Zastosowanie robotów współpracujących w branży spożywczej.

Branża spożywcza w dalszym ciągu mierzy się ze skutkami pandemii, jak zakłócenia w globalnych i lokalnych łańcuchach dostaw czy nieobecności pracowników. Dodatkowo wyższe koszty zatrudnienia, rosnące ceny transportu i energii, a także surowców oraz wysoka inflacja sprawiają, że firmy szukają rozwiązań, które z jednej strony obniżą koszty produkcji, a z drugiej pozwolą zachować najwyższą wydajność pracy i jakość wytwarzanych produktów. Jednym ze sposobów radzenia sobie z obecnymi wyzwaniami rynku jest automatyzacja produkcji. Co robotyka ma do zaoferowania branży spożywczej? Które procesy można i warto automatyzować?

Coboty – co potrafią? Paletyzowanie przewodzi stawce.

Roboty współpracujące można wykorzystywać m.in.: do procesów pakowania, paletyzacji, etykietowania, kontroli jakości produktów, zadań typu pick and place lub przy obsłudze maszyn. Coboty charakteryzują się dużą elastycznością i wszechstronnością. Pracują niezależnie od warunków środowiska – w wilgotnych szklarniach, chłodniach, albo przy gorących piecach, pod warunkiem, że temperatura otoczenia mieści się w przedziale 0-50ﹾC. To sprawia, że pracodawcy redukują ryzyko urazów pracowników w niesprzyjających, wymagających lokalizacjach.

Miejsce wdrożenia cobotów nie wpływa na ich funkcjonowanie i osiągane wyniki. Ramiona robotów współpracujących można dowolnie zaprogramować, przenieść i przesunąć, dzięki czemu mogą wspierać różne stanowiska lub przejść od produkcji do pakowania na tej samej powierzchni – mobilność i uniwersalność cobotów umożliwiają zautomatyzowanie wielu zadań w jednej lokalizacji. Warto zaznaczyć, że po przeprowadzeniu oceny ryzyka, roboty współpracujące nie wymagają ogrodzeń zabezpieczających, co jest równoznaczne z oszczędnością miejsca i uniknięciem wydatków związanych z dostosowaniem zakładu.

Łatwe programowanie cobotów ma szczególne znaczenie w branży spożywczej, której konkurencyjny charakter wymusza na producentach szybką reakcję na zmiany zachodzące na rynku i konieczność dostosowania procesów do wytwarzania nowych produktów. Włoska firma Cascina Italia by sprostać nowym wyzwaniom musiała zoptymalizować wewnętrzne procesy i uwolnić część zasobów. Tradycyjne roboty okazały się zbyt drogie i trudne do wdrożenia z uwagi na niewielką ilość miejsca w zakładzie powodującą, że każde urządzenie musiało funkcjonować blisko pracowników. Włoski przetwórca jaj zdecydował się na zakup cobota UR5. Robot został wdrożony na jednym z stanowisk końcowych. Przygotowuje pudła zawierające 144 kartony, w których umieszcza po 10 jajek. UR5 zautomatyzował jeden z najbardziej żmudnych procesów. Niewielki rozmiar maszyny pozwolił zainstalować ją bezpośrednio na linii produkcyjnej, bez konieczności poświęcania cennego miejsca. Rozwiązanie zwróciło się w niecały rok, a firma automatyzując pakowanie, paletyzację oraz etykietowanie znacznie poprawiła wydajność linii produkcyjnej.

Kluczowe akcesoria cobotów

Ważnymi komponentami robotów współpracujących są chwytaki, kluczowe dla wszechstronności maszyn. Możemy wyróżnić chwytaki magnetyczne, pneumatyczne, podciśnieniowe, precyzyjne oraz rotacyjne. Każdy rodzaj jest przeznaczony do innych zadań. Akcesorium zapewnia obsługę przedmiotów o różnorodnych kształtach, wymiarach, wadze i materiale. Na przykład, chwytaki magnetyczne mogą podnosić i przenosić metalowe obiekty z różną siłą. Moc siły wybiera operator, który dostosowuje ją do masy przedmiotów. Z kolei podciśnieniowe wykorzystują ssanie do przenoszenia rzeczy o niestandardowych kształtach. Są też specjalne chwytaki do obsługi małych i kruchych obiektów z możliwością ustawienia poziomu siły uchwytu. Narzędzia te potrafią być delikatne niczym ludzka dłoń, a niektóre z nich występują nawet pod zbliżoną postacią.

Innowacyjne chwytaki wraz z systemami wizyjnymi, które są wspierane uczeniem maszynowym, zapewniają bezbłędną pracę cobotów nawet w nieuporządkowanych środowiskach. Łatwo zintegrowane skanowanie SKU i możliwość podnoszenia opakowań lub produktów o niemal dowolnym rozmiarze i kształcie upraszczają, przyspieszają i usprawniają operacje handlu internetowego, realizacji zamówień, magazynowania, logistyki i łańcucha dostaw. Taka elastyczność i wszechstronność zapewniają duży komfort producentom. Roboty współpracujące odciążają pracowników od niekorzystnej ergonomicznie, powtarzalnej pracy, dzięki czemu pracodawca może skorzystać z dodatkowej siły roboczej przy ważniejszych i bardziej kreatywnych zadaniach. Dodatkowo, w przypadku jakichkolwiek zmian w miejscu pracy, cobota można szybko i łatwo wdrożyć w nowych konfiguracjach dzięki jego niewielkim rozmiarom i lekkiej konstrukcji.

Coboty w praktyce

Możliwości cobota w zakresie współpracy z innymi urządzeniami wypróbowano w zakładzie Orkla Foods Sverige w szwedzkiej miejscowości Kumla. Firma szukała automatycznego rozwiązania, które współpracowałoby z innymi maszynami produkcyjnymi, byłoby łatwe do przenoszenia i programowania oraz zdolne do pracy obok operatorów, bez konieczności montowania rozległych instalacji bezpieczeństwa. Postawiono na cobota UR10, który zautomatyzował proces umieszczania lodów waniliowych w kartonach. Robot pracuje samodzielnie, ale jest częścią sieci, obejmującej również urządzenie do ustawiania, zamykania i odbioru kartonów. Dodatkowo UR10 wykorzystywany jest również podczas paletyzacji oraz przenoszenia ciężkich przedmiotów. O działaniu cobota mówi Johan Linné, kierownik zakładu w Orkla Food Kumla: „Jest elastyczny, łatwy do zainstalowania, prosty do zaprogramowania i może wykonywać różne zadania w sieci z innymi urządzeniami. Ważną zaletą jest, że zatrzymuje się, jeżeli się na niego wpadnie, co sprawia, że jest bezpieczny i nie wymaga instalowania wokół siebie żadnych barierek bezpieczeństwa”. Zdaniem Johana Linné okres zwrotu z inwestycji w UR10 wyniósł 6 miesięcy.

Z kolei jedna z największych cukrowni w Europie, firma Nordic Sugar wykorzystała cobota do kontroli jakości. W trakcie sezonu produkcyjnego dział testowania analizuje w sumie 80 000 próbek buraków cukrowych. Monotonne zadanie ważenia pojemników z buraczanym puree było wykonywane przez roboty od 1993 roku, lecz rozwój robotyki oznaczał, że nadszedł czas na unowocześnienie zakładu. Wobec tego Nordic Sugar wdrożyło cobota UR5, którego głównym zadaniem jest wspomniane zajęcie. Po doświadczeniach z jednym robotem współpracującym firma postanowiła zainwestować w dwa kolejne. Obecnie trzy UR5 skanują kody kreskowe, przenoszą pojemniki z cukrem oraz ważą produkty. Procesy realizują dzięki pneumatycznemu chwytakowi i skanerowi kodów kreskowych zintegrowanym z narzędziem dołączonym na końcu ramienia. „W naszym przypadku model UR5 zastąpił innego robota, lecz gdybym musiał wykorzystać pracę ludzkich rąk, robot spłaciłby się w cztery miesiące. Teraz możemy inwestować w nowe roboty zamiast kupować części zamienne do starych” – zaznacza Bo Berghdahl, kierownik ds. produkcji i analiz w Nordic Sugar.

Roboty współpracujące Universal Robots mogą pracować przez całą dobę, siedem dni w tygodniu, aby sprostać nawet najbardziej wygórowanym wymaganiom branży spożywczej, zapewniając nieprzerwaną produktywność. Taka możliwość jest niezwykle przydatna w czasie sezonu urlopowego. Tymczasowe zatrudnianie nowych osób jest problematyczne z punktu widzenia firmy – nowi pracownicy wymagają przeszkolenia, a także czasu na zrozumienie i naukę zadań. Coboty mogą być rozmieszczane i przeprogramowywane tak często, jak tylko jest to potrzebne. Roboty zachowują 100% powtarzalność swoich działań, a wysoka jakość finalnych produktów występuje niezależnie od wielkości danej produkcji.