Cuando cuenta cada minuto de cambio

Cervezas claras mezcladas con limonada en varios sabores y ediciones limitadas de temporada, diferentes tamaños de envases y embalajes o etiquetas específicas para un país: la industria de bebidas se nutre de la diversidad. Sin embargo, lo que atrae la atención en las estanterías aumenta la complejidad en la producción. Y es que cada variedad adicional, cada nueva etiqueta y cada variante de embalaje adicional no solo se deben planificar y envasar, sino que también deben ser integradas de forma eficiente en los procesos existentes. 

Por ello, todos los fabricantes de bebidas se enfrentan al mismo reto: “Quien hoy en día quiera trabajar de forma rentable en el sector del embotellado de bebidas no solo debe embotellar de manera eficiente, sino, sobre todo, dominar los cambios de artículo de forma fiable y sin errores”, comenta Martin Sporn, de la gerencia de productos para líneas y digitalización en Krones. El motivo: altos rendimientos de las líneas solamente ya no son suficientes si la producción diaria se caracteriza por lotes más pequeños y cambios más frecuentes con los correspondientes tiempos de inactividad. Por lo tanto, un cambio de formato rápido se convierte en la característica central de un embotellado de bebidas eficiente y rentable.  

Para comprender por qué esto es importante, basta con fijarse en las posibles consecuencias que se derivan al no optimizar los procesos de cambio, porque cada minuto de parada supone una pérdida de tiempo de producción y reduce la eficiencia de la instalación (OEE), y cada intervención manual aumenta el riesgo de errores. Por lo tanto, un cambio rápido de artículo no comienza solo con el cambio mecánico, sino con la pregunta de si el próximo pedido, los parámetros apropiados, el producto correcto, los materiales adecuados y la información sobre las próximas intervenciones manuales están disponibles en el momento adecuado.   

En la práctica, un cambio rara vez afecta a una sola máquina. Dependiendo del pedido, es necesario realizar modificaciones mecánicas en las máquinas, seleccionar el nuevo tipo de producto en la interfaz hombre-máquina (HMI), ajustar las impresoras y los dispositivos de codificación, poner a disposición nuevos materiales, iniciar los procesos de limpieza o modificar los recorridos dentro de la línea. A esto se suma la coordinación entre el personal operativo, los jefes de turno, la planificación de la producción y el almacén, pero también entre las líneas de producción de bebidas y los sistemas TI de nivel superior. 

Es precisamente aquí donde se pone de manifiesto por qué el cambio rápido es una tarea para toda la línea. Si durante el cambio se considera cada máquina individualmente, se pueden producir fácilmente errores de manejo, tiempos de espera, entradas duplicadas o tareas manuales innecesarias. En cambio, si la línea se controla como un proceso interconectado, entonces los pedidos y los parámetros subyacentes, los materiales y los posibles procesos de cambio manuales de formato pueden ser coordinados de manera enfocada entre sí para lograr un proceso de cambio eficiente de principio a fin. 

Menos coordinación manual, más ejecución del proceso con ayuda de sistemas

En lugar de confiar únicamente en las personas como responsables de la toma de decisiones y la ejecución de todas estas tareas, es aconsejable utilizar software para ello. Porque si los procesos involucrados en el cambio de artículo son digitalizados y automatizados parcialmente a nivel de las máquinas, se reducen considerablemente las posibles fuentes de error manuales.

Con el fin de coordinar el llenado y el embalaje como un proceso integral, Krones confía en Line Management como un control central y transversal de la producción. El software combina información tomada de la planificación, de las máquinas y del flujo de materiales. Sabe cuál es el siguiente pedido, qué máquinas intervienen, qué ruta se utiliza y qué variedades y parámetros se requieren para la respectiva SKU (Stock Keeping Unit). Así muchos pasos de trabajo individuales se convierten en una secuencia definida: el cambio no comienza cuando se ha producido el último envase del lote anterior, pero ya es preparado, coordinado y realizado de forma controlada de antemano en segundo plano. 

Una de las aplicaciones principales del Line Management es la coordinación centralizada y controlada por un sistema de los cambios de pedidos. Los pedidos y las listas de materiales pueden ser importados de sistemas de nivel superior o ser creados directamente en el software. Esto sucede sin pasos de trabajo sobre papel y los errores humanos a menudo de ahí resultantes. La solución determina qué máquinas y rutas se necesitan, qué variedad o fórmula utilizar y qué materiales deben estar disponibles. Sobre esta base, los pedidos son configurados automática y correctamente en las máquinas. 

• Una herramienta esencial es la parametrización automática. En lugar de seleccionar los programas y configuraciones individualmente en varias HMI, el operador da inicio al pedido de la línea solamente una vez a través de Line Management. A continuación, la información pertinente se transmite de forma centralizada a las máquinas involucradas. También se pueden integrar impresoras y codificadoras para ajustar las fechas de consumo preferente, los números de lote u otra información del envase y embalaje conforme al pedido. 
• Al mismo tiempo, Line Management también ayuda a gestionar el flujo de materiales. A través de la solución se pueden solicitar materiales en el momento justo, tener en cuenta las cantidades residuales y terminar pedidos con precisión en función del contenido del tanque o del número de envases previstos. Una matriz de limpieza ayuda a seleccionar el programa de limpieza adecuado o un enjuague intermedio entre dos pedidos. Además, un sistema de guiado del operador en Line Management también indica tareas manuales durante el cambio o situaciones relevantes, como la falta de un pedido sucesivo. 
• También la retroalimentación sobre cuántas unidades se han producido realmente en un período de tiempo determinado o qué materiales fueron consumidos es informada automática y directamente desde la línea al sistema ERP de nivel superior y a un sistema de gestión del almacén integrado, sin introducción manual de datos por parte del personal de operación. 

Esta profunda integración vertical del software crea un proceso de cambio que no depende de órdenes verbales ni de decisiones individuales, sino que está claramente definido y conectado digitalmente a todos los sistemas involucrados en la cadena de valor.

Cambio de lotes dinámico: transiciones controladas en lugar de paradas totales 

La ventaja de la coordinación centralizada es particularmente evidente durante un cambio de lotes dinámico. La línea no debe ser vaciada completamente antes de iniciar con el siguiente pedido. En su lugar, dos lotes sucesivos son procesados al mismo tiempo por la línea con una separación controlada: mientras que por ejemplo los últimos envases del pedido anterior todavía son procesados por el pasteurizador, los primeros envases del lote nuevo ya son alimentados a la llenadora. Para que el sistema funcione, los momentos de arranque y parada de todas las máquinas pertinentes deben estar perfectamente sincronizados entre sí. Line Management coordina este proceso, arranca y para automáticamente las máquinas, controla la separación controlada entre máquinas sucesivas y evita así una entremezcla de los lotes. La ventaja es obvia: un ahorro de tiempo significativo entre dos órdenes de llenado, siempre y cuando no se requiera una limpieza CIP prolongada o un cambio mecánico manual entre un pedido y otro.  

Esta ventaja es particularmente importante en caso de una producción que se rige por el contenido de un tanque. En este caso, Line Management coordina las máquinas para llenar la última gota en el último envase, y así evitar pérdidas de producto. Para ello, el sistema no solo tiene en cuenta la llenadora, sino también las máquinas anteriores, para evitar que en caso de un cambio inminente se alimenten demasiados envases o cajas equivocadas. De este modo, Line Management contribuye de forma valiosa a una producción sostenible que ahorra recursos. El requisito previo para ello es, por supuesto, que el tipo de cambio planeado sea adecuado para ello. 

Líneas diferentes, palancas diferentes

El alcance de la palanca de automatización depende en gran medida de la línea y de la respectiva modalidad de cambio. 

En el caso de líneas de PET no retornables, Krones cuenta con LineXpress para optimizar significativamente el proceso de cambio de formato. La solución combina Line Management con módulos UnitXpress para un cambio de formato rápido y en gran medida automatizado de todas las máquinas. Esto permite optimizar de forma enfocada los procesos de cambio por ejemplo en la estiradora-sopladora, en la llenadora, en la etiquetadora, en el sistema de inspección, en la embaladora o en la paletizadora, y, dependiendo del equipo y del tipo de cambio incluso también con sistema de cambio rápido completamente automatizado y sin necesidad de operador. Este concepto integral para líneas completas de Krones con opción de tiempos de cambio de línea garantizados es actualmente único en el mercado. 

Los módulos UnitXpress intervienen con precisión en aquellos puntos en los cuales los cambios mecánicos requerían mucho tiempo hasta ahora y los transforman en funciones de cambio rápido automatizadas o con intervención del operador, dependiendo del tipo de máquina. Algunos ejemplos:  

• En la estiradora-sopladora un brazo robótico se encarga de cambiar los moldes de soplado, sacando o colocando de manera autónoma los moldes de soplado de y en cargadores puestos a disposición.  
• También en la llenadora es posible realizar tareas de cambio centrales sin intervención del operador: las piezas de formato y la sección de salida de la llenadora, pero también toda la taponadora se ajustan automáticamente en función del tamaño y diámetro del envase; los módulos de software complementarios asisten el cambio de tipo de bebida entre la mezcladora Contiflow y la llenadora Modulfill, con lo cual se pueden minimizar, por ejemplo, las pérdidas de producto y reducir los tiempos de cambio.  
• En la embaladora, la oferta va desde cambios totalmente automáticos, por ejemplo, durante el ajuste del ancho de las barandillas para los transportadores en la entrada y salida, hasta procesos de ajuste parcialmente automatizados con indicación digital y soporte óptico y acústico.  

En definitiva, los módulos UnitXpress ofrecen una caja de herramientas modular que permite reducir los cambios de formato, dependiendo de la línea y de la dotación, a unos 30 minutos y los cambios de producto con enjuague intermedio a unos 10 a 15 minutos; mientras que, al mismo tiempo, aumenta la reproducibilidad de los procesos. En las líneas PET, la eficiencia (OEE) puede ser aumentada en hasta un 20 por ciento. 

La situación se vuelve aún más compleja en el caso de líneas de envases retornables, tanto de vidrio como de PET. Ya no es cuestión solo del producto, de la fórmula y del envase y embalaje. Para evitar acumulaciones y faltas de material, la línea de llenado también debe contar en todo momento, además de la parametrización de las máquinas, la selección de las rutas, el vaciado automático y el arranque y la parada de las máquinas, con el suministro necesario de envases y cajas vacías. Esto es válido tanto al poner en marcha la línea como durante la producción y al final de la producción. Por ejemplo, el personal de la línea debe mantener el balance de envases y cajas entre la desencajonadora y la encajonadora y garantizar que las cajas vacías sean llevadas más adelante y en el momento justo a la embaladora. De la misma manera es necesario controlar las estaciones de clasificación y en caso de calidad fluctuante de los envases vacíos, reponer a tiempo las botellas de vidrio nuevas desde el almacén. Esta complejidad extremadamente elevada, unida a los largos tiempos de procesamiento desde el desencajonado hasta el encajonado, hace que al personal de operación le resulte prácticamente imposible hacerles seguimiento a todas las secciones de la línea y controlar todas las máquinas individualmente.  

Aquí es precisamente donde es evidente el valor añadido de una solución como Line Management, que combina los pedidos, los flujos de materiales y los parámetros de máquina de manera integral. Incluso si no se tiene una automatización de inicio a final como es el caso en LineXpress PET, algunas opciones de cambio rápido de UnitXpress están disponibles en algunas máquinas específicas. 

En el caso de las líneas de latas, por otro lado, el foco está más en la coordinación inteligente de las líneas. Debido a las distancias generalmente grandes entre la alimentación de latas nuevas y la llenadora, sucede con frecuencia que la coordinación entre las máquinas involucradas cause problemas. A menudo se alimentan latas vacías a la línea hasta el final del proceso de llenado en curso, lo que hace que el transportador se llene de latas hasta a la llenadora, y que estas tengan que ser retiradas manualmente y desechadas. Esto cuesta tiempo y dinero y supone una carga para el medio ambiente. Si el tamaño, el diámetro y el cierre de la lata siguen siendo los mismos, es decir, solo cambia el producto o el diseño de la lata, Line Management puede ejecutar el cambio mucho más rápido y estructurado y así parar el empujador a tiempo, cuando haya sido alimentada una cantidad suficiente de latas para llenar el contenido residual en el tanque. Esto hace que la línea de latas sea más flexible, especialmente para los embotelladores por encargo, y para productores con muchas unidades de mantenimiento de existencias (SKU), incluso sin la automatización de cada proceso mecánico individual. Sin embargo, en el caso de cambios de formato reales, puede seguir siendo necesaria una intervención mecánica, por ejemplo, en la cerradora. También en las líneas de latas están disponibles algunas funciones opcionales de cambio rápido UnitXpress para ciertas máquinas. 

La variedad de posibilidades muestra: no existe una fórmula estándar para todas las líneas, pero Krones persigue más bien un enfoque escalable: comenzamos ahí donde el respectivo proceso de cambio ofrece el mayor aprovechamiento, ya sea a nivel del software, mecánicamente o en la combinación de ambos.  

La mayor rapidez del cambio es solo una parte de las ventajas. Igualmente importante es que los procesos de cambio sean más fiables y fáciles de controlar. Cuando los pedidos, los parámetros de las máquinas, los materiales y los pasos de limpieza se coordinan de forma centralizada, disminuye la dependencia de la coordinación manual y de la experiencia individual. 

Esto proporciona mayor seguridad en la planificación para los responsables de la producción. Los tiempos de cambio se vuelven más reproducibles y, en promedio, son mediblemente más rápidos que en condiciones reales sin asistencia digital. Las necesidades de material son más transparentes y las cantidades objetivo se pueden alcanzar con mayor precisión. Al mismo tiempo, disminuye el riesgo de errores típicos: tipo de producto incorrecto, fecha de consumo preferente no ajustada, falta de material o una limpieza inadecuada entre dos SKU. 

De esta manera, la diversidad de artículos no se convierte automáticamente en un problema de eficiencia. Los fabricantes pueden integrar mejor en su planificación de la producción lotes más pequeños, cambios de pedidos más frecuentes y exigencias del mercado a corto plazo. Line Management y LineXpress y las funciones de cambio rápido de UnitXpress proporcionan la base técnica necesaria para ello, al convertir el cambio de artículo de un proceso de coordinación manual en un proceso de línea planificable, automatizado y con soporte digital, tanto en la propia línea de producción como en el sistema ERP, el almacén o los sistemas de gestión de la calidad. Más rápido, más digital y más transparente que un cambio clásico.