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Siemens: maggiore produttività e qualità per il più grande birrificio al mondo

Constellation Brands Inc. sceglie Siemens per la fabbrica di birra Nava in Messico

Constellation Brands, Inc. (CBI) è tra i principali produttori e distributori mondiali di alcolici, vino e birra, che operano negli Stati Uniti, Messico, Canada, Nuova Zelanda e Italia. In qualità di terza azienda produttrice di birra degli Stati Uniti, i suoi noti brand, come Corona, Modelo e Pacifico, sono tra i più importanti e in rapida crescita negli USA. Ma prima del 2013, CBI è stato un importatore e non aveva mai prodotto una bottiglia di birra.

Di recente, l’azienda ha acquisito dal Grupo Modelo i diritti del marchio USA e un’enorme fabbrica di birra Nava in Messico. In questo modo CBI è entrata definitivamente nello sfidante mondo della grande distribuzione su larga scala e nelle operazioni di fabbricazione e imbottigliamento della birra. Da allora, il birrificio Nava è diventato il più grande del mondo nel suo genere con un’annuale capacità produttiva di quasi 27,5 milioni di ettolitri. Le sue attività coprono 885 acri vicino a Piedras Negras, in Messico, solo a poche miglia dal confine con gli Stati Uniti. Tramite linee ferroviarie si garantisce l’approvvigionamento delle materie prime, soprattutto riso, orzo, orzo, malto e mais, dove si trovano mescolate con l’acqua. Dopo la fabbricazione della birra, sedici le linee di confezionamento provvedono all’imbottigliamento in lattine, bottiglie e fusti da pallettizzare e caricare sui treni che li portano al mercato.

La sfida: espandere la capacità dell’impianto del 250 per cento in tre anni

Secondo il vicepresidente dei sistemi di produzione, Chris Renken, il birrificio e l’imbottigliamento del Grupo Modelo Nava sono stati considerati all’avanguardia quando furono costruiti ma il nuovo obiettivo era quello di estendere la capacità produttiva annuale da 8,5 a 20 milioni di ettolitri per soddisfare le attese di crescita del mercato.

L’espansione doveva avvenire contestualmente alle attività dell’impianto che continuava la sua produzione. Gli standard di rete esistenti dell’impianto non fornivano però la segregazione e la disponibilità necessarie. “Inoltre, sei linee di confezionamento, con veicoli per il trasporto automatico a guida laser, e il nostro magazzino ad alta densità operavano su un’unica rete flat Layer 2,” continua Renken.

La soluzione: implementare una soluzione di rete completa e standardizzata con Siemens SCALANCE

Renken ha perciò deciso di affidarsi a Siemens Professional Services for Industrial Networks, un team di esperti di networking. La rete dell’impianto è stata così potenziata e ampliata con più di 4.000 dispositivi di produzione, più di 1.500 Sinamics G120. “Eravamo sicuri che Siemens avrebbe potuto aiutarci a progettare e implementare un modello di rete standardizzato che ci sarebbe poi servito come modello di rete standard per la fabbrica di birra Nava e per tutte le esigenze future”.

Il team di Siemens, insieme a Renken, ha valutato l’attuale rete dell’impianto e ha poi progettato un modello di rete target sicuro, resiliente e ridondante. Il modello sarebbe stato implementato per tre reti separate, ciascuna per una funzione operativa distinta dell’impianto – produzione di birra, imballaggio e servizi di pubblica utilità – e funzionalmente separata dalla CBI enterprise network.

Il nuovo design di rete è stato ottimizzato per l’automazione, altamente segmentato con reti locali virtuali (VLAN) per la sicurezza e la resilienza. Ognuna delle tre reti di impianto dispone di reti di controllo e di funzionamento separate su anelli in fibra da un gigabit su PROFINET Industrial Ethernet utilizzando il protocollo di ridondanza ad alta velocità (HRP) per garantire la resilienza e la disponibilità della rete. All’interno di questi anelli ci sono tre strati: un accesso floor-level con switch gestiti SCALANCE XC-200 interconnessi a Siemens SIMATIC S7 200, 300, e a 400 PLC, ET200SP I/O remoto, server WinCC e HMI. A sua volta, gli anelli si collegano tramite switch gestiti SCALANCE 307-3LD ad un livello superiore di distribuzione dei dati. Questi quindi si collegano a uno strato centrale che utilizza uno switch gestito SCALANCE XM-408-8C Layer 3 per collegarsi in modo sicuro alla rete centrale industriale dell’impianto CBI.

A ulteriore salvaguardia dei collegamenti degli OEM sono stati utilizzati Moduli di sicurezza SCALANCE S602 e S623 con firewall integrati. “I moduli di sicurezza SCALANCE sono stati importanti per garantire una gestione sicura delle connessioni tunnel VPN alle apparecchiature per il monitoraggio delle prestazioni, in base alle condizioni di manutenzione e diagnostica remota”, sottolinea Renken.

La gestione della rete è garantita dal software Siemens SINEMA Server, che è stato progettato per sofisticate applicazioni industriali quali la fabbrica di birra Nava. Con più di 200 interruttori e altri dispositivi di rete da esso gestiti, il software fornisce una completa visibilità operativa della rete dell’impianto con caratteristiche come riconoscimento automatico della topologia, monitoraggio di rete 24×7, e funzioni complete di diagnostica e reportistica.

La diagnostica di rete è integrata nel WinCC dell’impianto. I sistemi HMI/SCADA possono emettere avvisi ed errori attraverso l’interfaccia OPC integrata. I registri eventi e gli allarmi vengono catturati anche per i controlli delle prestazioni.

Un altro grande progetto era quello di aggiornare la rete wireless a supporto dell’impianto di veicoli a guida laser (LGV), 78 dei quali operano nella produzione e 48 nelle spedizioni. La flotta LGV è la più grande nel settore alimentare e delle bevande al mondo. A tal fine, è stata implementata una rete wireless SCALANCE, utilizzando punti di accesso SCALANCE W770 e W780 sugli LGV che comunicano su banda da 5 GHz per evitare interferenze.

World’s largest brewery achieves upgrade, expansion, and operating goals far ahead of schedule

Constellation Brands Inc. chooses Siemens for Nava Brewery in Mexico

Constellation Brands, Inc. (CBI) is among the world’s top manufacturers and marketers of spirits, wine, and beer, operating in the U.S., Mexico, Canada, New Zealand, and Italy. As the third largest beer company in the U.S., its well-known beer lines, such as Corona, Modelo, and Pacifico, are among the nation’s fastest-growing brands. But before 2013, CBI was strictly an importer, not a producer, and had never brewed a single bottle of beer. That year, the company agreed to acquire from Grupo Modelo its U.S. brand rights and massive Nava brewery in Mexico. So, with the stroke of a pen, CBI found itself in the challenging world of large-scale beer brewing and bottling operations. Since then, the Nava brewery has become the world’s largest of its kind with an annual production capacity today of nearly 27.5 million hectoliters. Its operations cover 885 acres near Piedras Negras, Mexico, just a few miles from the U.S. border. Rail lines bring in raw materials, mostly rice, barley malt, and corn grits, where they are mixed with water. After brewing, sixteen packaging lines put the beer in bottles, cans, and kegs to be palletized and loaded back on trains that take them to market.

Challenge: Expand plant capacity 250 percent in three years

According to Manufacturing Systems Vice President Chris Renken, the Grupo Modelo Nava brewery and bottling operations were considered state-of-the-art when built. Based on the success of our brands in the U.S. we had to expand its annual production capacity from 8.5 to 20 million hectoliters in the same timeframe to meet anticipated market growth.

Construction would happen alongside the existing plant operations, which had to continue during that time. the plant’s existing network standards did not provide the necessary segregation and availability required by best practices. “On top of that issue, the six packaging lines, all the laser-guided automated transport vehicles, and our high-density storage facilities operated on a single, flat Layer 2 network,” Renken says.

Solution: Deploy a comprehensive, standardized Siemens SCALANCE network, assisted by Siemens Professional Services

For assistance, Renken engaged Siemens Professional Services for Industrial Networks, a team of skilled networking experts. the plant’s upgraded and expanded network would connect more than 4,000 production-related devices, plus 1,500 Siemens Sinamics G120 drives. “We were confident they could help us design and deploy a standardized network model that could serve us with the Nava brewery and any future requirements we might have,” Renken says.

They assessed the plant’s current network landscape, then designed a target network model that would be secure, resilient, and redundant. The model would be deployed for three separate networks, each for a distinct plant operating function – brewing, packaging, and utilities – and operationally separate from the CBI enterprise network. The new network design was optimized for automation, highly segmented with virtual local area networks (VLANs) for security and resiliency. Each of the three plant networks features separate control and operations networks on one-gigabit fiber rings over PROFINET industrial Ethernet using the High-speed Redundancy Protocol (HRP) to ensure network resiliency and availability. Within those rings are three layers: A floor-level access network with SCALANCE XC-200 managed switches interconnects the plant’s Siemens SIMATIC S7 200, 300, and 400 PLCs, ET200SP remote I/O, and WinCC servers and HMIs. In turn, the rings connect via SCALANCE 307-3LD managed switches to a higher level data distribution layer. These layers then connect to a core layer that uses a SCALANCE XM-408-8C Layer 3 managed switch to link securely to the CBI plant wide industrial core network. Further safeguarding the OEMs’ connections were SCALANCE S602 and S623 security modules with built-in firewalls. “The SCALANCE security modules was important to ensure that we could securely manage their VPN tunnel connections to their equipment for performance monitoring, condition-based maintenance, and remote diagnostics,” Renken points out.

Network management is provided by Siemens SINEMA Server software, which is designed for sophisticated industrial applications such as the Nava brewery. With more than 200 switches and other network devices managed by it, the software provides full operating visibility of the plant’s networks with such features as automatic topology recognition, 24×7 network monitoring, and comprehensive diagnostics and reporting functions. Network diagnostics are integrated into the plant’s WinCC HMI/SCADA systems and can issue warnings and error messages via the integrated OPC interface. Event logs and alarms are captured for performance audits, too.

Another big project requirement was to upgrade the wireless network supporting the plant’s laser-guided vehicles (LGVs), with 78 of them operating in production and 48 in shipping. Together, the LGV fleet is the largest in the world’s food and beverage industry. For this, a SCALANCE wireless network was deployed, using SCALANCE W770 and W780 access points on the LGVs communicating over the 5 GHz band to avoid interference issues.