Quando a Keurig Dr Pepper Ao iniciar a construção de sua unidade de produção e centro de distribuição regional em Allentown, Pensilvânia, a empresa imaginou que o novo local seria a personificação do foco da empresa em segurança, produtividade e sustentabilidade.
Formado há apenas três anos pela fusão da Keurig Green Mountain e do Dr Pepper Snapple Group, o poderoso portfólio de mais de 125 marcas da Keurig Dr Pepper inclui Keurig®, Dr Pepper®, Green Mountain Coffee Roasters®, Canada Dry®, Snapple®, Bai®, Mott's®, CORE® e The Original Donut Shop®.
Planta do ano de 2021: Keurig Dr Pepper
Logo após a conclusão da fusão, a empresa começou a investir em toda a sua cadeia de suprimentos para aumentar a capacidade e os recursos em todos os seus processos de fabricação de bebidas e de fornecimento de materiais. Além da nova unidade de fabricação de bebidas frias em Allentown, a empresa também estava concluindo a construção de uma unidade de última geração para torrefação e embalagem de cápsulas no condado de Spartanburg, Carolina do Sul, e uma fábrica em Newbridge, Irlanda, para produzir concentrado de bebidas.
Em Allentown, o plano era concluir toda a construção e renovação envolvidas no desenvolvimento do local para atender às suas necessidades em 14 meses. Esse é um cronograma agressivo para um projeto desse porte, com certeza. Mas o projeto estava alinhado com a data de conclusão prevista até 20 de março de 2020, quando tudo mudou devido à pandemia da COVID-19.
Naquela data, o governador da Pensilvânia ordenou uma paralisação em todo o estado que incluía projetos de construção, paralisando o projeto Keurig Dr Pepper por seis semanas. Durante seis semanas, nenhum trabalho no local foi realizado. Nenhuma terraplenagem. Nenhuma colocação de concreto. Nenhuma instalação de serviços públicos. Nenhuma instalação ou comissionamento de equipamentos. Nada.
A natureza dos projetos de construção é que um atraso de seis semanas não significa apenas que você está seis semanas atrasado. Ele joga os cronogramas cuidadosamente calibrados no caos, causa atrasos em cascata na entrega de materiais, limita a disponibilidade de profissionais já escassos e força uma corrida louca para descobrir quando o equipamento pode ser entregue ou o que pode ser feito com o equipamento que já está a caminho.
"Acho que qualquer pessoa no ramo sabe que todos os planos são ótimos até que a primeira bala voe, mas isso vai muito além disso", diz Trent Moore, gerente de programa do Dennis Group, que foi o projeto-construção empresa para o projeto. "Quer dizer, estávamos fazendo ajustes no plano diariamente por causa da compressão."
Para a Keurig Dr Pepper e o Dennis Group, essas seis semanas foram um duro golpe em seus planos mais bem elaborados. Mas também acabou sendo outra coisa: uma oportunidade. Isso lhes deu a chance de dar um passo atrás, ter uma noção do desafio que enfrentariam à medida que a pandemia corresse pelo mundo e desenvolver planos para seguir em frente, apesar de uma situação sem precedentes na história recente.
A COVID-19 é parte dessa história, com certeza. Mas não é a história completa. Apesar dos desafios, apesar do novo normal, apesar das enormes interrupções em literalmente todos os aspectos da vida das pessoas que trabalham no projeto, eles ainda conseguiram colocar a produção on-line em janeiro de 2021, com linhas adicionais em março e abril.
Tempos desafiadores exigem soluções inovadoras. As soluções - tanto as relacionadas à COVID-19 quanto as não relacionadas à pandemia - são evidentes em cada centímetro da instalação de 1,5 milhão de pés quadrados e são a razão pela qual a Keurig Dr Pepper ganhou o prêmio 2021 Prêmio de Fábrica do Ano em Engenharia de Alimentos.
Encontrar e adaptar o site certo
Não se encontra 1,5 milhão de pés quadrados em qualquer lugar. A equipe sabia que precisava de um local que atendesse a vários critérios específicos, e a busca foi ampla, em um raio de mais de 150 milhas em Nova York, Nova Jersey, Pensilvânia, Delaware e Maryland para atender à meta da Keurig Dr Pepper de atender à sua base de clientes do Nordeste. O local também precisava atender às necessidades da instalação em termos de água, serviços públicos, acessibilidade ferroviária e mão de obra qualificada.
O local de Allentown preenchia todos os requisitos, mas não era um local aberto. Havia dois armazéns em processo de construção, um com cerca de 80% concluídos; o outro estava no início do processo, com apenas cerca de 30% de terraplenagem concluídos. Os planos de construção poderiam ser modificados para atender às necessidades da KDP, mantendo-se dentro dos parâmetros das licenças.
O armazém de fachada que já estava em construção foi adaptado para se tornar o centro de distribuição regional, enquanto o local de construção que só tinha parte da terraplenagem concluída foi modificado para ser a instalação de produção. Foram necessárias várias modificações, incluindo a expansão das portas das docas e do espaço para escritórios.
"Este edifício foi projetado de forma substancial quando começamos. Então, basicamente, redefinimos todo o programa para modificar drasticamente o projeto para suportar um uso pretendido completamente diferente."
-Trent Moore, gerente de programa, Dennis Group
O local em si também precisou de algum trabalho adicional devido ao terreno da Pensilvânia, que fica sobre rochas que podem se enfraquecer e ceder, criando buracos. Foi necessário fazer uma análise geotécnica e remediar as possíveis áreas problemáticas, e o concreto teve que ser derramado durante o inverno.
O local e os prédios precisavam atender não apenas às necessidades atuais, mas também à expansão futura e à demanda dos consumidores. Com mais de 125 marcas no portfólio da empresa e a possibilidade de as tendências de consumo mudarem em um curto espaço de tempo, as instalações precisavam ser flexíveis e adaptáveis para atender às mudanças nos requisitos de produção.
"Tínhamos isso em mente desde o primeiro dia, quando recebemos a tarefa de procurar uma instalação", diz David Arnold, diretor sênior de engenharia de fabricação da Keurig Dr Pepper. "Não se tratava apenas de atingir nossas metas atuais de curto prazo, mas também de crescimento futuro. Portanto, essa foi uma grande parte do projeto e da definição de como seria o futuro, da melhor forma que sabemos, e o que achamos que seriam nossas necessidades comerciais futuras."
Preparar-se para as necessidades futuras não é apenas uma decisão pontual. É um processo contínuo, que exige a avaliação dos parâmetros operacionais atuais da instalação, o que é necessário para atender às necessidades futuras e como preencher as lacunas que possam existir. Arnold, sua equipe e a liderança da unidade estão em constante comunicação sobre o que a unidade precisa agora e no futuro para atender às necessidades atuais e planejar o futuro.
"Atualmente, estamos avaliando o desempenho do sistema em relação ao projeto e às nossas expectativas", diz Arnold. "Estamos nos certificando de que acomodamos todos os nossos planos futuros quando dissemos: 'ei, é isso que faremos no futuro'. Queremos ter certeza de que isso ainda é verdade."
Esse processo de avaliação e a observação do futuro são parte integrante das operações cotidianas, diz Brian Group, líder da unidade, Keurig Dr Pepper.
"É continuar a desenvolver e aumentar nosso pessoal para oferecer os melhores resultados para a empresa", diz Group. "Ainda estamos no início dessa jornada, mas, mesmo assim, é uma jornada que nos dedicamos a continuar. Queremos que esta seja uma das melhores instalações de manufatura da categoria dentro da rede KDP. Portanto, vamos continuar a crescer."
Estabelecendo uma conexão
O coração da operação são as linhas assépticas da Sidel que, segundo o Group, "fazem de Allentown uma das fábricas assépticas mais capazes e rápidas do país, produzindo 60.000 garrafas por hora ou 1.000 garrafas por minuto". Atualmente, as linhas estão produzindo a marca Snapple da empresa, que recentemente passou por uma renovação de marca que inclui sua garrafa de 16 oz feita de plástico reciclável 100%.
Em vez de um sistema tradicional de enchimento a quente, as linhas assépticas usadas pela Keurig Dr Pepper recuperam 85% do calor usado pelo enchimento a uma temperatura mais alta e aplicam menos resfriamento por meio de glicol resfriado. Os benefícios do uso do envase a temperatura ambiente em vez do envase a quente em linhas assépticas são duplos: ele oferece a possibilidade de utilizar uma variedade maior de formatos e tamanhos de garrafas que agradam ao consumidor e a possibilidade de reduzir a quantidade de plástico usado e o peso das garrafas.
Após o enchimento, as garrafas são transportadas para as linhas de rotulagem e produção, onde são rotuladas, agrupadas e embaladas em diferentes formatos e quantidades, dependendo da produção. O produto paletizado segue para o centro de distribuição regional ao lado, que abriga tudo o que é feito na unidade de produção, bem como o produto acabado de outras unidades de produção da KDP. Isso criou um desafio, pois a empresa queria evitar o uso de caminhões para transportar o produto pelo estacionamento da unidade de produção até o centro de distribuição.
A solução foi construir um bonde de 420 pés de comprimento que conectasse os dois prédios. O produto acabado sai da paletizadora e é transportado para um elevador, que o leva até o início do bonde. Os paletes são automaticamente transportados pelo túnel do bonde até um elevador no centro de distribuição, que os abaixa para que possam ser transportados por uma empilhadeira até a área de armazenamento adequada.
Como diz Moore, da Dennis Group, o bonde foi um exemplo da colaboração e da comunicação que ajudaram a tornar o projeto um sucesso, mesmo quando certos parâmetros mudaram ao longo do processo. A ideia original era um prédio para abrigar a unidade de produção e o centro de distribuição, mas quando isso mudou para dois prédios, foi necessária uma solução para levar o produto do ponto A ao ponto B de forma eficiente e, ao mesmo tempo, diminuir o impacto ambiental da movimentação de paletes de um prédio para outro.
Foto 1: Os produtos acabados são paletizados e transportados para um elevador, que eleva os paletes até um transportador que os leva pelo bonde até o centro de distribuição regional. Foto 2: Uma visão de perto do produto paletizado sendo transportado para o elevador. Foto 3: Produto paletizado sendo transportado para o centro de distribuição regional, onde será baixado e movido por empilhadeira para a área de armazenamento correta. (Clique em cada imagem para ampliar.)
"Toda a equipe colaborou para descobrir como poderíamos resolver o problema", diz Moore. "Embora o bonde não seja totalmente exclusivo, é uma maneira bastante interessante de resolver parte do problema."
Depois que o bonde foi escolhido como a solução, veio o desafio de garantir que ele operasse da maneira desejada. Com quatro linhas em operação no momento, os paletes estão chegando de linhas diferentes e nem sempre na mesma ordem ou no mesmo cronograma. Portanto, os paletes precisam ser indexados e rastreados para garantir que sejam gerenciados e enviados para a área de armazenamento adequada. Os elevadores e a esteira transportadora são automatizados, o que elimina a necessidade de os operadores levantarem e abaixarem os paletes e movê-los pela esteira do bonde. No entanto, isso também significa que não há um operador para verificar os paletes quando eles entram ou saem do sistema de bonde. O comprimento do transportador também aumenta a complexidade da estrutura de controle e dos parâmetros operacionais.
Ter em mente a expansão futura também foi uma parte fundamental do projeto do bonde, diz Patrick Miller, engenheiro de controles do Dennis Group.
"Ele foi dimensionado para a capacidade futura dessa instalação, que dobrará a produção", diz Miller. "Portanto, também houve muitas considerações, sabendo que não vamos dobrar o número de bondes nos dois edifícios."
"Temos quatro linhas que se unem e estão produzindo paletes constantemente, e não necessariamente de forma perfeita, uma a uma."
-Patrick Miller, engenheiro de controles, Dennis Group
Implementação de estratégias de automação
O bonde é apenas um exemplo das extensas estratégias de automação e controles que foram implementadas em toda a instalação. A KDP e a Dennis Group se concentraram em identificar soluções automatizadas sempre que possível e, em seguida, implementá-las tendo em mente as necessidades atuais e futuras.
Havia dois desafios de automação separados: a produção e o próprio edifício. Esses são desafios comuns no setor de alimentos e bebidas, mas o que a KDP e a Dennis Group queriam fazer era uni-los para que pudessem ter uma visão completa do que estava acontecendo nas instalações a qualquer momento e reagir conforme necessário.
"Você nunca chegará a uma instalação sem luzes, a menos que possa obter dados agregados que são usados pelo seu sistema de gerenciamento predial", diz Chris Bryant, gerente de engenharia do Dennis Group. "Onde estão os pontos quentes da instalação? Onde está o tráfego de pedestres? O que esses manipuladores de ar precisam para funcionar nessa sala? Isso vai alterar a quantidade real de água que precisamos nesta receita e usar todos esses dados para modelar controles preditivos e criar aplicativos de IA e tudo o mais junto? Mas, para fazer isso, essas informações precisam ser consolidadas. Esses sistemas precisam estar juntos."
Foto 1: Transportadores automatizados e de alta velocidade movimentam o produto durante todo o processo de produção. Foto 2: Uma das envasadoras assépticas da fábrica. (Clique em cada imagem para ampliar).
Para isso, os sistemas precisam se comunicar entre si, o que significou a implementação de uma estrutura de controles que permitisse que os controles do edifício BACnet se comunicassem com o sistema SCADA e vice-versa. Em seguida, todos esses dados precisam ser gerenciados e coletados de forma que os operadores e engenheiros possam usá-los para tomar decisões informadas, em vez de simplesmente se afogarem em um fluxo de informações esmagador.
Para fazer isso, a equipe usou um gateway para facilitar a comunicação entre os dois sistemas. O BMS pode enviar alarmes não apenas para um problema na operação do edifício, mas também para alarmes de processo. Isso permite que os operadores e engenheiros respondam rapidamente a um alarme para qualquer aspecto das operações, em vez de receberem apenas alarmes de processo ou alarmes do edifício, ou terem de monitorar sistemas separados para cada um deles.
Mas o sistema ainda precisa ser seguro, o que criou um desafio para a integração das comunicações, diz Bryant.
"Uma das vitórias desse projeto foi poder realmente convergir e nivelar a rede para torná-la totalmente acessível até os dispositivos de nível zero."
-Patrick Miller, engenheiro de controles, Dennis Group
"Essa interação não foi fácil, simplesmente porque a empresa e a manufatura são separadas como precisam ser", diz Bryant. Portanto, conseguir essa comunicação não foi necessariamente um grande desafio, mas foi um caminho crítico para obter a funcionalidade final que estávamos buscando."
Impulsionado por pessoas
Embora a instalação seja altamente automatizada, as pessoas são fundamentais para as operações. Permitir que essas pessoas façam seu trabalho de forma segura e eficiente é uma das principais prioridades da KDP, e isso se mostra em todo o projeto e operação do processo de produção.
Tradicionalmente, as fábricas de bebidas têm linhas de produção em forma de ferradura, mas esse não é o caso dessa instalação. A equipe aproveitou o espaço disponível para esticar as linhas de produção e as projetou em pares, de modo que os painéis de controle dos equipamentos de uma linha fiquem de frente para os equipamentos da linha parceira. Isso permite que um operador controle duas linhas, simplesmente cruzando um corredor para recarregar materiais de rotulagem ou retirar amostras para verificações de qualidade.
Mas eles não queriam que as pessoas tivessem que atravessar esses corredores desnecessariamente. Por isso, construíram uma faixa de pedestres no início das linhas de produção que permite que os funcionários acessem cada linha sem ter que atravessar os corredores e ficar atentos ao tráfego de empilhadeiras. A faixa de pedestres tem outra finalidade: é onde a infraestrutura elétrica de cada linha é instalada, permitindo fácil acesso para manutenção ou reparos.
"Trata-se de ouvir as pessoas que estão fazendo o trabalho e tentar torná-lo o mais seguro e eficiente possível."
-Brian Group, líder de site, Keurig Dr Pepper
O design e o layout foram outro sucesso impulsionado pela colaboração e comunicação, diz Rod Walker, gerente de projetos da Dennis Group. A Dennis Group tem a experiência em design e construção; a Keurig Dr Pepper tem a experiência operacional. Assim, quando a Dennis Group apresentou uma estratégia para projetar uma linha para atender às metas de produção, a Keurig Dr Pepper pôde examiná-la do ponto de vista operacional e fazer alterações com base no que os operadores precisavam. Isso também funcionava ao contrário: a Keurig Dr Pepper podia fornecer parâmetros com base em seu conhecimento dos requisitos operacionais para oferecer mais contexto para as decisões de projeto. Isso leva a decisões finais que funcionam tanto do ponto de vista do projeto quanto do ponto de vista operacional.
"Às vezes, essas coisas estão em desacordo violento", diz Walker. "Nós ajudamos a derrubá-las e a descobrir qual é o melhor projeto."
Foto 1: As máquinas de rotulagem automatizadas rotulam as garrafas à medida que elas são transportadas. As máquinas são configuradas de modo que um operador possa cobrir duas linhas para carregar o filme, retirar amostras para verificações de qualidade e responder a alarmes. Foto 2: Um operador carrega o filme em uma etiquetadora. (Clique em cada imagem para ampliar.)
Segurança e eficiência
A instalação é grande. Muito grande. Isso significa que as equipes tinham muito espaço para trabalhar com o design e o layout, mas também precisavam ter em mente os desafios logísticos da movimentação de materiais e pessoas durante o processo de produção. Se os operadores tiverem que se deslocar constantemente de uma extremidade da instalação para a outra, de repente o tamanho se torna uma desvantagem em vez de uma vantagem.
Essa foi uma das principais preocupações durante as etapas de projeto, construção e planejamento operacional. A Keurig Dr Pepper queria um espaço que facilitasse a operação e a manutenção de todos os equipamentos nas instalações e, ao mesmo tempo, garantisse o cumprimento eficiente das metas de produção. Além disso, a segurança dos funcionários era primordial, o que significa que as equipes se concentraram em como movimentar as pessoas pelas instalações de forma que não precisassem desviar de empilhadeiras ou outros possíveis perigos.
Foto 1: Garrafas cheias e tampadas passando pelo sistema de transporte para o próximo estágio do processo. Foto 2: Um operador carrega ingredientes na sala de mistura. Soluções ergonômicas, como elevadores, ajudam a garantir que os funcionários não estejam constantemente pegando e carregando sacos de ingredientes. Foto 3: Em vez do design clássico de "ferradura" para uma fábrica de bebidas, a Keurig Dr Pepper esticou as linhas para aproveitar o espaço e possibilitar que um operador cubra duas linhas. (Clique em cada imagem para ampliar.)
Muitas dessas decisões foram tomadas no processo de projeto, como normalmente acontece. Mas Arnold diz que a KDP esperou certas decisões importantes de projeto até que pudessem colocar funcionários em certas partes da fábrica. Como exemplo, a equipe trouxe funcionários para a sala de lotes e solicitou feedback antes de tomar algumas decisões finais sobre como a sala de lotes seria projetada e operada.
"Nós os recebemos, conversamos sobre o trabalho que seria feito e perguntamos a eles: 'como podemos facilitar a operação de vocês com mais segurança'", diz Arnold. A dosagem e a mistura são, em sua maioria, automatizadas, mas alguns ingredientes menores são adicionados manualmente, de modo que um resultado do feedback dos funcionários foi a criação de plataformas de mistura que incluem elevadores tipo tesoura e descarregadores de tambor integrados, permitindo melhor ergonomia e maior segurança dos funcionários em comparação com a necessidade de levantar e carregar ingredientes.
"Muitas vezes olhamos para plantas mais antigas e elas podem operar bem, mas é quase impossível fazer a manutenção de alguns equipamentos porque eles estão muito apertados. Por isso, fizemos uma abordagem muito deliberada para permitir espaço para manutenção e acesso a todos os equipamentos."
-Rod Walker, gerente de projetos, Dennis Group
Como diz o Grupo, esse mecanismo de feedback e resposta é uma peça contínua do quebra-cabeça operacional. Os funcionários acompanham melhoria contínua e metodologias enxutas, e estão sempre avaliando a operação em busca de áreas com potencial de melhoria ou maior eficiência.
"Trata-se de ouvir as pessoas que estão fazendo o trabalho e tentar torná-lo o mais seguro e eficiente possível", diz Group. "Isso é contínuo e, com base na forma como operamos, continuaremos a fazer isso e procuraremos todas as oportunidades que surgirem e tomaremos as medidas necessárias."
Confiança no processo
Embora o local tenha sido desenvolvido, projetado e construído para atender a determinados parâmetros operacionais, esses parâmetros não são novos para a Keurig Dr Pepper. A empresa tem operações de fabricação extensas e o compromisso de toda a empresa com a melhoria contínua significa que a equipe de Allentown tem recursos para utilizar quando se trata de enfrentar desafios operacionais.
"Existe uma maneira melhor? Podemos simplificar isso, podemos torná-lo mais eficiente, eliminar etapas, eliminar variações, para continuar crescendo e avançando?"
-Brian Group, líder de site, Keurig Dr Pepper
Mas a instalação de Allentown também é um passo à frente em muitos aspectos, o que significa que a equipe está continuamente avaliando o processo e procurando áreas de possível melhoria. É uma combinação de práticas recomendadas fundamentais desenvolvidas em toda a empresa e novas maneiras de fazer as coisas.
Um exemplo é o foco da instalação em elementos de design sustentável, incluindo eficiência energética. Um elemento de design exclusivo é que, quando a temperatura do ar ambiente atinge 42 graus - uma ocorrência frequente durante o inverno da Pensilvânia - os resfriadores de glicol são desligados e os caminhos de fluxo da tubulação são desviados automaticamente para usar o resfriamento mecânico das torres de resfriamento para temperar a água resfriada para os usuários do processo, o que reduz bastante o consumo de energia.
Foto 1: As garrafas chegam à fábrica como moldes pré-formados, que são aquecidos e expandidos antes do envase. Foto 2: Um operador carrega as tampas nos funis, de onde elas são transportadas para a sala de enchimento. Foto 3: Uma visão interna de um dos enchimentos. (Clique em cada imagem para ampliar).
O panorama geral
"Temos uma oportunidade única com o espaço, a localização, a liderança no local e, principalmente, as pessoas."
-David Arnold, diretor sênior de engenharia de fabricação da Keurig Dr Pepper
Um projeto de construção dessa magnitude é difícil na melhor das circunstâncias, assim como operá-lo de forma eficaz e eficiente. Exige planejamento cuidadoso, atenção a cada detalhe, por menor que seja, e um compromisso de avaliar e melhorar constantemente cada aspecto do processo.
Esses foram os desafios que a Dennis Group e a Keurig Dr Pepper enfrentaram mesmo antes de a pandemia da COVID-19 se tornar uma preocupação. Adicione esses desafios à mistura e tudo será ampliado.
Foto 1: Depois que as garrafas são enchidas, tampadas, rotuladas e embaladas, elas são transportadas para a paletização. Foto 2: Um operador atualiza os totais de produção. Foto 3: Uma visão das linhas de produção. A faixa de pedestres na parte de trás da foto permite que os funcionários passem de uma linha para outra sem precisar atravessar os corredores; ela também abriga a infraestrutura elétrica de cada linha. (Clique em cada imagem para ampliar).
Mas esses desafios foram superados por meio da colaboração e da comunicação, e a instalação é um exemplo brilhante de como uma empresa de projeto e construção e um fabricante de alimentos e bebidas podem se unir para criar uma instalação que possa atender às necessidades atuais e, ao mesmo tempo, estar pronta para o futuro.
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Não foi uma tarefa fácil, com certeza. Mas foi uma tarefa que as equipes envolvidas conseguiram concluir com estilo, mesmo sendo um empreendimento gigantesco.
"Muitos dos projetos em que trabalhamos envolvem vários grupos empresariais diferentes", diz Arnold. "Mas com esse projeto em particular, não sei se há um grupo com o qual não tenhamos trabalhado. 'Equipe em primeiro lugar' é um dos valores da nossa empresa, e aproveitamos isso para montar um grande projeto e construir uma grande fábrica aqui." FE
Publicado em
Engenharia de Alimentos, agosto de 2021
Autor
Casey Laughman
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