Rozwiązania automatyzacji końca linii dla producentów żywności

W wielu fabrykach żywności największe problemy z wydajnością nie występują na etapie ważenia czy napełniania. Występują one na końcu linii produkcyjnej.

Opakowania pierwotne są wysyłane wystarczająco szybko, ale kartony i tak są otwierane ręcznie, produkty czekają na zapakowanie do skrzynek, pudła ustawiają się w kolejce do zaklejenia, a gotowe kartony piętrzą się przed paletyzacją. Na papierze linia wygląda na zautomatyzowaną. W rzeczywistości ostatnia część procesu nadal zależy od ludzi, którzy się przemieszczają, układają, zaklejają i nadrabiają zaległości.

To właśnie tutaj produkcja zaczyna spadać.

Dla kierowników operacyjnych i dyrektorów zakładów stwarza to frustrującą sytuację. Inwestują Państwo w szybszy sprzęt do wstępnego przetwarzania, ale rzeczywista dzienna wydajność wciąż pozostaje niska. Nakłady pracy stale rosną, przestoje pojawiają się w niewielkich, ale stałych odstępach czasu, a sekcja końcowa linii produkcyjnej staje się przyczyną spowolnienia reszty linii.

Właśnie dlatego coraz więcej producentów żywności koncentruje się obecnie na automatyzacji końca linii produkcyjnej. Dobrze zaprojektowany system nie tylko zastępuje pracę ręczną, ale także zapewnia stabilny przepływ produktów, redukuje błędy obsługi, skraca czas przezbrojeń i pomaga całej linii pakującej pracować bliżej jej rzeczywistej wydajności.

Właściwe podejście może przełożyć się na wzrost wydajności nawet o 50%.

W tym artykule przyjrzymy się, gdzie najczęściej dochodzi do strat na końcu linii produkcyjnej, które maszyny mają największe znaczenie i w jaki sposób producenci żywności mogą usprawnić proces pakowania w dół linii produkcyjnej, nie komplikując nadmiernie linii produkcyjnej.

Jakie są ukryte koszty nieefektywnego procesu końcowego?

Słaby proces na końcu linii produkcyjnej nie zawsze wygląda dramatycznie. Często jest to zbiór drobnych problemów, które powtarzają się na każdej zmianie.

Jeden operator ma opóźnienia podczas formowania kartonów. Drugi stara się nadążyć z załadunkiem. Zgrzewanie staje się nierównomierne, gdy wydajność rośnie. Palety są układane ręcznie i zaczynają się przechylać. Żaden z tych problemów osobno nie wygląda na poważny, ale razem spowalniają całą linię.

Praca jest zazwyczaj pierwszym punktem nacisku. Gdy ostatni etap linii produkcyjnej zależy od ludzi, którzy muszą składać pudełka, pakować produkty, zamykać kartony i paletyzować gotowe produkty, wydajność staje się ograniczona do ręcznej obsługi. Wraz ze wzrostem wolumenu produkcji, utrzymanie tej konfiguracji staje się trudne. Maszyny na początku linii produkcyjnej mogą być gotowe do szybszej pracy, ale koniec linii nie jest w stanie wystarczająco szybko usuwać produktów.

Dochodzi jeszcze kwestia obsługi produktu. Im więcej ręcznych czynności, tym większe ryzyko uszkodzenia kartonów, upuszczenia opakowań, nierównego ułożenia lub przeróbek. Nawet jeśli sama żywność jest w porządku, złe opakowanie wtórne stwarza problemy na późniejszym etapie magazynowania, transportu i dostawy do klienta.

Zmiany to kolejny częsty czynnik wpływający na wydajność. Wielu producentów żywności stosuje różne kody SKU, liczbę opakowań i rozmiary kartonów. Jeśli każda zmiana wymaga zbyt wielu ręcznych regulacji, linia traci użyteczny czas produkcji kilka razy dziennie lub kilka razy w tygodniu.

Spójność jest również trudniejsza do utrzymania w procesie ręcznym. Kartony mogą być formowane w różny sposób. Ułożenie produktów wewnątrz opakowania może się różnić. Aplikacja taśmy może nie wyglądać czysto. Wzory palet zmieniają się z zmiany na zmianę. To nie tylko kwestie estetyczne. Wpływają one na stabilność wysyłki, obsługę magazynową i ogólną kontrolę linii produkcyjnej.

Największym problemem jest to, że nieefektywność na końcu linii produkcyjnej ogranicza wzrost. Fabryka może już dysponować zdolnością produkcyjną pozwalającą na zwiększenie produkcji, ale jeśli sekcja po stronie docelowej nie jest w stanie sprostać tej prędkości, ekspansja staje się trudna. W tym sensie koniec linii produkcyjnej często decyduje o tym, ile z jej mocy produkcyjnych faktycznie można wykorzystać.

Jakie są główne maszyny w rozwiązaniach końca linii?

Dobry system końca linii produkcyjnej nie polega na dodawaniu maszyn dla samej automatyzacji. Chodzi o podłączenie odpowiednich maszyn, aby kartony płynnie przemieszczały się od płaskiego wykroju do gotowej palety, z krótszym oczekiwaniem, mniejszą liczbą operacji ręcznych i mniejszą liczbą przerw.

W przypadku wielu producentów żywności podstawę takiej konfiguracji stanowi pięć urządzeń: automatyczna maszyna do składania kartonów, robot DELTA, maszyna do zamykania kartonów, robot do paletyzacji i systemy przenośników taśmowych.

Automatyczna maszyna do składania łusek

Automatyczna maszyna do składania pudełek jest miejscem, w którym rozpoczyna się proces pakowania wtórnego.

Zamiast prosić operatorów o ręczne otwieranie płaskich kartonów, prostowanie ich i zaklejanie dna taśmą, maszyna robi to automatycznie i wysyła gotowe do napełnienia kartony do następnego etapu. To prosta modernizacja, ale eliminuje jedno z najbardziej powtarzalnych i łatwo bagatelizowanych wąskich gardeł na linii produkcyjnej.

Ręczne formowanie kartonów jest zazwyczaj wolniejsze, niż się spodziewano, zwłaszcza podczas długich zmian. Powoduje to również zmienność. Niektóre kartony są formowane starannie, inne mniej, co wpływa na kolejne kroki. Prawidłowo uformowany karton jest łatwiejszy do załadunku, zamknięcia i bardziej stabilny podczas paletyzacji i transportu.

W fabrykach o dużej wydajności, maszyna do formowania kartonów pomaga utrzymać stały rytm od samego początku. Zamiast czekać na przygotowanie kartonów, linia otrzymuje ciągły dopływ kartonów o odpowiednim kształcie i położeniu.

Ma to również znaczenie w przypadku kartonów o różnych rozmiarach. Dzięki odpowiedniemu projektowi zmiany są szybsze i mniej zależne od techniki operatora.

Robot DELTA

Gdy kartony są już gotowe, produkty muszą trafić do nich szybko i sprawnie. Właśnie tutaj robot DELTA dodaje prawdziwą wartość.

Roboty DELTA są przeznaczone do szybkiej pracy typu „pick-and-place”. Pobierają produkty z przenośnika i umieszczają je w kartonach w kontrolowany sposób. Dla producentów żywności, którzy pakują torby, woreczki, tacki, folie flow-wrap lub małe pudełka do większych pudeł transportowych, jest to często krok, który eliminuje największe wąskie gardło na dalszym etapie produkcji.

W porównaniu z ładowaniem ręcznym, różnica nie polega tylko na szybkości. Chodzi również o powtarzalność.

Robot DELTA nie męczy się w połowie zmiany. Nie zwalnia, gdy wydajność wzrasta. Utrzymuje bardziej stabilny schemat załadunku i pomaga linii produkcyjnej utrzymać rytm z maszyną poprzedzającą.

Jest to szczególnie przydatne, gdy linia obsługuje wiele jednostek magazynowych (SKU). Różną liczbą opakowań lub układem produktów można zarządzać za pomocą ustawień receptury, zamiast wielokrotnego ręcznego sortowania i pakowania. Dzięki temu system jest łatwiejszy w obsłudze i łatwiej jest przełączać się między różnymi produktami.

Kolejną zaletą jest delikatniejsze obchodzenie się z produktem. Niektórych produktów nie da się po prostu wrzucić do kartonu bez wpływu na prezentację lub stan opakowania. Robot DELTA zapewnia czystszy i bardziej kontrolowany etap załadunku bez utraty szybkości.

Maszyna do zamykania skrzynek

Po napełnieniu kartonu należy go dokładnie zamknąć i bezzwłocznie wysłać dalej.

To właśnie jest zadaniem maszyny do zamykania kartonów. Zamyka i zamyka karton w sposób spójny, wspomagając cały proces zamykania i zamykania na końcu linii.

W przypadku operacji ręcznych ten etap często powoduje większy opór niż oczekiwano. Operatorzy mogą zaklejać kartony taśmą z różną prędkością, jakość zgrzewania może się różnić, a wypełnione kartony mogą ustawiać się w kolejce przed paletyzacją. W takim przypadku linia traci płynność.

Automatyczna maszyna do zamykania kartonów rozwiązuje ten problem, zapewniając bardziej przewidywalne przekazywanie zadań między załadunkiem kartonów a paletyzacją. Każdy karton jest zamykany w ten sam sposób, z czystszą aplikacją taśmy i lepszym ogólnym wyglądem.

Ta spójność ma również znaczenie w transporcie. Źle zamknięte kartony mogą się otwierać, odkształcać lub źle układać na palecie. Lepsze uszczelnienie zmniejsza te ryzyka i poprawia jakość przesyłki bez zwiększania jej złożoności.

W przypadku producentów produkujących opakowania o różnych rozmiarach, regulowane maszyny do zamykania taśmą sprawiają, że przezbrojenie jest łatwiejsze niż w przypadku całkowicie ręcznego zaklejania.

Paletyzacja robotyczna

Paletyzacja to obszar, w którym automatyzacja szybko się zwraca.

Paletyzacja ręczna jest wymagająca, powtarzalna i trudna do utrzymania przy dużej wydajności. Sprawdza się przy mniejszych wolumenach, ale wraz ze wzrostem przepływu kartonów, utrzymanie prędkości, jakości załadunku i bezpieczeństwa staje się trudne.

Zrobotyzowany system paletyzacji pobiera zapieczętowane kartony i układa je według zaprogramowanego wzoru. Główną korzyścią jest nie tylko zastąpienie pracy fizycznej. Chodzi o stworzenie palet, które są bardziej stabilne, bardziej jednolite oraz łatwiejsze w transporcie i przechowywaniu.

Dla producentów żywności obsługujących wiele rozmiarów kartonów lub różne formaty zamówień, robotyczne paletyzowanie zapewnia również użyteczną elastyczność. Różne wzory palet można przechowywać i przywracać w razie potrzeby, co jest znacznie łatwiejsze niż poleganie na ręcznych instrukcjach układania przy każdej zmianie produkcji.

Poprawia to również środowisko pracy. Wielokrotne podnoszenie i układanie ładunków stanowi wyraźne obciążenie dla operatorów, szczególnie na dłuższych zmianach. Automatyzacja tego kroku zmniejsza obciążenie fizyczne i pozwala operatorom skupić się na nadzorze linii produkcyjnej, zamiast na ciężkiej ręcznej obsłudze.

W wielu zakładach paletyzacja jest jednym z najwyraźniejszych znaków, że linia produkcyjna wyrosła poza obróbkę ręczną.

Systemy przenośnikowe

Taśmociągom nie poświęca się tyle uwagi, co robotom, ale to one zapewniają funkcjonowanie całego systemu.

Dobrze zaplanowany system przenośników łączy poszczególne etapy, dzięki czemu produkty i kartony przemieszczają się bez przerw. Transportuje on kartony od montażu do załadunku, od zamknięcia do kontroli i od kontroli do paletyzacji. Bez tego połączenia nawet dobre maszyny mogą pracować jak odizolowane stacje, a nie jedna wydajna linia.

Przenośniki pomagają również w zarządzaniu różnicami w przepływie między maszynami. Nie każda część linii pracuje zawsze z dokładnie taką samą prędkością. Prawidłowe buforowanie, rozstawianie, łączenie i prowadzenie produktów może mieć duże znaczenie dla utrzymania stabilności linii.

Są one również najłatwiejszym miejscem do integracji kontroli. Wagi kontrolne, wykrywacze metalu, czytniki kodów kreskowych, urządzenia odrzutowe i systemy wizyjne można zintegrować w torze przenośnika. Dzięki temu kontrola jakości jest bardziej niezawodna, bez konieczności wykonywania zbędnych czynności ręcznych.

Z punktu widzenia układu, przenośniki pomagają również zmniejszyć bałagan. Zamiast operatorów przenoszących kartony między stanowiskami, przepływ produktów staje się bardziej uporządkowany i łatwiejszy w zarządzaniu. W ruchliwych fabrykach żywności zazwyczaj oznacza to lepsze wykorzystanie przestrzeni i mniej przestojów, których można uniknąć.

Jak osiągnąć 50% wzrost wydajności?

Nie każda fabryka odnotuje dokładnie taką samą liczbę, ale duże wzrosty są bardzo realne, jeśli weźmiemy pod uwagę, że obecny proces produkcji na końcu linii produkcyjnej jest nadal w dużej mierze wykonywany ręcznie.

Największą poprawę zazwyczaj przynosi zmniejszenie zależności od ludzi w powtarzalnych czynnościach związanych z obsługą. Po zautomatyzowaniu formowania, załadunku, zamykania i paletyzacji, linia staje się mniej podatna na niedobory siły roboczej, dłuższe zmiany i niespójność manualną.

Druga korzyść wynika z mniejszej liczby przerw. Wiele linii nie zatrzymuje się z powodu awarii głównej maszyny pakującej. Zatrzymują się, ponieważ koniec linii nie jest w stanie wystarczająco szybko oczyścić produktów. Gdy proces w dół linii staje się bardziej stabilny, cała linia zazwyczaj działa lepiej.

Czas przezbrojeń to kolejny istotny czynnik. W fabrykach produkujących różne produkty lub formaty opakowań, modyfikacje receptur mogą zaoszczędzić zaskakująco dużo czasu w ciągu tygodnia lub miesiąca. Szybsze przezbrojenie oznacza więcej czasu na faktyczną produkcję.

Przestrzeń ma również większe znaczenie, niż zakłada wiele zakładów. Strefy ręcznego końca linii często wymagają dodatkowej przestrzeni do składowania kartonów, przemieszczania się operatorów i tymczasowego składowania palet. Lepiej zintegrowany system zazwyczaj ułatwia kontrolę nad tym obszarem i usprawnia jego działanie.

Co równie ważne, automatyzacja ułatwia zarządzanie linią. Bardziej ustrukturyzowany przepływ ułatwia dostrzeżenie miejsc, w których występują opóźnienia, wzrasta liczba odrzutów i gdzie następuje strata produkcji. Daje to zespołom operacyjnym lepszą podstawę do wprowadzania ulepszeń, zamiast polegać na domysłach.

W praktyce najlepsze rezultaty daje analiza całego procesu na końcu linii produkcyjnej, zamiast kupowania pojedynczej maszyny. Sprzęt musi być dopasowany do produktu, formatu opakowania, dostępnej przestrzeni i rzeczywistych wąskich gardeł na hali produkcyjnej. Gdy ta część jest dobrze wykonana, wzrost wydajności nie jest jedynie obietnicą. Staje się widoczny w codziennej produkcji.

Ostatnie myśli

Wiele firm produkujących żywność dysponuje już solidnym sprzętem do pakowania pierwotnego, ale na końcu linii produkcyjnej marnuje się zbyt dużo czasu i pracy.

Jeśli kartony będą nadal składane ręcznie, produkty będą pakowane do pudeł ręcznie, pudełka będą oklejane taśmą pojedynczo, a palety będą budowane ręcznie, linia będzie zawsze pracować poniżej swojego potencjału. Taka konfiguracja może nadal funkcjonować, ale staje się trudniejsza w zarządzaniu wraz ze wzrostem wydajności.

Bardziej zintegrowany system końca linii produkcyjnej to zmienia. Dzięki automatycznej formowarce kartonów, robotowi DELTA, maszynie do zamykania kartonów, robotyce do paletyzacji i systemom przenośników współpracujących ze sobą, końcowy etap produkcji staje się płynniejszy, bardziej spójny i znacznie łatwiejszy do skalowania.

Dla producentów żywności, którzy chcą zwiększyć przepustowość bez zwiększania presji na siłę roboczą, jest to często jeden z najbardziej praktycznych obszarów modernizacji. Jeśli dokonujesz przeglądu swojej obecnej linii, warto dokładnie przyjrzeć się, gdzie występują rzeczywiste opóźnienia w procesie produkcji. W wielu przypadkach lepsza konfiguracja na końcu linii może odblokować wydajność, którą już posiadasz, ale której jeszcze nie jesteś w stanie wykorzystać.