Εφαρμογές ρομποτικών συστημάτων εγκιβωτισμού και παλετοποίησης σε ελληνικές βιομηχανίες τροφίμων

Αναστάσιος Σταθόπουλος, Επιχειρησιακός Διευθυντής, Ζήνων Αυτοματισμοί ΑΒΕΤΕ,

Φίλιππος Σφυρής, Διευθυντής Μάρκετινγκ, Όμιλος Θεοδώρου,

Οι ελληνικές βιομηχανίες τροφίμων αυτοματοποιούν τα τελικά στάδια της παραγωγής

Στο πλαίσιο της προσπάθειας για βελτίωση της ανταγωνιστικότητας, η ελληνική βιομηχανία τροφίμων ενσωματώνει νέες μεθόδους και τεχνολογίες που συμβάλλουν (α) στη μείωση του κόστους παραγωγής και (β) στη βελτίωση της ασφάλειας και ποιότητας των προϊόντων. Αυτό συμβαίνει γιατί η επένδυση σε αυτούς τους δυο άξονες δημιουργεί τις προϋποθέσεις για έξοδο από την κρίση, μέσα από την ενίσχυση της θέσης των επιχειρήσεων στην εγχώρια και τη διεθνή αγορά.

Η υιοθέτηση ρομποτικών συστημάτων γίνεται κυρίως στο πλαίσιο της αυτοματοποίησης των διαδικασιών στα τελικά στάδια της παραγωγής και συσκευασίας (end-of-line), δηλαδή κατά τον εγκιβωτισμό και την παλετοποίηση των προϊόντων. Τα πρώτα συστήματα εγκαταστάθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και από τότε ο αριθμός τους αυξάνεται συνεχώς, προσφέροντας πολλαπλά οφέλη όσον αφορά τη μείωση του κόστους και την αύξηση της αποδοτικότητας. Η εμπειρία από εγκαταστάσεις στην Ελλάδα δείχνει ότι σε περιπτώσεις επιχειρήσεων που λειτουργούν σε τρεις βάρδιες, η επένδυση σε ένα ρομποτικό σύστημα εγκιβωτισμού ή  παλετοποίησης μπορεί να αποσβεστεί σε διάστημα μικρότερο των 2 ετών.

Γιατί οι ελληνικές βιομηχανίες τροφίμων επενδύουν σε ρομποτικά συστήματα αυτοματοποίησης της συσκευασίας

Η χρήση της ρομποτικής τεχνολογίας για την αυτοματοποίηση των τελικών σταδίων της παραγωγής και συσκευασίας βοηθά τις βιομηχανικές επιχειρήσεις:

• να μειώσουν σημαντικά το κόστος παραγωγής
• να διατηρήσουν υψηλές ταχύτητες παραγωγής με ασφαλή χειρισμό των προϊόντων
• να προσαρμοστούν εύκολα στις διακυμάνσεις της ζήτησης
• να αποκτήσουν ευελιξία κατά τη διαχείριση πολλών διαφορετικών συσκευασιών
• να ελαχιστοποιήσουν το ανθρώπινο σφάλμα
• να βελτιώσουν τις συνθήκες εργασίες (ασφάλεια εργαζομένων, ασθένειες λόγω ανύψωσης βάρους)
• να εναρμονιστούν με τους κανονισμούς ασφαλείας (π.χ. μέγιστο επιτρεπτό βάρος κιβωτίου που διαχειρίζεται ένας εργαζόμενος) και
• να διασφαλίσουν την ποιότητα των προϊόντων.

Τα βιομηχανικά ρομπότ παρέχουν ταχύτητα και ακρίβεια κινήσεως επομένως συμβάλουν στη μείωση των χρόνων παραγωγής και επομένως του κόστους των παραγό¬μενων προϊόντων. Μειώνονται επίσης σημαντικά οι νεκροί χρόνοι και εξασφαλίζονται αυξημένοι, σταθεροί και προβλέψιμοι ρυθμοί παραγωγής εξασφαλίζοντας έτσι την εύρυθμη λειτουργία της παραγωγής.

Τα ρομποτικά συστήματα δεν επηρεάζονται από παράγοντες όπως η κόπωση, οι άσχημες και επικίνδυνες συνθήκες εργασίας, επομένως εξασφαλίζουν σταθερή ποιότητα του παραγό¬μενου προϊόντος. Δεδομένου ότι είναι εφικτό να εργάζονται συνεχώς είναι εύκολο να καλυφθούν εποχιακές εξάρσεις της ζήτησης ή επείγουσες παραγγελίες.

Τα βιομηχανικά ρομπότ είναι μηχανισμοί που  μπορούν να κινηθούν σε οποιοδήποτε σημείο του χώρου εργασίας τους υπό τον έλεγχο προγράμματος Η/Υ. Επομένως παρέχουν εξαιρετική ευελιξία για χειρισμό διαφορετικών προϊόντων ενώ απαιτούνται ελάχιστες ρυθμίσεις σε περιφερειακό εξοπλισμό κατά την αλλαγή από το ένα προϊόν στο άλλο. Το χαρακτηριστικό αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σήμερα που η ποικιλία των προϊόντων είναι μεγάλη, οι παρτίδες παραγωγής είναι σχετικά μικρές και εναλλάσσονται συχνά. Επίσης δεδομένου ότι δεν υπάρχουν πολλές ρυθμίσεις δεν υπάρχει και απώλεια (φύρα) προϊόντος μέχρι να ρυθμιστεί σωστά η μηχανή κατά την εναλλαγή.

Οι ρομποτικοί βραχίονες είναι μηχανισμοί που παράγονται σε σειρές παραγωγής από μεγάλους κατασκευαστικούς οίκους επομένως είναι δοκιμασμένες και αξιόπιστες λύσεις που αρκεί να προσαρμοστούν στις ανάγκες της συγκεκριμένης εφαρμογής. Επομένως το ρομποτικό σύστημα είναι αξιόπιστο και χωρίς «παιδικές ασθένειες» ενώ μειώνεται σημαντικά τόσο το κόστος όσο και ο χρόνος ανάπτυξης της λύσης σε σχέση με συμβατικές αυτόματες μηχανές. Επιπλέον και οι ανάγκες συντήρησης είναι μειωμένες ενώ τα πληρέστατα διαγνωστικά μηνύματα  διευκολύνουν την ταχεία αποκατάσταση βλαβών.

Δεδομένου ότι ο ρομποτικός βραχίονας μπορεί να προσαρμοστεί για διάφορες εφαρμογές, είναι απολύτως εφικτό να ξαναχρησιμοποιηθεί όταν ο κύκλος ζωής του αρχικού προϊόντος κλείσει. Επομένως παρέχεται προστασία της βασικής επένδυσης που έγινε στην αγορά του μηχανήματος γεγονός εξαιρετικά σημαντικό σήμερα που η διάρκεια ζωής κάθε προϊόντος είναι σχετικά σύντομη.

Τα ρομποτικά συστήματα αυτοματοποιούν τον εγκιβωτισμό των προϊόντων

Τα ρομποτικά συστήματα εγκιβωτισμού τοποθετούνται μετά από την πρωτογενή συσκευασία του προϊόντος και χρησιμοποιούνται για την ομαδοποίηση και τοποθέτηση των προϊόντων με συγκεκριμένη διάταξη σε κιβώτια, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή τόσο στην ταχύτητα παραγωγής όσο και στις ιδιαιτερότητες της συσκευασίας των προϊόντων.

Σε εφαρμογές εγκιβωτισμού συνήθως χρησιμοποιούνται ρομπότ 2, 4 ή 6 αξόνων αρθρωτού τύπου ή τύπου SCARA. Προσφέρουν μεγάλη ταχύτητα (έως και 50 κινήσεις το λεπτό) και ευελιξία. Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές εγκιβωτισμού μπουκαλιών, προϊόντων αρτοποιίας (π.χ. κρουασάν) ή γλυκισμάτων και στην βιομηχανία φαρμάκων. Η μεγάλη ταχύτητα των ρομπότ είναι δυνατό σε ορισμένες περιπτώσεις να κάνει περιττή την χρήση διανομέων για τον σχηματισμό ορόφου πριν τον εγκιβωτισμό προσφέροντας έτσι απλότητα και ευκολία στην αλλαγή προϊόντων.

Συχνά επίσης οι ρομποτικοί βραχίονες μπορούν να συνεργάζονται με συστήματα τεχνητής όρασης (Vision) για τον εντοπισμό των προς συσκευασία προϊόντων που κινούνται πάνω σε μεταφορική ταινία. Τυπικές εφαρμογές η συσκευασία μπισκότων ή σοκολατιδίων σε πλαστικές θήκες (blisters) ή χάρτινα κουτιά. Εφαρμογές αυτού του τύπου προσφέρουν μέγιστη ευελιξία και ταχύτητα αλλαγής προϊόντος καθώς και δυνατότητες παραγωγής για συσκευασίες που περιέχουν διαφόρων τύπων παρεμφερή προϊόντα (π.χ. σοκολατίδια)

Ένα ρομποτικό σύστημα εγκιβωτισμού τυπικά περιλαμβάνει:

• Διάταξη εγκιβωτισμού
• Μηχανή διαμόρφωσης κιβωτίων
• Μηχανή κλεισίματος κιβωτίων
• Σύστημα διακίνησης προϊόντων και κιβωτίων

Σε ορισμένους κλάδους της βιομηχανίας τροφίμων είναι απαραίτητη η φόρτωση των παραγόμενων προϊόντων σε ειδικά δοχεία ή καρότσια έτσι ώστε να υποστούν κάποιες ενδιάμεσες διεργασίες πριν την τελική συσκευασία τους. Τυπικό παράδειγμα η διαδικασία αποστείρωσης με κλιβανισμό. Στις εφαρμογές αυτές τα ρομπότ που χρησιμοποιούνται είναι 4 ή 6 βαθμών ελευθερίας και συνήθως εφοδιάζονται με αρπάγη που συλλαμβάνει πολλά προϊόντα ταυτόχρονα για αύξηση της ταχύτητας παραγωγής. Τα ρομπότ σε τέτοιες εφαρμογές υποκαθιστούν περισσότερους του ενός ανθρώπους εξασφαλί¬ζοντας σταθερό ρυθμό παραγωγής, καλύτερη εκμετάλλευση του κυρίως παραγωγικού μηχανή¬ματος που μπορεί πλέον να λειτουργεί στην βέλτιστη ταχύτητα σχεδιασμού του χωρίς συχνές διακοπές λόγω συσσώρευσης προϊόντων στην έξοδό του.

Τα ρομποτικά συστήματα αυτοματοποιούν την παλετοποίηση των προϊόντων

Τα ρομποτικά συστήματα παλετοποίησης τοποθετούνται μετά από τη δευτερογενή συσκευασία και χρησιμοποιούνται για το αυτόματο χτίσιμο της κάθε παλέτας με τις ομαδικές συσκευασίες των προϊόντων (χαρτοκιβώτια, χαρτόδισκους, πακέτα, τελάρα, σακιά, κ.ά.), σύμφωνα με τις προδιαγραφές της επιχείρησης. Οι σύγχρονες μέθοδοι και τεχνολογίες ρομποτικής παρέχουν υψηλή ακρίβεια κατά την τοποθέτηση και μειωμένη συντήρηση.

Ένα τυπικό ρομποτικό σύστημα παλετοποίησης περιλαμβάνει:

• Το ρομποτικό βραχίονα (συνήθως 4 αξόνων) με τον ελεγκτή του
• Την αρπάγη του ρομπότ
• Σύστημα προσαγωγής κιβωτίων και διατάξεις ομαδοποίησης τους
• Αποθήκη κενών παλετών
• Ραουλοδρόμους μεταφοράς γεμάτων παλετών
• Βαγονέτο μεταφοράς ετοίμων παλετών
• Μηχανή τύλιξης παλετών (stretch wrapping)
• Σύστημα σήμανσης παλετών με ετικέτες ή RFID
• Τον κεντρικό πίνακα αυτοματισμού (με PLC κτλ) και το χειριστήριο
• Το σύστημα ασφαλείας (φράκτης, φωτοκύτταρα ασφαλείας κτλ)

Τυπικά ένας ρομποτικός βραχίονας σε εφαρμογή παλετοποίησης είναι 4 ή 6 βαθμών ελευθερίας με ονομαστικό φορτίο από 100 έως 450 κιλά. Φέρει αρπάγη κατάλληλη για την λήψη πολλών «κιβωτίων» ταυτόχρονα έτσι ώστε να αυξάνεται ο ρυθμός παραγωγής. Αξίζει να σημειωθεί ότι ένας ρομποτικός βραχίονας μπορεί να καλύπτει έως και πέντε γραμμές παραγωγής χτίζοντας ταυτοχρόνως αντίστοιχες παλέτες. Κάτι τέτοιο είναι αδύνατο για κλασικό παλετοποιητή στρώσης (layer palletiser), επομένως η ρομποτική λύση εξοικονομεί κόστος αρχικής επένδυσης αλλά και χώρο. Επίσης, είναι εφικτό ρομποτικά συστήματα να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές αποπαλετοποιήσης σακιών, πλαστικών τελάρων η κιβωτίων για τροφοδοσία παραγωγικών μηχανών.

Επομένως, ένα ολοκληρωμένο σύστημα μπορεί να καλύψει πλήρως την τελευταία φάση της παραγωγής παραλαμβάνοντας έτοιμα κιβώτια και παράγοντας τελειωμένες, τυλιγμένες και σημασμένες παλέτες.

Παραδείγματα εφαρμογών εγκιβωτισμού και παλετοποίησης με τη χρήση ρομποτικών συστημάτων σε ελληνικές βιομηχανίες τροφίμων

1. Ολοκληρωμένη λύση αυτοματοποίησης της συσκευασίας σε βιομηχανία υλικών συσκευασίας

Γνωστή εταιρεία παραγωγής υλικών συσκευασίας για τρόφιμα αυτοματοποίησε τη διαδικασία δευτερογενούς και τριτογενούς συσκευασίας, μέσα από μια ολοκληρωμένη λύση που σχεδίασε και υλοποίησε η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ. Συγκεκριμένα, η λύση αυτοματοποίησε το σύνολο των διαδικασιών στο τέλος της γραμμής παραγωγής, από τη διαμόρφωση και πλήρωση των χαρτοκιβωτίων έως την παλετοποίησή τους:

1. Παραλαβή κενών χαρτοκιβωτίων από την έξοδο της διαμορφωτικής μηχανής.
2. Εισαγωγή σακούλας εντός των χαρτοκιβωτίων (bag inserter).
3. Μεταφορά χαρτοκιβωτίων στις εξόδους των μηχανών πλήρωσης και τοποθέτηση χαρτοκιβωτίων σε θέση πλήρωσης. Απομάκρυνση των γεμάτων χαρτοκιβωτίων από τη θέση πλήρωσης μέσω συστήματος αυτοματισμού και ελέγχου.
4. Σήμανση κάθε χαρτοκιβωτίου ανάλογα με τη μηχανή πλήρωσής του, με τη χρήση συστήματος εκτύπωσης και αυτόματης επικόλλησης (Print & Apply).
5. Κλείσιμο και δίπλωμα σακούλας εντός του χαρτοκιβωτίου.
6. Σφράγιση γεμάτων χαρτοκιβωτίων με αυτοκόλλητη ταινία (case sealing).
7. Μεταφορά των γεμάτων χαρτοκιβωτίων στο σύστημα παλετοποίησης. Προκειμένου η διακίνηση των χαρτοκιβωτίων να μην εμποδίζει την πρόσβαση στις μηχανές παραγωγής των προιόντων, χρησιμοποιήθηκαν αναβατόρια και καταβατόρια, εξοπλισμένα με όλους τους απαραίτητους αυτοματισμούς και αισθητήρια για την ταχύτητη μεταφορά των κιβωτίων με ασφάλεια και ακρίβεια.
8. Διάκριση χαρτοκιβωτίων για παλετοποίηση ανά είδος με χρήση barcode.
9. Παλετοποίηση χαρτοκιβωτίων σε επιμέρους παλέτες ανάλογα με τη μηχανή προέλευσης, με τη χρήση ρομποτικού βραχίονα.
10. Περιτύλιξη έτοιμης παλέτας μέσω αυτόματης τυλιχτικής μηχανής παλετών (pallet stretch wrapper) και εξαγωγή της από το σύστημα προς αποθήκευση.

2. Ρομποτικό σύστημα παλετοποίησης κιβωτίων σε γαλακτοβιομηχανία

Μεγάλη ελληνική εταιρεία από τον κλάδο των γαλακτομικών προϊόντων αυτοματοποίησε τη διαδικασία παλετοποίησης κιβωτίων με συσκευασίες Tetrapak, μέσα από μια ολοκληρωμένη λύση που σχεδίασε και υλοποίησε η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ.

Το σύστημα παραλαμβάνει χαρτοκιβώτια Tetrapak από μια μεταφορική γραμμή, τα διαχωρίζει με βάση το ύψος τους σε δυο μεταφορικές γραμμές, τα ομαδοποιεί και τα παλετοποιεί με συγκεκριμένη διάταξη επί παλετών σε συγκεκριμένες θέσεις παλετοποίησης, μέσω ρομποτικού βραχίονα. Οι έτοιμες παλέτες οδηγούνται αυτόματα σε μηχανή περιτύλιξης με πλαστικό φιλμ (stretch wrap).  Λαμβάνοντας κενές παλέτες από έτοιμες στοίβες, το σύστημα απαιτεί από τον χειριστή μόνο την εισαγωγή στοιβών κενών παλετών και την απομάκρυνση των ετοίμων μετά την ολοκλήρωση της παλετοποίησης.

3. Ρομποτικό σύστημα παλετοποίησης χαρτοκιβωτίων σε βιομηχανία χυμών

Με το σύστημα που υλοποίησε η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ σε γνωστή βιομηχανία χυμών, η εταιρεία αυτοματοποίησε πλήρως τη διαδικασία παλετοποίησης, μειώνοντας σημαντικά το κόστος παραγωγής.

Το σύστημα παραλαμβάνει, μέσω ραουλόδρομων, χαρτοκιβώτια με χυμούς από τις εξόδους των δυο μηχανών συσκευασίας και τα μεταφέρει στο ρομποτικό σύστημα. Εκεί τα κιβώτια ομαδοποιούνται με κατάλληλο τρόπο. Η ειδικά σχεδιασμένη αρπάγη του ρομποτικού βραχίονα επιτρέπει τη σωστή τοποθέτηση των χαρτοκιβωτίων με προκαθορισμένη διάταξη σε παλέτες που βρίσκονται σε δυο θέσεις επί των ραουλοδρόμων παλετοποίησης. Λαμβάνοντας κενές παλέτες από έτοιμες στοίβες 12 παλετών, το σύστημα δεν απαιτεί από τον χειριστή παρά μόνο την εισαγωγή των κενών παλετών και την απομάκρυνση των ετοίμων. Επίσης υπάρχει δυνατότητα παλετοποίησης τόσο σε Ευρωπαλέτες όσο και σε παλέτες τύπου Dusseldorf (μισή ευρωπαλέτα) χωρίς να μειώνεται ο ρυθμός παραγωγής.

Περισσότερα παραδείγματα (videos, άρθρα, φωτογραφίες) εφαρμογών αυτόματου εγκιβωτισμού και παλετοποίησης σε όλους τους κλάδους της βιομηχανίας τροφίμων και ποτών, θα βρείτε στο www.zenon.gr, τον δικτυακό τόπο της εταιρείας ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ ΑΒΕΤΕ.

ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ

Η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ εξειδικεύεται από το 1987 στη σχεδίαση, κατασκευή, ολοκλήρωση και υποστήριξη συστημάτων που αυτοματοποιούν τις διαδικασίες συσκευασίας και αποθήκευσης (End-of-Line Automation): Εγκιβωτισμός, Παλετοποίηση, Διακίνηση, Αυτόματη αποθήκη. Η εταιρεία έχει ταυτίσει το όνομά της με την εισαγωγή των ρομπότ στην ελληνική βιομηχανία, έχοντας περισσότερες από 150 εφαρμογές ρομποτικής και αυτοματισμού στους κλάδους των τροφίμων, ποτών, φαρμάκων, χημικών, υλικών συσκευασίας, κ.ά. Από το 2009, η ΖΗΝΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ είναι μέλος του Ομίλου εταιρειών Θεοδώρου.

www.zenon.gr