Verminder afval en verspilling met de innius smart IoT software solution

Bedrijven in de voedselverwerkende industrie spannen zich steeds meer in om duurzaam en effectief te produceren, waarbij het verminderen van verspilling en afval een belangrijke doelstelling is. Deze ontwikkeling wordt ondersteund door de overheid in de vorm van onderzoeksprojecten en subsidieregelingen. Belangrijker dan deze indirecte beinvloeding is de stem van de betrokken consument die duurzaam geproduceerd voedsel wil kopen, bij voorkeur geproduceerd in bedrijven die deelnemen aan de circulaire economie. Er is ook een sterke economische prikkel om afval en verspilling te verminderen: case studies laten zien dat reducties van 25% tot 50% te behalen zijn door gerichte verbeteringen in de productieprocessen. In deze blogpost worden een aantal scenarios rond verspilling en afval in een voedselverwerkend bedrijf beschreven, en wordt aangegeven hoe een software oplossing met sensors, IoT en slimme dataverwerking kan helpen bij het terugdringen.

Casus

De Broodjes Fabriek BV (een fictief bedrijf) is een producent van broodjes, die gevuld worden met vullingen van room, fruitgelei en chocolade. De Broodjes Fabriek krijgt de grondstoffen meel, melk, fruit en cacao binnen, die in grote tanks worden opgeslagen. Het productie proces bestaat uit drie fasen, die ontkoppeld zijn door middel van opslag.

1. De productie van de ongevulde broodjes, in de stappen van mengen, kneden, rijzen, kneden, vormen en bakken. Input voor deze fase zijn de grondstoffen, en output van deze fase zijn de gebakken, ongevulde broodjes. Deze broodjes worden opgeslagen in een gekoeld magazijn, en zijn beperkt houdbaar.
2. Het vullen van de broodjes met room, fruit of chocolade. Hierbij zijn de stappen: vulling maken en broodjes vullen. De gevulde broodjes worden opgeslagen in een gekoeld magazijn, en zijn beperkt houdbaar.
3. Het verpakken van de broodjes op basis van klant orders, in doosjes van verschillende afmetingen. Hierbij zijn de stappen: inpakken van de broodjes in doosjes, stapelen van de doosjes in grote dozen, palletizeren en klaarmaken voor transport. Klant orders moeten binnen 24 uur worden geleverd en worden via koeltransport verzonden.

In een procesdiagram ziet dit er als volgt uit:

Afval en verspilling

In het productie proces van De Broodjes Fabriek is sprake van verspilling (waste) en afval. Het afval probleem treedt op in een aantal situaties.

• De grondstoffen melk en fruit moeten binnen relatief korte tijd worden verwerkt in het vulproces, anders is het ongeschikt als vulling. Als de melk of het fruit niet meer te gebruiken is, wordt het als afval verwerkt. De melk gaat naar een veevoederfabriek, maar het fruit wordt gestort. Het is daarom van belang dat deze grondstoffen in een first-in/first-out methode worden verwerkt, en dat de houdbaarheid wordt gecontroleerd. Op dit moment wordt de houdbaarheidscontrole gebaseerd op logistieke informatie (inkooporder), niet op actuele producteigenschappen.
• De ongevulde broodjes en de gevulde broodjes zijn beperkt houdbaar. Als de broodjes niet meer te gebruiken zijn, worden ze in een afvalcontainer gedumpt die periodiek wordt geleegd. Afhankelijk van de kwaliteit van het afval kan het dienen als grondstof voor veevoer of wordt het vernietigd. Op dit moment wordt de hoeveelheid afval handmatig gecheckt en is er geen sprake van kwaliteitscontroles.
• Soms komen tijdens de productie ongelukken met de producten voor, zoals het laten vallen van doosjes. Dan worden de broodjes ook als afval afgekeurd.
• Broodjes worden tijdens kwaliteitscontroles afgekeurd en aan het afval toegevoegd.

De verspilling tijdens het productieproces is in de volgende situaties aanwezig

• In het vulproces, waarbij de broodjes van vulling worden voorzien, komt het voor dat de vulmachine onvoldoende capaciteit heeft. Dan ontstaan er tijdelijke voorraden van vulling en van ongevulde broodjes op de fabrieksvloer, die vanwege temperatuur tot bederf van de vulling en de broodjes leiden. Deze voorraden worden door de kwaliteitscontroleur afgekeurd.
• In verschillende stappen in het broodjes productie proces en het vulproces worden door operator fouten en door machine storingen broodjes verspild.
• Bij het mengen van de grondstoffen voor het deeg en het bereiden van de vulling is regelmatig sprake van onbalans. Dan is grondstof 1 wel aanwezig, maar grondstof 2 ontbreekt. De buffer voor grondstof 1 stroomt over.
• De afgebakte broodjes moeten in kisten worden overgepakt. Deze kisten zijn niet altijd op tijd beschikbaar, maar de ovens blijven doorbakken. Deze broodjes worden dan in een aparte bak gedumpt.

In het diagram worden de verschillende punten van afval en verspilling getoond:

Verbeterproces

Tom, de productie manager van De Broodjes Fabriek BV, heeft Martin, een business consultant van innius, uitgenodigd om mee te denken over een oplossing, waarbij zowel procesverbetering and technologische ondersteuning een rol spelen. Als eerste worden de stappen in het verbeterproces vastgelegd:

1. Inzicht krijgen in de details van afval en verspilling door het meten en monitoren van de actuele productie processen. Hiervoor worden sensor gegevens uit de machines, maar ook handmatig geregistreerde metingen gebruikt.
2. Identificeren van a) de belangrijkste knelpunten en b) de knelpunten die het snelst kunnen worden opgelost.
3. Analyse van de oorzaken van de knelpunten. Hierbij is van belang rekening te houden met de houding van de medewerkers.
4. Definieren van concrete verbeterstappen. Voor De Broodjes Fabriek BV is het belangrijk om quick wins te realiseren zodat het hele team enthousiast wordt over de aanpassingen.
5. Bekijken of de verbeterstappen tot resultaat leiden en zo nodig bijsturen.

Ondersteuning door de innius smart IoT software solution

Martin, business consultant van innius, geeft een presentatie en een demonstratie aan het productie team van De Broodjes Fabriek BV, waarin hij laat zien hoe innius helpt bij het verminderen van afval en verspilling. In het volgende diagram wordt de toepassing van innius getoond.

De bouwstenen voor verbetering zijn:

1. op de verschillende productie machines zijn sensoren aanwezig of worden sensoren toegevoegd die de niveau’s van inkomende grondstoffen, geleverde producten en verspild materiaal meten.. Ook op eenvoudige productie-ondersteunende hulpmiddelen, zoals bakken en containers, worden sensoren geplaatst die de niveau’s en de temperatuur van de inhoud kunnen meten. Andere sensoren meten de beschikbaarheid van machines en hulpmiddelen. De metingen uit de sensoren worden in innius geregistreerd.
2. de handmatige registratie van afval en verspilling wordt vervangen door een eenvoudige applicatie waarmee productiemedewerkers afval, verspilling, machine stilstand, machine defecten en kwaliteitsmetingen registreren in innius.
3. de meetgegevens worden in innius geaggregeerd en verwerkt tot prestatie indicatoren, die inzicht geven in de beschikbaarheid van machines en hulpmiddelen, in de stromen van grondstoffen en producten, en in het ontstaan van afval en verspilling in het proces.
4. de meetgegevens worden direct zichtbaar voor medewerkers en productie managers, zowel op dashboards als op apps.
5. diverse drempelwaarden met bijbehordende notificaties worden ingeregeld, zodat medewerkers direct signalen krijgen bij het optreden van problemen en operationeel kunnen ingrijpen.
6. medewerkers krijgen directe taken om handelingen in de productie uit te voeren, zoals het vervangen van afvalbakken.
7. productie management gebruikt de data analyse mogelijkheden van innius om tactische beslissingen te nemen voor productie planning, onderhoud en inkoop van grondstoffen.
8. innius verstuurt realtime productie data naar externe systemen voor betere integratie tussen productie en logistiek, eventueel ook onderhoud.

Voor het afval probleem, zowel in ontstaan als verwerking, worden concreet de volgende sensor metingen en verwerking ingeregeld:

• metingen van niveau sensoren op de afvalcontainers, die aangeven wanneer de containers vol zijn, wat de temperatuur in de container is en hoe lang de container al in gebruik is. Op basis hiervan wordt het ophalen van de container en het plaatsen van een nieuwe container automatisch gepland.
• metingen van temperatuur sensoren op de tanks voor melk en fruit, en metingen van temperatuur en houdbaarheid van broodjes in de koelmagazijnen. Op basis hiervan worden de verwerking van grondstoffen en halffabrikaten geoptimaliseerd en worden inkoop en verkoop afdelingen op de hoogte gebracht.

Voor de verspillingsproblematiek worden concreet de volgende sensor metingen en verwerking ingeregeld:

• de capaciteit van de vulmachine wordt continue gemonitored. De aanvoer van broodjes uit het magazijn en het maken van de vulling wordt op deze capaciteit afgestemd.
• de niveau’s van de grondstoffen tanks worden gemeten en op elkaar afgestemd.
• de aanvoer van kisten voor afgebakte broodjes wordt gestuurd op basis van niveau metingen in de onderhanden kist.

Business case

Onder de volgende aannames:

• De Broodjes Fabriek BV produceert 200.000.000 gevulde broodjes per jaar, met 250 medewerkers en een machinepark van 80 machines.
• De productie kosten per broodje zijn € 0,06 en de materiaal kosten per broodje zijn € 0,05.
• De totale productiekosten per jaar zijn € 22,000,000.
• Het percentage afval en verspilling in de productie is 7%.
• Het percentage besparing/verbetering door middel van een IoT oplossing ligt tussen de 25% en 50% (volgens de literatuur). In deze casus wordt een verbetering aangenomen van 25%.

is de besparing € 385,000 ofwel 1.75% van de totale productiekosten.

De business case laat zien dat er € 385,000 te besparen is door de inzet van een smart IoT software oplossing.