Fábrica inteligente: Reducir los costes de mantenimiento y garantizar 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 de los envases flexibles. Con 150 empleados y unos ingresos de más de 40 millones de euros, Polibol goza de una reputación mundial por su 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 envases flexibles para productos alimenticios y de consumo (cuidado personal, detergentes).

Planta de Polibol Zaragoza - A vista de pájaro

The Zaragoza plant specializes in technical packaging, with 50 percent exported to the Americas, Europe, and North Africa. Polibol takes great pride in their customer portfolio, which includes the leading players of each of the markets they serve. The company sells and exports its products all over the world, and keeps production compliant with international regulatory authorities.

La planta de la fábrica de Polibol con máquinas de impresión

 

Resumen de la solución

Polibol, como empresa de fabricación, opera varias líneas de producción que incurren en una serie de procesos críticos. En algunos casos, es esencial controlar la temperatura del aire cerca de la maquinaria en la planta de la fábrica; en otros, es preciso supervisar el gas para mantener su cumplimiento dentro 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 certificado. El cumplimiento de la normativa de la FDA significa que es crucial mantener un alto nivel de control de calidad durante toda la producción. Otra consideración importante para Polibol es la mejor manera de optimizar los procesos para reducir costes y garantizar la calidad. Los controles de fabricación requieren una medición continua de las variables ambientales, lo que convierte este terreno en ideal para la tecnología de sensores inalámbricos (WSN).  

Caso de cliente: máquinas, sensores y la nube

Libelium diseñó una aplicación específica para Polibol utilizando ¡Waspmote Plug & Sense! y el Meshlium gateway to monitor critical processes, environmental variables throughout the factory, parameters that affect product quality and working conditions. With Libelium sensor network technology, Polibol monitors air temperature around printing machines and in pipes, light intensity on the final products, and CO2 concentration in the workers’ area and in real time, using a PC, tablet, or smartphone and an Internet connection. The integration of Libelium sensor technology with Microsoft Azure Cloud platform allows data from Libelium’s sensor nodes to transmit directly to the Cloud, for analysis and use by Polibol in a number of applications.

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 emborronará 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, 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.

Control 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 laminado. El laminado consiste en prensar juntas 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 debe controlarse la temperatura de secado para evitar la delaminación del producto final. Control de la temperatura también requiere una elevada frecuencia de muestreo y un alto índice de precisión en las lecturas. Debido a todo lo anterior, los costes de mantenimiento de estas máquinas de impresión y laminado pueden ser elevados. Garantizar un control correcto de la temperatura no sólo reduce el rechazo de productos, sino que disminuye los costes de mantenimiento. Sensores de humedad son necesarios porque la humedad influye en la flexibilidad de algunos plásticos con un elevado 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 final de la imagen.

Control de la temperatura y la humedad mediante Waspmote Plug & Sense!

Sensores de luz are needed to maintain a constant luminosity, and are calibrated for color analysis, since color looks different depending on ambient light. Sensors that can capture Compuestos orgánicos volátiles (COV) son muy importantes. En el proceso de impresión y laminado se utilizan distintos tipos de disolventes que se volatilizan durante el proceso de secado. La legislación ha establecido normas para garantizar que los disolventes que puedan quedar retenidos en la tinta o el adhesivo que entran en contacto con los alimentos se mantengan por debajo de unos niveles mínimos de tolerancia. Las normas medioambientales establecen que los COV evaporados de los disolventes deben capturarse, reciclarse o destruirse de forma controlada, para evitar que contaminen la atmósfera. Los sensores miden los COV y garantizan su cumplimiento.

Los COV evaporados se destruyen en la incineradora de Polibol

Por fin, Sensores de ruido controlar las condiciones de trabajo en la fábrica.  

El hardware es fácil

La configuración de hardware para Polibol consta de cuatro tipos de ¡Waspmote Plug & Sense! dispositivos sensores y un Meshlium multiprotocol Internet gateway. The Waspmote Plug & Sense! nodes used in this project are modular and can monitor and measure a wide range of factors: up to seven initial parameters.

• Agricultura inteligente: Temperatura (x2)
• Entorno inteligente: CO2, COV
• Control ambiental: Temperatura, humedad, luminosidad (precisión en luxes)
• Ciudades inteligentes: Micrófono (dBA)

Cada nodo Waspmote Plug & Sense! contiene los sensores apropiados y la electrónica necesaria para controlarlos, 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 220 V

Módulo Waspmote	Sensórica	Aspecto de la fábrica inteligente
Agricultura de precisión	Temperatura PT1000	Proceso de producción: temperatura del aire en las tuberías de las máquinas de impresión
Smart Environment	CO2, COV	Condiciones laborales Cumplimiento de las normas medioambientales
Ambient Control	Luxes Precisión, Temperatura+Humedad	Calidad y conservación del producto
Smart Cities	Micrófono	Condiciones de trabajo

Los diferentes sensores y parámetros medidos en función del Plug & Sense! utilizado

Waspmote Plug & Sense! aloja 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 batería o conectados a la red para recargar continuamente la batería.

Plug & Sense! Ciudades inteligentes con micrófono para medir el nivel de ruido

 

La puerta de Meshlium a la nube

Meshlium is a multiprotocol gateway and can be configured with different communication protocols such as Wi-Fi, Ethernet and 802.15.4, enabling the system to receive sensor data from the nodes, parse it and store it in a local database. The use of 802.15.4 communication technology allows sensor data to be stored or read as it is measured, so that users can visualize data “live,” in real time. By introducing an IP address in a browser all the Smart Factory information can be visualized on the Meshlium Web interface.

La pasarela Meshlium Smart Factory se comunica con la nube

 

El software está preconfigurado: se puede acceder a los datos en cualquier momento y lugar.

Each Waspmote Plug & Sense! node is programmed and tested in Libelium laboratories so that, once in position, it can start monitoring when the “ON” switch is pushed. Waspmote Plug & Sense! monitors its corresponding parameters at different intervals because not all processes have the same priority or critical level. After each measurement, data is transmitted to Meshlium using 802.15.4; other info such as battery level is sent, to provide robustness to the solution. Using Microsoft Azure allows Polibol to start sending data immediately without the need to configure their own server system. From the outset, the sensor data is available for download and local analysis, or it can be transferred to another server. Once the data is synchronized with the Azure platform, it can be accessed from anywhere.

Cuadro de mandos de la aplicación Smart Factory

Meshlium synchronizes with Microsoft Azure platform every 60 seconds thanks to a Meshlium plugin that allows transmission of a local database directly to Azure. According to Rafael Asín de Polibol: "Para nosotros, las principales ventajas de usar Microsoft Azure son su instalación plug and play, la disponibilidad inmediata de los datos y el acceso ubicuo."  

Waspmote de bajo consumo y alto rendimiento

Los nodos sensores Waspmote ofrecen cuatro modos de alimentación: encendido, reposo, reposo profundo e hibernación. En el modo de hibernación, consume 0,7µA, lo que se traduce en un excelente rendimiento de la batería. El dispositivo puede seguir funcionando hasta tres años sin recargar la batería Después de cada medición, Waspmote entra en modo de reposo. Esta función de reposo, junto con los sensores de consumo ultrabajo integrados en la plataforma Waspmote, prolonga la vida útil de la solución y facilita su instalación y mantenimiento. Algunos nodos Waspmote pueden permanecer instalados 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 funcionando durante horas e incluso días". dijo David Remón, a Libelium engineer. Whether producing modern machines, high performance products or their components, smart sensor and Cloud-based technology is available for industrial automation to help manufacturers achieve top line growth by increasing productivity and minimizing risk in manufacturing processes. Libelium technology integrates easily with Cloud platforms such as Axeda, Esri, Sentilo, Telefónica, y la plataforma Microsoft Azure.

Socios de Libelium en la nube

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