Палетизиращи роботи

РоботикаСп. Инженеринг ревю - брой 6/2021 • 17.09.2021

  • Ролята на роботите в съвременното индустриално палетизиране е незаменима, тъй като позволяват значителна оптимизация на ефективността в предприятия, складови стопанства, логистични и дистрибуционни центрове

  • Изборът на палетизиращ робот зависи от множество фактори, сред които: обсег, товароносимост, мощност, производителност, брой работни цикли в минута, габарити и т. н.

  • Широката гама крайни манипулатори позволява цялостно персонализиране на приложението според вида, формата и размерите на обработваните обекти, складови или товарни единици

 

Роботизираните палетизиращи системи осигуряват значителни подобрения в производителността и ефективността на предприятията, складовите стопанства, логистичните и дистрибуционни центрове. От привилегия на големите компании роботите постепенно се превръщат в рентабилно решение и за малкия и среден бизнес поради все по-достъпните си цени, висока гъвкавост и адаптивност. Потенциалът им за приложения в областта на индустриалното палетизиране е открит много скоро след въвеждането в експлоатация на промишления робот пионер Unimate. Само две години по-късно, през 1963 г., започва работа и първият роботизиран палетизатор.

Днес системите в сегмента са способни напълно ефективно да заменят човека в изпълнението на уморителните, повторяеми и често тежки задачи в сферата на палетизацията. Най-модерните модели на пазара разполагат със специализирани сензори, изкуствен интелект и усъвършенствано машинно зрение, с чиято помощ могат все по-самостоятелно да управляват работния процес и да разрешават възникнали проблеми.


Особености и приложения

Промишленото палетизиране включва захващането и подреждането на различни по тип, форма и големина изделия, кашони, кутии, контейнери, складови или товарни единици от конвейери или други мобилни и статични работни станции върху палети, което улеснява товаренето и разтоварването им и съкращава времето за обработка.

Обратната операция по разтоварването на обектите от палета се нарича депалетизиране и може да бъде изпълнявана от същия тип система.

Палетизиращите роботи са насочени към пълното автоматизиране на процеса и стават все по-популярни в производствените отрасли, хранително-вкусовата и опаковъчната промишленост, складовата дейност, транспорта и логистиката. На пазара се предлага широка гама от модели с различен обсег и товароносимост. Богатият набор от крайни манипулатори позволява пълно персонализиране на приложението според обработваните обекти. Съществуват например специални хващачи за чували и торби, които ги обхващат и подържат отдолу, както и смукателни или магнитни грипери, предназначени да захванат горната част на обекта.

Много предприятия конфигурират специални роботизирани клетки за палетизиране с цел оптимизация на работните процеси. Изборът на робот зависи от множество фактори, сред които: обсег, товароносимост, лек или тежък режим на работа (heavy duty, light duty), брой работни цикли в минута, габарити и т. н. Освен теглото на обектите, с които роботът ще борави, е важно да се отчете и това на инструменталната екипировка.

Три от основните предизвикателства пред автоматизираното палетизиране в модерната индустрия са гъвкавостта при подреждането на товарни единици върху палети по определен модел, функционалността на крайните манипулатори и времето за обработка. Производителите на палетизиращи роботи разработват специализирани версии за високоскоростни линии, тежки товари или приложения, изискващи голям обсег на рамото, за да могат потребителите да подберат оптимално решение според конкретните си потребности. Множеството софтуерни възможности позволяват богат избор от предефинирани схеми на палетизиране или генериране на персонализирани такива, както и непрекъснат мониторинг на процеса в реално време. Така освен кашони, кутии, щайги, касетки, чували и торби палетизиращите роботи надеждно се справят и с по-деликатни обекти като стъклени бутилки и контейнери, кофи, замразени храни, разнообразни типове хранителни продукти и дори насипни материали.

Освен като самостоятелни работни станции в края на производствена, опаковъчна или транспортна линия, роботизираните палетизатори могат да бъдат интегрирани и в други етапи на работния поток, а също и да боравят с разнородни по тип, форма и големина предмети в един и същи работен цикъл без нужда от спиране и пренастройка.

С ръста на електронната търговия в наши дни все по-популярни, особено в сферата на малкия и среден бизнес, стават палетизиращите коботи. Освен със сравнително достъпни цени, колаборативните системи се отличават с компактни размери и висока степен на безопасност. Елиминираната необходимост от специални предпазни съоръжения и ограждения значително улеснява интеграцията и преместването им в цеха или склада, а дългосрочните ползи напълно оправдават инвестицията в палетизиращ кобот дори и за компаниите с по-ограничен бюджет.


Предимства пред конвен-ционалните системи

Палетизиращите роботи не могат да бъдат категорично дефинирани като универсално решение за всяка задача, фирма или отрасъл, но благодарение на голямата си гъвкавост, надеждност и функционалност те често са по-предпочитан избор в съвременната индустрия от конвенционалните автоматични и полуавтоматични палетизатори.

Съществуват редица типови приложения, в които роботизираните системи многократно превъзхождат по ефективност, рентабилност и производителност пазарните си аналози и човешкия труд. Такова е например нискоскоростното палетизиране на еднородни единици като кашони или касетки. Тук хардуерните изисквания са сравнително ограничени, което позволява един базов палетизиращ робот напълно ефикасно да роботизира процеса с ниска инвестиция и висок потенциал за оптимизация.

Необходимо е единствено внедряването на захранващ конвейер, а скоростта на работа обикновено позволява безопасната намеса на човек служител за изпълнение на допълнителни задачи, когато това е необходимо. Подобен е случаят при едновременното палетизиране на обекти от няколко линии, при което роботът елиминира нуждата от комплексни конвейерни системи. С помощта на широкия набор от софтуерни функции потребителите могат прецизно да настроят схемите на подреждане на всяка отделна палета в зависимост от типа на складовите или товарни единици, които пристигат по съответната линия.

Макар да са предизвикателство за някои конвенционални системи, чувалите и торбите са изключително подходящи обекти за роботизирано палетизиране. С помощта на челюстен хващач едно гъвкаво роботизирано рамо с шарнирни съединения може деликатно да манипулира с чували с всякакви размери и съдържание, без да компрометира целостта, здравината и състоянието на пълнежа им, както и да изгражда стабилни кули с правилна геометрична форма върху палета. Модерните решения в сегмента позволяват извършването на над 20 работни цикъла в минута и работа дори в тесни пространства или запрашени среди, които биха представлявали проблем за хората при ръчно палетизиране.

Към високоскоростните, тежкотоварните и специализираните приложения, в които роботите истински превъзхождат човека и конвенционалните автоматични системи, можем да добавим и палетизирането на кофи, при което е необходимо прецизно “вгнездяване” на контейнерите от всеки горен ред в капаците на тези от долния.


Избор на инструментална екипировка

Проектирането на палетизираща работна клетка в съвременната индустрия е сложен процес, тъй като бизнесът целенасочено инвестира във все по-екологични опаковъчни решения, произведени от по-малко количество материал, а вторичното пакетиране в много приложения дори отпада. Така опаковките стават по-слаби и по-податливи на повреждане при складиране и транспорт. В допълнение консуматорската култура на модерното общество налага непрекъснато разширяване на диапазона от размери, форми и материали при опаковките. Тези нови предизвикателства задават още по-стриктни стандарти към функционалността и надеждността на промишлените палетизатори. Ето защо изборът на подходящо инструментално решение за всеки палетизиращ робот е критичен за дългосрочната му гъвкавост и ефективност.

Задача номер едно е анализът на целия асортимент от продукти и типове опаковки, с които системата е планирано да борави.
Следва да бъде отчетена и скоростта, с която се движи транспортната или опаковъчна линия, измерена в брой работни цикли или брой обработени обекти (складови/товарни единици) в минута.

Важно е да се вземат предвид и естетическите аспекти на приложението. Съществува риск някои манипулатори с “по-груба” механика да надерат или надраскат опаковките, което обикновено не е фатално например за стреч фолиото или транспортния кашон, но може да съсипе вида на картонените кутии, предназначени за излагане на рафтовете в магазините. В случаите, когато се използват междинни слоеве хартия или картон за стабилизиране на палетите (slip/tier sheets), роботът обикновено се нуждае от специални периферни устройства, чрез които да захваща и позиционира този тип осигурителни елементи.

Не на последно място, при избора на набор от крайни манипулатори е от ключово значение да се вземат предвид и потенциалните бъдещи промени в продуктовата програма, за да се осигури оптимална гъвкавост и ефективност без нужда от непрекъснати ретрофити на системата или инвестиции в нова инструментална екипировка.


Ефективно планиране на роботизацията

При преход от ръчно, полуавтоматизирано или конвенционално автоматично палетизиране към роботизирано решение е от съществена важност да бъдат анализирани особеностите на помещението, а също и основните специфики на приложението, които касаят дизайна, инсталацията и експлоатацията на робота. Специалистите препоръчват предварително да се уточни дали системата ще трябва да извършва един тип задачи (като подреждане на каси/щайги върху палета) или множество различни операции едновременно (например опаковане на продукти, подреждането им върху палета и увиване на цялата конструкция в стреч фолио).

Процесът на планиране е препоръчително да включва и калкулация на необходимата първоначална инвестиция за изграждането на палетизираща клетка и съпоставянето й с периода на възвръщаемост и потенциалните икономии в дългосрочен план. Това би дало категоричен отговор на въпроса дали капиталовложението в палетизиращ робот е рентабилно за съответния бизнес и как би се отразило на бюджета на компанията във времето. Една система с капацитет от порядъка на 60-70 единици в минута драстично би подобрила производителността и ефективността на предприятие, което досега е залагало единствено на ръчно палетизиране.

Важно е да се проучи и дали обектът позволява внедряването на солиден робот за подов монтаж или е по-добре да се избере гъвкаво решение за монтаж на тавана или на стойка, осигуряващо разширен работен обсег. Видът (теглото, формата, размерите, здравината и крехкостта) на единиците, с които системата ще манипулира, пък ще определи необходимата мощност и товароносимост в допълнение с подходяща технология за захващане.

Сигурността и безопасността са фундаментални аспекти от всяка програма за внедряване на решения за индустриална автоматизация. Ето защо е задължително да бъдат спазени съответните норми за безопасност при инсталацията и експлоатацията на палетизиращи роботи, както и да бъдат осигурени необходимите специализирани средства за тяхното обезопасяване.


Пазарни тенденции

Развитието на технологиите в сферата на логистиката и дистрибуцията на промишлена продукция съгласно принципите на Industry 4.0 налага високи изисквания към софтуерното осигуряване на модерните палетизиращи роботи. Освен със специализирани WCS системи за складово управление (warehouse control systems), в дигитализираните съвременни приложения палетизаторите комуникират и с WES (warehouse execution system) платформи за интелигентно изпълнение на складовата дейност. Те са предназначени за цялостен мениджмънт на поръчките и работните процеси, входящите материални потоци, опаковъчните и транспортните операции.

Друга технологична новост в софтуерната област са инструментите за триизмерно моделиране и симулация, които позволяват лесно визуално проектиране на схемите за подреждане на товарните единици според техния тип, форма и големина, както и предварително виртуално “разиграване” на дадена работна програма или конфигурация с цел откриване и отстраняване на потенциални проблеми.

С помощта на усъвършенствано машинно зрение, специализирани сензори, изкуствен интелект и алгоритми за машинно самообучение най-високотехнологичните палетизиращи роботи на пазара днес могат сравнително автономно да се справят с изпълнението на разнообразни задачи, както и да разрешават възникнали трудности от различен характер без нужда от намеса на оператор. Налични са функции за прогнозна диагностика и непрекъснат мониторинг в реално време, които удължават жизнения цикъл на системата и предотвратяват голяма част от назряващите аварии и неизправности. Един свързан и интелигентен модерен палетизиращ робот е в състояние да осигури над 100 хил. часа полезен живот преди отказ, да взаимодейства активно с персонала и работната среда и дори да предвиди различни сценарии на база “наученото” дотук по време на експлоатацията си в съответния обект.

Сред водещите тенденции при роботизираните палетизатори е и все по-тясната им интеграция с други автоматизирани решения в цеховете, складовете и дистрибуционните центрове, например автоматични платформи за съхранение и извличане (ASRS), совалкови стелажни/транспортни системи, “умни” конвейери, опаковъчни и мобилни роботи, самонасочващи се превозни средства и т. н.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top