Giải pháp tự động hóa cuối dây chuyền cho các nhà sản xuất thực phẩm

Tại nhiều nhà máy thực phẩm, vấn đề hiệu quả lớn nhất không nằm ở khâu cân đo hay đóng gói. Chúng xảy ra ở cuối dây chuyền sản xuất.

Các gói hàng sơ bộ được sản xuất khá nhanh, nhưng sau đó các thùng carton vẫn được mở bằng tay, sản phẩm chờ được đóng gói vào thùng carton lớn, các hộp xếp hàng chờ niêm phong, và các thùng carton thành phẩm chất đống trước khi được xếp lên pallet. Trên lý thuyết, dây chuyền trông có vẻ tự động. Nhưng trên thực tế, phần cuối cùng của quy trình vẫn phụ thuộc vào con người di chuyển, xếp chồng, niêm phong và đuổi kịp tiến độ.

Đó thường là lúc sản lượng bắt đầu giảm sút.

Đối với các nhà quản lý vận hành và giám đốc nhà máy, điều này tạo ra một tình huống khó chịu. Bạn đầu tư vào thiết bị nhanh hơn ở khâu đầu nguồn, nhưng hiệu suất thực tế hàng ngày vẫn không đạt yêu cầu. Chi phí nhân công ngày càng tăng, thời gian ngừng hoạt động xuất hiện thường xuyên nhưng với những thay đổi nhỏ, và khâu cuối dây chuyền trở thành lý do khiến toàn bộ dây chuyền phải hoạt động chậm lại.

Đây là lý do tại sao ngày càng nhiều nhà sản xuất thực phẩm hiện đang tập trung vào tự động hóa cuối dây chuyền. Một hệ thống được thiết kế tốt không chỉ thay thế công việc thủ công mà còn giúp duy trì dòng chảy sản phẩm ổn định, giảm thiểu sai sót trong thao tác, rút ​​ngắn thời gian chuyển đổi và giúp toàn bộ dây chuyền đóng gói hoạt động gần với công suất thực tế.

Trong điều kiện thiết lập phù hợp, điều đó có thể giúp cải thiện hiệu suất lên đến 50%.

Bài viết này xem xét những điểm thường xảy ra tổn thất ở cuối dây chuyền sản xuất, những loại máy móc nào tạo ra sự khác biệt lớn nhất và làm thế nào các nhà sản xuất thực phẩm có thể xây dựng quy trình đóng gói ở khâu cuối hiệu quả hơn mà không làm phức tạp thêm dây chuyền.

Những chi phí ẩn của một khâu cuối dây chuyền sản xuất không hiệu quả là gì?

Một quy trình cuối dây chuyền yếu kém không phải lúc nào cũng biểu hiện rõ ràng. Nó thường là tập hợp của những vấn đề nhỏ hơn lặp đi lặp lại trong mỗi ca làm việc.

Một công nhân bị chậm trễ trong việc đóng gói thùng carton. Một công nhân khác đang cố gắng theo kịp việc xếp hàng. Việc dán kín trở nên không nhất quán khi sản lượng tăng lên. Các pallet được xếp chồng thủ công và bắt đầu bị nghiêng. Không vấn đề nào trong số này trông có vẻ nghiêm trọng, nhưng khi kết hợp lại, chúng làm chậm toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Nhân công thường là điểm gây áp lực đầu tiên. Khi công đoạn cuối cùng của dây chuyền phụ thuộc vào con người để dựng thùng, đóng gói sản phẩm, niêm phong thùng carton và xếp hàng thành phẩm lên pallet, sản lượng sẽ gắn liền với tốc độ làm việc thủ công. Khi khối lượng sản xuất tăng lên, việc duy trì hệ thống đó trở nên khó khăn. Máy móc ở khâu trước đó có thể sẵn sàng hoạt động nhanh hơn, nhưng khâu cuối dây chuyền không thể xử lý sản phẩm đủ nhanh.

Tiếp theo là khâu xử lý sản phẩm. Càng nhiều thao tác thủ công, nguy cơ thùng carton bị hư hỏng, kiện hàng bị rơi, xếp chồng không đều hoặc phải làm lại càng cao. Ngay cả khi bản thân thực phẩm vẫn tốt, bao bì thứ cấp kém chất lượng cũng sẽ gây ra vấn đề về sau trong quá trình lưu kho, vận chuyển và giao hàng cho khách hàng.

Việc chuyển đổi sản phẩm cũng là một yếu tố phổ biến làm giảm năng suất. Nhiều nhà sản xuất thực phẩm sử dụng nhiều mã sản phẩm (SKU), số lượng đóng gói và kích cỡ thùng carton khác nhau. Nếu mỗi lần chuyển đổi đều cần quá nhiều thao tác điều chỉnh thủ công, dây chuyền sẽ mất thời gian sản xuất hữu ích nhiều lần mỗi ngày hoặc nhiều lần mỗi tuần.

Việc duy trì tính nhất quán cũng khó khăn hơn trong quy trình thủ công. Các thùng carton có thể không được đóng gói giống nhau. Vị trí sản phẩm bên trong thùng có thể khác nhau. Việc dán băng keo có thể không được gọn gàng. Mẫu xếp pallet thay đổi từ ca này sang ca khác. Đây không chỉ là những vấn đề về hình thức. Chúng ảnh hưởng đến sự ổn định khi vận chuyển, việc xử lý hàng hóa trong kho và việc kiểm soát toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Vấn đề lớn nhất là sự thiếu hiệu quả ở cuối dây chuyền sản xuất hạn chế sự tăng trưởng. Một nhà máy có thể đã có đủ năng lực để sản xuất nhiều hơn, nhưng nếu khâu tiếp theo không thể đáp ứng tốc độ đó, việc mở rộng sẽ trở nên khó khăn. Theo nghĩa đó, khâu cuối dây chuyền thường quyết định bạn thực sự sử dụng được bao nhiêu công suất của dây chuyền.

Các máy móc cốt lõi trong giải pháp xử lý cuối dây chuyền là gì?

Một hệ thống cuối dây chuyền tốt không chỉ đơn thuần là thêm máy móc để tự động hóa. Điều quan trọng là kết nối đúng các máy móc để thùng carton được vận chuyển trơn tru từ phôi phẳng đến pallet thành phẩm, giảm thiểu thời gian chờ đợi, thao tác thủ công và gián đoạn.

Đối với nhiều nhà sản xuất thực phẩm, năm thiết bị cốt lõi tạo nên hệ thống đó là: máy dựng thùng tự động, robot DELTA, máy dán thùng, robot xếp pallet và hệ thống băng tải.

Máy dựng thùng tự động

Máy dựng thùng tự động là nơi bắt đầu quy trình đóng gói thứ cấp.

Thay vì yêu cầu công nhân mở các thùng carton phẳng, chỉnh cho vuông vắn và dán băng keo đáy bằng tay, máy móc sẽ tự động thực hiện việc này và chuyển các thùng đã sẵn sàng để đóng gói đến giai đoạn tiếp theo. Đây là một nâng cấp đơn giản, nhưng nó loại bỏ một trong những điểm nghẽn lặp đi lặp lại và dễ bị đánh giá thấp nhất trong dây chuyền sản xuất.

Việc tạo hình thùng carton thủ công thường chậm hơn mọi người tưởng, đặc biệt là trong những ca làm việc dài. Nó cũng tạo ra sự không đồng đều. Một số thùng được tạo hình gọn gàng, một số khác thì không, và điều đó ảnh hưởng đến các bước tiếp theo. Một thùng được dựng đúng cách sẽ dễ dàng hơn khi chất hàng, dễ dàng hơn khi dán kín và ổn định hơn trong quá trình xếp pallet và vận chuyển.

Đối với các nhà máy hoạt động với sản lượng cao, máy dựng thùng carton giúp thiết lập nhịp điệu ổn định ngay từ đầu. Thay vì phải chờ thùng carton được chuẩn bị, dây chuyền sẽ nhận được nguồn cung cấp thùng carton liên tục với hình dạng và vị trí chính xác.

Điều này cũng rất quan trọng khi có nhiều kích cỡ thùng carton khác nhau. Với thiết kế phù hợp, việc thay đổi sản phẩm sẽ nhanh hơn và ít phụ thuộc vào kỹ thuật của người vận hành.

Robot DELTA

Khi các thùng carton đã sẵn sàng, sản phẩm cần được đưa vào nhanh chóng và gọn gàng. Đây chính là lúc robot DELTA phát huy giá trị thực sự.

Robot DELTA được chế tạo để thực hiện công việc gắp và đặt nhanh chóng. Chúng gắp sản phẩm từ băng chuyền và đặt chúng vào thùng carton theo một mô hình được kiểm soát. Đối với các nhà sản xuất thực phẩm đóng gói túi, bao bì, khay, màng bọc hoặc hộp nhỏ vào các thùng vận chuyển lớn hơn, đây thường là bước giúp loại bỏ nút thắt cổ chai lớn nhất ở các khâu tiếp theo.

So với việc xếp dỡ thủ công, sự khác biệt không chỉ nằm ở tốc độ mà còn ở tính nhất quán.

Robot DELTA không bị mệt mỏi giữa ca làm việc. Nó không bị chậm lại khi sản lượng tăng lên. Nó duy trì mô hình tải ổn định hơn và giúp dây chuyền hoạt động nhịp nhàng với máy móc phía trước.

Điều này đặc biệt hữu ích khi dây chuyền xử lý nhiều SKU khác nhau. Số lượng đóng gói hoặc cách sắp xếp sản phẩm khác nhau có thể được quản lý thông qua cài đặt công thức thay vì phải phân loại và đóng gói thủ công lặp đi lặp lại. Điều đó giúp hệ thống vận hành dễ dàng hơn và dễ dàng chuyển đổi giữa các sản phẩm khác nhau.

Một ưu điểm khác là khả năng xử lý nhẹ nhàng hơn. Một số sản phẩm không thể đơn giản được thả vào thùng carton mà không ảnh hưởng đến hình thức hoặc tình trạng bao bì. Robot DELTA mang đến cho bạn bước xếp hàng sạch sẽ và được kiểm soát tốt hơn mà không làm giảm tốc độ.

Máy dán thùng

Sau khi thùng carton được đóng đầy, cần phải niêm phong cẩn thận và vận chuyển ngay lập tức.

Đó là nhiệm vụ của máy dán thùng carton. Nó đóng và dán kín thùng một cách nhất quán, giúp toàn bộ quy trình cuối dây chuyền được vận hành trơn tru.

Trong các thao tác thủ công, bước này thường tạo ra nhiều trở ngại hơn dự kiến. Người vận hành có thể dán băng keo thùng carton với tốc độ khác nhau, chất lượng niêm phong có thể không đồng đều, và các thùng hàng đã đóng gói có thể bắt đầu xếp hàng chờ trước khi được xếp lên pallet. Khi điều đó xảy ra, dây chuyền sẽ bị gián đoạn.

Máy dán thùng tự động giải quyết vấn đề đó bằng cách tạo ra quy trình chuyển giao dễ dự đoán hơn giữa việc xếp thùng và đóng pallet. Mỗi thùng carton được dán kín theo cùng một cách, với việc dán băng keo sạch hơn và hình thức tổng thể đẹp hơn.

Sự nhất quán đó cũng rất quan trọng trong vận chuyển. Các thùng carton được niêm phong kém có thể bị bung ra, biến dạng hoặc xếp chồng không tốt trên pallet. Bước niêm phong tốt hơn sẽ giảm thiểu những rủi ro đó và cải thiện chất lượng vận chuyển mà không làm tăng thêm độ phức tạp.

Đối với các nhà sản xuất có nhiều kích cỡ thùng khác nhau, máy dán nhãn điều chỉnh được cũng giúp việc chuyển đổi dễ dàng hơn so với việc dán nhãn hoàn toàn bằng tay.

Robot xếp pallet

Việc tự động hóa thường mang lại hiệu quả nhanh chóng khi đóng gói lên pallet.

Việc xếp pallet thủ công rất tốn sức, lặp đi lặp lại và khó duy trì tốc độ ổn định khi sản lượng cao. Phương pháp này hiệu quả với khối lượng hàng hóa thấp, nhưng khi lượng thùng carton tăng lên, việc duy trì tốc độ, chất lượng hàng hóa và an toàn cùng lúc trở nên khó khăn.

Hệ thống robot xếp pallet lấy các thùng carton đã được đóng kín và xếp chúng theo một mô hình được lập trình sẵn. Lợi ích chính không chỉ là thay thế nhân công, mà còn tạo ra các pallet ổn định hơn, đồng đều hơn, dễ di chuyển và lưu trữ hơn.

Đối với các nhà sản xuất thực phẩm xử lý nhiều kích cỡ thùng carton hoặc các định dạng đơn hàng khác nhau, việc xếp pallet bằng robot cũng mang lại sự linh hoạt hữu ích. Các kiểu xếp pallet khác nhau có thể được lưu trữ và gọi lại khi cần, điều này dễ dàng hơn nhiều so với việc dựa vào hướng dẫn xếp thủ công mỗi khi sản xuất thay đổi.

Nó cũng cải thiện môi trường làm việc. Việc nâng và xếp hàng lặp đi lặp lại gây áp lực rõ rệt lên người vận hành, đặc biệt là trong những ca làm việc dài. Tự động hóa bước này giúp giảm bớt sự mệt mỏi về thể chất và giúp người vận hành tập trung vào việc giám sát dây chuyền thay vì phải thao tác thủ công nặng nhọc.

Tại nhiều nhà máy, việc xếp hàng lên pallet là một trong những dấu hiệu rõ ràng nhất cho thấy dây chuyền sản xuất đã vượt quá khả năng làm việc thủ công.

Hệ thống băng tải

Hệ thống băng tải không nhận được nhiều sự chú ý như robot, nhưng chúng lại là yếu tố giúp toàn bộ hệ thống hoạt động.

Hệ thống băng tải được thiết kế tốt sẽ liên kết từng giai đoạn với nhau, giúp sản phẩm và thùng carton di chuyển mượt mà hơn. Nó vận chuyển các thùng hàng từ khâu lắp ráp đến khâu xếp dỡ, từ khâu niêm phong đến khâu kiểm tra, và từ khâu kiểm tra đến khâu xếp pallet. Nếu không có sự kết nối đó, ngay cả những máy móc tốt cũng có thể hoạt động như những trạm riêng lẻ thay vì một dây chuyền hiệu quả.

Hệ thống băng tải cũng giúp quản lý sự chênh lệch lưu lượng giữa các máy móc. Không phải mọi bộ phận của dây chuyền đều hoạt động với tốc độ chính xác như nhau mọi lúc. Việc đệm, phân bổ khoảng cách, hợp nhất và dẫn hướng sản phẩm đúng cách có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong việc giữ cho dây chuyền hoạt động ổn định.

Chúng cũng là nơi dễ dàng nhất để tích hợp việc kiểm tra. Máy cân kiểm tra, máy dò kim loại, máy đọc mã vạch, thiết bị loại bỏ hàng lỗi và hệ thống thị giác đều có thể được tích hợp vào đường băng tải. Điều đó giúp kiểm soát chất lượng đáng tin cậy hơn mà không cần thêm thao tác thủ công không cần thiết.

Từ góc độ bố trí mặt bằng, băng chuyền cũng giúp giảm sự lộn xộn. Thay vì công nhân phải di chuyển các thùng carton từ trạm này sang trạm khác, luồng sản phẩm trở nên có cấu trúc hơn và dễ quản lý hơn. Trong các nhà máy thực phẩm bận rộn, điều đó thường có nghĩa là sử dụng không gian hiệu quả hơn và ít sự gián đoạn không cần thiết hơn.

Làm thế nào để đạt được hiệu quả cải thiện 50%?

Không phải nhà máy nào cũng đạt được con số chính xác như nhau, nhưng việc tăng trưởng mạnh mẽ là hoàn toàn khả thi khi quy trình cuối dây chuyền hiện tại vẫn còn phụ thuộc nhiều vào thao tác thủ công.

Sự cải tiến lớn nhất thường đến từ việc giảm sự phụ thuộc vào con người đối với các công việc xử lý lặp đi lặp lại. Khi việc đóng gói, xếp dỡ, niêm phong và xếp pallet được tự động hóa, dây chuyền sẽ ít bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu lao động, ca làm việc chậm và sự không nhất quán do thao tác thủ công.

Lợi ích thứ hai đến từ việc giảm thiểu sự gián đoạn. Nhiều dây chuyền không dừng lại vì máy đóng gói chính gặp sự cố. Chúng dừng lại vì khâu cuối dây chuyền không thể xử lý sản phẩm đủ nhanh. Khi quy trình tiếp theo ổn định hơn, toàn bộ dây chuyền thường hoạt động tốt hơn.

Thời gian chuyển đổi là một yếu tố quan trọng khác. Trong các nhà máy sản xuất nhiều sản phẩm hoặc định dạng bao bì khác nhau, việc điều chỉnh dựa trên công thức có thể tiết kiệm một lượng thời gian đáng kể trong suốt một tuần hoặc một tháng. Việc chuyển đổi nhanh hơn đồng nghĩa với việc có nhiều thời gian hơn dành cho sản xuất thực tế.

Không gian cũng quan trọng hơn nhiều nhà máy tưởng. Khu vực cuối dây chuyền sản xuất thủ công thường cần thêm không gian để chất đống thùng carton, di chuyển của người vận hành và sắp xếp pallet tạm thời. Một hệ thống tích hợp tốt hơn thường giúp khu vực dễ kiểm soát hơn và hoạt động hiệu quả hơn.

Quan trọng không kém, tự động hóa giúp quản lý dây chuyền dễ dàng hơn. Khi quy trình được tổ chức bài bản hơn, sẽ dễ dàng hơn để xác định nơi xảy ra sự chậm trễ, nơi tỷ lệ sản phẩm lỗi tăng lên và nơi sản lượng bị thất thoát. Điều đó cung cấp cho các đội ngũ vận hành một cơ sở tốt hơn để cải thiện thay vì chỉ dựa vào phỏng đoán.

Trên thực tế, kết quả tốt nhất đến từ việc xem xét toàn bộ quy trình cuối dây chuyền thay vì chỉ mua một máy móc riêng lẻ. Thiết bị cần phải phù hợp với sản phẩm, định dạng thùng carton, không gian có sẵn và những điểm nghẽn thực sự trong dây chuyền sản xuất. Khi phần này được thực hiện tốt, hiệu quả đạt được không chỉ là lời nói suông mà còn thể hiện rõ trong sản xuất hàng ngày.

Lời kết

Nhiều nhà sản xuất thực phẩm đã có thiết bị đóng gói sơ cấp tốt, nhưng khâu cuối cùng vẫn là nơi lãng phí quá nhiều thời gian và nhân công.

Nếu thùng carton vẫn được dựng thủ công, sản phẩm được đóng gói vào thùng bằng tay, hộp được dán băng keo từng cái một và pallet được xếp chồng lên nhau bằng tay, dây chuyền sản xuất sẽ luôn hoạt động dưới mức công suất tối đa. Kiểu bố trí như vậy có thể vẫn hoạt động được, nhưng sẽ khó quản lý hơn khi sản lượng tăng lên.

Một hệ thống kết nối cuối dây chuyền hiệu quả hơn sẽ thay đổi điều đó. Với máy dựng thùng tự động, robot DELTA, máy dán thùng, robot xếp pallet và hệ thống băng tải hoạt động cùng nhau, giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất trở nên mượt mà hơn, ổn định hơn và dễ dàng mở rộng quy mô hơn nhiều.

Đối với các nhà sản xuất thực phẩm muốn cải thiện năng suất mà không tạo thêm áp lực lao động, đây thường là một trong những lĩnh vực thiết thực nhất để nâng cấp. Nếu bạn đang xem xét dây chuyền hiện tại của mình, hãy xem xét kỹ xem sự chậm trễ thực sự xảy ra ở đâu trong các khâu tiếp theo. Trong nhiều trường hợp, việc thiết lập tốt hơn ở cuối dây chuyền có thể giúp bạn khai thác tối đa năng lực hiện có nhưng chưa sử dụng được.