Przedsiębiorca podejmujący decyzję o automatyzacji lub robotyzacji produkcji w swoim zakładzie staje przed nie lada wyzwaniem. Wybór pomiędzy robotem przemysłowym a systemem tzw. twardej automatyki nie jest prosty, a dylemat dotyczący automatyzacji końcowego pakowania dostarcza dodatkowych problemów. Kiedy opłaca się zastosować robota, a nie układ serwomechanizmów
lub siłowników liniowych? Kiedy całkowicie zautomatyzować pakowanie końcowe wykorzystując np. owijarkę pierścieniową? Postaramy się odpowiedzieć na to pytanie w niniejszym artykule.
Polski rynek, w porównaniu z rynkami zachodnimi, odznacza się niskim stopniem zrobotyzowania i automatyzacji produkcji, szczególnie końcowego etapu pakowania. Coraz większa konkurencja wymusza na przedsiębiorstwach produkcyjnych poszukiwanie jak najbardziej innowacyjnych rozwiązań także w tym zakresie. Zdaniem analityków już odczuwalne jest spore zainteresowanie paletyzacją opartą na robotach przemysłowych i automatyzacją pakowania, a ilość sprzedawanych robotów, podobnie jak i automatycznych kompletnych linii „pakowania końcowego”, nadal będzie szybko wzrastać.
W trakcie rozważania wielu możliwych rozwiązań z zakresu automatyzacji i robotyzacji procesu logistyki produkcji w zakładzie produkcyjnym klienci wielokrotnie stoją przed wyborem: układu tzw. twardej automatyzacji opartej na rozwiązaniu projektowanym dla danego procesu (np. układ liniowych serw, siłowników zamontowanych na konstrukcji dostosowanej do obsługi jednego i specyficznego procesu produkcyjnego) lub zastosowania uniwersalnego robota, którego można zaadaptować do danego zadania.
W każdym przypadku do robota należy zaprojektować chwytak, który będzie dostosowany do danego typu produktu, ale sam układ kinematyczny – ramię robota – jest już gotowy do pracy i sprawdzony, w wykonaniu przemysłowym producenta, przetestowany, nie wymaga, tak jak układy mechaniczne, skomplikowanego procesu projektowania i obliczeń.
Kolejną zaletą w porównaniu z układem mechanicznego manipulatora jest to, że szacowany czas bezawaryjnej pracy robota przemysłowego (MTBF) wynosi 80 000 godzin! W przypadku układu mechanicznego decydujące znaczenie mają projekt i wykonanie – układy takie są zawsze prototypowe, specjalnie projektowane dla jednego zastosowania. Bezawaryjność układów mechaniki jest trudna do oszacowania. Dlatego niektórzy producenci robotów (np. Comau Robotics) mogą przedłużać gwarancję nawet do 3 lat!
Jedną z najważniejszych przewag robotów przemysłowych nad układami tzw. twardej automatyki jest elastyczność i łatwość do przeprogramowania; dzięki temu cała aplikacja może być przezbrojona do realizacji innych zadań lub np. adaptacji do nowych typów opakowań. Przy dzisiejszej szybko zmieniającej się produkcji i konieczności szybkiego reagowania na wymagania klienta jest to bezcenna zaleta. Dzięki ujednoliconej konstrukcji robot przemysłowy jest urządzeniem znacznie łatwiejszym do serwisowania w porównaniu z układem mechanicznym. Jeszcze kilka lat temu roboty przemysłowe były droższe od porównywalnych elementów automatyki. W chwili obecnej ceny spadły tak mocno, że niejednokrotnie cena robota jest niższa niż układu mechaniki realizującego identyczną funkcję.
Na rynku robotów przemysłowych oferowanych jest wiele urządzeń różnych producentów. Parametrami najczęściej podawanymi w zestawieniach technicznych są zasięg i udźwig robota. Z uwagi na to, że w aplikacjach paletyzacji wszystkie roboty muszą posiadać udźwigi przystosowane do podnoszenia kartonów, worków lub całej warstwy produktu, wszystkie mają podobne udźwigi i zasięgi. Na rynku znajdziemy roboty paletyzujące o udźwigach od ok. 100 kg do 470 kg. Wszystkie te urządzenia charakteryzują się zasięgiem od 2,2 m do nieco ponad 3 metrów. Pierwsze wrażenie, które można odnieść przyglądając się robotom różnych producentów, to ich podobieństwo, co często prowadzi do wniosku, że wszystkie roboty są takie same, a różnica polega wyłącznie na cenie i kolorach. Czy to na pewno twierdzenie prawdziwe i na co zwrócić uwagę przy wyborze konkretnego rozwiązania?
Z pewnością warto ocenić doświadczenie w robotyzacji linii produkcyjnych, oferowaną gamę robotów, ich niezawodność, precyzję działania, konstrukcję ramienia, wygodę i łatwość programowania.
Instalacja robota przemysłowego prawidłowo dobranego pod kątem udźwigu i zasięgu rozpoczyna okres użytkowania urządzenia, a to, co jest najważniejsze podczas produkcji, to niezawodność. Wpływa na nią m.in. konstrukcja – przykładowo: roboty Comau posiadają elementy wykonane z włókien szklanych, przez co są bardzo lekkie. Niska waga to także mniejsze zużycie przekładni oraz niższy pobór mocy, ale nie tylko – to również możliwość zrezygnowania z powietrznych i mechanicznych sprężyn balansujących, dzięki czemu wyeliminowano konieczność drogiego i częstego serwisowania tego elementu. Kolejnym ważnym elementem jest bezawaryjność okablowania – najlepiej, jeśli wszystkie kable są poprowadzone wewnątrz ramienia robota, a panel programowania jest bezprzewodowy. Nie ma wówczas ryzyka przecięcia lub uszkodzenia przewodu panelu programowania. Ważnym czynnikiem jest długość okresów międzyprzeglądowych – najlepsze roboty posiadają interwał wymiany olejów co 15 000 godzin, co daje dwa lata nieprzerwanej pracy 24 godziny na dobę, przez 7 dni w tygodniu. Kolejna rzecz do rozważenia: iluosiowy ma być robot? Może być 4-osiowy, ale niektóre z oferowanych robotów są 6-osiowe. Tego typu roboty posiadają „pełny nadgarstek”, który umożliwia operowanie w pełnej przestrzeni 3D, a nie wyłącznie w zakresie ograniczonym do ruchów równoległych do posadzki. Co jeszcze zapewnia taki „nadgarstek”? Możliwość pełnego odbierania elementów z pochyłych podajników, precyzyjne i delikatne odłożenie detali na palecie, większą mobilność robota w strefie pracy, łatwiejsze programowanie trajektorii w przestrzeniach produkcyjnych.
Jeśli wymienione zalety przekonają nas i podejmiemy decyzję o zakupie robota, powstaje kolejne pytanie: czy automatyzować równocześnie cały system transportu wewnętrznego i pakowania końcowego? Jeśli tak, to musimy podjąć decyzję, w jaki sposób chcemy zapakować ładunki paletowe: w folie rozciągliwe (stretch), kaptury termokurczliwe czy kaptury stretch? Maszyny końca linii pakujących to urządzenia, które w procesie pakowania spełniają kluczową funkcję. Ze względu na koszt inwestycji i opakowania najczęściej wybierane są owijarki i folie rozciągliwe (stretch) jako materiał zabezpieczający towar na paletach. Kompleksowa w tym względzie jest oferta GEMY, która produkuje owijarki z obrotowym stołem, wirującym ramieniem po najbardziej innowacyjne – owijarki pierścieniowe.
Nowoczesne owijarki i odpowiednio dobrane folie to: powtarzalna, wysoka jakość opakowania – niezależna od czynnika ludzkiego, lepiej zabezpieczony ładunek, a co za tym idzie – mniej reklamacji i uszkodzeń w transporcie i przechowywaniu, a przede wszystkim niskie koszty opakowania i szybki zwrot z inwestycji.
Dokonując wyboru i porównań maszyn tego typu należy zwrócić uwagę na liczbę programów owijania oraz możliwość ustawiania i wyboru różnych funkcji w każdym z programów, co ma bezpośredni wpływ na stabilność ładunku i koszty opakowania. Przydatna jest funkcja „bandowania” polegająca na owijaniu ładunku na jednej wysokości, owijaniu z przykryciem pyło-szczelnym, wodoszczelnym. Funkcje te pozwalają lepiej zabezpieczyć pakowany ładunek i dostosować opakowanie do wymagań transportu, przechowywania i odbiorców.
Owijarki mogą być wyposażone w układ przykrywania ładunku folią, docisk stabilizujący ładunek w czasie owijania, podnośnik palet umożliwiający owijanie palety od poziomu zero-
wego, układ sznurkowania folii – szczególnie ważny przy ciężkich ładunkach, automatyczny układ mocowania
narożników na ładunku. Jeśli wymagana jest większa wydajność, np. ponad 90 palet/h, rozwiązaniem może być owijarka z podwójnym układem wydawania folii stretch.
Do nietypowych, np. bardzo długich ładunków można zastosować owijarkę z pionowo ustawionym pierścieniem – wówczas ładunek przemieszcza się po przenośniku podczas owijania.
Unikalną cechą owijarek pierścieniowych firmy GEMA jest automatyczne dostosowanie wydajności owijarki do wydajności całej linii paletyzująco-pakującej.
Analizując rynek można odnieść wrażenie, że wiele firm ma podobną ofertę. Jakich więc i ilu dostawców wybrać? Komu powierzyć instalację i integrację instalacji? Czym takie firmy powinny się wyróżniać i jakie kompetencje posiadać?
Dotychczasowa praktyka to kooperacja producentów robotów z integratorami systemów robotyki, których podstawowym biznesem jest produkcja przenośników i układów transportowych. Na tym rynku wyróżnia się współpraca pomiędzy producentami, a nie dystrybutorami – COMAU Robotics i firmą GEMA, które razem są w stanie zapewnić kompletną dostawę z wykorzystaniem maszyn własnej produkcji od robotów, poprzez ciągi transportowe, po owinięcie folią stretch lub zamknięcie palety w kaptur termokurczliwy i wyprowadzenie do strefy odbioru towarów. Dzięki kompleksowej ofercie i doświadczeniu obu firm klienci mogą liczyć na fachową poradę dotyczącą robotyki i na pomoc w przygotowaniu kompletnej linii pakującej. Taka współpraca i oferta to odpowiedź na potrzeby klientów, którzy oczekują gotowych, kompleksowych rozwiązań określonych problemów technologicznych od jednego integratora. To gwarancja prawidłowego rozwiązania – dobrania robota, zaprojektowania buforów i liczby gniazd paletyzacji adekwatnie do wydajności linii, odpowiedniego zaprojektowania ciągów przenośników, optymalnego wyboru maszyn do pakowania końcowego. Rozwiązania, które ma za zadanie przede wszystkim stworzyć niezawodny, wydajny układ.
Opracowano na podstawie materiałów firm COMAU ROBOTIcs i GEMA, M. Maćko, sp.j.
