Easybräu-Velo ha sviluppato un innovativo sistema di brewhouse management. Per farlo, ha utilizzato le funzionalità di Ignition, piattaforma software industriale tra le più apprezzate dagli sviluppatori nell'ambito dell'automazione dei processi.
Ma chi è Easybräu-Velo, di cosa si occupa e perché ha scelto questo software?
Da poco entrato a far parte del Gruppo Omnia Technologies, Easybräu-Velo è un premium brand che progetta e realizza impianti e attrezzature per la birrificazione. La gamma di prodotti spazia dalle sale cottura e dai brewpubs, disponibili per batch di piccole (1 hl) o grandi dimensioni (150 hl), ai fermentatori e ai maturatori in varie capacità. Il tutto è accompagnato da attrezzature ausiliarie come dry hop, serbatoi lieviti e aromi, filtri, pastorizzatori e così via.
Le richieste di automazione del birrificio
Easybräu-Velo ha scelto la piattaforma software industriale Ignition per le caratteristiche che consentono di realizzare numerose applicazioni, da quelle Scada classiche alla visualizzazione avanzata HMI. Dall’IoT tipico del telecontrollo alle applicazioni di Tracking e Historian, fino alle funzionalità MES-oriented di schedulazione e gestione completa della produzione.
Ignition è distribuito e supportato in Italia da EFA Automazione SpA. EFA fa parte di un tech-group capitanato da Relatech, una Digital Enabler Solution Know-how (DESK) Company quotata sul mercato Euronext Growth di Milano. Relatech è attiva da oltre vent’anni nelle tecnologie di frontiera Digital Enabler, quali Cloud, Cybersecurity, IoT, Big Data, Blockchain, Machine Learning.
Il software industriale che parla la lingua del mastro birraio: i-Get Brewery
Oggetto del sistema di automazione e controllo del processo di birrificazione sviluppato da Easybräu-Velo con software Ignition è i-Get Brewery. Questa è una piattaforma che si adatta in modo fedele alle logiche produttive del mondo brassicolo. La piattaforma ha il suo punto di forza nella piena integrazione dei dati tra la sala cottura, il laboratorio, la cantina e gli asset produttivi. i-Get brewery integra la tecnologia Smart Recipe. La funzionalità consente la creazione automatica dei dati di ricetta, di norma legati alla macchina, partendo dai dati di processo, legati al prodotto.
Spiega l'applicazione Alessandro Sanson, Senior Software & Automation Specialist di Easybräu-Velo. "Questo progetto nasce alcuni anni fa dalla volontà di realizzare una piattaforma flessibile, efficace e quanto più possibile vicina alle logiche tipiche del brewery. Volevamo utilizzare il linguaggio del birraio per creare, gestire le ricette, controllare i consumi energetici, monitorare e tracciare nella loro completezza tanti i prodotti quanto i processi".
L’obiettivo di Easybräu-Velo è offrire soluzioni adattabili alle logiche di produzione delle principali scuole brassicole europee. L'azienda desidera soddisfare ogni tipo di esigenza e raggiungere un eccellente livello di prodotto finito, indipendentemente dalle specifiche ricette.
Controllare con Ignition tutte le aree operative del “ciclo” della birra
Le funzionalità di Ignition sono state fondamentali per raggiungere gli obiettivi di Easybräu-Velo. "Tra le caratteristiche che hanno reso il software industriale Ignition idonea per lo sviluppo di questo progetto c'è l’interazione agile che permette di instaurare con i dati. C'è poi l’integrazione efficace degli stessi mediante database standard SQL. Questo connettore universale ha permesso lo sviluppo di un’area dati a matrice omogenea ed efficace", afferma Sanson. "La scalabilità, la flessibilità e il fatto di non porre limiti in termini di tag e trend rendono Ignition la migliore soluzione in termini di qualità-prezzo attualmente presente sul mercato”.
Il sistema copre a 360 gradi le aree operative che riguardano il “ciclo” della birra. Le feature di i-Get brewery abilitano diversi task di gestione. Sono inclusi le materie prime, nelle fasi di ricevimento, stoccaggio, macinazione, dosaggio, e i processi della sala cottura. In questo caso ci riferiamo a fabbricazione del mosto, batch control, eventuale gestione di altri prodotti come tè, soft drink. C'è poi la gestione delle procedure CIP (clean in place) e dei servizi (acque di processo, centrale vapore, glicole, trattamento aria). Infine, le attività della cantina (fermentazione, imbottigliamento, packaging, gestione lieviti, CIP) e del laboratorio (tracciabilità delle campionature e report di produzione).
"Ignition offre funzionalità di integrazione SQL native molto potenti. Queste lo rendono uno strumento estremamente efficace per chi necessita di integrare il mondo OT con quello IT", rimarca Sanson.
Smart Recipe, un nuovo modo di lavorare gli ingredienti
i-Get Brewery è il primo sistema in assoluto a gestire funzionalità di Smart Recipe. Questo grazie alla possibilità di generare in automatico i dati di ricetta in funzione dei dati di processo. Per fare ciò, l’editor delle ricette consente di simulare gli effetti derivanti dalla modifica dei parametri di processo. Il sistema crea un profilo grafico interattivo in tempo reale. Elabora una proiezione dei tempi di produzione. Evidenzia anche il raggiungimento dei limiti macchina in funzione dello specifico risultato.
Tramite uno schedulatore in formato calendario è quindi possibile trasformare e avviare in produzione la ricetta collegata al batch. Una volta definito un profilo tipico per un tipo di birra, il sistema calcola autonomamente i valori necessari per ottenere quel tipo di birra. Lo fa senza operare modifiche di dati in archivio. Varia invece uno dei tre parametri chiave: la quantità di malto, il volume del mosto freddo, la resa di laboratorio del malto. Allo stesso modo il sistema interviene con azioni correttive automatiche. Queste azioni sono basate sulla differenza di peso delle materie prime rispetto ai valori teorici e correggono gli errori relativi all’handling.
Questa modalità di gestione dinamica delle ricette - con la conseguente ottimizzazione dei calcoli in automatico - ha portato già nella prima installazione del sistema a un risparmio effettivo misurato del 25% di materie prime. Un bel risultato, se confrontato con la precedente modalità di operare che era frutto dei calcoli manuali, ritenuti indiscutibili, del birraio.
Benefici anche nella gestione delle utenze e dei sistemi di attuazione
I risparmi effettivi hanno anche riguardato le utility, che nel sistema è possibile gestire sotto forma di calendario con fasce orarie e festività personalizzabili, permettendo di ottimizzare il consumo energetico e dell’acqua. Ciò consente di pianificare accuratamente le attività di produzione, così come di poterla schedulare senza limiti di relazione batch-lotto.
La gestione smart ottenuta grazie al software Ignition non riguarda solo le ricette o le utility, ma anche altri elementi del sistema. Ad esempio gli attuatori non lineari. È infatti possibile descriverne il comportamento in relazione a una determinata grandezza fisica. Si può modificare graficamente la sua curva caratteristica mediante lo spostamento di tre suoi punti. Modellata la curva, il sistema calcola la relativa funzione polinomiale, creando la specifica regolazione senza ritardi o attese di stabilizzazione.
Il software industriale ispirato alle norme ISA 88
Per la modellazione e il suo successivo sviluppo, il sistema è stato ispirato alle norme ISA 88. Queste normative definiscono modalità e specifiche di carattere universale per i sistemi di batch control. Ciò, ad esempio, consente di ottimizzare la comunicazione tra i vari componenti, stabilendo una struttura dati standard per lo scambio dei dati all’interno dell’architettura di sistema.
i-Get Brewery nasce dunque già in fase di specifiche progettuali per generare in modo automatico informazioni di diagnostica, cross reference, sincronie, interlock, handling, trend e report. Per fare questo, il sistema analizza la sovrapposizione di più matrici, al fine di giungere al risultato corretto in modo automatico.
Ad esempio, la gestione a "route" e non a "device" ha contribuito notevolmente al risparmio di acqua ed energia. Tali oggetti infatti contengono già l’informazione di quanto volume o tempo sono necessari al loro riempimento.
Il concetto di "route" e la gestione a matrice
"Il concetto di route, derivato dall’equipment module di ISA 88, è stato introdotto per automatizzare la progettazione legata alle procedure", spiega Sanson. "Ad ogni route è possibile associare i relativi device, ovvero i control module di appartenenza, costruendo così dei percorsi fisici dinamici indipendenti dalla logica procedurale. Ciò permette di gestire impianti simili variando solamente le matrici, senza quindi necessità di cambiare il codice PLC. La gestione a matrice permette uno sviluppo verticale delle informazioni, che aumenta il grado di flessibilità e scalabilità del sistema nel suo complesso".
Disporre di una lista strutturata di device appartenenti alle varie unit consente di ottenere una serie di informazioni sicure e automatiche per la corretta gestione del sistema. Un esempio è la gestione sicura degli interlock di processo, così come il coordinamento automatico tra processi differenti che, essendo concorrenti, si trovano a impegnare gli stessi collettori.
Un software industriale pronto per l’AR e l’AI
Nato espressamente per il mondo della birra, il sistema software sviluppato da Easybräu-Velo è uno strumento che può essere definito universale. Copre infatti tutte le esigenze del batch processing in modo completo e aperto.
Grazie all’architettura a matrice, basata su database SQL, non esistono limiti di gestione delle informazioni. Ad esempio, da ogni singolo tubo disegnato nel sinottico, la cui colorazione è dinamica, è possibile ricavare una lista storica dei prodotti in esso transitati e collegati al relativo batch di produzione e unit sorgente. Questo crea una tracciabilità che mette in relazione tutti gli oggetti con i dati di produzione.
Inoltre, grazie alle capacità di comunicazione del software industriale Ignition – ad esempio, tramite il modulo Gateway - è possibile dialogare tramite OPC-UA anche con elementi terzi o piattaforme IoT. Questo rende realistica l’ipotesi di una futura evoluzione del sistema mediante l’integrazione di tecnologie come l’AR (Augmented Reality), ad esempio quale supporto alle funzionalità di diagnostica avanzata o di monitoraggio smart del processo. Oppure di tecnologie come l’AI (Artificial Intelligence), che potrebbe rappresentare un ottimo e naturale complemento per potenziare le funzionalità di "smart recipe".
Un valore aggiunto che va oltre il software
Al di là delle possibili strade evolutive che il sistema potrebbe registrare, il dato certo è che la collaborazione con EFA Automazione si è rivelata un vero valore aggiunto. Non solo per quanto riguarda la piattaforma Ignition, ma anche per molti altri aspetti.
Tra questi, la disponibilità immediata che, durante i mesi di shortage, EFA è riuscita a garantire, per i componenti essenziali di connettività, come i moduli I/O programmabili Crevis, gli accoppiatori di rete multiprotocollo Anybus e i gateway/router industriali Ewon Flexy di HMS Networks.
