Gemello digitale per gli impianti di imbottigliamento di Coca-Cola

Per affrontare rapidamente e con precisione interventi di manutenzione e guasti, Coca-Cola, che gestisce oltre 50 impianti di imbottigliamento solo nell’Europa occidentale, sta digitalizzando tutti gli impianti di imbottigliamento e sta sviluppando a tal fine un gemello digitale. Ciò consente di monitorare i processi produttivi in tempo reale e di ottimizzarli immediatamente se necessario, anche da remoto, da qualsiasi parte del mondo. Per dotare i propri impianti di una sensoristica affidabile, Coca-Cola lavora a stretto contatto con Ifm, specialista dell'automazione.

Lo stabilimento a Edelstal, in Austria, è considerato “di punta” dal Gruppo Coca Cola anche perché funge da sito di backup: quando in altre sedi si verificano criticità nella produzione, l’impianto austriaco può intervenire e fornire supporto. «Siamo un’azienda con impianti di imbottigliamento autorizzati per Coca-Cola e in questa sede imbottigliamo quasi tutti i prodotti – spiega Christian Kohlhofer, plant manager di Coca-Cola Hbc Austria –. Con oltre 500 milioni di litri di bevande imbottigliate all'anno, lo stabilimento è tra i più grandi del Gruppo. Qui puntiamo sempre di più su automazione e digitalizzazione. Molte delle soluzioni che sviluppiamo vengono poi adottate anche in altri stabilimenti del Gruppo».

Il condition monitoring è un pilastro di questa trasformazione. «Nel nostro stabilimento rileviamo chiaramente ogni singolo fermo impianto – prosegue Kohlhofer –. Vengono seguiti i principi della produzione just-in-time, invece di produrre a scorta: ogni fermo significa un potenziale danno economico. La manutenzione predittiva diventa quindi essenziale. Grazie ai numerosi sensori installati, aumentiamo significativamente la disponibilità dell’impianto. La manutenzione non è più basata sul tempo, ma sulle condizioni effettive. E questo ci consente di ridurre notevolmente i costi».

I sensori IO-Link monitorano processi complessi
Quando si parla di digitalizzazione degli impianti, i sensori con interfaccia IO-Link sono la prima scelta. Questi sensori intelligenti utilizzano un'interfaccia di comunicazione bidirezionale standardizzata per comunicare con controller e altri sistemi. A differenza dei sensori convenzionali, non trasmettono solo semplici segnali di commutazione, ma anche dati di processo dettagliati e informazioni diagnostiche.

Poiché la trasmissione dei valori misurati è digitale e non in analogico, è anche immune da interferenze e molto precisa, in quanto non subisce perdite di conversione, tipiche della trasmissione analogica. I sensori sono facili da installare e configurare, inoltre forniscono dati precisi in tempo reale. I dati diagnostici consultabili aciclicamente, come valori minimi o massimi, oppure guasti come rotture di fili o cortocircuiti, supportano in modo ottimale il condition monitoring.

I sensori IO-Link garantiscono inoltre un'elevata flessibilità ed efficienza nell'automazione. Grazie alla loro elevata compatibilità, possono essere perfettamente integrati nei sistemi esistenti e, grazie alla comunicazione digitale, possono essere connessi anche al livello It.

Un esempio concreto è l'uso di sensori di vibrazioni IO-Link nel processo di aggraffatura delle lattine. «Nel processo di aggraffatura delle lattine bastano variazioni di pochi millesimi di millimetro per fare la differenza – spiega Gerhard Wieszmüllner, Maintenance & space parts manager di Coca-Cola Hhb Austria –. Con i sensori predittivi IO-Link di ifm, possiamo rilevare anche le più piccole variazioni di vibrazione, garantendo così una chiusura perfetta e duratura della lattina". I sensori per valvole IO-Link di ifm sono utilizzati anche sulle valvole dell’impianto di lavaggio delle bottiglie. Riusciamo a rilevare in anticipo quando una guarnizione della valvola è danneggiata o va sostituita, senza alcuna perdita di materiale. Ad esempio, non è necessario svuotare i bagni caustici e i tempi di fermo macchina sono minimi. Questo ci consente di risparmiare tempo e costi».

Verso il gemello digitale
Per valutare con precisione le condizioni delle macchine e dei relativi componenti, vengono registrati tutti i dati provenienti dai sensori dell’impianto. Si ricorre al cosiddetto “percorso a Y” di Ifm, in cui i dati del sensore vengono suddivisi in tempo reale in due flussi: da un lato, i dati confluiscono nel Plc, che assume il controllo e la regolazione classici dell’impianto.

Allo stesso tempo, i dati digitali dei sensori vengono trasmessi al livello IT attraverso un secondo percorso. Nel caso di Coca-Cola, i segnali dei numerosi sensori vengono trasferiti automaticamente alla piattaforma It "Pocket Factory". Questo gemello digitale rispecchia fedelmente l’impianto reale e viene costantemente aggiornato con dati in realtime.

Grazie alla digitalizzazione fino al livello dei sensori, Coca-Cola ottiene piena trasparenza sulla propria produzione a livello globale. Il gemello digitale, basato sui dati dei sensori IO-Link di ifm, consente un condition monitoring degli impianti. Il machine learning e l'intelligenza artificiale vengono utilizzati per prevedere tempestivamente usura, errori di produzione e altre anomalie nel processo. «Questi dati ci permettono di intervenire in modo proattivo e al momento ottimale con le giuste misure di manutenzione per garantire la qualità del prodotto – spiega Wieszmüllner –. In questo modo si evitano fermi non pianificati, si riducono i costi e si mantengono gli elevati standard qualitativi».