Модернизация операции упаковки путем применения автоматизированного упаковщика мешков и роботизированного укладчика поддонов

Модернизация операции упаковки путем применения автоматизированного упаковщика мешков и роботизированного укладчика поддонов

Завод по переработке кукурузы в крупу автоматизирует свою линию упаковки в мешки и укладки на поддоны, чтобы повысить объем выпускаемой продукции и снизить трудозатраты. Компания Agricor Inc., Мэрион, штат Индиана, занималась производством сухой кукурузной крупы с 1983 г. Компания закупает желтую кукурузу у местных фермеров, а зерновые элеваторы и мельницы перерабатывают ее в дегерминированную кукурузную крупу, муку и крахмал. Продукты упаковываются в контейнеры для сыпучих материалов такие, как мешки для сыпучих материалов и хопперы или 50-ти и 100 фунтовые мешки и доставляются в разные регионы Америки, Канады и международным компаниям для использования в пище и производстве промышленных товаров. В прошлом компания производила упаковку и складирование мешков небольшого размера на поддоны вручную. Однако данный метод не был эффективным, таким образом, компания решила произвести модернизацию своего производства.

Упаковка различных продуктов

Компания ежегодно перерабатывает более пяти миллионов бушелей кукурузы в кукурузную крупу, муку и крахмал. Поскольку каждый продукт имеет различную насыпную плотность, компания использует три разных размером 100 фунтовых мешков и два 50 фунтовых мешка для упаковки различных продуктов.

Проблемы упаковки и укладки на поддоны

В прошлом, упаковка и укладка на поддоны вручную требовало наличие шести операторов в смену, в зависимости от размера наполняемого мешка. Один оператор перемещал наполненные мешки через запайшик мешков, один-три оператора складировали заполненные мешки на поддоны, один оператор убирал какие-либо проливы и пыль и заправлял пустой магазин для подачи мешков, а один оператор управлял вилочным погрузчиком, который переносил заполненные поддоны на склад.

При упаковке различных продуктов в мешки и укладка на поддоны вручную, компания была способна производить 5 обычных 100 фунтовых мешков с кукурузной мукой в минуту, 3 обычных 100 фунтовых мешков с мукой и 7 обычных 50 фунтовых мешка в минуту, а также 4 обычных 50 фунтовых мешка с крахмалом в минуту. Однако для поддержания производства на данном уровне и удовлетворять спрос потребителя компании приходилось работать в три смены, шесть дней в неделю и нанимать двух рабочих на постоянную работу в смену.

«Мы, по существу, закрывали производственный вопрос наймом персонала» - говорит Джек Джонс, менеджер по упаковке товара и складированию компании Agricor. «Для 10 фунтовых мешков у нас был один оператор на машину, которая помогала ему складировать товар на поддоны. Для пятидесяти фунтовых мешков нам требовалось два оператора, которые вручную складировали мешки, а в периоды высокой загруженности мы привлекали даже трех операторов. С целью минимизации риска, связанного с обработкой вручную такого большого количества мешков, во время смены мы обычно меняли операторов линии упаковки и складирования на поддоны между собой. Если обратиться в прошлое, то нам повезло, что мы не сталкивались с серьезными проблемами эргономики при обработке такого большого количества мешков вручную, но мы всегда беспокоились об этом.»

Стив Викс, президент компании Agricor считает, что была еще одна проблема – точность наполнения мешков, вес кукурузная крупы и муки отличался приблизительно на один фунт от заданной массы мешка, а вес мешка с мукой и того больше. И поскольку мы обычно заблуждались относительно переполнения мешков, мы, на самом, деле, теряли продукт практически в каждом мешке, что сказывалось на нашей прибыли.»

Компании требовалось усовершенствовать процесс упаковки мешков и складирования на поддоны, особенно, если мы хотели расширить свою клиентскую базу. «Мы не могли увеличить свою производственную мощность, поскольку упаковочная линия работала на полную мощность, т.е. мы были практически в тупике» - говорит Викс. «Нам также требовалось повысить точность наполнения мешков, чтобы минимизировать потери продукции, кроме того, сократить количество операторов и время, затрачиваемое на упаковку мешка и складирования его на поддон. Таким образом, мы решили полностью модернизировать упаковочную линию и оборудование контроля по наличию металлических частиц, чтобы гарантировать чистоту нашей продукции.»

Автоматизация процесса

Викс и Джонс связывались с разными поставщиками по производству упаковочного оборудования и оборудования по складированию на лотки. «Мы сообщали им, что нам необходимы автоматизированный упаковщик, машина для запечатывания пакетов и роботизированный укладчик на поддоны, которые способны манипулировать тремя продуктами без дополнительных временных затрат между подачей продукта» - говорит Джонс. «Мы также сообщали, что оборудование упаковочной линии будут монтироваться на небольшой площади, поэтому возможно будет необходимо разработать на заказ конвейерную линию и оборудование специально заданного размера. Кроме того, демонтаж устаревшего оборудования должен производиться в очень сжатые сроки, поскольку нам нельзя отставать от графика производственного процесса. Обычно поставщику выделяется два идущих подряд выходных дня или приблизительно девяносто шесть часов для монтажа всей упаковочной линии.»

Среди конкурсных предложений, выделилось одно после того, как Викс и Джонс сравнили пункты каждого коммерческого предложения. «Мы сравнивали стоимость монтажа и оборудования у каждого поставщика, качество оборудования и дизайн системы, а также системы управления проектом и послегарантийное обслуживание и, в итоге, пришли к мнению о том, что только один поставщик способен предложить нам именно то, что мы ищем, как в отношении цены, так и в отношении целевого назначения» - говорит Викс. «Перед тем как принять итоговое решение, мы отправили все три продукта на объект проведения испытаний поставщика, а также посетили одну из его установок в Торонто и переговорили с другим его заказчиком в Саскачеване. Испытания показали, что их упаковщик способен с легкостью справлять с тремя нашими продуктами, и мы получили только положительные отзывы от заказчиков, с которыми мы встретились, таким образом, мы решили приобрести автоматический машину для запайки мешков и один программируемый роботизированный укладчик на поддоны от поставщика».

Поставщик, Premier Tech's Industrial Equipment Group (IEG), Rivière-du-Loup, Квебек, занимается разработкой и производством по индивидуальному заказу оборудования и систем для автоматической упаковки, складирования на поддоны, дозирования и растягивания упаковочной пленки для сухих сыпучих продуктов.

Автоматизированный упаковщик и роботизированный участок укладки изделий в поддоны

Высокоскоростной упаковщик серии PTK-1700 производит упаковку порошкообразного или гранулированного продукта – в том числе минералы, химикаты, продукты питания и корма для животных – в бумажные мешки с открытой горловиной, ПЭ и тканые ПП мешки, скорость упаковки 25 мешков в минуту, в зависимости от размера мешка и материала. Все рабочие поверхности упаковщика выполнены из нержавеющей стали и, таким образом, достигается беспыльная упаковка с абсолютным соблюдением правил санитарной гигиены. Более того, он быстро и надежно перемещает наполненные мешки на станцию системы автоматизированной запайки мешков.

ПЛК упаковщика оснащен простым в эксплуатации пультом оператора с сенсорным дисплеем, который без труда позволяет устранять показания о неисправности и коды ошибок, более того программное обеспечение с возможностью самодиагностики имеет функцию аварийной остановки, которая обеспечивает безопасность оператора во время работы. Встроенная система весов обеспечивает точное взвешивание продукта, а ее многостеллажный устройство подачи мешков (магазин) позволяет производить быструю перезагрузку и замену мешков на нужный размер.

Роботизированный участок укладки мешков на поддоны серии AR-200 может одновременно собирать мешки с 4 разных линий и укладывать на поддоны до 28 мешков в минуту в зависимости от характеристик мешка, высоты поддона, схемы размещения и других факторов. Для компании Agricor поставщик смоделировал специального укладчика на поддоны, который может собирать мешки только с одной линии продукта в виду ограниченности пространства.

ПЛК с простым в управлении интерфейсом оператора расположен на блоке управления роботом и показывает 3D модель оборудования, схемы компоновки для удобства эксплуатации в режиме ручного управления. Интерфейс также отображает сохраненные наборы команд, чтобы оператор мог быстро изменить размер мешка и схему укладки на поддоны.

Автоматизированный укладчик на поддоны автоматически перемещает поддоны и листы, а его роботизированный манипулятор имеет захватывающее устройство в виде кисти, которое оснащено автоматической системой регулировки ширины мешка. Это позволяет без каких-либо усилий манипулировать мешками шириной от 9 до 23 дюймов, от 13 до 39 дюймов длиной и от 1,5 до 6 дюймов шириной, при весе мешка до 176 фунтов. ПЛК системы укладки на поддоны использует программное обеспечение предотвращающее столкновение во избежание случайного повреждения роботизированного захватывающего устройства и прочего оборудования.

Монтаж упаковочного оборудования

Компания привлекла местную монтажную организацию (специалистов по промышленному обслуживанию) и подрядчика по электрическим работам (Rex Collins Electric) для установки нового оборудования. В пятницу вечером, 15 февраля 2008 г., бригада специалистов по монтажу вместе с инженерами поставщика и операторами компании Agricor приступили к демонтажу старого оборудования на заводе. «Мы демонтировали старую упаковочную машину и смонтировали вместо нее новую» - говорит Джонс, - «на следующие выходные мы смонтировали роботизированную укладчик на поддоны, конвейеры и прочее оборудование. Мы уложились в сроки монтажа на всех выходных и производили упаковку продукции каждый вечер в воскресенье. Это было впечатляющее событие, потому что мы производили монтаж прямо «на деньги», поскольку мы площадь для монтажа была очень ограничена. Фактически, в одном месте расстояние между оборудованием и одной из стен было всего три фунта; вот какая компактная система удалась.»

Теперь компании требуется только три оператора в смены, чтобы контролировать функционирование упаковочной линии: один оператор следит за исправной работой машины, второй производит очистку, а третий водит вилочный погрузчик. В настоящее время, компания производит упаковку от 9-11 обычных 100 фунтовых мешков с кукурузной мукой в минуту, 15 обычных 50 фунтовых мешков с мукой в минуту, и 8-10 обычных 50 фунтовых мешков с крахмалом в минуту.

Совершенствование упаковочных операций в Компании

С моменты установки новой автоматизированной линии по упаковке мешков и укладке в поддоны, компания значительно сократила свои текущие расходы и трудозатраты. «Новая упаковочная линия производит упаковку мешков так быстро, что теперь мы работаем в две смены, пять дней в неделю, чтобы не отстать от нашего производственного плана» - говорит Викс. «А роботизированный укладчик поддонов снизил трудозатраты, поскольку нам больше не приходится нанимать временных рабочих в горячую пору, чтобы укладывать на поддоны 50 фунтовые мешки. Более того, значительно уменьшилось количество проблем связанных с эргономикой, когда оператором приходилось вручную перемещать большое количество мешков.»

Точность системы взвешивания мешков увеличило прибыль компании путем снижения потерь продукта. «Мы остались этим очень довольны», говорит Джонс. «Система взвешивания мешков действительно производит точное взвешивание, а наши клиенты также остаются довольны, поскольку получают именно тот объем продукта, который они заказывали».

Викс и Джонс были удовлетворены качеством обучения операторов после монтажа оборудования и на стадии гарантийного обслуживания. «Инженеры поставщика отлично обучили наших операторов работе на новом оборудовании, что действительно позволило вывести нас на новый уровень» - говорит Викс. «И, несмотря на тот факт, что обучение было сложным, поскольку это все-таки была для нас новая технология, чем дольше мы работаем на новом оборудовании, тем больше мы его понимаем. Также было приятно работать с поставщиком, который был очень предупредительным. Если что-то шло не так, их служба технической поддержки работала до 10 вечера, таким образом, мы могли позвонить им и получить ответы по телефону, что нас действительно выручало.»

Источник - Powder & Bulk Engineering Magazine, март 2009 г.