Even een ander besturinkje inbouwen
Bij Ahold Delhaize Coffee Company (ADCC) in Zaandam wordt onder andere koffie verpakt. Koffie in pads, in cups, gemalen koffie en bonenkoffie. Al sinds jaar en dag worden hier koffiebonen gebrand, in verschillende fijnheden gemalen en staat een flink aantal lijnen iedere dag weer volautomatisch verpakkingen te vullen. Steeds automatischer en met steeds modernere technieken. Soms noodgedwongen, want wat als blijkt dat er voor je besturing geen onderdelen meer leverbaar zijn? Dan ben je gedwongen tot een ombouw naar een nieuw systeem. En wat als er van de bestaande installatie geen functionele specificaties meer zijn? Dan mag je voor die ombouw wat extra tijd uittrekken.

Stefan de Boer is projectengineer en van huis uit besturingstechnicus. Een breed begrip. Bij ADCC bemoeit hij zich met veel verschillende onderdelen, van complete productielijnen tot paklijnen. Soms leidend in een project, soms “alleen” deelnemend. Met een bepaalde lijn in “zijn” fabriek – waarvan er maar liefst drie in bedrijf zijn, is hij al jaren bezig. De besturing van die verpakkingslijn, een verticale vorm-, seal- en sluitmachine die bonen in zakken verpakt, is lang geleden door de leverancier op maat gemaakt. Toen de wens ontstond die machine aan te passen, bleek dat niet zo eenvoudig als De Boer had gedacht. ‘Volgens die leverancier waren de onderdelen van de besturing niet meer leverbaar, moest die geheel vervangen worden en kon dat niet op locatie. Met andere woorden: de lijn moest compleet gedemonteerd en naar de fabriek van de leverancier om daar ter plekke te worden omgebouwd. Je kunt je voorstellen dat we daar niet zo’n trek in hadden. Niet alleen vanwege de hoge kosten die dat met zich meebracht, maar ook vanwege het feit dat deze lijn dan wellicht maanden uit productie moest.’

Geen specificaties
De Boer besloot de integrator waar hij al ervaring mee had – VSE uit Schoonhoven – te vragen naar hun ideeën. ‘Met hen had ik al eerder ervaring opgedaan en we spreken dezelfde taal, dat is prettig. In een eerder project, het upgraden van een lijn voor het vullen van koffiepads, ging het ook al over een besturing waarin een aantal oude servoregelaars en servomotoren zaten, die niet meer te verkrijgen waren. Om de continuïteit te garanderen hebben zij die toen voor ons vervangen. Daarvoor hebben we Simatic Motion van Siemens als systeem gekozen en daar bleek VSE heel goed mee uit de voeten te kunnen. De ervaring was zodanig dat we weer met hen in gesprek zijn gegaan en ook weer voor hetzelfde systeem kozen om dit project mee te upgraden.’

Snellere inpak nodig
‘Omdat we van de oorspronkelijke besturing totaal geen specificaties hadden, en die ook niet te herleiden bleken, moesten we eigenlijk vanaf nul beginnen. Dat was best een uitdaging, want de techniek van de nieuwe besturing was anders, het proces per product moest opnieuw worden uitgezocht en er is een enorme diversiteit aan producten die deze ene lijn aan moet kunnen, er zijn maar liefst eenendertig “recepten” die ingesteld moeten worden. Alleen al het uitvogelen van alle parameters kostte weken aan tijd. De softwarekoppeling van alle motiontechniek moest volledig opnieuw worden geschreven en tegelijkertijd kozen we ervoor om de lijn niet alleen geschikt te laten zijn voor bonen, maar ook gemalen koffie te laten verwerken.’

Nu de lijn is omgebouwd, heeft diezelfde lijn, puur door de verbeterde techniek, een veel hogere capaciteit. De Boer: ‘De volgende stap is nu de inpaklijn, want de snelheid waarmee de lijn kan draaien, wordt nu beperkt door de capaciteit van de inpak. De maximale hoeveelheid producten kan nu vijftien tot twintig procent hoger liggen, maar dat moet wel worden afgevoerd.’ Die volgende stap, de inpaklijn, staat hoog op zijn wensenlijst. ‘Het mooiste van zo’n heel proces is als je de techneuten aan de slag ziet, die op maandag nog een enorme spaghetti aan draden voor hun neus hebben en diezelfde spaghetti op donderdag tot een keurige overzichtelijke bedrading hebben verwerkt die onder spanning wordt getest. En als dan op vrijdag de software geïnstalleerd is, dan weet je dat ze snappen wat ze doen.’

Aanpak
Jelle Verwoerd van VSE vertelt over de aanpak. ‘Voor Ahold Delhaize stond voorop dat de nieuwe besturing bedrijfszeker moest zijn. Ze hadden al goede ervaring met het besturingssysteem en kozen er daarom voor die ook op deze lijn te gebruiken. Ten eerste omdat de eigen monteurs die systemen dus al kennen, ten tweede vanwege de veiligheid en de betrouwbaarheid.’ Omdat er totaal geen functionele beschrijving van de besturing beschikbaar was, is Verwoerd bij de draaiende machine notities gaan maken. ‘Dat was een flinke uitdaging. Want niet alleen de verschillende motoren moeten met elkaar gekoppeld zijn in de software, maar ook alle andere aansturingen, zoals de pneumatische elementen, de ontgasventielen, de aansturing van de vulmachine, het openen en sluiten van het bekken, de labelaar en CO2-gasunit. Veel van die elementen moeten ook nog eens heel tijdkritisch op elkaar zijn afgestemd. Als de koffie te vroeg in de folie wordt gevuld, dan is de verpakking niet luchtdicht en is er sprake van afkeur.’

Een complex geheel, zo bleek. ‘Hoe goed we ook keken tijdens het functioneren, uiteindelijk bleek er nog meer functionaliteit te zijn dan zichtbaar was. Daar moesten we dus al doende nieuwe oplossingen voor inpassen. En de duo-functie, dat er nu zowel gemalen koffie als bonen op één lijn verwerkt wordt, was ook een extra uitdaging.’

Tijdkritische afstelling
Verwoerd: ‘Doordat bepaalde elementen zo enorm kritisch in de tijd op elkaar afgestemd moeten zijn, moet je dat in de software heel nauwkeurig koppelen. Er wordt gedetecteerd of er zich in de seal geen koffie bevindt voordat de seal wordt gemaakt. De seal sluit altijd precies op motorpositie nul. De positionering van deze motor bepaalt voor het grootste deel de kwaliteit van de dwarsseal. En juist bij deze seal is de juiste kracht, tijd en temperatuur van het sealen belangrijk. Als hij motorpositie 0,01 haalt, is de seal niet helemaal dicht en zit er iets tussen. Zo moesten we zelf helemaal uitzoeken wat er allemaal met elkaar in verband moest staan. In die eenendertig recepten die Stefan de Boer al noemde, zijn alle instellingen per product opgenomen.’
Hij vervolgt: ‘Om een voorbeeld te noemen, het sealen van de folie op het bekken, dat gebeurt met een servomotor. De kracht waarmee dat gebeurt, moet heel constant zijn. Dat regelden we in eerste instantie positiegestuurd, naar die nul. Maar door de verschillen in de mechanica sturen we dat nu op het koppel van de motor, met kracht op het bekken. En zo moesten we voor ieder afzonderlijk onderdeel in het hele proces alles opnieuw overwegen. Dat dat per recept zo ongelofelijk veel verschil kon opleveren, daarop hadden we ons allemaal wel een beetje verkeken. En dat je dan eenendertig recepten op de machine hebt, dan gaat daar dus uiteindelijk de meeste tijd inzitten. Want het ombouwen zelf, dat was binnen een week klaar. Maar het afstellen moest vervolgens per recept worden gedaan. Het bleek niet een kwestie van gewicht versus type product in deze parameters. Want datzelfde gold voor het doseren, wegen, de printer, labelaar, de afvoerlijn. Al die elementen moeten per recept synchroon lopen.’

‘Dat hele instellen hebben we samen met de medewerker van de technische dienst van de opdrachtgever kunnen doen. En de operator is nu helemaal gelukkig, want dankzij de nieuwe apparatuur is het wisselen van recept een peuleschil geworden. En dat is niet de enige verbetering waar hij profijt van heeft. De temperatuurregelingen waren voorheen los via een PID-regelaar, nu zijn die in de plc geïntegreerd en uitleesbaar via de HMI. Ook de storingsdiagnose is sterk verbeterd en de apparatuur heeft geïntegreerde veiligheid.’

De Boer is erg tevreden over hoe het uiteindelijk gelopen is. ‘Dat het met de receptuur zoveel tijd kostte, was voor ons allemaal best wel een tegenvaller, maar dat is meer dan goed opgelost. We tastten door het gebrek aan specificaties in het begin compleet in het duister en nu hadden na deze eerste wel gelijk de basis voor ombouw van de volgende lijnen goed in kaart.’ Inmiddels is een tweede lijn omgebouwd. ‘We konden nu een-op-een de instellingen gebruiken waar we bij de eerste zo op hebben gepuzzeld en het was dus zo gefikst. Die verpakkingslijn komt steeds hoger op het lijstje!’