”Tuotannosta otetaan fyysisesti näyte, joka kannetaan labraan, jossa puolestaan mitataan näytteen sisältämät halutut pitoisuudet. Tämän jälkeen tuotantoa säädetään saatujen tulosten perusteella.”
Näin kuvailee laboratoriolaitetoimittaja Hosmedin tuotepäällikkö Arto Hurmalainen perinteistä laadunvalvonnan mittausprosessia.
”Ongelmallista tästä tekee sen, että mittauksen ja tuotannon säädön välillä on pitkä viive, sillä tuloksen saamiseen menee paljon aikaa.”
Saatujen tulosten avulla olisi tarkoitus säätää prosessia, mutta usein tilanne on jo ohi tuloksen saavuttua.
”Tällöin saatuja tuloksia pystytään hyödyntämään vasta seuraavaan prosessikiertoon, eikä tämä ole kovin kustannustehokasta”, Hurmalainen sanoo.
Hosmed on kehittänyt lähi-infrapunaspektroskopiaan (englanniksi NIRS, near-infrared spectroscopy) perustuvia mittapäitä, joiden avulla prosessista pystytään tekemään mittauksia reaaliajassa.
”Mittapää voidaan asettaa suoraan mihin tahansa kohtaan prosessivirtaa, jolloin siitä ei tarvitse ottaa sivuvirtoja mittausta varten. Näin syntyvän hävikin määrä pienenee”, Hurmalainen kertoo ja korostaa, että ratkaisu palvelee hyvin laajalla sovelluskentällä.
”Teknologiaa voidaan hyödyntää missä hyvänsä prosessissa, jossa juoksee jotain tavaraa, elintarvikepuolesta lääketeollisuuteen asti.”
Mittaus onnistuu kaikentyyppisille aineille haastavissa oloissa
Teknologian avulla pystytään mittaamaan prosessivirran halutusta kohdasta raaka-ainekoostumusta ja yksittäisten raaka-aineiden pitoisuuksia kaikenlaisissa olosuhteissa.
”Ainetta pystytään mittaamaan sen kaikissa olomuodoissa ja hyvinkin haastavissa oloissa, kuten happamassa ympäristössä tai korkeassa paineessa tai lämpötilassa. Oikea mittapää löytyy lähes mihin vain kohteeseen.”
Sen lisäksi että tulos saadaan reaaliajassa, laite pystyy Hurmalaisen mukaan myös keskustelemaan prosessin kanssa ja säätämään sitä saatujen tulosten perusteella.
”Perinteisesti tulos on tullut monitorille. Sen jälkeen joku on syöttänyt tuloksen eteenpäin ja mittaus on käynnistetty ihmisen toimesta. Kun automaatio toimii molempiin suuntiin, ihmisen panosta ei tarvita enää samalla tavalla.”
Kaksisuuntaisen automaation ansiosta prosessia ei tarvitse keskeyttää mittausta varten, ja saadut mittaustiedot voidaan nopeasti valjastaa osaksi prosessin kulkua.
Hurmalainen uskoo, että jatkossa tuotannon optimointiin kiinnitetään aiempaa tarkemmin huomiota.
”Tähän asti on ehkä enemmän keskitytty siihen, että lopputuote on hyvä. Välttämättä ei ole juuri mietitty, miten tuotantovaiheessa voidaan säästää vaikkapa energia- ja raaka-ainekustannuksissa.”
Ympäristö ja kukkaro kiittävät, kun hukkatuotantoa ei synny
Reaaliaikaisen mittauksen edut korostuvat käytettäessä luonnonmateriaaleja prosessin raaka-aineena.
”Luonnonmateriaali ei ole lähtöraaka-aineena homogeenista. Siksi prosessiakaan ei voida toteuttaa aina samalla tavalla.”
Sekä lopputuotteen laadun että prosessin hinnan kannalta on oleellista tietää esimerkiksi se, kuinka paljon näyte sisältää vettä kussakin vaiheessa. Kuivauksen hinta saattaa vaihdella prosessin eri kohdissa suuresti.
”Tyypillisesti kuivaus tehdään kahdessa vaiheessa, joista ensimmäinen on energiakustannuksiltaan selvästi edullisempi. Jos tässä vaiheessa kuitenkin kuivataan liikaa, koko tuote voi mennä pilalle.”
”Loppukuivauksessa taas tuote ei voi enää pilaantua, mutta tämän kuivauksen hinta on moninkertainen.”
Kun prosessia pystytään kontrolloimaan reaaliajassa, myös mahdolliset peruuttamattomat virheet voidaan välttää.
”Jos lopputuotteessa on pielessä jotain, jota ei enää voi muuttaa, käytännössä koko tuote menee jätteeksi.”
Hukkatuotannon välttämisestä kiittää sekä ympäristö että kukkaro.
”Yksi asiakkaamme laski, että jos yhden tuotantoerän vuodessa pystyy tätä kautta pelastamaan, laiteinvestointi on jo maksanut itsensä takaisin”, Hurmalainen myhäilee.
Käyttäjän tukeminen ykkösprioriteettina
Reaaliaikainen NIR-spektroskopia on ollut olemassa jo pitkään, mutta sitä ei ole aiemmin saatu tehokkaasti käyttöön.
”Vaikka laitteita on ollut markkinoilla, niiden käyttö on ollut vähäistä ennen kaikkea siksi, että laitevalmistajat eivät ole kyenneet tarjoamaan riittävää osaamista käyttöönottoon ja loppukäytön tukeen”, Hurmalainen kiteyttää.
Hosmed ryhtyi kehittämään teknologiaa ensisijaisesti asiakkaiden tarpeista lähtien.
”Saamme todella paljon yhteydenottoja. Kysyntä on suurta reaaliaikaisille mittauksille.”
Laitteiden käyttäjän tukeminen on Hosmedille ykkösprioriteetti.
”Tarjoamme kattavaa tukea sekä käyttöönotossa että esimerkiksi laitteiden taustalla toimivassa kalibroinnissa.”
Prosessituotannossa voidaan Hurmalaisen mukaan usein hyödyntää samaa teknologiaa, joka on ollut käytössä jo laboratoriovaiheessa.
”Asiakaspalautteet ja käytännön kokemukset osoittavat, että kun manuaaliset mittaukset laboratoriossa toimivat luotettavasti, ne pystytään skaalaamaan erittäin hyvin suoraan tuotantoon.”
Osaava henkilöstö on Arto Hurmalaisen mukaan kaiken perustana.
”Kyse on kokonaisratkaisusta. Laite itsessään ei mittaa vielä mitään, vaan ratkaisevaa on ymmärtää, miten kokonaisuus toimii ja mitä luotettavat mittaukset edellyttävät. Tämä on meidän osaamisaluettamme.”
