Roboty paletyzacyjne stanowią innowacyjne rozwiązanie, które umożliwia automatyczne układanie produktów na paletach zgodnie z określonymi wzorcami. Te zaawansowane maszyny są programowane do precyzyjnego manipulowania produktami o różnych kształtach i rozmiarach, co pozwala na elastyczność w obsłudze różnorodnych linii produkcyjnych.

Wzrost wydajności

Zdaniem Sebastiana Procka, Dyrektora Działu Budowy Maszyn, AIUT Sp. z o.o., paletyzacja robotem poprawia wydajność i skraca czas tego procesu, co przekłada się bezpośrednio na wzrost wydajności operacyjnej. – Przede wszystkim jednak automatyzacja procesu paletyzacji zwiększa bezpieczeństwo pracy i BHP, eliminując m.in. ryzyko kontuzji oraz urazów związanych z ręcznym manipulowaniem, zwłaszcza ciężkimi ładunkami. Robot zastępuje w tym przypadku człowieka w procesach, gdzie często człowiek nie może wykonać określonych zadań ze względu na ciężar produktu lub po prostu brakuje chętnych do tego typu zadań. Taka inwestycja zapewnia jednocześnie szybki zwrot i poprawia warunki pracy tam, gdzie jest to szczególnie oczekiwane – dodaje Sebastian Procek.

W opinii Michała Osieckiego, Specjalisty Produktów Sterowanie i Napędy, OMRON Electronics, największą korzyścią z zastosowania robotów do paletyzacji na końcu linii produkcyjnej jest elastyczność pod kątem zmiennych gabarytów, kształtów produktów i kartonów czy liczby warstw oraz szybkie zmiany pomiędzy wstępnie przygotowanymi planami paletyzacji. Roboty współpracujące często nie wymagają wygrodzenia, wystarczy zainstalować urządzenia bezpieczeństwa, np. w postaci kurtyny świetlnej, skanera, maty, dodatkowych zderzaków na chwytaku, aby ochronić pracowników i zmaksymalizować wydajność ich pracy.

– Roboty umożliwiają automatyzację procesu paletyzacji, m.in. przez automatyczne wysyłanie powiadomień o gotowej palecie, powiadamianie o braku produktów do paletyzacji lub ich minimalnej ilości do zachowania wydajności procesu; kontrolę ułożenia opakowań, obecności przekładek; potwierdzanie i rejestrację odczytanych kodów, dat, opisów na opakowaniach; wizyjną identyfikację opakowań (funkcja cobotów wyposażonych w system wizyjny). Dzięki temu możliwe jest również precyzyjne zaplanowanie czasu potrzebnego na paletyzację określonej ilości towaru. Użycie robotów współpracujących pozwala oddelegować pracowników do innych zadań, wymagających większego zaangażowania, podczas gdy cobot przejmie zadania nużące i powtarzalne – wyjaśnia Michał Osiecki.

Łatwość obsługi robotów sprawia, że jeden pracownik na zmianie może koordynować pracę nawet kilku urządzeń do paletyzacji. Można realnie ograniczyć czas pracy pracowników lub uzupełnić braki w zatrudnieniu wywołane np. przez choroby. – Użycie robotów w linii paletyzacji pozwala odciążyć pracowników i ma to realne odbicie w zmniejszeniu liczby wypadków w pracy czy np. konieczności skierowania pracownika na rehabilitację – kończy Michał Osiecki.

Automatyzacja na końcu linii produkcyjnej to nie tylko roboty paletyzacyjne, ale także szereg innych rozwiązań technologicznych, takich jak systemy wizyjne do kontroli jakości, systemy transportu wewnętrznego czy też oprogramowanie do zarządzania produkcją. Te różnorodne technologie działają wspólnie, aby zapewnić płynność procesu produkcyjnego oraz zoptymalizować zużycie zasobów. Korzyści płynące z automatyzacji na końcu linii produkcyjnej obejmują zwiększenie efektywności, redukcję kosztów operacyjnych, poprawę jakości produktów oraz możliwość szybkiej reakcji na zmiany w popycie rynkowym. Ponadto, poprzez zautomatyzowanie powtarzalnych zadań, pracownicy mogą skoncentrować się na bardziej wartościowych czynnościach, takich jak innowacje czy obsługa klienta.

Zdaniem Łukasza Szczepkowskiego, Sales Managera, KUKA Polska, aby np. wyliczyć lub przeliczyć inwestycje robotyczne versus pracę manualną, należy wziąć pod uwagę koszty zakupu i eksploatacji robota, oszczędności wynikające z redukcji kosztów pracy oraz potencjalne korzyści, takie jak zmniejszenie ilości odpadów i zwiększenie wydajności produkcji.

– Roboty paletyzujące KUKA wypadają w tej kategorii ponadprzeciętnie dobrze. Biorąc pod uwagę właśnie tzw. TCO (total cost of ownership), gdzie kalkulujemy nie tylko koszt zakupu, ale również koszty serwisu czy użycia prądu, okazuje się, że wydajność robota będzie wielokrotnie bardziej korzystna. Pracownicy, wykonujący do tej pory te monotonne czynności, mogą być przeniesieni do ciekawszych zadań – puentuje Łukasz Szczepkowski.

Krok po kroku

Przygotowanie robota paletyzującego do pracy w konkretnej aplikacji rozpoczyna się od szczegółowej analizy wymagań tej aplikacji. W trakcie tego procesu konieczne jest zidentyfikowanie rodzaju produktów, jakie będą paletyzowane, ich kształtów, rozmiarów, wag oraz tempo produkcji. Wymagane jest również określenie sposobu układania produktów na palecie oraz ustalenie parametrów technicznych zarówno palet, jak i opakowań.

Zdaniem Dominika Hebdy, Specjalisty ds. Robotyki, PROSTER Sp. z o. o., po wyborze odpowiedniego robota paletyzującego oraz innych komponentów automatyki, elektryki i mechaniki i sposobu ich komunikacji kolejnym krokiem jest etap projektowania, czyli utworzenie modelu chwytaka dla robota oraz pozostałych elementów linii, projekt schematu elektrycznego oraz symulacyjne programy automatyki i robotyki.

– Środowiska symulacyjne w rzeczywisty sposób pozwalają odzwierciedlić całą wdrażaną linię, pracę robota, wszystkich innych maszyn i określić czasy cyklu. W przypadku samego robota paletyzującego symulacja daje możliwość oprogramowania i przetestowania całego procesu paletyzacji, wraz z różnymi referencjami produktu czy różnorodnymi schematami ułożeń produktów na palecie, w zdecydowanie szybszym czasie niż w fizycznych warunkach. Pozwala również wyeliminować ewentualne błędy projektowe i programistyczne. W kolejnej fazie projektu odbywa się montaż części mechanicznej, konfiguracja urządzeń automatyki oraz robota, a następnie docelowe uruchomienie wraz z przeszkoleniem kadry pracowniczej. Na koniec przekazanie pełnej dokumentacji linii, co pozwala klientowi posiadać własną wiedzę nt. wdrożonego systemu – wyjaśnia Dominik Hebda. Dodaje jednocześnie, że zwrot takiej inwestycji uzależniony jest od wielu czynników, m.in. od różnic w zużyciu energii i mediów, od zużycia materiałów wykorzystywanych do produkcji (chodzi między innymi o zmniejszenie defektów produkcyjnych), od powtarzalności i jakości procesu.

– Chcąc obliczyć przybliżony czas zwrotu inwestycji, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim liczbę pracowników pracujących przy linii oraz ich utrzymanie i porównać to z kosztem wdrażanego systemu. Zazwyczaj przyjmuje się, że inwestycja zwraca się w okresie 3–5 lat – mówi Dominik Hebda.

Z kolei Łukasz Szczepkowski przedstawia jak wygląda proces przygotowania robota paletyzującego do pracy w jego firmie. Na etapie wyboru odpowiedniego modelu robota wykonuje się symulację w KUKA.Sim, która pokazuje, jak będzie działać aplikacja, jaki będzie czas cyklu czy zużycie prądu. – Następnie realizowany jest projekt integracji robota z istniejącym systemem produkcyjnym, co obejmuje projektowanie układu roboczego i zapewnienie kompatybilności z innymi elementami linii produkcyjnej. Po zainstalowaniu robota przeprowadzane jest jego programowanie i testowanie, aby dostosować działanie do specyficznych zadań paletyzacyjnych. Ostatnim etapem jest uruchomienie robota i monitorowanie jego pracy w celu zapewnienia optymalnej efektywności i dokładności procesów paletyzacji. Całość procesu odbywa się najczęściej przy udziale integratora. W KUKA funkcjonuje program Official System Partner, który skupia najlepszy integratorów, wyspecjalizowanych w poszczególnych aplikacjach – kończy Łukasz Szczepkowski.

Wybór robota

Sebastian Procek wskazuje na konkretne aspekty i parametry techniczne, które należy wziąć pod uwagę na etapie doboru robota paletyzującego. Jego zdaniem należy poszerzyć perspektywę. Nie oceniamy samego robota, a całe stanowisko zrobotyzowane. Projektując zrobotyzowane stanowisko do paletyzacji, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim czas cyklu produkcyjnego. Jeśli czas cyklu jest krótki, może się okazać, że potrzebujemy nie jednego, a np. dwóch robotów paletyzujących, aby zdążyć wykonać dane zadanie.

– Roboty paletyzujące mogą się różnić parametrami, ale z uwagi na konkurencyjność tego typu rozwiązań nigdy nie będą to różnice, które pozwolą jednemu robotowi wykonać daną pracę dwa razy szybciej niż innym. Stąd tak ważna jest ocena parametrów całego stanowiska i zadań, jakie będzie miała do wykonania dana aplikacja. Jednocześnie oceniamy to, jak wygląda produkt, który będzie pobierany z linii, analizujemy zwłaszcza jego gabaryty oraz wagę. Uwzględniamy zmienność produkcji i to, czy stanowisko ma obsługiwać paletyzację jednego czy kilku produktów, a zatem czy w pewnych zakresach ma być uniwersalne czy dedykowane pod jeden produkt. Parametry wielkości i ciężaru produktu determinują dobór robota i narzędzi, w jakie będzie wyposażony (rodzaj chwytaka). Ocenie podlega również sposób układania produktów, a zatem czy produkty układane będą na palecie, w pojemnikach, a może na transportowym robocie mobilnym typu AMR/AGV. Mając powyższą wiedzę o produkcie i rodzaju operacji do wykonania, wybierając robota, należy więc ocenić m.in. czas jego pracy, to czy ma odpowiedni zasięg oraz udźwig, aby obsłużyć konkretny proces – kończy Sebastian Procek.

W ocenie Michała Osieckiego kluczowym parametrem jest zasięg i udźwig (towaru wraz z chwytakiem). Sam chwytak jest z reguły niezależnym elementem doboru, ale warto zadbać o to, aby jego obsługa była zintegrowana w oprogramowaniu cobota. Ważne jest także to, aby chwytak obsługiwany był przez złącza na kiści robota, aby uniknąć konieczność prowadzenia przewodów na zewnątrz ramienia robota. – Kolejny ważny parametr w paletyzacji to maksymalna wysokość palety. Dla uzyskania odpowiednio dużej wysokości paletyzowania konieczne może być zastosowanie dodatkowej osi pionowej (7 osi). Korzystnie jest wybrać kolumnę podnoszącą cobota, której obsługa i sterowanie może być zintegrowane z kontrolerem cobota. Ostatnia kwestia to wydajność – coboty zazwyczaj pozwalają na układanie maksymalnie kilkunastu opakowań lub kartonów na minutę, w wielu przypadkach będzie to 8–12/min – dodaje Michał Osiecki.

Łukasz Szczepkowski podkreśla również elastyczność robota, która umożliwia łatwe dostosowanie do zmieniających się wymagań produkcyjnych oraz interfejs użytkownika, który powinien być intuicyjny w obsłudze, aby ułatwić programowanie i konfigurację robota. – Wsparciem przy wyborze robota paletyzującego są nieodpłatne narzędzia cyfrowe KUKA. Jest m.in. Robot Guide, który pozwala nam krok po kroku sprawdzić nasze potrzeby oraz dobrać robota i zobaczyć, jak sprawdzał się w zbliżonych aplikacjach. Drugie narzędzie to KUKA.Load, w którym dokładnie sprawdzimy, jak wybrany model robota, będzie pracował pod danym obciążeniem – mówi Łukasz Szczepkowski.

Konkretne rozwiązania

Na koniec nasi rozmówcy krótko przedstawiają, jakie urządzenia w gamie robotów paletyzujących proponują ich firmy. I tak np. OMRON specjalizuje się w ofercie robotów kolaboracyjnych do różnych zastosowań, w tym do paletyzowania kartonów lub innych znormalizowanych opakowań na typowych paletach, niemal w każdym zakładzie produkcyjnym na końcówce linii produkcyjnej. – Urządzenia tego typu wyposażone są w interfejs użytkownika umożliwiający zaprogramowanie wielkości opakowania, sposobu układania warstw, ich ilości, odpowiedniego zintegrowania chwytaka z cobotem czy dodatkowe funkcje bezpieczeństwa chroniące pracowników oraz maksymalizujące wydajność pracy cobota. Zastosowanie zintegrowanej kamery pozwala na lepszą kompensację niedokładnej pozycji palety, unikanie podstawowych błędów (brak towaru, brak palety itp.). Stosujemy także unikalne rozwiązanie z pozycjonowaniem cobota poprzez system wizyjny i dedykowany znacznik TM Landmark, który pozwala na proste przemieszczanie paletyzatora pomiędzy liniami produkcyjnymi – dodaje Michał Osiecki.

Firma PROSTER posiada w swojej ofercie konkretne rozwiązania dla robotów paletyzujących; m.in. chwytaki podciśnieniowe do kartonów, chwytaki mechaniczne do kartonów, chwytaki dedykowane do przenoszenia pełnych warstw, chwytaki do przenoszenia produktów w kształcie rolki/tulei. – Dysponujemy chwytakami z funkcją pomiaru pozycji produktu który ma zostać złapany/pobrany lub takie które są w stanie kontrolować rozmiar produktu. W bazie produktów mamy również szeroką gamę transporterów, maszyn przenoszących oraz systemy centrujące i bazujące – uzupełnia Dominik Hebda.

Zdj.: PROSTER

Również spółka KUKA proponuje szeroką gamę robotów paletyzujących, które są przystosowane do różnorodnych zastosowań przemysłowych. – Urządzenia te charakteryzują się wysoką zdolnością ładunkową, dużym zasięgiem pracy oraz wyjątkową prędkością i precyzją, co sprawia, że są idealne do szybkiego i dokładnego paletyzowania szerokiej gamy produktów. Roboty paletyzujące KUKA wyróżniają się także zaawansowanymi funkcjami, takimi jak elastyczność konfiguracji, łatwość integracji z innymi systemami i intuicyjne interfejsy użytkownika – to wszystko dzięki paczkom technologicznym, które w przejrzysty dla użytkownika sposób ułatwiają uruchomienie pierwszej paletyzacji – kończy Łukasz Szczepkowski.

Generalnie więc nie będzie przesadą stwierdzenie, że w dzisiejszym środowisku biznesowym, w którym liczą się każda sekunda i każdy grosz, inwestycja w robotykę i automatyzację na końcu linii produkcyjnej staje się coraz bardziej niezbędna dla utrzymania konkurencyjności i zapewnienia sukcesu przedsiębiorstwa.

Sławomir Erkiert

Ten i inne artykuły znajdziecie w czasopiśmie Kaizen – dostępnym w naszym sklepie