Автоматизирани сортировъчни системи

Начало > Автоматизация > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 4/2023 > 21.06.2023

  • Автоматизираното сортиране намира широко приложение в редица сектори на модерната индустрия, както и в сферата на услугите

  • Съвременният пазар предлага огромно разнообразие от автоматизирани сортировъчни решения, които се отличават по своята конструкция, принцип на работа, капацитет, скорост и работни характеристики

  • Стойността на една сортировъчна линия зависи до голяма степен от дизайна и сложността й

 

Автоматизираното сортиране намира широко приложение в редица сектори на съвременната индустрия, както и в сферата на услугите, включително в производството, опаковането, хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, автомобилостроенето, опаковъчната и складовата дейност, логистиката, електронната търговия, спедицията, пощенските и куриерските услуги и др.

Множество предприятия, които все още разчитат на ръчно сортиране или разполагат с морално или технически амортизирано оборудване за целта, са изправени пред предизвикателството да изберат най-подходящото автоматизирано съвременно решение за оптимизиране на операциите си. Нещо повече – голяма част от складовите, логистични и дистрибуционни центрове до неотдавна приемаха, складираха, обработваха и издаваха продукти, суровини, стоки и товари основно чрез палети. С ръста на е-търговията през последните години и възможностите за поръчка и изработка на персонализирани изделия в малки серии и дори единични партиди, които високотехнологичната Индустрия 4.0 предлага, все повече производители и складови стопанства се нуждаят от гъвкави сортировъчни линии, които да обработват разнородни и нехомогенни потоци от обекти, включително в индивидуални опаковки с всякакви форми и размери и предназначени за различни крайни дестинации и клиенти.

Пазарът предлага огромно разнообразие от машини, системи и цялостни решения за сортиране, които се отличават по своята конструкция, принцип на работа, капацитет, скорост и работни характеристики. Най-модерните оферти включват дигитализирано оборудване с IoT свързаност, интелигентни сензори и контролери, баркод четци, осветителни системи, платформи за мониторинг, машинно зрение и инспекция, софтуер с изкуствен интелект и умни математически алгоритми, машинно и дълбоко самообучение, индустриални роботи, усъвършенствани оптични, магнитни, лазерни, рентгенови технологии и т. н.

 

Принцип на работа на отделните типове системи

Процесът на сортиране е неизменна част от множество дейности в индустрията още от зората на промишленото производство. В наши дни с помощта на последното поколение технически средства той може да се извършва изцяло автоматизирано и с много висока скорост, точност и ефективност, което позволява динамично ускоряване и на съпътстващите операции, например обработка, опаковане, етикетиране, вторично пакетиране, товарене и т. н. При сортиране обектите, движещи се най-често по поточна линия, се идентифицират и диференцират помежду им на база различни техни характеристики – цвят, размер, структура, текстура, тегло, партида, маркировка, получател и др. За откриване, инспекция и оценка на тези характеристики се използват различни измервателни уреди и устройства за детекция и идентификация, сензори, оптични четци, камери за машинно зрение, софтуерни програми и алгоритми и пр.

Отделянето на необходимите продукти, изделия, опаковки, пратки, кашони или складови единици от общия поток може да се осъществява чрез различни механизми, спомагателни системи (включително роботизирани манипулатори) или специализирани конвейери със съответния дизайн и конструктивни специфики.
Потокът може да е:

  • хомогенен (най-често в производството и преработката), а процесът на сортиране да цели отделянето на дефектни продукти, класифицирането и сепарирането на обекти от един и същи вид по размер или качество (например яйца, плодове, зеленчуци, риба и др.);

  • нехомогенен (в електронната търговия, логистиката, спедицията и т. н.), а сортирането да е с цел насочване на отделните колети, пратки или транспортни единици към различни дистрибуционни канали или крайни получатели.

 

Що се отнася до типа на сортировъчните системи спрямо обекта на сортиране, различаваме основно три типа решения – за обработка на отделни единици, за обработка на контейнери (вторични опаковки, касетки, кашони и др.), както и комбиниран тип.

По дизайна и конструкцията си тези механизми се делят на:

  • линейни системи, които отвеждат основния поток от материали или обекти от една входна до една изходна точка, като отделят дефектните продукти;

  • разклонени (divert) системи, които разделят потока към различни изходни точки;

  • кръгови системи, при които конвейерът след сортиране на даден поток се връща към изходната точка.

 

Автоматизираните сортировъчни системи се различават помежду си и по своята товароносимост, която е тясно свързана с приложението им. На пазара се предлагат както машини и ленти за по-дребни и деликатни единични обекти или леки материали с полезен товар до 5 кг, така и линии за сортиране на по-тежки контейнери, касетки, щайги, кашони, пратки, пакети и други складови и товарни единици с тегло над 35 кг. Потребителите могат да избират подходящото решение и въз основа на неговата скорост, производителност или работен капацитет (брой сортировъчни операции на час, на дневна база и т. н.) С наличните технологични средства може лесно да бъде конфигурирана индустриална система за над 15 хил. прецизни сортирания на час. А някои от най-бързите сортиращи линии в света достигат и по милион операции за денонощие. Такива са например двете системи в китайската пощенска служба, които обработват общо около 2 млн. пратки и колети всеки ден.

Цената на едно сортировъчно решение зависи до голяма степен от дизайна и сложността му – дали е стандартно или специализирано, с какви размери и дължина е необходимо да бъде, на колко нива и с каква денивелация помежду им, какви компоненти и механизми да включва, колко разклонения и крайни точки са заложени в конструкцията, както и колко сложно е управлението и какви функционални възможности предлага.

Сортиращите системи за кутии, корита, кашони, контейнери и колективни опаковки (Case sorters) най-често биват три варианта. Първият включва сложен конвейерен механизъм от ролки, колела и ленти, при който дадени сегменти се издигат нагоре, за да повдигнат или завъртят даден обект, като така го отклоняват от общия поток и го насочват най-често към разклонение на транспортната линия. Подходящ е за най-вече за компактни единици, като корита и кашони, тъй като низходящият конвейер обикновено е под наклон надолу.

Сортировъчните линии с подвижни рамена (Pivoting arm sorters) или лопатки (Paddle sorters) разполагат с последователно разположени по дължината на конвейер и фиксирани в горния си край въртящи се приспособления с определена дължина на хода, които с движението си отклоняват и изтласкват дадени обекти от потока, като ги пренасочват към вторична линия. Този дизайн се предпочита основно в сортирането на багаж или куриерски и пощенски пратки.
Т. нар. избутващи конвейери (Pusher sorters) са оборудвани със серия от издаващи и прибиращи се приспособления с пневматично задвижване, които се “разтягат” под прав ъгъл спрямо транспортната лента и изтласкват съответната касетка, кашон или корито към улей или вторичен конвейер за по-нататъшна обработка.

Използват се предимно в опаковъчната дейност и спедицията.
Втората група сортировъчни системи (Unit sorters) – за индивидуални изделия, продукти или опаковки, обхваща по-широк кръг от концепции по отношение на дизайна и механизмите на отделяне и пренасочване на обработваните обекти. Най-популярни са конвейерите с накланящи се табли/тави (Tilt-Tray sorters), монтирани върху серия от колички, които са последователно свързани една към друга, подобно на вагони. Тези конструкции обикновено са кръгови и се движат в непрекъснат цикъл, а отклоняването се случва благодарение на наклона и гравитационните сили. С подобен дизайн са и моделите с избутващ механизъм (Push tray sorters), при които потокът отново се придвижва върху табли или тави, но отклоняването е принудително под въздействието на издаващото се приспособление.

Сортировъчните лентови конвейери с напречни разклонения (Crossbelt sorters) изтласкват съответните обекти към перпендикулярни на линията клонове с тесни лентови сегменти, отново използвайки силата на гравитационно привличане.
Популярни в практиката са и т. нар. Bombay сортери, известни и като плоски конвейери за сортиране. Подобно на бомбения отсек (Bomb bay) във военните самолети, от който са взели и наименованието си, те пропадат надолу като вратички с трапове, за да пропуснат преминаващия обект към по-ниско разположено ниво на системата – в гравитационен улей, в корито или директно във вторична опаковка (кашон, кутия и т. н.) Използват се най-често във фармацевтичната, текстилната и бижутерийната индустрия.

Сортировъчните системи с торбички или джобове (Pouch/Pocket sorters) разполагат с последователно движещи се контейнери от мек материал (мрежички, калъфи и др.), закачени върху надземен тролеен механизъм. Съдържанието им може да бъде автоматично изсипвано или изваждано ръчно. По подобен начин се придвижват и сортират и овесени на закачалки облекла в текстилното производство.

Сред комбинираните сортиращи решения за индивидуални обекти и колективни контейнери най-популярни са системите с тесни успоредни надлъжни ленти (Narrow belt sorters) и лентите с плъзгащи се серии от модули (Sliding shoe sorter). При вторите два странични верижни механизма придвижват по дълго право трасе напречни алуминиеви сегменти. Върху всеки от тях е монтиран подвижен пластмасов модул, който може да се премества наляво и надясно, следван от останалите модули в серията, разположени върху следващите метални сегменти. Движението на пластмасовите блокове е последователно и стъпалообразно (змиевидно), което спомага за изтласкването на желания обект от основния конвейер към дадено странично разклонение.

Предлагат се и специализирани машини, захранвани от лента или вибрационен улей, подходящи за инспекция на насипни или скупчени продукти, вибротранспортьори за разстилане и сортиране, механизми със сита и отвори с различни диаметри за класифициране, сортировъчно оборудване с хигиенен дизайн, както и решения, предназначени за тежки работни условия.

 

Предимства, приложения, пазарни тенденции

Автоматизирането на повторяемите и уморителни сортировъчни операции в съвременната индустрия спомага за повишаване на тяхната скорост, ефективност, прецизност и рентабилност. В допълнение се свеждат до минимум бракът, усилията, разходите за труд, инцидентите и човешките грешки, подобряват се безопасността, проследимостта и организационният контрол. В резултат предприятията могат да обработват повече на брой и по-обемни поръчки за много по-малко време, както и много по-пълноценно да оползотворяват наличното пространство в складовете и халетата (включително във вертикално направление).

Автоматизираните сортировъчни системи имат три основни приложения в сферата на т. нар. фулфилмънт услуги (в допълнение към конвенционалното сортиране с цел класифициране или отделяне на нискокачествени/дефектни изделия или продукти в производството) – приемане на входящи потоци, намиране и опаковане на индивидуални обекти и спедиция.

Процесите на приемане могат да са свързани както с първоначално постъпване на обектите в склада или фулфилмънт центъра, така и с управлението на върнати от потребителя стоки, а също и с т. нар. крос-докинг логистични стратегии за незабавно пренасочване към клиента на товари, които току-що са били приети.
“Picking-and-Packing” приложенията в електронната търговия изискват сортиране с цел намиране на поръчания продукт и неговото опаковане и подготвяне за изпращане. Автоматизирането на тези дейности елиминира нерентабилната и времеемка необходимост служителите да обхождат гигантските складове и ръчно да търсят нужната кутия или контейнер, в който се намира продуктът, както и отново на крак да го носят към опаковъчните станции.

Във фулфилмънт центровете със среден до голям обем на поръчките, които оперират в изключително наситен и динамичен сегмент, автоматизацията на сортирането гарантира необходимата конкурентоспособност, за да запазят пазарните си позиции.

Най-мащабните автоматизирани сортировъчни решения в мегахалетата на водещите глобални електронни търговци могат да обработват както индивидуални, така и колективни контейнери в големи партиди от по над 100 – 200 поръчки накуп, без необходимост от човешка намеса. За всяка пристигнала до крайната си точка пратка се изпраща автоматично известие към пакетажната станция, за да стартира и съответният опаковъчен процес. Финалният етап е спедицията, в която сортировъчните решения се грижат за групирането и пренасочването на пратки по различни критерии – населено място на получателя, дата на изпращане и т. н.

Огромното разнообразие от приложения на автоматизираното сортиране в модерната индустрия води до стабилен ръст във внедряването им през последните години, като тази тенденция се очаква да се запази устойчива поне до края на десетилетието, прогнозират маркетолозите от Future Market Insights. Те изчисляват, че глобалният пазар на автоматизирани сортировъчни системи през 2022 г. е бил на стойност малко над 8 млрд. щатски долара, като до 2023 г. предвиждат нарастването му до 14,35 млрд. долара.

Автоматизирането сортиране понастоящем е с дял от близо две трети (над 65%) от общия световен пазар на сортиращи решения. Основни двигатели на растежа в сегмента са бумът на електронната търговия и дигитализацията на логистиката.

Производителите на сортиращи машини, системи и линии непрекъснато се стремят да повишават тяхната скорост, прецизност и производителност, за да удовлетворяват все по-строгите изисквания и увеличаващите се потребности на предприятията в производството, дистрибуцията, е-търговията и др. За целта те влагат все повече интелигентни технологии в дизайните си, включително усъвършенствани сензори, камери, платформи за управление и т. н. Водещи тенденции в автоматизираното сортиране са IoT базираните системи, както и сортировъчните роботи – стационарни или мобилни, които гарантират високоскоростна, гъвкава, прецизна и мащабируема обработка на различни материални потоци, обобщават от Future Market Insights.


Вижте още от Автоматизация


Ключови думи: сортировъчни системи, сортиращи системи, автоматизирано сортиранe, конвейери, транспортьори, логистика, дистрибуция, спедиция, електронна търговия



Редактор на статията:

Пепа Петрунова

Пепа Петрунова

Редактор

  • Завършва специалност "Журналистикa" в СУ "Св. Климент Охридски";

 

  • Заема длъжността редактор "Списания" от 2013 г.;

 

  • Разполага с над 15 години опит в разработването на оперативни материали и технически статии в широк кръг от тематични области.

 

Пепа Петрунова в LinkedIn

Top