sistema y reducir el número de fallos en el futuro.

Para las máquinas de envasado, BCI especificó el uso de controladores CompactLogix™ de Allen‑Bradley

y HMI PanelView™ Plus de Allen‑Bradley

. La capacidad de escalado del sistema Integrated Architecture permitió a BCI usar el controlador más pequeño, que proporciona todos los beneficios de la plataforma de control Logix pero en un factor de formato más pequeño.

Toda la planta se comunica a través de EtherNet/IP™

. La arquitectura de red individual ayudó a la empresa a poner la planta en línea más rápido y redujo el Total Cost to Design, Development and DeliverSM (costo total de diseño, desarrollo y entrega) de las máquinas. EtherNet/IP también permite a los ingenieros de King's Hawaiian acceder, diagnosticar y mantener sus máquinas de manera remota desde dos servidores VMware redundantes ubicados en la sala de control central.

“Al adoptar el sistema Integrated Architecture como estándar, nuestros trabajadores pueden ir de un proceso a otro dentro de la planta y usar el mismo software y el mismo conocimiento para abordar cualquier número de problemas”, apuntó Williams. “La arquitectura también nos permite recolectar gran cantidad de datos (casi todo, desde la temperatura de los hornos y los tiempos de horneado hasta el peso de las pesas y las operaciones de mantenimiento) que antes no podíamos gestionar manualmente”.

La información de producción se guarda, se almacena y se gestiona mediante el software FactoryTalk Historian

, que recolecta y archiva datos de series cronológicas de todos los equipos y las fuentes de datos de la planta. El software FactoryTalk VantagePoint

correlaciona y agrupa la información y produce tableros en tiempo real e informes basados en la Web con un contexto histórico y de situación para diferentes usuarios. Williams y el resto de las personas de la empresa pueden acceder a los datos mediante el software FactoryTalk ViewPoint

, que permite el monitoreo remoto de las operaciones desde cualquier ubicación con acceso a Internet disponible.

Resultados

La nueva instalación abrió en octubre de 2011, una semana antes de lo planeado. Inmediatamente, duplicó la producción de pan de la empresa.

La instalación elabora los dos productos más vendidos de la empresa: las distintivas hogazas redondas y los panecillos en paquetes de 12 unidades. Dado que la planta se construyó para el crecimiento futuro, tiene la capacidad para agregar otra línea. A largo plazo, la empresa planea producir toda su gama de productos en la planta de Georgia.

“La arquitectura de red común nos permitió poner en marcha esta planta y que comenzara a operar en cuestión de semanas en lugar de meses”, dijo Williams. “A través de la continuidad de materiales, podemos tener en inventario piezas de repuesto conocidas, lo que reduce las pérdidas de tiempos de producción durante un fallo. Esta planta brinda a King's Hawaiian la capacidad que necesitamos en el futuro próximo”.

La segunda etapa del proyecto (desarrollar el sistema centralizado de control y recolección de datos) se completó en los meses siguientes a la apertura de la planta. En primer lugar, Williams y su equipo se enfocan en aprovechar esta nueva información para establecer los parámetros y estándares de calidad del producto exactos. Luego, se enfocarán en la eficiencia operacional.

“Todavía estamos en la etapa de descubrimiento porque esta es la primera vez que pudimos reunir datos de todas las máquinas y permitir su visualización en toda la empresa”, dijo Williams. “Vamos a desglosar los parámetros de producción y veremos cuáles son los indicadores clave de rendimiento y los impulsores comerciales para King's Hawaiian”.

“Un equipo especial permitirá determinar qué datos son más valiosos para los distintos departamentos de la planta”, dijo Williams. “Cada parte involucrada del negocio (desde mantenimiento hasta contabilidad y sanidad) tendrá un interés clave, por lo que va a llevar un tiempo averiguar qué datos necesitan”, dijo Williams. “Luego determinaremos la utilidad real de esa información. Este es un proceso de aprendizaje, aunque todos conocemos la meta final: poner en uso la información para alcanzar el máximo valor posible”.

Publicado 1 de junio de 2013

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