Smart Factory: Reduciendo los costes de mantenimiento y asegurando la calidad en el proceso de fabricación
Polibol: La solución Smart Factory con Waspmote y Microsoft Azure combina eficiencia y cumplimiento normativo con tecnología de sensores y acceso a la Nube.
Fundada en 1959, Polibol es una empresa líder en el sector del embalaje flexible. Con 150 empleados y unos ingresos de más de 40 millones de euros, Polibol tiene una reputación mundial de innovación tecnológica como impresor y convertidor de envases flexibles. El grupo Polibol opera dos plantas, una en Zaragoza y otra en Madrid, en unas instalaciones de 18.000 m2. La actividad principal de la empresa es la fabricación de bobinas impresas y plásticos laminados de aluminio para su uso como envase flexible para productos alimentarios y de consumo (cuidado personal, detergentes).
Planta de Polibol en Zaragoza – Desde el aire
La planta de Zaragoza está especializada en envases técnicos, de los que se exporta un 50% a América, Europa y el norte de África.
Polibol se enorgullece de su cartera de clientes, que incluye a los principales actores de cada uno de los mercados a los que sirve. La empresa vende y exporta sus productos a todo el mundo, y mantiene una producción que cumple con las autoridades reguladoras internacionales.
La planta de la fábrica de Polibol con las máquinas de impresión
Visión general de la solución IoT
Polibol, como empresa de fabricación, opera varias líneas de producción que incurren en una serie de procesos críticos. En algunos casos, el control de la temperatura del aire cerca de la maquinaria en la planta de la fábrica es esencial; en otros, se debe supervisar el gas para mantener el cumplimiento de los niveles de concentración autorizados.
Material plástico impreso en enormes bobinas en la planta de Polibol
Los envases para la industria alimentaria están sujetos a una exigente legislación sanitaria en materia de seguridad e higiene alimentaria, así como al cumplimiento de normas internacionales, como la ISO-22000, para la que Polibol está certificada. El cumplimiento de la normativa de la FDA significa que es crucial mantener un alto nivel de control de calidad en toda la producción. Otra consideración importante para Polibol es la mejor manera de optimizar los procesos, para reducir los costes al tiempo que se garantiza la calidad. Los controles de fabricación requieren una medición continua de las variables ambientales, lo que hace que este sea un terreno ideal para la tecnología de sensores inalámbricos (WSN).
Caso del cliente: máquinas, sensores y la nube
Libelium diseñó una aplicación específica para Polibol utilizando Waspmote Plug & Sense! y la pasarela Meshlium para monitorizar procesos críticos, variables ambientales en toda la fábrica, parámetros que afectan a la calidad del producto y las condiciones de trabajo de los operarios.
Con la tecnología de red de sensores Libelium, Polibol monitoriza la temperatura del aire alrededor de las máquinas de impresión y en las tuberías, la intensidad de la luz en los productos finales y la concentración de CO2 en la zona de los trabajadores y en tiempo real, utilizando un PC, una tableta o un smartphone y una conexión a Internet.
La integración de la tecnología de sensores de Libelium con la plataforma Microsoft Azure Cloud permite que los datos de los nodos de sensores de Libelium se transmitan directamente a la Nube, para su análisis y uso por parte de Polibol en una serie de aplicaciones.
La solución de sensores ayuda a Polibol en cuatro áreas clave
Cómo funciona: sensores en la fábrica
En la fábrica de Polibol, el proceso de impresión se realiza en unidades de máquinas de impresión que imprimen color sobre color para formar la imagen final. En el cuerpo de cada unidad de impresión, una mezcla de tinta de color y disolventes mantiene la tinta líquida y la bobina impregnada. A continuación, el producto pasa por un túnel de secado para eliminar el disolvente y dejar el pigmento seco.
En este punto del proceso, es crucial controlar la temperatura de secado, ya que si la tinta no está completamente seca, la siguiente unidad de impresión difuminará y manchará la tinta, arruinando la impresión y provocando el rechazo total de la producción. La impresión es de alta velocidad, más de 200 metros por minuto. Además, la temperatura también afecta a la elasticidad de los materiales (polietileno, polipropileno, poliéster, poliamida, PVC y aluminio) durante los procesos de fabricación, lo que hace que la tinta no se aplique correctamente.
Monitorización de la temperatura en el interior de las tuberías con Waspmote Plug & Sense!
Waspmote Plug & Sense!
Asimismo, la temperatura también influye en el proceso de laminación. El laminado consiste en prensar hasta tres capas de material de aluminio o plástico para obtener una suma de propiedades esenciales para cada componente del producto final: resistencia, impermeabilidad, impacto visual, sellado, etc. Entre cada capa de material y cada capa de adhesivo hay que controlar la temperatura de secado para evitar la deslaminación del producto final.
El control de la temperatura también requiere una alta tasa de muestreo y un alto grado de precisión en las lecturas. Debido a todo lo anterior, los costes de mantenimiento de estas máquinas de impresión y laminación pueden ser elevados. Garantizar un control correcto de la temperatura no sólo reduce el rechazo de los productos, sino que disminuye los costes de mantenimiento.
Los sensores de humedad son necesarios porque la humedad influye en la flexibilidad de algunos plásticos con un alto coeficiente higroscópico, como las poliamidas y los polímeros sintéticos solubles en agua. La humedad puede alterar el comportamiento de las tintas de impresión y afectar a la calidad de la imagen final.
Monitorización de la temperatura y la humedad mediante Waspmote Plug & Sense!
Los sensores de luz son necesarios para mantener una luminosidad constante, y se calibran para el análisis del color, ya que el color se ve diferente dependiendo de la luz ambiental. Los sensores que pueden captar las lecturas de compuestos orgánicos volátiles (VOC) son muy importantes. En el proceso de impresión y laminación se utilizan diferentes tipos de disolventes que se volatilizan durante el proceso de secado.
La legislación ha establecido normas para garantizar que los disolventes que puedan quedar en la tinta o el adhesivo que entran en contacto con los alimentos se mantengan por debajo de los niveles mínimos de tolerancia. Las normas medioambientales establecen que los VOC evaporados de los disolventes deben ser capturados, reciclados o destruidos de forma controlada, para evitar que contaminen la atmósfera. Los sensores miden los VOC y garantizan su cumplimiento.
Los VOC evaporados se destruyen en la planta incineradora de Polibol
Por último, los sensores de ruido controlan las condiciones de trabajo en la fábrica.
El hardware es fácil
La configuración del hardware para Polibol consiste en cuatro tipos de dispositivos sensores Waspmote Plug & Sense! y una pasarela de Internet multiprotocolo Meshlium.
Los nodos Waspmote Plug & Sense! utilizados en este proyecto son modulares y pueden monitorizar y medir una amplia gama de factores: hasta siete parámetros iniciales.
- Agricultura inteligente: Temperatura (x2)
- Medio ambiente inteligente: CO2, VOC
- Control ambiental: Temperatura, Humedad, Luminosidad (precisión de Luxes)
- Ciudades inteligentes:Micrófono (dBA)
Cada nodo Waspmote Plug & Sense! contiene los sensores adecuados y la electrónica necesaria para su control, y vienen formateados de fábrica para adaptarse a cada uso específico. Los nodos encapsulados también contienen:
- Batería
- Módulo de comunicaciones: 802.15.4
- Cargador/adaptador de 220V
| Waspmote | Sensores | Smart Factory |
| Smart Agriculture | Temperature PT1000 | Production process: air temperature in pipes of printing machines |
| Smart Environment | CO2, VOC | Condiciones de trabajo Cumplimiento de las normas medioambientales |
| Ambient Control | Luxes Accuracy, Temperature+Humidity | Product quality and conservation |
| Smart Cities | Microphone | Condiciones de trabajo |
Los diferentes sensores y parámetros medidos en función del Plug & Sense! utilizado
Waspmote Plug & Sense! alberga una batería en su carcasa para permitir que el sistema mida y transmita datos incluso sin una fuente de alimentación conectada. La capacidad de la batería es de 6600mAh: esto significa que la autonomía de la aplicación puede oscilar entre varios días y varias semanas sin recargar la batería, dependiendo de la frecuencia de muestreo (tiempo entre mediciones). Los nodos Waspmote Plug & Sense! pueden funcionar con la energía de la batería o de la red para recargar continuamente la batería.
Plug & Sense! Smart Cities con micrófono para medir el nivel de ruido
Pasarela Meshlium a la nube
Meshlium es una pasarela multiprotocolo y puede configurarse con diferentes protocolos de comunicación, como Wi-Fi, Ethernet y 802.15.4, lo que permite al sistema recibir los datos de los sensores de los nodos, analizarlos y almacenarlos en una base de datos local.
El uso de la tecnología de comunicación 802.15.4 permite almacenar o leer los datos de los sensores a medida que se miden, de modo que los usuarios pueden visualizar los datos «en vivo», en tiempo real. Introduciendo una dirección IP en un navegador se puede visualizar toda la información de Smart Factory en la interfaz web de Meshlium.
La pasarela Meshlium de Smart Factory se comunica con la nube
El software está preconfigurado: los datos son accesibles en cualquier momento y lugar
Cada nodo Waspmote Plug & Sense! está programado y probado en los laboratorios de Libelium para que, una vez colocado, pueda empezar a monitorizar cuando se pulse el interruptor «ON».
Waspmote Plug & Sense! monitorea sus parámetros correspondientes a diferentes intervalos porque no todos los procesos tienen la misma prioridad o nivel crítico. Después de cada medición, los datos se transmiten a Meshlium utilizando 802.15.4; también se envía otra información, como el nivel de la batería, para proporcionar robustez a la solución.
El uso de Microsoft Azure permite a Polibol empezar a enviar datos inmediatamente sin necesidad de configurar su propio sistema de servidores. Desde el principio, los datos de los sensores están disponibles para su descarga y análisis local, o pueden ser transferidos a otro servidor. Una vez que los datos se sincronizan con la plataforma Azure, se puede acceder a ellos desde cualquier lugar.
Cuadro de mando de la aplicación Smart Factory
Meshlium se sincroniza con la plataforma Microsoft Azure cada 60 segundos gracias a un plugin de Meshlium que permite la transmisión de una base de datos local directamente a Azure.
Según Rafael Asin de Polibol: «Para nosotros, las principales ventajas de utilizar Microsoft Azure son su instalación plug and play, la disponibilidad inmediata de los datos y el acceso ubicuo.»
Waspmote, bajo consumo y alto rendimiento
Los nodos de sensores Waspmote ofrecen cuatro modos de alimentación: encendido, suspensión, suspensión profunda e hibernación. En el modo de hibernación, consume 0,7µA, lo que da lugar a un excelente rendimiento de la batería. El dispositivo puede seguir funcionando hasta tres años sin necesidad de recargar la batería Después de cada medición, Waspmote se duerme. Esta función de suspensión, junto con los sensores de muy bajo consumo integrados en la plataforma Waspmote, prolonga la vida útil de la solución y facilita su instalación y mantenimiento. Algunos nodos Waspmote pueden permanecer en su sitio durante meses y años.
«La autonomía de cada Waspmote Plug & Sense! variará en función de la frecuencia de muestreo. Cuando los nodos están conectados a la red, el balance energético es positivo. Cuando no hay corriente, los nodos pueden seguir trabajando durante horas e incluso días», afirma David Remón, ingeniero de Libelium.
Tanto si se trata de producir máquinas modernas, productos de alto rendimiento o sus componentes, la tecnología de sensores inteligentes y basada en la nube está disponible para que la automatización industrial ayude a los fabricantes a lograr el crecimiento de sus líneas superiores aumentando la productividad y minimizando el riesgo en los procesos de fabricación.
La tecnología de Libelium se integra fácilmente con plataformas Cloud como Axeda, Esri, Sentilo, Telefónica, Thingworx y la plataforma Microsoft Azure.
Partners Cloud de Libelium
Este proyecto de IoT contribuye a alcanzar los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible:
