Computer vision w piekarni: kamery na linii od wyjścia z pieca do skrzynki

Linia piekarnicza ma jedną maszynę, której nie da się wstrzymać. Gdy ciasto trafi do pieca, piecze się bez względu na to, co dzieje się przy krajalnicy.

Dlatego piekarnia traci produkcję na swój sposób. Rejestr przestojów pozostaje krótki. Strata pojawia się jako pusty odcinek taśmy albo jako skrzynka pieczywa, której nikt nie policzył.

Ten tekst jest dla dyrektorów zakładów i kierowników produkcji w piekarniach, którzy wybierają oprogramowanie z kamerami dla linii do chleba, bułek i bułeczek. Sprzedajemy Fabrico, dlatego prosimy sprawdzać nasze twierdzenia tak samo jak twierdzenia każdego innego dostawcy.

Co computer vision robi w produkcji piekarniczej, a czego nie

Na liniach piekarniczych pracują dwa rodzaje kamer i wykonują różne zadania.

Systemy inspekcji dostawców takich jak Cognex, Keyence czy Mettler-Toledo oceniają produkt. Kamera OEE go liczy. Nasz tekst o wizyjnej kontroli etykiet i kodów a kamerze OEE pokazuje, jak oba rozwiązania działają obok siebie.

Łącznikiem między nimi jest liczba odrzutów. Jeśli system inspekcji lub wykrywacz metali daje sygnał odrzutu, ta liczba może zasilać składnik jakości w OEE.

Kontrola etykiet jest najważniejsza przy zmianie produktu. Według FDA wycofania z powodu niezadeklarowanych alergenów (EN) są jedną z głównych przyczyn wszystkich wycofań żywności z rynku. Bochenek z sezamem w torebce na zwykły chleb to właśnie takie ryzyko. Ta kontrola należy do inspekcji, na każdym opakowaniu.

Dlaczego straty w piekarni są ukryte: piec się nie zatrzymuje

Na większości linii pakujących zacięcie zatrzymuje maszynę, a czas przestoju jest mierzony. Linia piekarnicza działa odwrotnie.

Piec jest wąskim gardłem i piecze dalej. W studium przypadku Carbon Trust o brytyjskich piecach piekarniczych (EN) z 2015 roku czas wypieku chleba foremkowego 800 g w piecach ciągłych lub przelotowych wynosi od 18 do 24 minut. To samo studium podaje, że szybkie brytyjskie linie do chleba mogą pracować z wydajnością od 8000 do 10 000 sztuk na godzinę.

Przy przykładowych 150 bochenkach na minutę wypiek trwający od 18 do 24 minut oznacza, że w piecu w każdej chwili znajduje się od 2700 do 3600 bochenków. Gdy pakowarka staje, to pieczywo dalej napływa.

Dlatego straty w piekarni mają trzy postacie:

• Luki na taśmie pieca. W pracy dzielarki lub komory rozrostu pojawia się krótka przerwa, a pusty odcinek taśmy dociera później do wyjścia z pieca. Piec się nie zatrzymał, więc nic nie zarejestrowano.
• Pieczywo w pojemniku na odpady. Krajalnica lub pakowarka się zacina, w chłodni tworzy się zator, a dobre pieczywo trafia do skrzynki na odpady. Przestój pakowarki może zostać zarejestrowany. Bochenki zwykle nie.
• Wolna praca po zmianie produktu. Linia znowu pracuje, ale poniżej swojej wydajności, i nikt tego nie zapisuje.

Drugą postać omawiamy maszyna po maszynie w tekście o przestojach na linii pakowania pieczywa przy krajalnicy, pakowarce i klipsownicy.

Piec jest też dużym odbiorcą energii. Dane Carbon Trust (EN) opublikowane w 2015 roku przypisują piecom od 35 do 45% całkowitej emisji dwutlenku węgla brytyjskiej piekarni. Piec, który utrzymuje temperaturę nad pustym odcinkiem taśmy, nadal spala gaz, więc luka to gaz zużyty na pieczywo, które nigdy nie powstało.

Gdzie zamontować kamerę na linii piekarniczej

Większość linii piekarniczej ma już sygnały ze sterowników PLC, a pakowarka liczy opakowania. Kamery należy montować tam, gdzie nie ma użytecznego sygnału albo gdzie sygnał liczy nie to, co trzeba.

Kamera do liczenia w pierwszej kolejności opłaca się w dwóch miejscach:

• Wyjście z pieca lub wejście do chłodni. Bułki i bułeczki wychodzą w kilku rzędach naraz, często stykając się ze sobą. Fotokomórka liczy przerwanie wiązki, więc rząd sześciu stykających się bułek może zostać policzony jako jedna sztuka. Kamera patrząca z góry na taśmę liczy każdą sztukę. Przy chlebie foremkowym należy ją zamontować za wybijarką, gdzie bochenki są już wyjęte z form. Nasz tekst o wizyjnym liczeniu z AI wyjaśnia, jak to działa.
• Ręczne stanowiska pakowania do skrzynek i na tace. Na końcu wielu linii pieczywo trafia do skrzynek lub na tace ręcznie. Nie ma maszyny, więc nie ma sygnału. Roboty są na tym etapie wciąż wyjątkiem. W USA w 2022 roku roboty stosowało około 6,6% zakładów produkcji żywności, choć z robotami w pracy miała do czynienia prawie jedna czwarta pracowników tej branży, jak podaje BLS Monthly Labor Review (EN). O liczeniu na stanowiskach ręcznych piszemy w tekście o kamerach OEE na ręcznych stanowiskach pakowania.

Przy pakowarce kamera służy do podglądu wideo, a nie do liczenia.

Na wcześniejszych etapach linii najlepszym pierwszym źródłem zliczeń jest zwykle liczba kęsów z dzielarki. Przestój dzielarki teraz oznacza później, po rozroście, lukę przy wyjściu z pieca. Gdy oba zdarzenia są na jednej osi czasu zmiany, lukę można powiązać z jej przyczyną.

Para przy wyjściu z pieca i pył mączny na początku linii szkodzą obiektywom, dlatego mocowanie i czyszczenie trzeba zaplanować przed pilotażem.

Linie pieczywa płaskiego liczą sztuki przy układarce, o czym piszemy w tekście OEE dla linii tortilli i pieczywa płaskiego. Linie herbatników omawiamy w tekście OEE dla linii produkcji herbatników. Pakowane przekąski piekarnicze, takie jak precelki i grzanki, kończą drogę na pionowej pakowarce, co opisujemy w tekście o przestojach pakowarek VFFS.

Kamera, czujnik czy operator: stanowisko po stanowisku

Sygnału maszyny warto używać wszędzie, gdzie istnieje. Kamerę dodaje się tylko tam, gdzie zliczenia brakuje albo jest błędne.

W każdym wierszu przyczyny przestojów pochodzą od ludzi. Operator dodaje je przy linii na tablecie lub telefonie, bo żaden sygnał nie wie, dlaczego dzielarka stanęła. Więcej typów maszyn omawiamy w tekście kamera czy czujnik, maszyna po maszynie.

Zapraszamy na demo z układem swojej linii: omówimy go razem z Państwem.

Przezbrojenia: pomiar luki na taśmie

W USA w 2023 roku wprowadzono 3550 nowych produktów piekarniczych, najwięcej spośród dziesięciu kategorii w raporcie Innova Market Insights z 2023 roku dla National Honey Board (EN). Każdy nowy produkt to kolejne przezbrojenia w szerszym asortymencie i kolejny wyrób, którego kamera musi się nauczyć.

Na linii piekarniczej przezbrojenie łatwo zobaczyć od strony wyjścia z pieca. Na wykresie zliczeń trwa ono od ostatniego bochenka jednego produktu do pierwszego bochenka następnego, bez względu na to, co mówi rejestr przestojów. Kamera liczy bochenki, ale ich nie ocenia, więc o pierwszym dobrym bochenku informuje liczba odrzutów.

Dziś w Fabrico sam przestój na przezbrojenie pochodzi z sygnału maszyny, na przykład z zatrzymania dzielarki, a przyczynę dodaje operator. Kamera, która sama oznacza lukę jako przestój, jest w planach rozwoju.

Zliczenie pokazuje też to, czego nie widać w rejestrze przestojów: rzeczywistą długość luki i wolny restart, zanim dzielarka i komora rozrostu się ustabilizują.

Mycie alergenowe to planowane przezbrojenie z dłuższą luką, na przykład po produkcie z sezamem, a przed kolejnym zwykłym. Warto raz ustalić, jak zakład ujmuje je w OEE, i stosować tę zasadę na każdej linii.

Przykład z obliczeniami: jedna linia do chleba, jedna zmiana

Oto jedna zmiana na przykładowej linii do chleba. To dane przykładowe, które nie opisują żadnej rzeczywistej piekarni.

• Czas planowany: 480 minut.
• Wydajność idealna pieca: 150 bochenków na minutę, czyli 9000 na godzinę.
• Jedno 30-minutowe przezbrojenie z chleba białego na chleb z ziarnami, z ustawieniem posypywarki i nowym profilem wypieku. Przestój pochodzi z sygnału zatrzymania dzielarki, a przyczynę dodaje operator.
• Zliczenie kamerą przy wyjściu z pieca: 58 500 bochenków.
• Dobre bochenki spakowane, z licznika pakowarki pomniejszonego o odrzuty: 55 575.

OEE mierzymy przy piecu, bo piec jest wąskim gardłem. W piecu tunelowym wydajność idealna wynika z czasu wypieku, stopnia załadowania taśmy i liczby sztuk w rzędzie, dlatego ustala się ją dla każdego produktu na podstawie pieca, a nie pakowarki. Krótkie przestoje na wcześniejszych etapach linii widać wtedy jako luki na taśmie, czyli utratę wydajności.

Obliczenia:

• Dostępność: 450 z 480 planowanych minut, czyli 93,8%.
• Wydajność: 58 500 bochenków wobec ideału 450 x 150 = 67 500, czyli 86,7%.
• Jakość: 55 575 dobrych bochenków z 58 500 upieczonych, czyli 95,0%.
• OEE: 0,9375 x 0,8667 x 0,95 = 77,2%, tyle samo co 55 575 dobrych bochenków z idealnych 72 000.

Teraz ta sama zmiana bez kamery. Piec pracował przez wszystkie 480 minut, rejestr przestojów pokazuje jedno przezbrojenie, a pakowarka 55 575 opakowań. Wiadomo, że zmianie zabrakło 16 425 bochenków, i niewiele więcej.

Dzięki zliczeniu przy wyjściu z pieca te 16 425 dzieli się na dwie części. 13 500 bochenków, czyli 90 minut pracy pieca, nigdy nie upieczono: to przezbrojenie plus luki na taśmie. 2925 upieczono, a potem utracono przed zapakowaniem do torebki. To dwa różne problemy, za które odpowiadają różne osoby.

Różni się też koszt: bochenek stracony po piecu zużył ciasto, gaz i robociznę, a luka kosztuje marżę. Fabrico pokazuje straty w pieniądzach, więc oba przypadki warto wycenić według własnych kosztów.

Zasady dla piekarni dotyczące czasu mycia i wydajności idealnej opisujemy w tekście OEE i oprogramowanie do utrzymania ruchu dla piekarni przemysłowych.

Osiem pytań do każdego dostawcy kamer dla piekarni

Warto zadać je każdemu dostawcy, także nam. Jako przypadek testowy najlepiej przynieść rzeczywistą zmianę z zeszłego tygodnia.

Kamery, załogi piekarni i przedstawiciele pracowników

Na końcu linii piekarniczej pracuje wielu ludzi: ładują skrzynki, układają tace, usuwają zacięcia. Kamera skierowana na taśmę zobaczy ręce.

• Kadr kamery ustawia się na produkt, a nie na stanowisko pracy.
• Raportowanie według linii i zmiany, nigdy według konkretnych osób.
• Przed uruchomieniem trzeba uzgodnić, kto może otwierać wideo i w jakim celu.
• W UE RODO trzeba uwzględnić od pierwszego dnia.

W Niemczech ustawa o ustroju zakładów pracy (Works Constitution Act, EN) daje radzie zakładowej (Betriebsrat) prawo współdecydowania w sprawie urządzeń technicznych przeznaczonych do monitorowania zachowania lub wyników pracy pracowników. Radę zakładową należy zaangażować, zanim zawiśnie pierwsza kamera. Nasz przewodnik o kamerach na linii produkcyjnej bez nadzoru nad ludźmi pokazuje, jak to zorganizować.

Maskowanie ludzi na obrazie poza standardową konfiguracją Fabrico jest w planach rozwoju lub wymaga prac na zamówienie, dlatego warto poprosić nas o pokazanie tego, co działa już dziś.

Gdzie pasuje Fabrico

Fabrico to chmurowa platforma OEE i light MES. Na linii piekarniczej działa tak:

• Dziś: przestoje i zliczenia pochodzą z sygnału maszyny (PLC, czujnik lub licznik). Operator dodaje przyczynę przestoju na tablecie lub telefonie. Otrzymują Państwo OEE, przestoje i straty według linii i zmiany, także w pieniądzach, w przeglądarce, na iOS i Androidzie.
• Dodatek z kamerami, na życzenie: kamery AI liczą produkcję, na przykład przy wyjściu z pieca lub na ręcznym stanowisku pakowania do skrzynek. Wideo z kamery można otworzyć dla dowolnej chwili na osi czasu zmiany. W standardowej konfiguracji wideo jest strumieniowane na żądanie, a nie przechowywane w Fabrico. Więcej: computer vision w Fabrico.
• Plany rozwoju, jeszcze niedostępne: kamery, które same wykrywają przestoje, strefy zacięć oraz kamera sugerująca operatorowi przyczynę przestoju. O terminy prosimy pytać.
• Poza zakresem Fabrico: inspekcja skórki, kształtu, kodów na torebkach lub ciał obcych. Systemy inspekcji i wykrywacze metali pozostają na linii. Ich sygnał odrzutu może zasilać składnik jakości w OEE.
• Planowanie: nie deklarujemy funkcji harmonogramowania produkcji. Jeśli jest potrzebne, prosimy zapytać nas podczas demo.
• Państwa dane: można je pobrać przez REST API, webhooki oraz eksport do Excela lub CSV.

Cennik nie jest publiczny. Co wpływa na wycenę, wyjaśnia odpowiedź o kosztach poniżej. Szerszy obraz daje nasz przewodnik po oprogramowaniu OEE.

Nasze twierdzenia prosimy sprawdzać jak twierdzenia każdego dostawcy, na jednej zmianie z własnych danych.

Najczęściej zadawane pytania

Czy kamera policzy bułki i bułeczki, które stykają się na taśmie?

Często tak, jeśli patrzy prosto z góry na taśmę przy stałym oświetleniu, choć stykające się produkty to najtrudniejszy przypadek. To także miejsce, w którym kamera wygrywa z fotokomórką, bo fotokomórka liczy przerwanie wiązki, a nie bułkę. Przed zakupem warto to sprawdzić na najszybszym produkcie, porównując wynik z liczeniem ręcznym.

Czy kamera AI na linii piekarniczej to to samo co wizyjny system inspekcji?

Nie. System inspekcji ocenia każdy produkt: kolor, kształt i kody. Kamera AI do OEE liczy produkcję i daje wideo z wybranej chwili zmiany.

Czy piekarnia powinna liczyć przy wyjściu z pieca, czy przy pakowarce?

W obu miejscach, jeśli to możliwe. Zliczenie przy wyjściu z pieca pokazuje, co upieczono. Zliczenie przy pakowarce pokazuje, co spakowano. Różnica to strata pomiędzy nimi.

Jak działa OEE, gdy piec cały czas pracuje?

Wydajność idealną ustala się przy piecu, w bochenkach lub sztukach na minutę dla każdego produktu. Luki na taśmie widać wtedy jako utratę wydajności, a pieczywo stracone po wypieku jako utratę jakości.

Czy potrzebna jest kamera na każdej linii piekarniczej?

Nie. Na początek wystarczy jedna linia i jedna kamera przy wyjściu z pieca. Jej zliczenie warto porównać z liczeniem ręcznym i z licznikiem pakowarki. Kamery dodaje się tam, gdzie brakuje zliczenia, a nie wszędzie.

Od czego zależy koszt computer vision w piekarni?

Od liczby linii i kamer, montażu w gorących lub zapylonych miejscach, prac sieciowych i szkoleń. Warunki różnią się w zależności od dostawcy, dlatego każdemu warto dać tę samą listę linii.

Chcą Państwo zobaczyć to na swojej linii? Zapraszamy na demo.