Infundido com inovação

Entregando um sabor excelente aos consumidores em todo o mundo, a Twinings tem sido uma força motriz na crescente popularidade dos chás saudáveis. O design do saco de chá tem sido um fator chave neste sucesso e, no espírito da inovação, a Twinings está sempre procurando novas maneiras de encantar os conhecedores do chá.

Com o seu novo novo conceito de embalagem, a Twinings oferece uma melhor experiência de consumo com melhor abertura e fechamento do cartão e um formato inovador de teabag único que ajudará a direcionar a diferenciação entre produtos de chá. A pesquisa do consumidor confirmou que o novo formato de embalagem e o formato do teabag atingiram sua marca - com pontuações fortes em sabor e frescura.

O relançamento também representa um grande investimento em tecnologia de ponta para a instalação de produção da Twinings UK. À medida que embarcou no desenvolvimento de uma nova linha de produção que reinventaria o saco de chá de calor - uma pedra angular da cultura do chá do Reino Unido durante décadas - a Twinings ficou encantada de poder contar com seu relacionamento estabelecido há muito tempo com o fabricante de máquinas IMA

"Muitos fornecedores estão satisfeitos simplesmente trazendo variações de tecnologia de décadas para o mercado", diz Ian Kavanagh, diretor de operações de suprimentos UK&I da Twinings ", e é por isso que um parceiro como o IMA é tão incrivelmente importante para nossa organização. Eles são curiosos, abertos a novas possibilidades e dispostos a investir os recursos necessários para transformar a teoria em benefícios aplicados. A colaboração com instituições de pesquisa e fornecedores inovadores permite desbloquear soluções inovadoras para estabelecer restrições de projeto ".

Empolgada sobre onde as tecnologias emergentes, como as implementadas pela IMA, podem levar suas operações, a Twinings acredita que os sistemas ciberfísicos terão um papel fundamental na consecução de seu potencial total. Essas soluções inteligentes irão orientá-los a concentrar recursos onde eles podem ter o maior impacto e melhorar sua capacidade de traduzir dados em informações valiosas.

O cronograma rigoroso e vinculativo exigido pela Twinings para este lançamento foi o principal desafio que levou o desenvolvimento da nova máquina C59 desde o início.

A IMA acumulou uma experiência considerável na aplicação de P&D de ponta no desenvolvimento de novas máquinas, enquanto a cooperação e a experiência de fornecedores confiáveis ​​também desempenharam um papel inegável no sucesso da empresa. Para este desafiante projeto, a IMA decidiu fornecer a única fonte de automação para a B&R. Como a primeira colaboração abrangente entre as duas empresas, o cronograma rígido representava um risco calculado - mas, com a combinação certa de coragem e confiança, certamente compensou.

"A B&R nos forneceu sistemas de PC e I/O por muitos anos", diz Sauro Rivola, gerente de automação da IMA, "e sempre apreciamos seu desempenho e confiabilidade". Foram as qualidades que levaram o IMA a selecionar a B&R para o desenvolvimento da nova máquina Twinings. "Com as dimensões compactas, o sistema de controle totalmente integrado da B&R - incluindo o ambiente de desenvolvimento integrado do Automation Studio - fez uma grande diferença ", diz Rivola. A linha de tempo vinculativa com o cliente final também teve um impacto substancial na estratégia de desenvolvimento. Uma maneira que a IMA encontrou esse desafio foi com os módulos de software prontos a usar da B&R. Além disso, o excelente suporte do pessoal da B&R e recursos avançados de simulação diretamente no Automation Studio permitiram que partes críticas da máquina fossem dimensionadas com precisão no início da fase de projeto conceitual.

A tecnologia de segurança integrada e os conectores de motor híbrido de cabo simples de B&R ajudaram a IMA a reduzir consideravelmente o tempo necessário para a fiação e obter a certificação CAT3 (EN 13849-1) para aplicações de segurança conforme especificado por Twinings. Finalmente, o uso de um sistema de recuperação de energia ajudou a reduzir significativamente o consumo de energia e a dispersão de calor no gabinete elétrico.

A simulação do comportamento dinâmico de todo o sistema IMA, incluindo unidades e cargas, permitiu que cada componente mecânico fosse dimensionado com precisão para otimizar a relação entre inércia e resistência à ruptura. A capacidade de completar esta etapa diretamente no ambiente de desenvolvimento antes de construir um protótipo foi fundamental para completar o projeto no tempo.

A simulação também garantiu um alto nível de precisão no dimensionamento dos motores elétricos. O IMA observou uma excelente correlação entre as curvas de torque teóricas obtidas através da simulação do motor e aquelas obtidas por medidas na própria máquina. 

Com resultados tão confiáveis, a simulação provou ser uma ferramenta benéfica para evitar erros na seleção de componentes elétricos. O tempo de desenvolvimento da máquina foi significativamente reduzido, uma vez que não havia necessidade de substituir componentes mecânicos ou elétricos devido a erros que não foram revelados antes da operação.

Esta abordagem também permitiu que a IMA realizasse testes numerosos na geometria do mecanismo e nos perfis de movimento com antecedência, ajudando a prever seu comportamento dinâmico com uma margem de erro mínima. Ao reduzir drasticamente o número de testes na máquina atual, isso permitiu que o comissionamento prosseguisse sem interrupção contínua.

A B&R juntou-se ao IMA no início do projeto para colaborar em uma nova abordagem para a produção de bolsas de chá. O objetivo era permitir vários formatos em uma máquina em quase duas vezes a taxa de máquinas existentes - tudo em um tempo de entrega recorde de apenas alguns meses. Com requisitos tão exigentes, o projeto dependeria de confiança mútua total entre IMA e B&R.

A solução apresentada pela B&R possui tecnologia de ponta, incluindo suas novas séries de motores com codificadores EnDat -2.2 conectados através de um único cabo híbrido e controlados usando os sofisticados algoritmos SafeMOTION e funções de regeneração de energia integradas nas unidades ACOPOSmulti da B&R. A sincronização perfeita e a comunicação relacionada à segurança entre mais de 20 eixos na máquina são fornecidas através do openSAFETY sobre o POWERLINK. Múltiplos racks pequenos hospedam blocos de unidades que refletem a modularidade da própria máquina, enquanto o barramento DC comum ajuda a maximizar as economias de energia.

Dezenas de módulos de I/O X20 fornecem sinais digitais e analógicos, enquanto um controlador SafeLOGIC supervisiona o controle de movimento seguro para todos os eixos. O Automation PC 910 lida com a operação em tempo real, incluindo a lógica de controle da máquina, bem como controle de segurança e movimento - conseguindo um tempo de ciclo de controle para os motores de apenas 1200 microssegundos.

O aplicativo IHM é executado em um segundo Automation PC 910 juntamente com o sistema SCADA baseado em Windows do IMA. O PC está conectado através do Smart Display Link para a interface do operador: um painel de automação personalizado como um painel de toque "nu" que o IMA integra em seu próprio sistema de carcaça de IHM, combinando-o com os componentes específicos necessários para cada tipo de máquina.

O Gerenciador de Diagnósticos do Sistema baseado na Web incluído na plataforma de automação do B&R permite verificar o status da operação da máquina usando um navegador da Web padrão. Ao invés de programar rotinas de diagnóstico na máquina, simplesmente ativar o autodiagnóstico nativo embutido em cada dispositivo B&R faz com que extensos dados de máquinas e produção sejam facilmente acessíveis a partir de qualquer local do mundo.

A mudança de mercado do chá preto para chá de ervas levou a Twinings a atualizar a tecnologia usada para produzir suas bolsas de chá de câmara única. O resultado é a nova máquina C59, que combina tecnologia de manuseio avançado com um sofisticado novo design de saco de chá com espelhos laterais que oferecem mais espaço para uma infusão mais eficiente.

Como alternativa ao papel de filtro tradicional selável pelo calor, o C59 também suporta material PLA 100% renovável. Como uma máquina duas em uma, oferece uma solução totalmente integrada para sacos de chá de uma única câmara contatados para redução máxima da pegada. A embalagem de fluxo elimina a sobrecarga da caixa final e o risco relacionado de contaminação do papelão reciclado, melhorando ainda mais a eficiência. Para completar o ciclo, o C59 pode ser facilmente conectado a uma unidade de embalagem a jusante.

Essas e outras inovações foram tornadas possíveis pela experiência combinada do fabricante de máquinas IMA e do parceiro de automação B&R, ajudando a preparar a Twinings para as demandas de produção da indústria 4.0.

Implementado em apenas oito meses, a máquina C59 - com nova arquitetura de controle, mecânica e funcionalidade - agora está produzindo sacolas de chá à taxa impressionante de 900 ppm.f A tecnologia de movimentação regenerativa ACOPOSmulti ajudou a reduzir o consumo de energia em uma porcentagem de dois dígitos. As funções de software modular e simulação da B&R no Automation Studio ajudaram a reduzir significativamente o tempo de desenvolvimento.