Robot do paletyzacji – kiedy automatyzacja końca linii produkcyjnej się opłaca?

Paletyzacja jest jednym z etapów produkcji, w których nadal często wykorzystuje się pracę ręczną, mimo że sama operacja ma powtarzalny charakter i odbywa się według ściśle określonego schematu. Pracownik musi odbierać kolejne opakowania, przenosić je, obracać i układać na palecie zgodnie z ustalonym wzorem. Przy dużej liczbie produktów oznacza to setki lub tysiące powtórzeń w ciągu zmiany. Robot do paletyzacji przejmuje powtarzalne operacje na końcu linii, zapewniając stałe tempo pracy i możliwość precyzyjnego układania produktów.

Opłacalność takiej inwestycji nie zależy jednak wyłącznie od liczby opakowań opuszczających linię. Znaczenie mają również liczba zmian, formaty produktów, masa ładunków, sposób ich układania, dostępna przestrzeń oraz możliwość połączenia robota z pozostałymi urządzeniami. Dlatego przed wyborem rozwiązania warto przeanalizować cały proces końca linii, a nie tylko samą czynność odkładania produktów na paletę.

Kiedy warto zautomatyzować paletyzację?

Automatyzacja paletyzacji jest szczególnie uzasadniona wtedy, gdy na końcu linii występuje duża liczba powtarzalnych operacji transportowych i manipulacyjnych. Jeżeli pracownik przez całą zmianę odbiera opakowania o podobnej masie i układa je według tego samego wzoru, czynność taka jest dobrym kandydatem do robotyzacji. Robot może wykonywać ją w sposób powtarzalny, bez konieczności organizowania pracy wokół przerw, zmian tempa czy ograniczeń wynikających z fizycznego obciążenia operatora.

Znaczenie ma również charakter produkcji. Przy produkcji wielkoseryjnej, gdzie linia pracuje przez wiele godzin i dostarcza stały strumień opakowań, automatyczny system może być wykorzystywany przez dużą część czasu pracy zakładu. W takim przypadku robotyzacja nie jest tylko sposobem na ograniczenie ręcznej obsługi. Pozwala również dopasować tempo paletyzacji do wydajności wcześniejszych etapów procesu.

Warto rozważyć automatyzację szczególnie wtedy, gdy:

• paletyzacja wymaga wykonywania dużej liczby identycznych ruchów,
• produkty opuszczają linię w stałym lub przewidywalnym tempie,
• zakład pracuje na wielu zmianach,
• opakowania są ciężkie lub niewygodne do ręcznego przenoszenia,
• występują trudności z utrzymaniem stałej obsady stanowiska,
• wymagane jest dokładne odwzorowanie określonego wzoru ułożenia,
• konieczna jest możliwość szybkiego przezbrojenia na różne formaty produktów,
• paletyzacja ogranicza przepustowość całej linii.

Nie każda linia będzie jednak wymagała pełnej robotyzacji. Przy niewielkiej produkcji, dużej liczbie nietypowych produktów i częstych zmianach konfiguracji koszt oraz złożoność automatycznego stanowiska mogą nie uzasadniać inwestycji. Opłacalność trzeba więc oceniać w odniesieniu do rzeczywistego sposobu pracy zakładu.

Jak ocenić, czy robot do paletyzacji będzie opłacalny?

Ocena opłacalności powinna obejmować zarówno obecne koszty paletyzacji, jak i parametry planowanego systemu. Nie wystarczy porównać ceny robota z wynagrodzeniem jednego pracownika. Stanowisko paletyzujące jest bowiem kompletnym układem, na który mogą składać się m.in. robot, chwytak, przenośniki, system doprowadzania produktów, podajnik palet, wygrodzenia bezpieczeństwa, system sterowania oraz urządzenia współpracujące.

Z drugiej strony automatyzacja może przynieść korzyści, których nie da się sprowadzić wyłącznie do kosztu roboczogodziny. Robot może utrzymywać stałe tempo paletyzacji przez cały czas pracy linii, ograniczyć konieczność wykonywania ciężkich czynności ręcznych i zapewnić powtarzalność wzoru układania. Przy większej skali produkcji znaczenie ma również możliwość wykorzystania tego samego stanowiska do obsługi różnych wariantów produktu.

Przy analizie inwestycji warto uwzględnić przede wszystkim:

• liczbę opakowań paletyzowanych w ciągu godziny i zmiany,
• liczbę zmian w ciągu doby,
• masę i wymiary produktów,
• aktualny koszt pracy przy paletyzacji,
• liczbę osób potrzebnych do obsługi stanowiska,
• liczbę formatów produktów i rodzajów palet,
• wymagany czas pracy oraz dostępność linii,
• koszty wdrożenia, serwisu i utrzymania stanowiska,
• możliwość wykorzystania robota w przyszłości przy zwiększeniu produkcji.

W praktyce istotnym wskaźnikiem może być czas zwrotu z inwestycji (ROI/payback), ale powinien być liczony dla konkretnego procesu. Im więcej zmian pracuje linia, im większa jest liczba obsługiwanych opakowań i im większy udział ręcznej pracy w paletyzacji, tym więcej godzin stanowisko automatyczne może przepracować w ciągu roku.

Wydajność produkcji, liczba zmian i udział pracy ręcznej

Jednym z podstawowych parametrów jest liczba produktów, które trzeba ułożyć w określonym czasie. Robot powinien mieć wydajność odpowiednią do rzeczywistego taktowania linii, z uwzględnieniem masy opakowań, liczby pobieranych produktów podczas jednego cyklu i wymaganego wzoru paletyzacji.

Przykładowo, jeżeli z linii co minutę wychodzi określona liczba kartonów, stanowisko paletyzujące musi być zdolne do ich odebrania, odpowiedniego zorientowania i umieszczenia na palecie bez tworzenia zatoru. Nie oznacza to jednak, że robot powinien być dobierany wyłącznie na podstawie maksymalnej liczby cykli na minutę. Rzeczywista wydajność zależy od całego cyklu paletyzacji, w tym odległości pomiędzy punktem pobrania i odkładania, rodzaju chwytaka, liczby produktów pobieranych jednocześnie oraz wysokości układania.

Liczba zmian dodatkowo wpływa na wykorzystanie stanowiska. Robot pracujący przez jedną krótką zmianę będzie generował inną wartość ekonomiczną niż urządzenie obsługujące proces przez kilkanaście godzin dziennie. Przy produkcji trzyzmianowej automatyzacja końca linii może być szczególnie interesująca, ponieważ jedno stanowisko może wykonywać powtarzalną pracę przez dużą część doby.

Istotny jest również udział pracy ręcznej. Jeżeli do paletyzacji potrzeba kilku osób na zmianę, należy uwzględnić nie tylko wynagrodzenia, ale także organizację stanowiska, absencje, rotację pracowników i konieczność wykonywania ciężkich, powtarzalnych ruchów. Robot nie musi oznaczać całkowitego wyeliminowania operatora. Często jego zadaniem jest przejęcie najbardziej powtarzalnej części procesu, podczas gdy człowiek zajmuje się nadzorem, uzupełnianiem materiałów eksploatacyjnych czy obsługą innych etapów linii.

Jak dobrać robota do rodzaju produkowanych opakowań?

Dobór robota powinien rozpocząć się od analizy produktu, a nie od konkretnego modelu urządzenia. Inne wymagania będzie miało stanowisko obsługujące lekkie woreczki, inne kartony, a jeszcze inne worki z ciężkim produktem sypkim. Znaczenie mają również wymiary, masa, sztywność i stabilność opakowania, a także to, czy produkty można bezpiecznie chwytać z jednej strony, od góry czy w kilku sztukach jednocześnie.

Konieczne jest również określenie sposobu budowania palety. Wzór może wymagać obracania produktów, zmiany ich orientacji, tworzenia kolejnych warstw według różnych schematów albo stosowania przekładek. Robot do paletyzacji musi mieć odpowiedni zakres ruchu, aby wykonać wszystkie te operacje bez kolizji z paletą, przenośnikiem i pozostałymi elementami stanowiska.

W przypadku wielu formatów produktów ważna jest także elastyczność systemu sterowania. Możliwość zapisania różnych programów paletyzacji pozwala przełączać stanowisko pomiędzy produktami bez przebudowy całego układu.

Ładunek, chwytak i sposób układania produktów na palecie

Jednym z podstawowych parametrów robota jest udźwig, czyli masa ładunku, który może bezpiecznie przenosić w określonych warunkach pracy. Przy jego określaniu nie można brać pod uwagę wyłącznie masy pojedynczego produktu. Do obciążenia robota dochodzi również masa chwytaka oraz ewentualnych elementów dodatkowych. Wymagany udźwig powinien więc wynikać z całego zestawu przenoszonego przez ramię robota.

Równie ważny jest sam chwytak. Jego konstrukcja musi odpowiadać geometrii i właściwościom opakowania. Stosuje się m.in. rozwiązania mechaniczne, zaciskowe czy podciśnieniowe, a wybór zależy od rodzaju produktu i sposobu jego pobierania. Chwytak musi utrzymać produkt stabilnie podczas ruchu, ale jednocześnie nie może powodować jego uszkodzenia lub deformacji.

Przy projektowaniu stanowiska należy określić m.in.:

Ważne jest także uwzględnienie stabilności gotowego ładunku. Sposób układania kartonów czy worków powinien zapewniać odpowiednie podparcie kolejnych warstw i ograniczać ryzyko przesuwania się produktów podczas transportu. W zależności od aplikacji można stosować różne wzory paletyzacji, a ostateczny układ powinien wynikać z wymiarów opakowań, charakterystyki produktu i wymagań logistycznych.

Integracja robota z istniejącą linią produkcyjną

Robot paletyzujący osiąga pełną wartość dopiero wtedy, gdy zostanie prawidłowo zintegrowany z pozostałą częścią procesu. Samo ramię robota jest tylko jednym z elementów stanowiska. Przed nim musi znaleźć się odpowiednio zaprojektowany system doprowadzania produktów, a po stronie odbioru – rozwiązanie umożliwiające dalszy transport gotowych palet.

W zależności od konfiguracji stanowisko może współpracować m.in. z:

• przenośnikami produktów,
• transporterami palet,
• podajnikami pustych palet,
• magazynkami palet,
• systemami podawania przekładek,
• owijarkami,
• systemami kontroli obecności i położenia produktu,
• systemami sterowania całej linii.

Integracja wymaga również synchronizacji poszczególnych urządzeń. Jeżeli przenośnik dostarcza produkty szybciej, niż robot może je odebrać, przed stanowiskiem powstanie zator. Jeżeli natomiast robot pracuje znacznie szybciej niż wcześniejszy etap, jego potencjał nie zostanie wykorzystany. Wydajność należy więc analizować dla całego końca linii, a nie dla samego robota.

Przy modernizacji istniejącej linii szczególne znaczenie mają dostępna przestrzeń, istniejące sterowanie, wysokości transportu oraz sposób komunikacji pomiędzy urządzeniami. Konieczne może być również dostosowanie zabezpieczeń, przenośników i punktów przekazywania produktu. Dobrze zaprojektowana integracja pozwala jednak stworzyć stanowisko, które automatycznie odbiera produkty z linii, układa je według zaprogramowanego wzoru, przygotowuje kolejne palety i przekazuje je do dalszego transportu.

Dobór robota do paletyzacji powinien uwzględniać wydajność linii, rodzaj opakowań, wymagany udźwig, sposób układania produktów oraz możliwości integracji z istniejącymi urządzeniami. Fenix Systems projektuje rozwiązania dopasowane do specyfiki procesu produkcyjnego – od doboru robota i chwytaka po integrację kompletnego stanowiska. Skontaktuj się z firmą, aby przeanalizować możliwości automatyzacji końca Twojej linii produkcyjnej.

Podsumowanie

• Robotyzacja paletyzacji jest szczególnie uzasadniona przy dużej liczbie powtarzalnych operacji, pracy wielozmianowej i znacznym udziale pracy ręcznej.
• Opłacalność inwestycji należy oceniać na podstawie wydajności linii, liczby zmian, kosztów pracy oraz stopnia wykorzystania stanowiska.
• Dobór robota powinien uwzględniać masę i wymiary opakowań, wymagany udźwig, rodzaj chwytaka oraz sposób układania produktów.
• O wydajności stanowiska decyduje nie tylko robot, ale cały układ obejmujący m.in. przenośniki, podajniki palet i systemy sterowania.
• Integracja z istniejącą linią produkcyjną pozwala zsynchronizować paletyzację z wcześniejszymi i kolejnymi etapami procesu.
• Najlepsze efekty daje rozwiązanie projektowane pod konkretną produkcję, z uwzględnieniem obecnych potrzeb zakładu i możliwości jego dalszego rozwoju.

FAQ

Kiedy warto rozważyć zakup robota do paletyzacji?

W szczególności wtedy, gdy paletyzacja jest powtarzalna, pracochłonna lub stanowi wąskie gardło całego procesu produkcyjnego.

Czy robot paletyzujący może obsługiwać różne produkty?

Tak, odpowiednio skonfigurowany system może obsługiwać różne typy produktów i wzory układania, zależnie od zastosowanego chwytaka oraz konfiguracji stanowiska.

Czy robot może zostać połączony z istniejącą linią?

Tak. Robot paletyzujący może stanowić moduł zintegrowany z pozostałymi elementami linii, pod warunkiem odpowiedniego dopasowania parametrów i sterowania.

Czy automatyczna paletyzacja poprawia bezpieczeństwo pracy?

Może ograniczyć udział pracowników w powtarzalnych i fizycznie obciążających czynnościach związanych z przenoszeniem oraz układaniem produktów.

Co należy sprawdzić przed wyborem robota paletyzującego?

Należy przeanalizować m.in. wydajność, masę i rodzaj produktów, sposób układania, dostępne miejsce oraz możliwość integracji z pozostałą częścią linii.