Artykuł porównuje cztery sposoby organizacji paletyzacji kartonów z kilku linii: osobne cele robotyczne, jednego robota obsługującego kilka strumieni, robota na torze jezdnym oraz centralny system paletyzacji. Wyjaśnia, jak wydajność linii, zmienność napływu produktów, dostępna przestrzeń, ciągłość pracy i plany rozwoju zakładu wpływają na wybór właściwego układu.
Spis treści:
- Od czego zależy wybór układu paletyzacji?
- Osobny robot dla każdej linii
- Jeden robot paletyzujący kartony z kilku linii
- Buforowanie i logika priorytetów w systemie wieloliniowym
- Kiedy stosuje się robota na torze jezdnym?
- Kilka robotów pracujących równolegle
- Kiedy układ staje się centralnym systemem paletyzacji?
- Przykład realizacji: dwa centralne systemy i 16 robotów
- Jak wybrać właściwy wariant?
- Najczęściej zadawane pytania
Paletyzację kartonów doprowadzanych z kilku linii produkcyjnych można zorganizować na różne sposoby. Poszczególne linie mogą być połączone z osobnymi celami robotycznymi, produkty z różnych strumieni można kierować do jednego robota, a w bardziej rozbudowanych instalacjach stosuje się zespół robotów pracujących równolegle lub robota na torze jezdnym. Przy odpowiedniej skali i organizacji produkcji rozwiązaniem jest centralny system paletyzacji.
Wybór wariantu zależy nie tylko od liczby linii, lecz także od ich wydajności, nieregularności napływu kartonów, liczby produktów i planów paletyzacji, dostępnej przestrzeni oraz sposobu transportu pustych i pełnych palet. Znaczenie mają również wymagania dotyczące ciągłości pracy i plany rozwoju zakładu.
Od czego zależy wybór układu paletyzacji?
Pierwszym etapem projektowania linii paletyzacji jest analiza przepływu produktów. Należy określić, ile kartonów opuszcza poszczególne linie, jak zmienia się ich wydajność oraz czy w procesie występują krótkotrwałe spiętrzenia. Średnia wydajność nie zawsze wystarcza do właściwego doboru systemu, ponieważ kilka linii może w tym samym czasie przekazywać produkty do paletyzacji z maksymalną prędkością.
Na wybór układu wpływają m.in.:
- wydajność poszczególnych linii i różne warianty obciążenia systemu;
- właściwości i formaty kartonów;
- liczba produktów oraz planów paletyzacji;
- sposób kompletacji i liczba kartonów pobieranych w jednym cyklu;
- rozmieszczenie linii i dostępna przestrzeń oraz możliwości poprowadzenia transportu produktów i palet;
- odległości pomiędzy strefami pobrania a stanowiskami paletowymi;
- częstotliwość zmian asortymentu;
- wymagania dotyczące ciągłości pracy;
- przewidywany rozwój produkcji.
Dopiero zestawienie tych danych pozwala ocenić, czy korzystniejsze będą niezależne cele, współdzielenie robota przez kilka linii, zastosowanie toru jezdnego czy skupienie procesu w centralnym obszarze paletyzacji.
Osobny robot dla każdej linii
Najprostszym pod względem organizacyjnym rozwiązaniem jest połączenie każdej linii lub maszyny pakującej z osobną celą robotyczną. Kartony pokonują wówczas krótką drogę pomiędzy pakowaniem a paletyzacją, a praca poszczególnych stanowisk pozostaje w dużym stopniu niezależna.
Takie rozwiązanie sprawdza się szczególnie wtedy, gdy linie są od siebie oddalone, mają wysoką wydajność albo wymagają różnych sposobów pobierania i układania produktów. Zatrzymanie jednej celi nie wpływa bezpośrednio na paletyzację produktów z pozostałych linii.
Osobne stanowiska można dodawać sukcesywnie wraz z rozwojem produkcji. Należy jednak przewidzieć dla nich miejsce i odpowiednią infrastrukturę przy każdej linii. Przy niewielkiej wydajności poszczególnych strumieni roboty pracują ze znacznym zapasem wydajności, natomiast przy nieregularnym napływie produktów obciążenie stanowisk zmienia się w czasie. W niektórych zakładach niezależność stanowisk i prosty przebieg transportu są jednak ważniejsze niż współdzielenie urządzeń.
Jeden robot paletyzujący kartony z kilku linii
Jeżeli łączna wydajność kilku linii mieści się w możliwościach jednego stanowiska paletyzacji, kartony można doprowadzić do wspólnego robota. Robot pobiera produkty z kilku stref, a następnie układa je na paletach zgodnie z planami przypisanymi do poszczególnych produktów.
Takie rozwiązanie pozwala dostosować liczbę robotów do łącznej wydajności wszystkich doprowadzanych strumieni. Warunkiem jest jednak uwzględnienie nie tylko średniego napływu kartonów, lecz także sytuacji, w których kilka linii jednocześnie pracuje z dużą wydajnością.
Podczas projektowania analizuje się:
- czas pobierania i odkładania kartonów;
- liczbę produktów przenoszonych w jednym cyklu;
- odległości pomiędzy strefami pobrania i stanowiskami paletowymi;
- częstotliwość zmian planu paletyzacji;
- dostępność odpowiednich pustych palet;
- możliwość równoczesnego napływu produktów z kilku linii.
Jeden robot może pracować z kilkoma liniami, jeżeli wszystkie punkty pobrania i odkładania znajdują się w jego zasięgu. Jeżeli część z nich znajduje się poza tym zasięgiem, należy rozważyć zastosowanie innego układu.
Buforowanie i logika priorytetów w systemie wieloliniowym
W układzie, w którym produkty z kilku strumieni są kierowane do jednego robota lub na wspólny ciąg transportowy, bufory gromadzą kartony w okresach, gdy ich napływ przekracza możliwości odbioru. Logika sterowania określa natomiast kolejność pobierania produktów z poszczególnych strumieni.
W granicach pojemności bufora krótkie zatrzymanie stanowiska paletyzacji albo odcinka transportu nie powoduje zatrzymania współpracującej linii. Potrzeba zastosowania buforów, ich rozmieszczenie i pojemność wynikają z analizy możliwych wariantów obciążenia systemu.
Przy ustalaniu kolejności pobierania produktów system sterowania może uwzględniać m.in. stopień zapełnienia buforów, czas pozostawania w nich kartonów, aktualny stan linii, dostępność stanowisk paletowych oraz priorytety produkcyjne.
Kiedy stosuje się robota na torze jezdnym?
Tor jezdny, nazywany również osią liniową lub siódmą osią robota, umożliwia przemieszczanie robota pomiędzy kilkoma punktami pobrania i stanowiskami paletowymi. Rozszerza jego zakres pracy poza standardowy zasięg ramienia.
Rozwiązanie stosuje się m.in. wtedy, gdy:
- kartony są doprowadzane z kilku oddalonych od siebie linii;
- robot pracuje przy większej liczbie stanowisk paletowych;
- układ zakładu sprzyja rozmieszczeniu punktów pobrania i odkładania wzdłuż jednej osi;
- standardowy zasięg robota jest niewystarczający.
Zastosowanie toru jezdnego rozszerza zasięg robota. Czas przejazdu pomiędzy punktami pobrania i odkładania jest częścią cyklu i uwzględnia się go przy obliczaniu wydajności. Liczą się także kolejność realizacji zadań, możliwe spiętrzenia produktów oraz wpływ zatrzymania robota na pracę współpracujących z nim linii.
Tor jezdny nie przesądza o możliwości ograniczenia liczby robotów. Dobór urządzeń wynika z łącznej wydajności linii, zakresu wykonywanych operacji oraz czasu przejazdów.
Kilka robotów pracujących równolegle
Układ z kilkoma robotami stosuje się, gdy łączna wydajność linii przekracza możliwości jednego urządzenia. O wyborze takiego rozwiązania mogą decydować również rozmieszczenie linii oraz wymagania dotyczące ciągłości pracy.
Poszczególne roboty mogą pracować w niezależnych celach połączonych z określonymi liniami albo w ramach jednego centralnego systemu paletyzacji. W odpowiednio zaprojektowanej instalacji można również wydzielić strefy zdolne do niezależnej pracy, dzięki czemu zatrzymanie jednej z nich nie powoduje wyłączenia całego systemu.
Kiedy układ staje się centralnym systemem paletyzacji?
Wyróżnikami centralnego systemu są: połączenie paletyzacji z wielu linii w jeden system, zintegrowany przepływ produktów i palet oraz nadrzędne sterowanie całym procesem. O jego centralnym charakterze nie decydują natomiast: konkretna liczba robotów i stanowisk paletowych, obecność wspólnej magistrali transportowej ani sposób transportu palet.
Centralną paletyzację warto rozważyć zwłaszcza wtedy, gdy skupienie procesu w jednym obszarze pozwala zautomatyzować transport produktów oraz pustych i pełnych palet, a także wspólnie wykorzystać urządzenia do zabezpieczania, znakowania i kontroli gotowych ładunków.
Jeżeli system obejmuje wspólną magistralę transportową, kartony mogą być kierowane do poszczególnych stanowisk paletyzacji zależnie od ich dostępności i aktualnego obciążenia. Pozwala to elastycznie rozdzielać napływające produkty, a przy odpowiednim zapasie wydajności również kontynuować paletyzację po zatrzymaniu jednego ze stanowisk.
Więcej: Centralna paletyzacja
Przykład realizacji: dwa centralne systemy i 16 robotów
Skala i układ centralnej paletyzacji mogą zmieniać się wraz z rozwojem zakładu. W jednej z realizacji Wikpolu pierwszy centralny system paletyzacji obejmował 10 robotów. Wraz z rozbudową produkcji uruchomiono drugi centralny system z kolejnymi 6 robotami.
Nie była to zatem wyłącznie rozbudowa istniejącej instalacji o następne stanowiska. Utworzenie kolejnego centralnego obszaru wynikało z nowych warunków produkcyjnych i organizacji zakładu.
Przykład pokazuje, że rozwój paletyzacji nie zawsze oznacza powiększanie jednego systemu. W zależności od rozmieszczenia nowych linii, ich wydajności, dostępnej przestrzeni i organizacji transportu właściwym rozwiązaniem jest rozbudowa istniejącego obszaru albo uruchomienie kolejnego systemu.
Jak wybrać właściwy wariant?
Nie istnieje jeden układ paletyzacji odpowiedni dla każdego zakładu. Osobne cele zapewniają dużą niezależność linii, jeden robot pozwala połączyć kilka strumieni o odpowiedniej łącznej wydajności, a tor jezdny rozszerza zakres jego pracy. Przy większej liczbie linii i potrzebie zintegrowania przepływu produktów oraz palet rozwiązaniem jest system z kilkoma robotami lub centralna paletyzacja.
Optymalny układ paletyzacji kartonów dobiera się na podstawie analizy przepływu produktów, łącznej wydajności linii, nieregularności napływu kartonów, dostępnej przestrzeni, możliwości poprowadzenia transportu oraz planów rozwoju produkcji. Standardowym elementem projektowania nowego rozwiązania jest symulacja procesu, która pozwala zweryfikować zakładaną wydajność, stopień wykorzystania poszczególnych urządzeń oraz płynność przepływu produktów i palet.
