Dnes

Digitální dvojče pomáhá Nasekomo navrhnout továrnu na produkci hmyzího proteinu

---

Od prototypu k průmyslové výrobě

Bulharská společnost Nasekomo se zaměřuje na průmyslový chov larev mouchy bráněnky (Hermetia illucens, black soldier fly) a jejich následné zpracování. Výsledkem procesu jsou tři hlavní produkty – protein, olej a frass, který lze využít jako hnojivo.
Larvy se živí organickými vedlejšími produkty ze zemědělství a potravinářství. Během přibližně deseti až dvanácti dnů dorostou do velikosti vhodné pro další zpracování. Z larev následně vzniká protein a hmyzí olej, zatímco frass nachází další využití jako hnojivo.

Nasekomo nejprve celý výrobní koncept ověřilo v demonstračním provozu poblíž Sofie. Dalším krokem je přechod k výrazně větší průmyslové výrobě.
Budoucí továrna má být přibližně dvanáctkrát větší než současný prototyp. Takové navýšení kapacity už nelze řešit pouhým zvětšením stávajícího řešení. Je potřeba ověřit kapacitu jednotlivých částí výroby, návaznost procesů, logistiku i potřebný počet automatizovaných zařízení.

Právě s tím pomohlo digitální dvojče vytvořené v Siemens Tecnomatix Plant Simulation.

Procesní inženýři AXIOM TECH vytvořili model budoucí výroby

Úkolem techniků a procesních inženýrů AXIOM TECH bylo převést připravovaný výrobní proces do digitálního modelu a pomocí dynamické simulace ověřit, zda navržený koncept dokáže zajistit požadované roční objemy produkce.

Nešlo přitom pouze o vizualizaci budoucí továrny. Model pracoval s konkrétními procesními časy, kapacitami, technologickými návaznostmi i pohybem robotů. Díky tomu bylo možné sledovat chování celého systému v čase a testovat různé varianty jeho uspořádání.

Projekt měl odpovědět především na tyto otázky:

• Jak velké musí být prostory pro pěstování larev?
• Kolik regálů bude potřeba a jak mají být dlouhé?
• Kolik robotů zvládne zajistit jejich obsluhu?
• Jak nastavit cykly zavážení vstupního materiálu?
• Jak organizovat obsluhu jednotlivých pater regálů?
• Zvládnou navazující operace požadovaný objem produkce?
• Jaké požadavky bude mít nový provoz na logistiku a přípravu krmiva?

Simulace tak poskytla Nasekomo podklady pro rozhodování o podobě budoucího provozu ještě před investicí do fyzické infrastruktury.

Dvanáct dní růstu a přesně načasovaná logistika

Proces začíná přípravou krmiva a čerstvě vylíhlých larev. Směs se zaváží do první části pěstírny označované jako STARTER, kde larvy rostou přibližně pět dní.

Následuje přesun do části GROWING. Zde se doplní další krmivo a larvy pokračují v růstu přibližně dalších sedm dní.

Pěstování probíhá ve vícepodlažních regálech. Jejich obsluhu zajišťují automatizované robotické vozíky. Robot zaváží směs do jednotlivých pater, rozhrnuje ji po celé délce regálu, v pravidelných intervalech ji provzdušňuje a na konci růstového cyklu zajišťuje sklizeň.

Po ukončení růstu se směs larev a zbytkového materiálu přesune na dopravník. Následuje prosévání a oddělení larev od frassu. Larvy pokračují do dalších technologických operací, jejichž výsledkem jsou protein a olej.
Jednotlivé operace na sebe musí přesně navazovat. Každá má vlastní dobu trvání a kapacitu. Změna jednoho parametru proto může ovlivnit výkon celého provozu.

Stačí na 81metrový regál jeden robot?

Jednou z klíčových úloh pro procesní inženýry AXIOM TECH bylo správně nadimenzovat automatizovanou obsluhu pěstírny. Aktivní regál budoucího provozu má mít délku 81 metrů. Robot během růstového cyklu zajišťuje několik různých operací – zavážení materiálu, jeho rozhrnutí, pravidelné provzdušňování i závěrečnou sklizeň.

Do výpočtu navíc vstupuje jeho nosnost a objem přepravovaného materiálu. Například jedna dávka ve fázi GROWING vyžaduje až 78 jízd robota. Jedním z důležitých cílů simulace proto bylo ověřit, zda jeden robot dokáže všechny požadované činnosti na 81metrovém regálu zvládnout v potřebném čase.

 

V digitálním modelu mohli procesní inženýři AXIOM TECH propojit pohyb robotů s růstovými cykly larev a dalšími výrobními operacemi. Díky tomu bylo možné ověřit reálné vytížení robotů a stanovit potřebnou kapacitu automatizované obsluhy.

Simulace odhalila úzké místo a pomohla upravit návrh

Výsledky simulace vedly také ke změnám původního návrhu pěstebních prostor. Digitální model ukázal, že určujícím místem celého procesu je část GROWING. Její kapacita určuje takt celé výroby.

Procesní inženýři AXIOM TECH proto mohli hledat variantu, která lépe vyváží kapacity obou částí pěstírny. Úpravou a zkrácením části STARTER se podařilo lépe využít její kapacitu, ušetřit prostor a současně zkrátit přejezdy obslužného robota.
Dalším důležitým výsledkem bylo vyrovnání toku výroby. Zatímco původní návrh vytvářel v procesu výraznější vlny, upravený model umožnil dosáhnout průběžného vzniku hotových dávek. Digitální dvojče tak nejen ověřilo předpokládaný výkon budoucí továrny, ale pomohlo také upravit její návrh ještě před samotnou realizací.

Ověřit investici dříve, než vznikne skutečná výroba

Projekt Nasekomo ukazuje možnosti výrobních simulací při návrhu zcela nových provozů. Plant Simulation umožňuje vytvořit digitální model výrobního nebo logistického systému a následně testovat různé scénáře bez zásahu do reálné výroby. Procesní inženýři mohou měnit počet zařízení, kapacity, délky regálů, výrobní takty, logistické scénáře nebo parametry jednotlivých operací a okamžitě sledovat dopad změn na celý systém.

V případě Nasekomo tak Tecnomatix Plant Simulation a know-how týmu AXIOM TECH pomohly převést plán na výrazné navýšení výrobní kapacity do konkrétního a ověřitelného návrhu budoucího provozu.
Ještě před výstavbou továrny bylo možné prověřit její kapacitu, identifikovat úzké místo, optimalizovat pěstební prostory a ověřit požadavky na robotickou obsluhu. 

Právě v této fázi má digitální dvojče velkou hodnotu: umožňuje dělat zásadní investiční a technologická rozhodnutí na základě dat ze simulace ještě předtím, než změny znamenají zásah do skutečné výroby.

 

 

Zaujalo vás řešení Tecnomatix Plant Simulation a potřebujete více informací? Neváhejte nás kontaktovat a my vám moc rádi předvedeme více.