Modernizacja zakładów często odbywa się etapami, czyli po jednej maszynie na raz. Jednak zakłady funkcjonują jako całość. Układ chłodzenia i suszarka mogą działać wydajnie, ale jednocześnie marnuje się pewną okazję: jeden z nich odprowadza ciepło, którego potrzebuje drugi. Może też być tak, że sprzęt działa dokładnie tak, jak powinien – ale zgodnie z wymaganiami produkcyjnymi, które od czasu jego wytworzenia uległy zmianie. Nie jest to także działanie jednorazowe. Większą wydajność zakładu osiąga się, zaczynając od zidentyfikowania odpowiednich możliwości, a następnie przeprowadzając zintegrowane wdrażanie. Ponadto zależy ona od stopniowego usprawniania działalności. I taka wizja przyświeca inicjatywie „The Better Journey” firmy GEA: Think Better, Build Better, Run Better.
Trzy projekty z branży mleczarskiej pokazują, jak wygląda to w praktyce. W firmie Arla Foods szersze spojrzenie na przepływy energii pozwoliło dostrzec szansę wykraczającą poza pracę samej suszarki rozpyłowej. W firmie Aurivo systemy przetwórcze, grzewcze i chłodnicze zostały zaprojektowane tak, by wzajemnie się uzupełniały – co niemal całkowicie wyeliminowało konieczność spalania oleju opałowego w procesie pasteryzacji. W Stowarzyszeniu Producentów Mleka stanu Michigan (MMPA) dostęp do danych oraz stałe wsparcie ekspertów pomagają utrzymywać i poprawiać wydajność suszarni w dłuższej perspektywie.
Różne zakłady, różne wyzwania, ale jedno wspólne podejście: kompleksowe spojrzenie, próba znalezienia zintegrowanego rozwiązania i nieustanne udoskonalanie w miarę zmian potrzeb produkcyjnych.
W jaki sposób GEA poprawia wydajność zakładów
„Think Better”
Zadaj właściwe pytania. Przyjrzyj się procesom i systemom z szerszej perspektywy, aby zrozumieć ogólny obraz sytuacji i określić, gdzie wprowadzone zmiany mogą przynieść największe korzyści.„Build Better”
Wdrażaj kompleksowe podejście w praktyce. Przekształć to podejście w zintegrowane rozwiązania zaprojektowane z uwzględnieniem realiów procesu produkcji.„Run Better”
Wprowadzaj ciągłe udoskonalenia. Wykorzystuj dane operacyjne, doświadczenie oraz bieżącą obsługę serwisową, aby utrzymywać wydajność, dostosowywać się do zmieniających się wymagań oraz rozpoznawać kolejne możliwości.Think Better: Zadawanie odpowiednich pytań
W fabryce mleka w proszku AKAFA firmy Arla w Danii współpraca firm Arla i GEA nie ograniczyła się wyłącznie do suszarki, lecz objęła fabrykę jako całość. Kompleksowy audyt energetyczny przeprowadzony w 2018 roku ujawnił pewną szansę: Suszarka rozpyłowa wymagała dużych ilości ciepła, a jednocześnie inne części zakładu wymagały chłodzenia. Dwie odrębne potrzeby, które mogłyby stać się częścią tego samego rozwiązania.
Firmy Arla i GEA jako pierwsze na świecie zintegrowały system wysokotemperaturowej pompy ciepła GEA AddCool® z działającą suszarką rozpyłową w zakładzie mleczarskim. Energię odzyskaną podczas chłodzenia można było teraz wykorzystać do celów wymagających wyższej temperatury i ponownie wprowadzić do systemu jako ciepło użytkowe. System ten zmniejsza o 59 procent zużycie gazu ziemnego potrzebnego do wytworzenia gorącego powietrza niezbędnego do suszenia rozpyłowego; w przypadku zasilania energią elektryczną pochodzącą ze źródeł odnawialnych pozwala to ograniczyć emisję CO₂ o około 1500 ton rocznie.
Jak ujęła to Line Brandt Pedersen, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju łańcucha dostaw w firmie Arla Foods: „Kluczowym wnioskiem płynącym z projektu AKAFA jest fakt, że zrównoważony rozwój i wyniki, w tym finansowe, mogą iść ze sobą w parze”. Projekt początkowo koncentrował się na ograniczeniu emisji, ale ostatecznie rozwiązanie musiało sprawdzić się we wszystkich trzech obszarach.
Build Better: Wdrażanie kompleksowego podejścia w praktyce
Dzięki zastosowaniu podobnego podejścia w firmie Aurivo w Irlandii kotły na olej opałowy stały się niemal zbędne w procesie pasteryzacji. W ramach gruntownej modernizacji mleczarni Aurivo w Killygordon firma GEA zamontowała większy pasteryzator oraz inne urządzenia do obróbki cieczy, a także wymieniła przestarzały system chłodniczy. Dało to możliwość zaprojektowania systemów tak, by wzajemnie się uzupełniały.
Zamiast po prostu odprowadzać ciepło usuwane podczas chłodzenia, firma GEA wbudowała pompę ciepła pozwalającą odzyskiwać tę energię i podgrzewać ją do temperatury umożliwiającej jej wykorzystanie. Dzięki temu wodę o temperaturze około 78 stopni Celsjusza można wykorzystać w procesie pasteryzacji. „Nie ograniczyliśmy się jedynie do dostarczenia pompy ciepła lub pasteryzatora, lecz zoptymalizowaliśmy pasteryzator pod kątem pracy z pompą ciepła” – wyjaśnia Kenneth Hoffmann, kierownik ds. produktów w dziale pomp ciepła w firmie GEA. Kotły olejowe pracują obecnie przez około godzinę tygodniowo – wystarczająco długo, by uruchamiać każdy cykl technologiczny.
Projektanci musieli również uwzględnić fakt, że mleczarnia działała na pełnych obrotach; kluczowe znaczenie miała zatem staranna koordynacja. „Jedna z naszych największych obaw dotyczyła długotrwałych przestojów i braku możliwości realizacji dostaw dla naszych klientów” – wspomina Stephen Carlin, kierownik ds. inżynierii w firmie Aurivo. Według niego podczas oddawania do użytku nie odnotowano żadnych zakłóceń w zakresie wydajności przetwórstwa mleka czy jego jakości.
Dzięki zakrojonej na szeroką skalę modernizacji poziom emisji CO₂ w zakładzie w Killygordon został obniżony o 80 procent. W całym procesie przetwarzania, podgrzewania i chłodzenia zużycie energii spadło o około 12 procent, podczas gdy godzinowa wydajność przetwarzania mleka wzrosła o 80 procent, a roczne oszczędności operacyjne przekroczyły 347 000 €.
Nawet dobrze zaprojektowany zakład nie utrzyma optymalnej wydajności bez odpowiednich działań. Produkty, wolumeny produkcyjne i warunki eksploatacji nieustannie ulegają zmianom, co oznacza, że proces optymalizacji również musi trwać nieprzerwanie.
Run Better: Ciągłe doskonalenie
W zakładzie MMPA w Ovid w stanie Michigan rotacja operatorów przyczyniała się do niestabilnej pracy suszarki rozpyłowej. Dzięki połączeniu modelu matematycznego suszarki z danymi operacyjnymi pozyskiwanymi w czasie rzeczywistym zaawansowany system sterowania procesami GEA OptiPartner sprawił, że wydajność stała się mniej zależna od konkretnego operatora. System automatycznie dostosowuje parametry pracy, takie jak temperatura i przepływ powietrza, przejmując znaczną część zadań związanych z ciągłą regulacją niezbędną do utrzymania produkcji na poziomie zbliżonym do optymalnego.
Korzyści były widoczne na każdym etapie procesu: wzrosła wydajność, a jednostkowe zużycie energii przez suszarkę spadło o 6,4 procenta. Ulepszenia te utrzymują się od momentu wdrożenia systemu OptiPartner w 2021 roku. Jednak sam system również ulega zmianom. Może się zmieniać wraz ze zmianami receptur, konfiguracji urządzeń czy priorytetów produkcyjnych.
GEA łączy rozwiązanie OptiPartner z Performance Care – usługą abonamentową zapewniającą ciągłą optymalizację. Wykwalifikowany specjalista firmy GEA na bieżąco współpracuje z zakładem, wykorzystując dane dotyczące wydajności do optymalizacji parametrów eksploatacyjnych, rozwiązywania problemów oraz identyfikowania kolejnych możliwości. Jak ujęła to Kristina Uhd, specjalistka ds. optymalizacji cyfrowej w firmie GEA: „Nasza praca tak naprawdę zaczyna się dopiero po oddaniu obiektu do użytku”. Dla Gaspera Calandrino, dyrektora ds. inżynierii w MMPA, ta ciągła współpraca ma kluczowe znaczenie: „Dużą korzyścią jest dla nas to, że mamy do dyspozycji specjalistę, który stale zajmuje się funkcjonowaniem systemu i wydajnością procesu”.
Kolejna okazja
Projekty te dobrze ilustrują rzeczywistą obecną efektywność pracy zakładów. Fabryka to nie tylko zbiór maszyn, lecz system wzajemnie oddziałujących procesów, który nieustannie się zmienia. Zakład, który został zoptymalizowany pięć lat temu, może dziś działać nieco inaczej.
Ponadto nie każde ulepszenie wymaga wdrożenia dużej nowej instalacji czy zaawansowanego algorytmu. W trakcie eksploatacji zakładu mogą pojawić się nowe możliwości związane z konserwacją, modernizacją sprzętu, dostosowaniem do nowych wymagań lub po prostu ponownym przeanalizowaniem procesu zaprojektowanego wiele lat wcześniej. Oddanie do użytku stanowi ważny etap, ale nie jest to ostatnia decyzja dotycząca wydajności, jaką zakład będzie musiał podjąć.
Współpraca z wszystkimi trzema klientami trwa w dalszym ciągu. Firmy Arla i GEA rozważają etapowe rozszerzenie zastosowania rozwiązania na kolejne suszarki rozpyłowe w zakładzie AKAFA. W firmie Aurivo projekt przeszedł z etapu budowy do eksploatacji, a firma GEA zapewnia bieżącą obsługę, monitorowanie i optymalizację. W firmie MMPA doświadczenia związane z zaawansowanym systemem sterowania procesami w suszarce rozpyłowej wskazują na kolejną szansę: rozszerzenie tego podejścia na wyparki.
W każdym przypadku jeden krok prowadził do kolejnego. Lepszej wydajności zakładu nie da się osiągnąć wyłącznie dzięki jednej technologii lub jednej decyzji. Stanowi ona skutek połączenia wszystkich etapów tej przygody. Wszystkie te trzy projekty razem pokazują, w jaki sposób inicjatywy „Think Better, Build Better, Run Better” są ze sobą powiązane: Całościowe zrozumienie funkcjonowania zakładu pozwala odpowiednio projektować nowe rozwiązania, a doświadczenia z jego eksploatacji wskazują kierunki dalszych usprawnień.
Zakład nigdy nie stoi w miejscu i tak samo jest z pracami mającymi na celu jego ulepszanie.
