FA Solution กรณีตัวอย่างในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์แบบ Automation

FA Solution กรณีตัวอย่างในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์แบบ Automation

Mitsubishi Electric ได้พัฒนาโซลูชันการผลิตแบบอัตโนมัติเพื่อรองรับการทำงานในยุค 4.0 มากมายหลากหลายโซลูชัน ซึ่งสามารถทำให้อุตสาหกรรมเปลี่ยนแปลงการผลิตให้รวดเร็วและสะดวกยิ่งขึ้น รวมถึงการพัฒนาประสิทธิภาพการผลิตให้สอดคล้องกับเทรนด์ของผู้บริโภค และยกระดับการใช้ทรัพยากรให้ได้ประโยชน์สูงสุดสอดคล้องกับความต้องการของตลาดได้

e-F@ctory เป็นแนวคิดสำคัญในการพัฒนา FA Solution ของ Mitsubishi Electric ซึ่งช่วยให้อุตสาหกรรมสามารถพัฒนาการผลิตแบบ Automation ได้แบบไร้รอยต่อในทุกอุตสาหกรรม โดยตัวอย่างอุตสาหกรรมการผลิตที่เราจะพูดถึงในวันนี้ก็คือ อุตสาหกรรมการผลิตเบียร์

เบียร์ไทย เป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ภายในประเทศ ซึ่งมีคุณภาพสูงสามารถทำตลาดภายในประเทศและส่งออกไปยังต่างประเทศได้ โดยความสามารถในการปรุงเบียร์นั้นก็มีความพิถีพิถันสูง และเบียร์แต่ละประเภทนั้นก็มีกรรมวิธีในการรังสรรค์ที่แตกต่างกัน แต่การผลิตก็ต้องมีประสิทธิภาพมากเพียงพอในการถ่ายทอดคุณภาพของเบียร์ให้ออกมาได้รสชาติที่นุ่ม หอมแตกต่างกันออกไปได้

การผลิตเบียร์ด้วยโรงงาน e-F@ctory ของ Mitsubishi Electric สามารถรังสรรค์คุณภาพการผลิตเบียร์ในแบบที่ผู้ประกอบการต้องการได้ตามมาตรฐาน และสามารถผลิตในรูปแบบ Automation ซึ่งช่วยให้คุณภาพการผลิตเป็นไปในคุณภาพที่ต้องการ รวมถึงเพิ่มจำนวนการผลิตให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นได้ นอกจากนี้ยังเป็นไปตามข้อกำหนดอย่างรอบด้าน เช่น ด้านสิ่งแวดล้อม ด้านพลังงาน และประหยัดต้นทุนอีกด้วย

FA Solution สามารถควบคุมได้ทุกขั้นตอนการผลิตของอุตสาหกรรมเบียร์ ตอบโจทย์ความต้องการในทุกด้าน ตั้งแต่การผสม การเก็บรักษา การบรรจุภัณฑ์ จนกระทั้งถึงการตรวจสอบสินค้า โดยทุกขั้นตอนสามารถทำงานแบบ Automation ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

01 ขั้นตอนการผสมเบียร์

ตั้งแต่ขั้นตอนการเตรียมส่วนผสมในถัง Mash Tun การผลิตสามารถเตรียมวัตถุดิบต่างๆ ได้โดยอัตโนมัติ โดยการนำมอลต์บดและส่วนผสมอื่นๆ เช่น ข้าว แป้ง และข้าวโพดมาอุ่น จากนั้นน้ำร้อนจะถูกเติมลงในถังมอลต์ที่บดแล้ว เช่นเดียวกับถังอื่นๆ ซึ่งแป้งในส่วนผสมจะเปลี่ยนเป็นมอลโตส (Maltose) ในกระบวนการนี้

ต่อมาในกระบวนการแยกกากส่วนผสมต่างๆ จะถูกค่อยๆ กรองออก แล้วผสมน้ำและแกลบเมล็ดพืช จากนั้นจะผ่านกระบวนการความร้อน โดยการต้มและเติมฮ็อพ (Hops) เพื่อสร้างกลิ่นหอมและความขมของเบียร์โดยเฉพาะ และส่วนผสมทั้งหมดจะถูกกวน จากนั้นตะกอนฮ็อพและโปรตีนที่เกิดจากต้มจะถูกกรองโดยอัตโนมัติ และในขั้นตอนสุดท้ายเบียร์จะเข้าสู่กระบวนการลดอุณหูมิให้เย็นลงในสภาวะปลอดเชื้อ จากนั้นค่อยเติมยีสต์และถ่ายโอนไปยังถังหมักต่อไปโดยอัตโนมัติเช่นเดียวกัน

จุดสำคัญในการควบคุมแบบ Automation ของขั้นตอนนี้ คือ การควบคุมอุณหภูมิและการไหลที่แม่นยำ โดยจะมีอุปกรณ์ PLC ควบคุมกระบวนการทำงาน, อินเวอร์เตอร์และ Induction Motor (มอเตอร์เหนี่ยวนำ) ในการควบคุมแกนและปั๊มในขั้นตอนการกวน

02 ขั้นตอนการหมัก

ในขั้นตอนการหมักผสมเบียร์ หลังจากทำให้ส่วนผสมที่ต้มเย็นลงแล้ว ยีสต์จะถูกเติมเข้าไปและหมักไว้ประมาณหนึ่งสัปดาห์เพื่อทำเป็น ‘เบียร์สด’ จากนั้นเบียร์จะถูกถ่ายโอนไปยังถังเบียร์อีกถังและบ่มที่อุณหภูมิต่ำต่ออีกเป็นเวลานานหลายสัปดาห์

จุดควบคุมสำคัญ คือ รสชาติและอุณหภูมิ ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพของเบียร์ที่จะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิภายในถังบ่มและความดันในถังเมื่อเวลาผ่านไป โดย PLC จะควบคุมตัวแปรต่างๆ เช่น อุณหภูมิ, ความดัน และค่า pH ซึ่งอินเวอร์เตอร์ จะควบคุมเครื่องผสม และ Induction Motor จะควบคุม Mixer และ Cooling Pump

03 ขั้นตอนการเก็บรักษาและการกรอง

ในขั้นตอนต่อไป เมื่อบ่มเบียร์ในถังจนถึงเวลาแล้วก็จะกรองเบียร์ออกจากยีสต์และตะกอนอื่นๆ เพื่อให้ได้เบียร์สดใหม่ โดยการกรองจะเริ่มด้วยการ Degassing หรือการลดความดันและการควบคุมความร้อน เพื่อป้องกันไม่ให้เบียร์สัมผัสกับออกซิเจนในระหว่างขั้นตอนการกรอง โดยระบบ Automation จะเติมน้ำที่ปราศจากแก๊สและเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำต่ำก่อนกรอง ต่อมาการกรองเบียร์ที่ส่งจากถังหมักจะไหลจากด้านล่างขึ้นด้านบนผ่านตัวกรอง

จุดควบคุม Automation ที่สำคัญในขั้นตอนนี้ คือ PLC จะควบคุมกระบวนการทำงานทั้งหมด ส่วนอินเวอร์เตอร์จะควบคุมปั๊มมอเตอร์ ส่วนของ Induction Motor จะควบคุมการแรงดันปั๊มที่ส่งเบียร์ผ่านตัวกรอง และแผงควบคุม จะทำการตรวจสอบสถานะเครื่องกรอง

04 การบรรจุภัณฑ์

มาสู่ขั้นตอนต่อไป คือ การบรรจุภัณฑ์ ซึ่งจะแบ่งออกเป็นกระบวนการล้างทำความสะอาดบรรจุภัณฑ์ การกรอกเบียร์ การตรวจสอบ และการติดฉลาก โดยทั้งหมดจะทำงานแบบ Automation ทั้งสิ้น

เริ่มต้นที่ขั้นตอนการทำความสะอาด โดยเครื่องจักรจะทำการป้อนขวดผ่านล้อป้อนแบบดาว และคว้าโดยกลไกหัวจับ จากนั้นหัวฉีดจะทำความสะอาดขวดขณะหมุน แล้วขนส่งต่อผ่านกระบวนการทำความสะอาดไปเป็นทอดๆ ด้วยน้ำยาทำความสะอาด จากนั้นขวดจะถูกพลิกกลับโดยกลไกหัวจับและเคลื่อนย้ายออกไป

จุดควบคุมที่สำคัญในขั้นตอนนี้ คือ การควบคุมแบบซิงโครนัสของล้อป้อนแบบดาวทั้งเข้าและส่งออก และส่วนของหัวจับ (แรงยึดจับ) กับกลไกส่งต่อของขวด ส่วนสุดท้ายคือวิธีการฉีดน้ำยาทำความสะอาด ซึ่ง PLC (Positioning module) จะทำการควบคุมกระบวนการทั้งหมด ผ่าน Servo Motor และ Stepping Motor ซึ่งจะช่วยควบคุมล้อป้อนแบบดาว รวมถึง Rotary Table Drive, กลไกการดึงขวด และ กระบอก Cylinder โดย PLC จะควบคุมการทำงานทั้งหมดให้สอดคล้องกัน

05 การบรรจุ

ขั้นตอนการบรรจุผ่านเครื่อง Rotary โดยหัวฉีดเคลื่อนตัวใส่ลงไปที่ขวดและฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ลงไป จากนั้นจะเติม ‘เบียร์’ ลงไปด้วยเครื่องฉีดน้ำแรงดันสูงใช้เพื่อทำให้เกิดฟองเบียร์และขับลมออก หลังจากนั้นจะเข้าสู่ขั้นตอนการปิดฝา เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อากาศเข้าไปในขวดขณะปิดฝา

จุดควบคุมที่สำคัญ คือ การควบคุมแบบซิงโครนัสของ Rotary Table และการขนส่งขวด รวมถึงปริมาณการบรรจุและการควบคุมความสูงของหัวฉีด อีกทั้งการป้อนขวดออกก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน โดยการควบคุมจะทำการควบคุมผ่าน PLC (Motion Controller) และแผงควบคุม จะทำการควบคุมกระบวนการและตรวจสอบสถานะทั้งหมด ซึ่งจะมีการเชื่อมต่อไปยังอุปกรณ์ Servo motor / Mechanical CAM ในการควบคุม Rotary Table Drive โดยที่ Servo / Mechanical CAM / Cylinder จะเชื่อมต่อไปยังหัวฉีดแนวตั้ง รวมถึง Servo Motor และ Rotary เชื่อมต่อไปที่ ล้อป้อนแบบดาว นอกจากนี้สายพานลำเลียงจะขับเคลื่อนด้วยเกียร์มอเตอร์และใช้อินเวอร์เตอร์ในการควบคุมความเร็วของสายพานลำเลียง

06 การตรวจสอบบรรจุภัณฑ์

การตรวจสอบจะทำผ่านเครื่องตรวจสอบภาพ เพื่อตรวจสอบการปนเปื้อน สิ่งแปลกปลอม และปริมาณการบรรจุ ‘เบียร์’ หลังการเติม โดยเมื่อหลังจากเติม ‘เบียร์’ ลงขวดแล้วจะมีการขนส่งผ่านจุดตรวจสอบด้วยอุปกรณ์ถ่ายภาพในเครื่องตรวจสอบ ซึ่งเครื่องจะตรวจสอบปริมาณการบรรจุและวัตถุแปลกปลอมด้วยเซนเซอร์

ทั้งนี้การควบคุมทั้งหมดจะควบคุมผ่าน PLC (Positioning module) และแผงควบคุม เพื่อติดตามผลการตรวจสอบ การเคลื่อนที่จะทำงานผ่านสายพานลำเลียง โดยมีเกียร์มอเตอร์ขับเคลื่อน และใช้อินเวอร์เตอร์ ในการควบคุมระบบความเร็วสายพานลำเลียง

07 การติดฉลาก

เครื่องติดฉลากจะติดฉลากลงบนขวดแต่ละขวดโดยอัตโนมัติ บนสายพานลำเลียงผ่านไปยังเครื่องติดฉลาก โดยการติดฉลากจะติดลงบนขวดขณะที่ขวดกำลังหมุน

อุปกรณ์ควบคุมขั้นตอนนี้จะทำงานด้วย เกียร์มอเตอร์ขับเคลื่อน และใช้อินเวอร์เตอร์ในการควบคุมระบบความเร็วสายพานลำเลียง

08 การตรวจสอบฉลาก

เครื่องตรวจสอบฉลากจะทำการตรวจสอบฉลากที่พิมพ์ บาร์โค้ด หรือ QR code ที่เขียนบนบรรจุภัณฑ์ โดยระบบจะอ่านป้ายกำกับ อ่านฉลาก บาร์โค้ด หรือ QR Code ของผลิตภัณฑ์ขณะเคลื่อนที่บนสายพานลำเลียง หลังจากนั้นจะทำการเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ลงทะเบียนไว้ล่วงหน้า เพื่อตรวจสอบว่าฉลากพิมพ์ครบ และมีเนื้อหาถูกต้องหรือไม่

อุปกรณ์ต่างๆ จะถูกควบคุมด้วย PLC และขับเคลื่อนด้วยเกียร์มอเตอร์ และใช้อินเวอร์เตอร์ในการควบคุมระบบความเร็วสายพานลำเลียง

09 การใส่ปลอกป้องกันบรรจุภัณฑ์

เครื่อง Caser สำหรับบรรจุปลอกป้องกันสินค้าก่อนบรรจุลงในกล่อง เป็นขั้นตอนที่จำเป็นต้องจัดแนวขวด ‘เบียร์’ เพื่อขนย้ายชิ้นงานบนสายพานลำเลียง จากนั้นจึงบรรจุปลอกหุ้มลงบนขวด เพื่อยกชิ้นงานที่เรียงชิดกันและบรรจุลงในกล่องอย่างปลอดภัย

ในขั้นตอนสุดท้ายอุปกรณ์จะถูกควบคุมด้วย PLC (Positioning module หรือ Motion Controller) และขับเคลื่อนด้วยเกียร์มอเตอร์ และใช้อินเวอร์เตอร์ในการควบคุมระบบความเร็วสายพานลำเลียง

FA Solution นี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับอีกหลายๆ อุตสาหกรรมในการผลิตเครื่องดื่ม ซึ่งมีรูปแบบการผลิตที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งจะช่วยให้อุตสาหกรรมต่างๆ สามารถยกระดับและพัฒนาการผลิตให้เป็นแบบ Automation ได้อย่างง่ายดาย และมีการผลิตที่มั่นคงตอบโจทย์กับความต้องการทางด้านการตลาดในปัจจุบันได้