Narzędzia innowacji w przemyśle kosmetycznym
Dostępność, jakość i wydajność. Tak w trzech słowach należy podsumować efekty funkcjonowania nowoczesnych rozwiązań z gamy smart factory w branży kosmetycznej. Inteligentne systemy oraz konkretne narzędzia zapewniają producentom mnóstwo korzyści i także w Polsce zaczynają być stosowane na coraz większą skalę. Warto przyjrzeć się tym zastosowaniom bliżej.
Proekologiczne i przyjazne środowisku naturalnemu rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0. od kilku lat niezmiennie zyskują w Polsce na popularności. W ostatnim czasie trend ten dotarł również do branży beauty. I okazało się, że to właśnie producenci kosmetyków, dzięki wykorzystaniu innowacyjnych zastosowań systemowych, mogą szybko i precyzyjnie dostosować całe linie produkcyjne do potrzeb dynamicznie zmieniającej się rzeczywistości gospodarczej i rewolucji w popycie rynkowym. W ten sposób zakłady produkcyjne łatwo mogą minimalizować straty i maksymalizować zyski.
Wszystkie nowoczesne urządzenia, czujniki czy kompleksowe systemy mają wiele użytecznych zalet przydatnych w optymalizowaniu procesów produkcyjnych w branży kosmetycznej. Na światowym, ale również i polskim rynku obecna jest już w asortymencie pełna paleta tego typu narzędzi. W ich skład wchodzą między innymi czujniki indukcyjne, pojemnościowe, temperatury, ciśnienia, przepływu, ultradźwiękowe, poziomu, laserowe, optyczne, wizyjne, ale także enkodery, kamery 3D, oprogramowanie, aplikacje i technika łączeniowa. Kilka z nich jest dedykowanych przede wszystkim dla wytwórców działających w branży beauty.
Kompleksowe wsparcie
Wkomponowanie tych urządzeń w system z kompatybilnymi elementami inteligentnych fabryk, jak analiza big data, bezpieczeństwo danych, chmura obliczeniowa, cyfryzacja dostaw, autonomiczne pojazdy, masowa kastomizacja produktów, w połączeniu z sieciami innych czujników, systemów cybernetycznych, informatycznych – dają producentom kosmetyków szereg nieskończonych korzyści. Instalowanie takich rozwiązań w nowoczesnych zakładach produkcyjnych, wytwarzających dla branży kosmetycznej, wiąże się dodatkowo z wymiernymi oszczędnościami w postaci ograniczania nakładów zużywanych substancji, optymalizacji procesów, a także przynosi wydajniejsze zarządzanie robotami i kadrami, przy intuicyjnej integracji z innowacyjną aplikacją.
Eksperci wśród konkretnych produktów przeznaczonych dla przemysłu kosmetycznego wskazują czujnik LDL, odpowiadający za zmniejszenie niedokładności związanych z procesem czyszczenia opartym o ustawienia czasowe oraz zwiększenie wydajności procesu, dzięki elastycznym punktom pomiarowym. Jego niewielka wysokiej jakości konstrukcja zapobiega awariom i nieplanowanym przestojom. Jednocześnie montaż i uruchomienie instalacji są bardzo proste, co gwarantuje bezstratne, cyfrowe przesyłanie wartości pomiarowych.
– Możliwość rozróżniania czynników odgrywa istotną rolę także w przemyśle kosmetycznym. Środki czyszczące, woda do płukania i składniki w przewodach technologicznych mają różną przewodność, dlatego można je wykrywać łatwo i bezbłędnie. Produkt można ocenić w każdej chwili. Szybkie i niezawodne rozróżnianie czynników umożliwia też zmniejszenie ilości niepotrzebnie zużytego produktu i wody do płukania. Natomiast już od momentu rozpakowania czujnika mamy możliwość rozróżniania produktów. Nie ma więc potrzeby jego regulacji po zamontowaniu, którą można ewentualnie skalibrować przy wykorzystaniu funkcji rozszerzonych, na przykład symulacji – mówi Piotr Szopiński, kierownik działu technicznego spółki ifm electronic, produkującej proinnowacyjne systemy i czujniki z powodzeniem stosowane w branży kosmetycznej.
Zalety czujnika to znacznie krótszy czas przekazywania do eksploatacji, brak konieczności stosowania dodatkowej elektroniki przetwarzającej, proste okablowanie, ale też wytrzymała i niewielka konstrukcja z całkowicie spawaną obudową ze stali nierdzewnej, która zapobiega wnikaniu wody, jest odporna na temperaturę i drgania. Do tego wysoka dostępność, krótki czas dostawy oraz elastyczna koncepcja adapterów montażowych, która oszczędza przestrzeń i ułatwia magazynowanie. Całość zapewnia wysoką rozdzielczość w zakresie pomiaru, a wszystkie czujniki od jednego dostawcy idealnie dopasują się do układów CIP i SIP. Tego typu czujnik monitoruje rozdział faz pomiędzy czynnikami o różnej przewodności, sygnalizuje również rozróżnienie pomiędzy produktem a wodą do płukania. Efekt to mniej niepotrzebnie zużytego produktu i wody do płukania w procesie czyszczenia CIP i sterylizacji SIP. Urządzenia wykrywają stężenie środków czyszczących, a także sprawdzają, czy woda do płukania zawiera zanieczyszczenia i konieczne jest sprawdzenie produktu.
Dokładne, szybkie i niezawodne pomiary podczas procesu pomagają zwiększyć dostępność instalacji i zoptymalizować cykle czyszczenia. – Mniej środków czyszczących, mniejsze zużycie energii podczas płukania oraz zmniejszone zużycie wody dają duże oszczędności kosztów. Dzięki umieszczeniu po jednym czujniku na wlocie i wylocie układu można wykonywać pomiary mierzące stężenie wypłukanych płynów w wodzie do płukania, zanieczyszczenie wody do płukania czy pozostałości produktu w rurze powrotnej podczas procesu czyszczenia. Możliwe jest czyszczenie i płukanie na żądanie oraz powtarzalność procesów czyszczenia – zaznacza Piotr Szopiński.
Nieograniczony potencjał
W przemyśle kosmetycznym na etapie produkcji swoje zastosowanie znajduje także technologia ciągłej kalibracji, czyli czujnik temperatury, który kontroluje się sam. To tak zwany czujnik TCC, dysponujący bezzwłocznymi powiadomieniami o odchyleniach dokładności. Ma gwarancję jakości w okresie między kalibracjami i wytrzymałą konstrukcję. Zapewnia niezmiennie dokładne pomiary nawet w wymagającym otoczeniu oraz rejestruje wartości diagnostyczne. Funkcja symulacji oraz łatwe wdrożenie, dzięki automatycznym parametrom i wewnętrznej pamięci danych historycznych, ułatwiają z kolei jego uruchomienie. Rezultat to niezawodność w procesach wrażliwych na temperaturę.
Dzięki ulepszonemu procesowi kalibracji liniowej, czujnik TCC osiąga dokładność do 0,2 K w całym zakresie pomiaru. Ponadto zapewnia płynny przebieg procesu i wysoką jakość produktu końcowego, dzięki ciągłemu monitorowaniu własnej niezawodności. Jeśli czujnik odbiega od wyznaczonej dla niego wartości tolerancji lub ulegnie awarii, wysyła odpowiedni sygnał za pośrednictwem wyraźnie widocznej diody LED i wyjścia diagnostycznego. Za sprawą całkowicie spawanej i uszczelnionej obudowy oraz nowej konstrukcji jest odporny na czynniki zewnętrzne, np. wilgoć, wstrząsy termiczne i mechaniczne oraz wibracje. Czujnik TCC, za pomocą dwóch elementów pomiarowych o różnych charakterystykach NTC i PT1000, ciągle sprawdza własne działanie pod kątem dryftu, porównując cały czas wartość temperatury mierzonej względem wartości odniesienia. Jeśli odchylenie przekracza zakres tolerancji, który można ustawić od 0,5 do 3 K, czujnik wysyła sygnał optyczny i komunikat do sterownika głównego i chroni przed poważną awarią.
Szczególnie w procesach produkcyjnych, w których dokładne wartości temperatury mają kluczowe znaczenie dla jakości produktu końcowego, ważne jest zapewnienie bezwzględnej dokładności mierzonych wartości. Czujnik TCC umożliwia operatorom instalacji prowadzenie pomiarów dotyczących konkretnych zdarzeń w przypadku dryftu – zamiast oczekiwania na następną zaplanowaną kalibrację. Takie rozwiązanie zmniejsza ryzyko utraty całych partii produktu z powodu niewłaściwej temperatury produkcji. TCC wskazuje bieżący stan w sposób prosty i przejrzysty. Jeśli dioda LED na czujniku ma kolor zielony, urządzenie działa prawidłowo. Kolor niebieski wskazuje odchylenie temperatury poza zakres tolerancji. Natomiast kolor czerwony oznacza poważną awarię, np. usterkę głównego elementu pomiarowego. Ponadto TCC zapisuje wszelkie dane niezbędne do prowadzenia spójnej dokumentacji: datę montażu, godziny pracy, histogram temperatury oraz rejestry komunikatów dotyczące zdarzeń (godziny pracy i numer zdarzenia) oraz stan kontroli kalibracji (godziny pracy, wartość temperatury, wartość dryftu, wartość graniczna).
Niezawodna kontrola
W nowoczesnych zakładach produkujących kosmetyki niezawodne są również czujniki 3D, które działają niezależnie od zabrudzeń, koloru i powłoki. Łatwe do ustawienia parametry przekładają się na intuicyjne uczenie i wybór różnych kształtów, zestawów i formatów, kontrolę jakości niezależną od światła obcego oraz samodzielne wykrywanie stanu pustego lub przepełnienia. – System kontroli pojemności w 3D służy do sprawdzania jednorodnego napełniania pojemników substancjami lepkimi, masowo używanymi w branży kosmetycznej. Koniec zatem z sytuacją, w której niewypełnione formy pogarszają wydajność, a przepełnione formy zwiększają zabrudzenia instalacji i obniżają jakość produktów. Ten czujnik idealnie sprawdzi się w produkcji towarów konsumpcyjnych na bazie kremów lub wosków, gdy trójwymiarowa kontrola objętości zmniejszy ilość odpadów i przestojów oraz obniży koszty – wymienia Piotr Szopiński.
W tym przypadku innowacyjne koncepcje – możliwość przyuczenia do różnych typów opakowań, niezawodna detekcja niedomiaru lub przepełnienia, automatyczna kompensacja pozycji, niezależne od koloru i niewrażliwe na światło zewnętrzne pomiary czasu przelotu światła (PMD) oraz wyjścia przełączające i interfejs Ethernet – przekładają się na intuicyjną obsługę. Dla producenta z branży beauty oznacza to koniec z niekompletnymi dostawami. Gdy paleta z jednym tylko niekompletnym opakowaniem dociera do klienta, ten często odsyła cały towar. Oprócz niezadowolenia powstają również dodatkowe koszty. Wszystkie te problemy nie występują w przypadku sprawdzania kompletności za pomocą czujnika 3D, który z góry obejmuje pojemnik swoim działaniem i porównuje obraz z zapisanymi uprzednio przez użytkownika modelami. Rozbieżności są szybko sygnalizowane.
Według specjalistów, optyczny pomiar poziomu w 3D oraz wykrywanie poziomu granicznego, zapewniają ciągły pomiar niepłaskich powierzchni, określają wartości minimalne, maksymalne lub średnie. Tryb rozpoznawania różnych kształtów zbiorników pozwala zaś na ignorowanie zakłócających działanie elementów wbudowanych czy bezdotykową detekcję nieprzezroczystych mediów, do poziomu napełnienia. System rejestruje lite i nieprzezroczyste materiały stałe lub materiały sypkie w zbiornikach, silosach lub zasobnikach. Czujnik określa poziom na zdefiniowanym tle i przekazuje wartość procesową albo poprzez wyjście analogowe, albo cyfrowo i bez zakłóceń poprzez interfejs procesowy sieci Ethernet. Czujnik O3D można alternatywnie stosować w roli czujnika poziomu granicznego, a jego pole pomiarowe da się dostosować do geometrii zbiornika.
Istotna może być też opcja depaletyzowania kompletnej warstwy lub pojedynczych opakowań w przypadku wykrywanie przekładek, obliczania pozostałych elementów, zintegrowanego unikania kolizji lub automatycznej kalibracji współrzędnych kamer robotów. Idealne pakiety o tym samym rozmiarze, np. pudełka kartonowe, skrzynki, opakowania zewnętrzne lub pojemniki – optymalizują procesy logistyczne, dzięki dynamicznemu podawaniu. Czujnik 3D wykrywa przemieszczone towary i kompensuje nieprawidłowe pozycjonowanie w systemie depaletyzacji. Wskazanie pozycji umożliwia w pełni zautomatyzowane przenoszenie kompletnych warstw lub pojedynczych opakowań, niezależnie od schematu.
Artykuł ukazał się w czasopiśmie Eurologistics 2/2021
