Sztuczna inteligencja nie wyleje ani grama piwa

Na polskim rynku dostępna jest już szeroka oferta wydajnych i niezawodnych czujników z gamy Przemysłu 4.0. przeznaczonych do monitorowania procesów produkcyjnych w browarnictwie. Ich implementacja, wzorowana na zachodnich zakładach piwowarskich, oznacza maksimum automatyzacji i optymalizację bezpieczeństwa przy zachowaniu najwyższej jakości produktu.

Nowoczesne czujniki smart factory mogą gwarantować optymalne procesy warzenia piwa i olbrzymią różnorodność produktów dla nawet najbardziej wybrednych wielbicieli złocistego trunku. Taka strategia przy użyciu technologii Przemysłu 4.0. z powodzeniem realizowana jest w wielu zakątkach naszej części Europy. Rozwiązania czwartej generacji industrialnej rozważnie wdrażane są między innymi w regionalnym browarze „Skanderborg Bryghus” w Danii. Polskie browary, również te lokalne, kraftowe i rzemieślnicze, także coraz chętniej czerpią z inteligentnych systemów inspirację.

W przeciwieństwie do dużych komercyjnych browarów, ten duński zyskał swoją renomę dzięki samym miłośnikom piwa, którzy chwalili dostępne rodzaje, dostosowane do wielu indywidualnych gustów. Zarządzający fabryką w Danii podkreślają, że popyt był tak ogromny, że już trzy lata po założeniu browaru zakład produkcyjny musiał zostać znacznie zmodernizowany i rozbudowany. W fabryce zainstalowano konkretne unowocześnienia z gamy Industry 4.0., odpowiadające za kompleksowe monitorowanie sieci wielu zbiorników i tanków browarniczych równocześnie.

– W 2015 roku nasza firma zaczynała od zdolności warzenia 125 tysięcy litrów piwa rocznie. W 2018 i 2019 roku znacznie rozbudowaliśmy browar, który obecnie posiada wydajność 4 milionów litrów rocznie – mówi Allan Pedersen, kierownik techniczny firmy Skanderborg Bryghus, zatrudniony w firmie od pierwszego dnia jej istnienia.

Ciśnienie pod nadzorem

Duńscy piwowarzy zdecydowali się między innymi na implementację trzech rodzajów najpopularniejszych czujników, dedykowanych dla branży piwowarskiej. Pierwszy z nich to odporny czujnik ciśnienia, montowany na dnie zbiornika, który czuwa nad całym procesem. Jego poziom jest określany za pomocą ciśnienia hydrostatycznego, jakie piwo w zbiorniku wywiera na celę pomiarową czujnika, której zakres wynosi od -1 do 4 barów i jest diagnozowany z niezwykłą precyzją - co 0,005 bara.

Zmierzona wartość jest przesyłana do sterownika instalacji poprzez sygnał analogowy lub IO-Link. Dzięki temu kontroler zbiornika jest w stanie szybko poznać dokładną zawartość litrów w stosunku do zaprogramowanego ciśnienia. Sama cela pomiarowa jest montowana płasko poprzez przyłącza powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym.

– To zapobiega gromadzeniu się nadmiaru cieczy w punkcie pomiarowym i umożliwia czyszczenie bez pozostałości w różnych fazach, w tym CIP. Ponieważ obudowa czujnika wykonana jest ze stali nierdzewnej i posiada bardzo wysoki stopień ochrony, cechuje ją odporność na czyszczenie wysokociśnieniowe agresywnymi środkami czyszczącymi. Sam czujnik może być wykorzystywany przy średnich temperaturach rzędu do 80 stopni Celsjusza – tłumaczy Jacek Łobodziec, Inżynier ds. Aplikacji / Branża spożywcza w katowickiej spółce ifm electronic, wdrażającej na terenie Polski tego typu rozwiązania.

Monitoring na poziomie

Drugi z przyrządów, czyli inteligentny elektroniczny punktowy czujnik poziomu, zapewnia niezawodność procesów dualnie. Po zainstalowaniu czujnika na dolnym końcu zbiornika, aparatura sygnalizuje stan pusty, co jest kluczowe przy wymagających spełnienia wielu norm higienicznych zastosowaniach. W przypadku zainstalowania w górnej części, czujnik zapobiega przelaniu. Inteligentny czujnik wykrywa nawet, czy w zbiorniku znajduje się piwo, czy inna ciecz, na przykład w fazie czyszczenia pojemnika. Detekcja na precyzyjnym poziomie punktowym przekłada się na ogólną niezawodność obu procesów.

– Oprzyrządowanie jest tworzone również pod kątem powstawania ewentualnych narostów i pienienia, co bez zastosowania odpowiedniego czujnika utrudnia wiarygodne wykrywanie poziomu w danym zbiorniku. W tym przypadku elektroniczna poziomica punktowa czujnika, w przeciwieństwie do tradycyjnie często używanych widełek wibracyjnych, zapewnia podczas procesu warzenia, że ​​piana nie wpłynie negatywnie na diagnozę wykrycia poziomu wypełnienia zbiornika – uzupełnia Jacek Łobodziec.

Gładka powierzchnia końcówki czujnika nie pozwala na zabrudzenia lub przyleganie pozostałości. Wysoka jakość materiału spełnia surowe wymagania, a uszczelnienie czołowe zapewnia prawidłowe dociśnięcie sondy pomiarowej do krawędzi lub adaptera i wykluczenie zanieczyszczonych przestrzeni.

Kontrola temperatury

Wśród zaimplementowanych czujników znalazł się także precyzyjny miernik temperatury. Temperatura piwa jest za jego sprawą dokładnie monitorowana w górnej, środkowej i dolnej części zbiornika. Narzędzie szybko reaguje na dynamicznie zachodzące zmiany. Ma również higieniczną konstrukcję, spełniającą wysokie atesty w procesie produkcji żywności i napojów.

– Z ifm współpracuję już od 1999 roku i jestem bardzo zadowolony. Nieustannie otrzymujemy wsparcie na miejscu w dowolnym czasie i podsuwane nam są nowe, łatwe do instalacji i niezawodne inspiracje do realizacji aplikacji procesowych. W obecnej fabryce mamy zainstalowanych ponad 300 tego typu czujników. Możemy je zdalnie ustawiać, kalibrować i monitorować przez IO-Link. Cieszymy się, że korzystamy z kompletnych rozwiązań jednego dostawcy, zamiast poszukiwać wielu komponentów od różnych producentów – dodaje Allan Pedersen.

Inteligentne dane

Co ważne, wszystkie czujniki używane w duńskim browarze wyposażone są w IO-Link. To doskonała podstawa do systemu inteligentnej kontroli jako alternatywy dla sygnału analogowego, ponieważ dodatkowo można za jego pomocą przesyłać gromadzone wartości jako dane cyfrowe. Obszerne i łatwe ustawianie parametrów przekłada się na unikanie wszelkich niedokładności.

Punkty przełączania czujników poziomu, jak i ciśnienia, można regulować nawet przy zmianie formuł za pomocą kontrolera. To daje maksimum elastyczności, nawet podczas przesyłania danych diagnostycznych z czujnika do sterownika. Dzięki IO-Link mierzone wartości są monitorowane i uwiarygadniane na pulpicie sterowniczym. Ustawienie parametrów i diagnostyka każdego czujnika jest również scentralizowana.

Zaimplementowane w duńskiej rozlewni rozwiązania to tylko bazowe przykłady implementacji rozwiązań czwartej rewolucji przemysłowej w praktyce. Polskie zakłady produkcyjne, również te z branży napojowej i piwowarskiej, także coraz chętnie wykorzystują tego typu innowacyjne zastosowania. Ich zalet jest wiele, a jak przyznają sami browarnicy, nowoczesne czujniki sprzyjają rozwojowi nawet najmniejszych browarów rzemieślniczych czy kraftowych. Zwłaszcza w dobie konieczności powrotu na drogę zysków po stratach spowodowanych okresem pandemii.