Inteligentna kontrola procesu w wydmuchiwarce
Contiloop AI wykrywa najmniejsze odchylenia w rozdziale materiału w pojemnikach PET i w czasie rzeczywistym automatycznie dostosowuje kluczowe parametry procesu wydmuchu.
Tworząc Contiloop AI koncern Krones AG uzyskał inteligentny system dla wydmuchiwarki Contiform: połączenie oprogramowania bazującego na sztucznej inteligencji (AI - artificial intelligence) i nowo opracowanego hardware’u umożliwia detekcję najmniejszych odchyleń w rozmieszczeniu materiału podczas produkcji pojemników PET. Oprogramowanie w czasie rzeczywistym automatyczne dostosowuje kluczowe parametry rozdmuchu i dzięki temu zapewniona pożądaną jakość butelki.
Aktualne wyzwania w produkcji pojemników PET są różnorodne i złożone. Nawet codzienne zmiany temperatury i wilgotności w hali produkcyjnej przy niewielkich szarżach produkcyjnych mogą prowadzić do tego, że różne parametry procesu muszą być regulowane ręcznie, aby zapewnić wymaganą jakość butelek.
Kolejnym wyzwaniem jest stale rosnąca wydajność: w 2000 roku maksymalna wydajność ze stacji rozdmuchowej wynosiła jeszcze 1600 pojemników na godzinę. Dziś osiągana jest wydajność do 2750 butelek na godzinę, co sprawia, że maszyna 36-formowa produkuje do 100.000 pojemników na godzinę. Jest oczywiste, że przy tak wysokiej wydajności nawet najmniejsze odchylenia od idealnych warunków procesu mogą mieć w bardzo krótkim czasie duży wpływ na wynik produkcji.
Warunki w codziennym środowisku pracy zmieniają się nie tylko dla techniki maszynowej, ale także dla personelu obsługi: najnowocześniejsza technologia i rosnąca automatyzacja we wszystkich obszarach rozlewu sprawiają, że aby zapewnić ciągłą produkcję potrzebne jest mniej personelu niż wcześniej. W konsekwencji jeden operator jest odpowiedzialny za kilka maszyn i systemów i pozostaje mniej czasu na wizualną kontrolę jakości i ręczne sterowanie procesem rozdmuchu.
Oczywiście należy wziąć pod uwagę dwa inne decydujące trendy. Z jednej strony to wykorzystanie materiału PET pochodzącego z recyklingu (rPET), który jest coraz bardziej pożądany zwłaszcza przez konsumentów końcowych. Dla producentów napojów połączenie zalet pojemników PET z aspektem zrównoważonego rozwoju oznacza stopniowe zwiększanie udziału rPET w butelkach aż do 100%. Ale nie wszystkie materiały rPET są takie same, zależy to od jakości i składu materiału surowca. To właśnie te czasami zmienne właściwości muszą być skompensowane w procesie rozdmuchu, ponieważ każdy ostatecznie wyprodukowany pojemnik ma spełniać te same ustalone wymagania odnośnie jakości.
Producenci napojów dążą ciągle do zmniejszenia masy pojemnika, ponieważ PET - czy to pochodzący z recyklingu, czy nowo wyprodukowany - jest drogi, a rPET wysokiej jakości jest rzadkością. Konsekwencją jest zmniejszenie wagi pojemnika - a tym samym oszczędność materiału w procesie produkcji, także dalsze zmniejszenie "śladu ekologicznego” pojemnika.
Automatyczna kontrola i inteligente sterowanie procesem rozdmuchu
Firma Krones stworzyła Contiloop Al, aby wspierać producentów napojów we wszystkich wyzwaniach. Do tej pory musieli oni polegać tylko na ręcznej interwencji operatora.
System Contiloop jest w pełni zintegrowany z wydmuchiwarką. Mierzy on przepuszczalność światła w każdym wyprodukowanym pojemniku maksymalnie w 32 punktach pomiarowych. Contiloop Al reaguje w trakcie produkcji na nawet najmniejsze odchylenia w rozkładzie materiału i automatycznie dostosowuje proces rozdmuchu w czasie rzeczywistym. Uwzględnianie są przy tym również inne parametry ramowe takie jak temperatura i wilgotność powietrza oraz temperatura preformy na wejściu i wyjściu. Dokonane regulacje są wyświetlane na HMI maszyny i dają one operatorowi wgląd w bieżącą kontrolę procesu.
Dzięki sztucznej inteligencji: samodzielne szkolenie i optymalizacja systemu
Ze względu na ciągle zmiany w operacjach produkcyjnych firmie Krones nie wystarcza jednak tyko prosta regulacja, która zostanie raz ustalona. Początkowo w systemie wprowadzane są różne ustawienia procesu w ramach zautomatyzowanego biegu testowego, a wynikowe pomiary przekazuje się do platformy Krones IIoT (IIoT: Industrial Internet of Things). Stąd dane przepływają do Krones-AI-Pipeline, gdzie ćwiczony jest przyszły algorytm sterowania. Po zakończeniu nauki ten sam agent AI jest przenoszony do systemu Contiloop Al maszyny i jest dostępny dla operacji produkcyjnych.
„Zalety tego systemu są oczywiste. Z jednej strony można bezpiecznie i wygodnie udostępnić klientowi odpowiednie i pasujące algorytmy AI dla kolejnych typów pojemników, które będą później produkowane na danej wydmuchiwarce. Z drugiej strony istniejące algorytmy są regularnie sprawdzane i mogą być stosowane ponownie do nauki , gdy warunki ramowe zmieniają się znacznie, - przez to stają się one jeszcze bardziej inteligentne.” – wyjaśnia Robery Aust, kierownik ds. zarządzania produktem w dziale technicznym Plastics and Bloc Technology
Szczególnie opłacalne przy stosowaniu rPET
W przypadku stosowania rPET dostępne okno procesowe jest zwykle bardzo małe i może ulegać większym wahaniom niż w przypadku użycia nowo wytworzonego materiału PET. Ten wąski korytarz jest utrzymywany bardzo precyzyjnie nawet przy dużej wydajności i niskiej wadze pojemnika. Jednoczenie Contiloop Al zapewnia uzyskanie pojemnika o bardzo wysokiej jakości , a wskaźnik scrap-rate może być utrzymywany na niskim poziomie.
Contiloop Al oferuje liczne korzyści nie tylko po stronie materiału i procesu . Praca personelu obsługi jest znacznie łatwiejsza. Z jednej strony automatyczne sterowanie oznacza mniej ręcznych interwencji na maszynie, z drugiej zaś kontrola jakości offline może być zredukowana do minimum.
Perspektywa na przyszłość
Dla koncernu Krones od dawna priorytetem jest łatwa obsługa maszyny przy jednoczesnym spełnieniu najwyższych kryteriów jakości. System Krones Contiloop Al będzie rozwijać się w przyszłości, granice systemu będą się poszerzać z pomocą technologii Could i Sztucznej Inteligencji, aby jeszcze bardziej wspierać swoich klientów w codziennych wyzwaniach produkcyjnych.
Czytaj więcej: