Od wielu lat branża kosmetyczna jest polską wizytówką na świecie. Jest to przemysł, który rocznie wytwarza produkty za ponad 14 mld złotych, z czego około 12 mld stanowi eksport. Jak widać, jest to bardzo ważna część naszej gospodarki, która tak jak inne podlega ciągłym przemianom w zakresie wydajności, jakości czy też innowacyjności. W obszarze tych przemian jednym z głównych elementów jest ciągłe unowocześnianie produkcji, czyli automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

1. produkcja
Świat Przemysłu Kosmetycznego 3/2017Świat Przemysłu Kosmetycznego 3/2017
produkcja
Od wielu lat branża kosmetyczna jest polską wizytówką na świecie. Jest to przemysł, który rocznie wytwarza
produkty za ponad 14 mld złotych, z czego około 12 mld stanowi eksport. Jak widać, jest to bardzo ważna
część naszej gospodarki, która tak jak inne podlega ciągłym przemianom w zakresie wydajności, jakości czy też
innowacyjności. W obszarze tych przemian jednym z głównych elementów jest ciągłe unowocześnianie produkcji,
czyli automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych.
Robert Goncerz
chief solutions architect
Automatyzacja i robotyzacja
przemysłu kosmetycznego
- nowoczesne technologie.
Jak w nie inwestować?
Tak naprawdę automatyzacja to już konieczność wynikająca
z czynników, do których należy zaliczyć potrzeby w zakre-
sie powtarzalności procesów i jakości produktu przy ciągłym
zwiększaniu wydajności oraz osiąganiu jak najwyższej produk-
tywności. Dodatkowo w ostatnim czasie coraz częściej mówi się
o automatyzacji w kontekście dostępności pracowników pro-
dukcyjnych. Jak mogłoby się wydawać, automatyzacja to jedyne
rozwiązanie na powyższe problemy. Ale czy na pewno tak jest?
Przy tak postawionym pytaniu w pierwszej kolejności na-
leży zastanowić się nad obszarami, gdzie jest możliwa auto-
matyzacja procesów, oraz czynnościami, które może wykonać
robot. Być może przedstawiony podział nie jest jednoznacz-
ny, ale na potrzeby tej analizy najbardziej optymalny.
Wszelkie procesy, jak w każdym przemyśle, można spro-
wadzić do trzech punków:
• produkcja/wytwarzanie, czyli szeroko pojęte procesy
wsadowe,
• pakowanie, konfekcja, transport wewnętrzny czy prze-
chowywanie i magazynowanie,
• logistyka, czyli transport i dystrybucja.
Ten podział wynika z faktu, że w każdym z nich należy
inaczej przeprowadzić analizę potrzeb, by następnie wskazać
najbardziej efektywne rozwiązania.
Produkcja, wytwarzanie
Produkcja kosmetyków w kluczowy sposób opisana jest
poprzez wszelkiego rodzaju receptury. Jak wiemy, każdy ko-
smetyk ma jednoznacznie zdefiniowany skład chemiczny oraz
procesy, jakie musi przejść, aby osiągnąć oczekiwaną jakość.
Oczywiście przy małych wolumenach produkcyjnych te zada-
nia można realizować manualnie, ale produkcja wysokonakła-
dowa wymaga innego podejścia. Sterowanie takimi procesa-
mi jest bardzo skomplikowane i składa się szeregu faz. Wyma-
Produkcja wsadowa
Etykietowanie
Produkcja – napełnianie, dozowanie
Powtarzalność procesu
– receptury
Produkcja kontraktowa.
Łączenie serii produkcyjnych
Układy dozujące.
Wydajność produkcji
Minimalizacja zagrożeń:
– zanieczyszczenia wynikające
z uszkodzonego narzędzia
– mikrobiologiczne, sterylność
Minimalizacja zagrożeń:
– błędy w wyborze etykiety
– równomierne naklejenie etykiet/
zabezpieczeń
– zachowanie spójności – etykieto-
wanie i opakowanie
– nietypowe opakowania – pozycjo-
nowanie
Minimalizacja zagrożeń:
– ciała obce: systemy kontroli
wizualnej czy układy kontroli
magnetycznej
– uszkodzenia opakowania –
systemy wizyjne
– mikroprzestoje, zaburzenia
w ciągłości produkcji
Nadzór nad procesem
Etykietowe systemy
zabezpieczeń produktu
Obszary atmosfer
ochronnych
Rejestracja parametrów
Kontrola poprawności
oznakowania i opakowania.
Hierarchiczność opakowań
Weryfikacja poprawności
szczelnego zamknięcia
Dynamiczna zmiana
receptur. Hierarchizacja
Precyzja etykietowania.
Wklejanie etykiet typu booklet
Kontrola czystości
opakowań jednostkowych
Automatyczna walidacja
możliwości produkcyjnych
Serializacja. Nanoszenie
unikalnych oznaczeń
ga przeprowadzenia analiz wielu czynników i przetworzenia
danych z olbrzymiej ilości czujników. Dodatkowo niezbędna
jest synchronizacja pomiędzy urządzeniami, np. dozowni-
kami, regulatorami, układami grzewczymi a mieszalnikami.
Te urządzenia muszą wymieniać informacje i statusy. Błędy
w tym miejscu są kosztowne, ponieważ tych etapów nie da się
już zatrzymać czy też odzyskać surowców użytych w produk-
cji. Te czynności wprowadzają jeszcze jeden wymiar – czas,
bo z reguły trwają długo, a wykrycie błędu często jest możli-
we dopiero przy kontroli produktu gotowego. W tym miejscu
należy mówić o jeszcze większych kosztach czy też stratach,
gdy dana partia produkcyjna zostanie wysłana do klientów.
Przy tak postawionych założeniach rozwiązaniem jest
automatyzacja. Niektórzy producenci rozwiązań automatyki
wprowadzili do swojej oferty systemy klasy BATCH. Odpo-
wiadają one za zachowanie stałej, określonej jakości pro-
duktu dla wszystkich produkowanych partii z tych samych
surowców. Pozwalają także na szybką i skuteczną reakcję
w przypadku zmian różnych czynników. Zezwalają również
na łatwe przeprogramowanie procesów w sytuacji zmian
w normach prawnych czy rynkowych. Rozwiązania tej klasy
są zbudowane na bazie specjalistycznego oprogramowania
oraz urządzeń wykonawczych – sterowników PLC czy stacji
roboczych klasy SCADA. Wprowadzenie tych rozwiązań do
procesu produkcyjnego nie tylko wiąże się z określonymi na-
kładami finansowymi, ale również wymaga zmian w obsłudze
i kontroli faz produkcyjnych. Aby wybrać optymalne rozwią-
zanie, w pierwszej kolejności należy prześledzić i określić, jak
wyglądają obecne procesy produkcyjne – czy są to procesy
ciągłe (CFC – konfiguracja procesów ciągłych), sekwencyjne
(SFC – konfiguracja procesów sekwencyjnych) czy też złożo-
ne procesy z wykorzystaniem receptur. Bez względu na typ
produkcji wszelkie zaimplementowane rozwiązania powinny
mieć wspólny mianownik – powinny być w pełni skalowalne.
Przy procesach sekwencyjnych należy mówić o sytuacji,
gdzie nasza produkcja jest „gniazdowa” i dla każdej fazy, eta-
pu możemy określić warunki początkowe, brzegowe oraz pa-
rametry procesowe. Takie rozwiązanie zezwala na działania
równoległe (kilka gniazd), ale jest mniej efektywne, ponieważ
nie analizuje, jaki wpływ na siebie mają poszczególne etapy.
Ten typ rozwiązań najlepiej sprawdza się w przypadku krót-
kich partii produkcyjnych. Jednak i tutaj można mówić o auto-
matyzacji, która będzie gwarantowała powtarzalność zapro-
gramowanych czynności. Najczęściej ta automatyka oznacza
wdrożenie sterowników programowalnych (PLC) wraz z apli-
kacją wizualizacyjną (HMI). W szczególnym przypadku – przy
bardziej zaawansowanych możliwościach – pojawiają się też
rozwiązania na bazie systemów SCADA. Czynnikiem, na który
warto zwrócić uwagę, jest bezwzględna potrzeba otwartości
rozwiązania na inne systemy w zakresie komunikacji – wymia-
ny danych czy parametrów. To w przyszłości zagwarantuje
nam dalszą możliwość rozwoju w zakresie rejestracji parame-
trów produkcji czy śledzenia produktu.
Procesy ciągłe to realizacja produkcji w funkcji czasu,
gdzie poszczególne etapy są w pełni zależne od siebie i nie
mogą być przerywane. W tym przypadku kluczowym czyn-
nikiem jest drożność kanałów komunikacyjnych. Takie zin-
tegrowane podejście do procesu produkcyjnego na pewno
Obszary, gdzie automatyzacja daje najlepsze efekty.
3534
e-wydanie do pobrania na: www.farmacom.com.pl e-wydanie do pobrania na: www.farmacom.com.pl

2. produkcja
Świat Przemysłu Kosmetycznego 3/2017Świat Przemysłu Kosmetycznego 3/2017
produkcja
zwiększy wydajność czy też ograniczy koszty, ale wymaga
długich partii produkcyjnych. W tym rozwiązaniu surowiec
jest dostarczany w trybie ciągłym. Procesy ciągłe w kosmety-
ce są rzadziej spotykane, ponieważ produkcja bywa z reguły
sekwencyjna, ale też coraz częściej jest widoczna produkcja
złożona z wykorzystaniem receptur. W tym przypadku na-
leży mówić o szczególnej automatyce charakteryzującej się
zaawansowanymi systemami sterowania i nadzoru oraz wy-
miany danych z systemami nadrzędnymi czy magazynowymi.
Systemy klasy BATCH, a o nich tu mowa, wprowadzają nowy
wymiar automatyzacji. Takie rozwiązania umożliwiają defi-
niowanie receptur oraz ułatwiają zarządzanie nimi – hierar-
chizację receptur. W sposób dynamiczny mogą samodzielnie
analizować, czy instalacja jest gotowa do użycia określonej
receptury. Ten rodzaj automatyki bardzo często wykracza
poza sferę produkcyjną i jest w pełni zintegrowany z syste-
mami klasy MES, ERP. Często może być również odpowie-
dzialny za optymalizację i utrzymanie odpowiednich warun-
ków środowiskowych. Jak widać, daje wiele funkcjonalności
i przy modernizacji lub też budowie nowej linii produkcyjnej
warto wziąć pod uwagę to rozwiązanie. W szczególności, gdy
popatrzymy na jego zalety. Podsumowując, podstawowymi
wyróżnikami są: automatyczne gromadzenie i archiwizacja
parametrów produkcyjnych, czy też pojawiających się alar-
mów, łatwość w dostępie do danych, automatyczna walidacja
procesu z uwzględnieniem wszelkich norm (systemy BATCH
winny mieć zaimplementowaną pełną zgodność z normami
ISA S88.1 oraz muszą dawać pełne wsparcie procesów wali-
dacyjnych – FDA 21 CRF Part 11).
Oczywiście przy automatyzacji linii produkcyjnej nale-
żałoby wspomnieć o najnowszych generacjach dozowników.
Takie dozowniki czy też inne urządzenia, m.in. mieszalniki,
charakteryzują się coraz większą wydajnością, jednak nie za-
wsze jednostkowe podnoszenie wydajności jest optymalnym
rozwiązaniem pod kątem poziomu inwestycji i stopy zwrotu.
Bardzo często analiza całego procesu produkcji, wskaza-
nie tzw. „wąskich gardeł” i optymalizacja całego ciągu, przy-
nosi dużo lepsze efekty niż inwestycje w poszczególne fazy.
Warto pamiętać nie tylko o miejscach, gdzie pojawiają się
ograniczenia, ale też o procesach, w których w wyniku błędu
są generowane straty, np. produkcja niewłaściwej mieszanki
w przypadku błędu w recepturze. Krótko mówiąc, najlepsza
automatyzacja to rejestracja i analiza oraz automatyka niwe-
lująca możliwe błędy.
Pakowanie, magazynowanie i inne
Kolejnym punktem w poniższej analizie są procesy związa-
ne z pakowaniem produktu, a następnie jego transportem czy
magazynowaniem na terenie zakładu produkcyjnego. To tutaj
rysuje się wyraźna linia pomiędzy wytwarzaniem a pakowa-
niem, wynikająca głównie z faktu, że jeden produkt może być
w różny sposób konfekcjonowany. Przy wytwarzaniu produktu
w przewarzającej części automatyzacja dotyczy samego pro-
cesu – zwiększania wydajności oraz rejestracji i analizy para-
metrów. Natomiast w przypadku pakowania automatyzacja to
dwa kierunki. Pierwszy to oczywiście szybkie maszyny pakują-
ce produkty jednostkowe oraz coraz częściej roboty formujące
opakowania jednostkowe i zbiorcze. Drugi to wszelkie systemy
nadzoru i kontroli zgodności produktu z zamówieniem. Ten
podział nie jest przypadkowy, ponieważ w pierwszym przy-
padku automatyzacja oznacza podniesienie wydajności czy też
roboty w miejscach, gdzie czynności są powtarzalne lub mono-
tonne, a oczekiwanym efektem jest zwiększenie przychodów
i ograniczenie zatrudnienia. W drugim automatyka może gwa-
rantować poprawność i zgodność produktu z oczekiwaniami
klienta – pożądanym efektem jest minimalizacja ewentualnych
kosztów wynikających z pomyłek.
Trudno jednoznacznie odpowiedzieć, w jakie rozwiązania
warto inwestować – najlepiej w oba równocześnie. Należy
zawsze wykorzystać automatykę, aby osiągnąć maksymalną
wydajność przy minimalizacji pomyłek. W celu osiągnięcia jak
najlepszych wyników warto zastosować rozwiązanie, gdzie
system pakowania ma zainstalowany układ weryfikacji oraz
odpowiedniej wielkości bufor produktów na wejściu. Takie
rozwiązanie zagwarantuje, że w przypadku popełnienia błę-
du przy etykietowaniu (klejenie niewłaściwej etykiety) proces
zostanie wstrzymany, a produkty będą buforowane. Po usu-
nięciu błędu etykietowanie i pakowanie zostaną przywróco-
ne. Przy wyborze tego typu urządzenia jego wydajność winna
być większa o minimum 20% od wydajności maszyny dozu-
jącej. Mając takie rozwiązanie, można pokusić się o wysoko-
nakładową produkcję kontraktową, czyli jeden typ produktu
produkowany dla różnych klientów – występujący pod różną
marką czy nazwą.
Wprowadzenie tego rodzaju produkcji znacząco podnosi
produktywność (serie produkcyjne są długie) bez wielkich in-
westycji w automatyzację. To właśnie takie rozwiązanie wy-
maga szczególnego nadzoru przy etykietowaniu, pakowaniu,
a co najważniejsze pełnej zgodności hierarchicznej opakowań.
Automatyzacja to nie tylko produkty i rozwiązania, to tak-
że technologie. Do tych najciekawszych można zaliczyć RFID.
Technologia ta jest już dobrze poznana, jednak rzadko poja-
wia się w branży kosmetycznej. Być może wynika to z braku
dobrego umiejscowienia oczekiwań. RFID nie rozwiąże cał-
kowicie problemów ze śledzeniem opakowań jednostkowych,
ponieważ opakowania te posiadają bardzo często elementy
metalowe – folie zabezpieczające, tuby czy powlekane opa-
kowania kartonowe. Takie elementy opakowania bardzo
mocno tłumią sygnał, przez co tagi RFID nie są czytelne.
W tym przypadku warto zastanowić się nad jej wykorzysta-
niem do śledzenia i nadzoru opakowań zbiorczych czy też
ruchu produktów w kontenerach z tworzyw sztucznych. Sto-
sując tę technologię, można w pełni zautomatyzować trans-
port wewnętrzny oraz wszelkie procesy magazynowe. Dzięki
zabudowie bramek RFID oraz odpowiednich anten na pojaz-
dach w każdym momencie można określić położenie kartonu
czy palety na terenie zakładu. Dodatkowo użycie RFID do
oznakowania opakowań zbiorczych to łatwa inwentaryzacja
i śledzenie produktu (traceability).
Oczywiście w obszarze procesów magazynowania/prze-
chowywania i transportu wewnętrznego oprócz lokalizacji
produktu ważnymi czynnikami są warunki środowiskowe, któ-
re mogą wpływać na jakość produktu. Patrząc na zakład pro-
dukcyjny, za warunki przechowywania coraz częściej odpowia-
dają automaty czy systemy BATCH, ale jak się to ma w momen-
cie transportu do klienta końcowego, to już odrębna historia.
Logistyka, czyli transport i spedycja
Można powiedzieć, że w przypadku transportu automa-
tyzacja nie ma miejsca, chyba że będzie to rozmowa o pojaz-
dach autonomicznych. Ale czy na pewno?
Automatyzacja to nie tylko maszyny, to także technolo-
gie, takie jak RFID czy szeroko pojęta sensoryka. Automa-
tyzacja ma zwiększać wydajność, zmniejszać ilość błędów,
niwelować problemy czy optymalizować ilość pracy. Przy
takim podejściu warto w przypadku transportu wspomnieć
o autonomicznych sensorach, rejestrujących wszelkie para-
metry transportu.
Najnowocześniejsze rozwiązania to już całe systemy,
gdzie sensor oprócz rejestracji temperatury/wilgotności czy
też wibracji w pamięci może dodatkowo rejestrować swoje
położenie (GPS) i to wszystko przesyłać poprzez specjal-
ny moduł do systemu producenta. Drugim kanałem może
również informować kierującego pojazdem o zagrożeniach
– przekroczeniu zalecanych temperatur.
Rozwiązania oparte na sensorach umożliwiają również
śledzenie trasy przejazdu oraz weryfikację, czy dany produkt
trafił do właściwego odbiorcy. Dodatkowo klient podczas
odbioru swojego zamówienia może poprzez komunikację
w BLUETOOTH odczytać wszelkie parametry na swoim te-
lefonie komórkowym.
Można powiedzieć, że sensory to automatyczna kontro-
la warunków transportu i zgodności dostawy. Dodatkowo
otwierają one także drzwi związane z całym cyklem życia
opakowań zwrotnych, ale w tym przypadku podobne możli-
wości daje technologia RFID.
Jak postrzegać automatykę
– podsumowanie
Automatyzacja w kosmetyce, jak i w każdej dziedzinie,
gdzie ważna jest jakość wyrobu gotowego, jest potrzebna
i obecna na każdym etapie. Należy na nią patrzeć jak na coś,
co daje nam coraz większe możliwości i ogranicza do minimum
błędy czy uciążliwe czynności. W każdym przypadku, w pierw-
szej kolejności przy wyborze właściwego rozwiązania, należy
zastanowić się nad obecną produkcją i kierunkiem dalszego
rozwoju. Dopiero na tej podstawie można określić, w jakim
kierunku trzeba inwestować. Jak widać w powyższym opra-
cowaniu, automatyka ma wiele postaci i szerokie spektrum
działania. Natomiast najważniejszymi elementami, na które
w szczególności trzeba zwrócić uwagę, są otwarta komunikacja
pomiędzy urządzeniami czy systemami oraz ich skalowalność.
Wszelkie systemy, które są zamknięte na świat czy nie mają
możliwości rozbudowy, nie są godne inwestycji. Takie podejście
wynika z faktu, że najcenniejszym czynnikiem w przypadku
produkcji, pakowania i logistyki nie jest wydajność czy efek-
tywność a dostęp do kompletu informacji na każdym etapie.
Parametry i definicje procesu produkcji. Planowanie
Hierarchiareceptur
SYSTEMBATCH
Produkcja
Receptura Proces 1
Receptura 2 Proces 2
Receptura 3 Proces n
Receptura n
Rejestracja i archiwizacja
procesu/parametrów Komunikacja Walidacja
Kontrola stanów
magazynowych
Przekroczenia
i alarmy
Czynniki zewnętrzne.
Zmiany prawne i inne
Systemy
redundantne
Warunki środowiskowe.
Systemy i czytniki
wizyjne
Czujniki
Systemy klasy
MES/ERP/WMS
3736
e-wydanie do pobrania na: www.farmacom.com.pl
reklama