Kontrola procesów pozwala utrzymywać optymalny status czynności logistycznych i procesów produkcyjnych

Kontrola procesów w łańcuchu dostaw

28 lipca 2022

Skuteczne prowadzenie operacji logistycznych ma kluczowe znaczenie dla zoptymalizowania łańcucha dostaw. Z tego względu kierownicy logistyki i produkcji stosują kontrolę procesów, aby wszystkie operacje były wykonywane bezbłędne, wydajnie oraz by spełniały wymogi w zakresie bezpieczeństwa.

Metoda kontroli procesów, zwana również systemem sterowania przemysłowego, wykorzystuje narzędzia, takie jak czujniki, sterowniki czy regulatory, aby nadzorować optymalny stan procesów zachodzących w magazynie lub centrum produkcyjnym.

Czym jest kontrola procesów?

Kontrola procesów to metoda analizy stosowana zazwyczaj w logistyce i produkcji. Jej głównym zadaniem jest przeprowadzanie i nadzorowanie jednego lub wielu procesów przemysłowych, mając na celu zidentyfikowanie anomalii i błędów oraz przeciwdziałanie nieprawidłowościom.

Za pomocą urządzeń i czujników rozmieszczonych w miejscu pracy systemy kontroli procesów (z ang. process control system) nadzorują status operacji i analizują dane powstające podczas wykonywania procesów, jak np. przepływ towarów czy produkcja. Firmy instalują czujniki oraz inne automatyczne urządzenia, aby uniknąć błędów związanych z zarządzaniem manualnym. Jednym z najpopularniejszych systemów kontrolnych w magazynie jest programowalny sterownik logiczny ― PLC (z ang. programmable logic controller). Te mikroprocesorowe urządzenia wprawiają w ruch elementy automatycznego systemu obsługi ładunków, wykonując polecenia nadrzędnego oprogramowania logistycznego (np. systemu zarządzania magazynem).

Jak określono w artykule naukowym Standards-based integration of advanced process control and optimization opublikowanym w czasopiśmie Journal of Industrial Information Integration, zaawansowana kontrola procesów (z ang. APC) „dotyczy technik i technologii stosowanych w przemyśle przetwórczym, do którego należą m. in. przemysł petrochemiczny, energetyczny, farmaceutyczny czy spożywczy”.

Według autorów tej publikacji „systemy kontroli procesów mogą działać w oparciu o rozproszony systemem sterowania (z ang. DCS), programowalny sterownik logiczny i/lub komputer sterujący”. W artykule wymieniono również zalety APC: „Szeroka gama technologii i technik, którymi dysponują rozwiązania zaawansowanej kontroli procesów, pozwala zwiększyć wydajność produkcji, kontrolować parametry procesu oraz działać bardziej elastycznie i bezpiecznie”.

Programowalny sterownik logiczny odpowiada za ruch zautomatyzowanych urządzeń transportu wewnętrznego
Programowalny sterownik logiczny odpowiada za ruch zautomatyzowanych urządzeń transportu wewnętrznego

Dlaczego kontrola procesów jest tak ważna?

System kontroli procesów zazwyczaj stosuje się przy zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, gdzie artykuły produkowane są bez przerwy. Coraz więcej firm wdraża metodę kontroli procesów, aby zapewnić najwyższą jakość swoich produktów.

W inteligentnych fabrykach firmy instalują czujniki w różnych strefach, aby kontrolować procesy i monitorować warunki składowania lub wytwarzania produktów. Pośród wielu właściwości poddawanych ocenie są: kwasowość, gęstość, ciśnienie, temperatura, waga oraz stężenie tlenu.

Zastosowanie czujników oraz innych urządzeń skonfigurowanych do nadzorowania właściwego stanu procesów jest kluczowe, aby zapobiec występowaniu błędów i zwiększyć bezpieczeństwo w instalacji. System kontroli procesów pozwala:

  • Zoptymalizować koszty energii.
  • Zwiększyć bezpieczeństwo w instalacji.
  • Zagwarantować wysoki standard jakości.
  • Zmniejszyć koszty produkcyjne.

Jak działa system kontroli procesów?

System kontroli procesów aktywuje się po instalacji narzędzi pomiarowych w ramach procesu produkcyjnego. Celem tego systemu jest gromadzenie informacji o stanie procesu produkcyjnego i podjęcie środków, kiedy jego poziom będzie wykraczać poza limity ustalone przez kierownika produkcji.

W systemie sterowania przemysłowego set point to dokładny poziom, jaki musi osiągnąć dany parametr, aby określić stan operacji jako dobry. Ponadto należy ustalić określony zakres odchyleń dla każdej z poddawanych analizie właściwości, co ułatwi pomiar i kontrolę procesu.

Ta metoda kontroli procesu produkcyjnego składa się z trzech rodzajów komponentów dla każdej z monitorowanych zmiennych:

  • Urządzenie pomiarowe: odpowiada za ciągłe nadzorowanie określonej właściwości procesu produkcyjnego ― np. temperatury, stężenia tlenu, stopnia kwasowości ― aby móc kontrolować, czy mieści się ona w zakresie ustalonych parametrów.
  • Sterownik: element, który systematycznie porównuje wartości zarejestrowane przez urządzenie pomiarowe z ustalonymi rejestrami. Jeśli wartości się nie pokrywają, sterownik rozpoczyna wstępnie skonfigurowane działanie, aby przywrócić określone poziomy stanu produkcyjnego. Jeśli np. przepływ płynów spada poniżej określonego poziomu, system wydaje polecenie otwarcia zaworów lub pompy wtryskowej, aby zwiększyć ilość produktu lub surowca.
  • Regulator: element zależny od sterownika, który dostosowuje się do każdego procesu produkcyjnego. Regulator koordynuje wydajność procesów, ponieważ odpowiada za wykonywanie poleceń sterownika, kiedy proces produkcyjny nie spełnia wymogów określonych przez kierownika lub producenta.

Przykład systemu kontroli procesów

W środowisku przemysłowym system kontroli procesów odpowiada za nadzorowanie i automatyczne dostosowywanie procesu produkcyjnego, aby utrzymać wysokie standardy jakości i wydajności. Przykładem kontroli procesów w sektorze spożywczym mogłoby być ustalenie mechanizmów, które mają zapewnić utrzymanie temperatury na poziomie -15ºC na liniach produkcyjnych w celu prawidłowego przechowywania konkretnego produktu.

Aby upewnić się, że temperatura otoczenia jest właściwa, wdraża się system kontroli z czujnikiem tego parametru i sterownikiem. Czujnik systematycznie wysyła do sterownika informacje o panującej w obiekcie temperaturze. Sterownik, którego rolą jest zapewnienie w otoczeniu określonej temperatury (biorąc pod uwagę ustalony zakres odchyleń), przesyła polecenia do regulatora ― którym może być np. klimatyzacja przemysłowa ― celem zmodyfikowania temperatury, kiedy ta maleje lub wzrasta.

O ile przykład ukazuje działanie sterownika w przypadku niezbyt skomplikowanej linii produkcyjnej, system kontroli procesów zazwyczaj jest instalowany w warunkach bardziej złożonych, jak np. linia produkcji w przemyśle chemicznym wykorzystująca wiele substancji do wytworzenia jednego produktu. W tym przypadku system kontroli automatyzuje zarządzanie zaworami za pomocą czujników, które wskazują ilość produktu. Sterownik oblicza wymaganą ilość pozostałych materiałów w zależności od pomiaru czujnika i przekazuje do zaworów informację o ilości potrzebnych zasobów, aby nie doprowadzić do spadku produkcji.

Zaawansowaną kontrolę procesów wykorzystuje się do ciągłego mierzenia wydajności magazynów o wysokim stopniu automatyzacji
Zaawansowaną kontrolę procesów wykorzystuje się do ciągłego mierzenia wydajności magazynów o wysokim stopniu automatyzacji

Kontrola procesów dla wydajnego zarządzania

Coraz więcej firm wdraża automatyczne sterowniki do prowadzenia procesów i nadzorowania ich wydajność, ponieważ zautomatyzowany system kontroli procesów eliminuje błędy w zarządzaniu liniami produkcyjnymi.

Zastosowanie narzędzi, takich jak czujniki lub sterowniki PLC, nie tylko pozwala utrzymać wysoki standard jakości, ale także zmniejszyć koszty, co stanowi istotny element logistyki i produkcji 4.0.