Automatización robótica duplica capacidad de Dot´s Pretzels
Sin otro impedimento perceptible para su crecimiento que no fuese capacidad, Dot's Pretzels, ahora una marca de Hershey Co., abrió fábrica con un enfoque especial en la automatización robótica de empacado.
Conocido por su audaz y distintivo condimento, Dot's Homestyle Pretzels es la tercera marca más grande de pretzels en términos de volumen de ventas en los Estados Unidos. Eso es todo un logro para una empresa fundada en 2012, que opera en un segmento de productos maduros, que no obtuvo distribución nacional hasta mediados de 2019, gran parte de eso inicialmente a través de hardware.
La fundadora Dorothy (Dot) Henke y su equipo han manejado el crecimiento cuidadosamente, expandiéndose desde sus inicios como un negocio en casa, para abrir plantas sucesivamente en la ciudad natal de Dot, en Velva, Dakota del Norte, su casa de invierno en Goodyear, Arizona, y luego una planta geográficamente equidistante hacia el este en Lenexa, Kansas.
Dot's Homestyle Pretzels es la tercera marca de pretzels más grande en términos de volumen de ventas en los Estados Unidos. The Hershey Company adquirió Dot's por $1.200 millones en diciembre de 2021.
A pesar de la expansión constante en la capacidad de producción, Dot se esforzó por satisfacer la demanda en rápido crecimiento, incluso con cada planta operando predominantemente con programas de producción 24 horas al día, 7 días a la semana.
Un nuevo modelo para la cuarta planta de producción
Sin ningún impedimento perceptible para su crecimiento aparte de la capacidad, cuando se desarrollaron planes para una cuarta planta de producción, la gerencia de Dot decidió hacer una inversión significativa en automatización.
Los 17.200 metros cuadrados de las instalaciones de última generación se abrieron en noviembre de 2020 en Logistics Park, Kansas City, en Edgerton, Kansas. Cuenta con preparación, manejo y empaque automatizados de productos de principio a fin y, al igual que otras plantas de Dot, opera un programa de producción las 24/7, con algún tiempo de inactividad cada dos fines de semana para limpieza y mantenimiento.
“Nuestra prosperidad en los últimos años nos permitió reunir los recursos necesarios para buscar la automatización, que creemos es la progresión natural para mantener a la empresa en una trayectoria de crecimiento agresivo”, dice Kent Schmidtberger, gerente de proyectos de Dot en la ubicación de Edgerton.
“Vengo de plantas que estaban muy automatizadas, así que conozco los beneficios. No solo podemos producir más pretzels, sino que lo hacemos con mayor consistencia. Además, tenemos la flexibilidad adicional para expandir nuestras líneas de productos en el futuro”.
Dot recurrió al proveedor de soluciones de empaque con sede en Oostburg, Wisconsin, Viking Masek, para diseñar, especificar e instalar los sistemas de empaque automatizados en la instalación. Los sistemas de empaque incluyen un elevador de cangilones que transporta el producto terminado a varias estaciones de pesaje, luego a selladoras de bolsas, detectores de metales, controladoras de peso, llenadoras de bolsas verticales, empacadoras de cajas y, finalmente, una estación de paletización de cajas.
Los palitos retorcidos de pretzel de Dot vienen en ocho tamaños de paquetes que van desde 0.5 a 32 oz, y en tres sabores: Original, Southwest y Honey Mustard. El tamaño minorista más popular de 16 oz está disponible en vitrinas estándar y de punto de venta.
Con la mayor variación del producto en la configuración de la caja, para diseñar e instalar los procesos de embalaje y paletización de cajas, las partes más flexibles de la línea de embalaje general, Viking Masek y el integrador de sistemas de automatización IAS Inc. se unieron para formar Viking Masek Robotics & Automation (VMRA). La asociación estratégica combinó los conocimientos, la experiencia y los recursos de ambas empresas para brindar soluciones de empaque de vanguardia que automatizan todo el proceso de empaque, desde el embolsado hasta el paletizado y más.
Dos líneas de empaquetado de cajas con robot delta
“El mayor desafío para VMRA en el diseño de los sistemas de empaque de cajas fue acomodar los paquetes de varios tamaños y facilitar las configuraciones de cajas de bolsas tanto verticales como planas”, dice Schmidtberger. “Básicamente tenían que lograr, a través de la automatización robótica, el empaque de todos los SKU que procesamos manualmente en nuestras otras instalaciones”.
VMRA diseñó dos líneas de empaquetado de cajas paralelas, una con tres robots ABB IRB 360 FlexPicker delta para los tamaños 0,5, 1,0, 1,5 y 2,5 -oz, y uno con dos FlexPickers idénticos para las bolsas de 5,0, 16,0, 24,0 y 32,0 oz. Los robots delta de carga útil de 6 kg recogen los paquetes de una cinta transportadora y los colocan en las distintas configuraciones de caja utilizando diferentes diseños de herramientas de extremo de brazo basadas en vacío (EOAT).
Los tres SKU de tamaño más pequeño son bolsas tipo almohada llenas de forma vertical con sellos térmicos en cada extremo. La línea de empaque de cajas de tres robots está optimizada para un rendimiento máximo, con funciones de cambio automático para adaptarse a los diferentes requisitos de selección y colocación para cada tamaño. Las bolsas más pequeñas suelen estar destinadas a tiendas de conveniencia, máquinas expendedoras y economatos de hospitalidad de aerolíneas.
El cambio de un SKU a otro se maneja presionando unos pocos botones en la HMI de la máquina. Una vez que se acepta la nueva receta, la máquina ajusta automáticamente los parámetros físicos y del programa para manejar el siguiente SKU. Todo esto se logra en cuestión de minutos.
Cuando las bolsas de 16 oz. bajan por la línea para ser empacadas en las cajas POP, los robots las recogen y las colocan planas en un contenedor volcador al costado del transportador, adyacente a la caja. Cuando el contenedor se llena con la cantidad adecuada de cajas, automáticamente se inclina y vuelca las bolsas en la caja en posición vertical. De este modo, las bolsas se colocan para exhibirlas cuando se quita el recorte de la caja frontal en el piso de venta al por menor. Las cajas estándar no POP destinadas a centros de distribución o ubicaciones donde el producto se almacena en estantes se empacan planas directamente en cajas que no son de exhibición. Este pedazo adicional de automatización brinda la flexibilidad de empacar múltiples envases de 16 oz. en configuraciones de caja en la misma línea.
La línea de bolsas grandes también integra funciones de cambio automático, así como un cambiador de herramientas que alterna sin problemas entre dos EOAT diferentes según el tamaño del producto que se envasa. Al cambiar entre el empaque a granel y el empaque listo para exhibición, la máquina les indica a los operadores que realicen un cambio manual que coloca la automatización del empaque de exhibición en una posición lista. Este proceso no requiere herramientas y es verificado por sensores en la máquina para garantizar que se haya realizado correctamente.
Los robots delta ABB FlexPicker llenan las estanterías POP.
VMRA trabajó con el equipo de producción de Dot para optimizar las herramientas de vacío para el proyecto. La geometría de la herramienta, el diseño de la ventosa y la programación del robot se han diseñado cuidadosamente para lograr el máximo rendimiento y vida útil.
Un robot de paletizado sirve simultáneamente a ambas líneas
Las líneas de empaque de cajas terminan junto a un único robot paletizador ABB IRB 660 que, con un alcance de 3,15 m, puede llegar a las cajas desde el extremo de ambos transportadores, seleccionando alternativamente las cajas de cada transportador para construir simultáneamente un palet separado para cada producto SKU.
La EOAT de paletización es una pinza de área de espuma basada en vacío diseñada por VMRA específicamente para satisfacer las necesidades de la aplicación. Con una sola herramienta, el robot de paletización puede acomodar selecciones de uno o varios productos para mantener un rendimiento óptimo. Los pallets completos se transfieren a un transportador de salida principal, se envuelven y se envían al almacén para prepararlos para el envío.
VMRA utilizó RobotStudio, el software de programación y simulación fuera de línea de ABB, para ayudar en el diseño de las líneas robóticas.
La EOAT de paletización es una pinza basada en vacío diseñada por VMRA específicamente para satisfacer las necesidades de la aplicación. Con una sola herramienta, el robot de paletización puede acomodar selecciones de uno o varios productos para mantener un rendimiento óptimo.
Al utilizar PickMaster para las líneas de empaque de cajas y Palletizing PowerPac para el sistema de paletización, dos complementos específicos de la aplicación para RobotStudio, VMRA pudo experimentar con simulaciones altamente realistas de sistemas de automatización que presentaban varias combinaciones de diseños y modelos de robots en la progresión de alcanzar el diseño óptimo para cada línea.
Además de ayudar a identificar el posicionamiento relativo de cada robot en función de su huella, alcance y carga útil, el software puede seleccionar y colocar todos los demás componentes de la línea, como transportadores y otros accesorios necesarios para realizar los diversos procesos de la línea. A medida que se desarrolla una simulación del sistema, RobotStudio puede identificar cualquier cuello de botella potencial y calcular los requisitos de espacio precisos y las métricas de tiempo de ciclo que ofrecería el concepto del sistema si se instalara realmente en la planta.
“RobotStudio es un excelente programa que nos permite simular escenarios de configuración del sistema del mundo real fuera de línea, lo que ahorra mucho tiempo durante los procesos de diseño y puesta en marcha del sistema”, dice Dave Raschke, gerente de proyecto de VMRA que trabajó de cerca en el proyecto de Dot. “En esencia, pudimos experimentar con variaciones completas y precisas del diseño del sistema a través de prueba y error sin riesgos hasta que se diseñó el sistema ideal”.
Diseño de PLC personalizado, integración perfecta con controladores de robot
VMRA también escribió el programa de PLC para las líneas de embalaje y paletizado. El sistema está diseñado para ser modular. Cada máquina empacadora/paletizadora de cajas utiliza un PLC Allen-Bradley GuardLogix con lógica personalizada para integrarse con los sistemas de análisis del cliente de nivel superior.
La función principal de la plataforma Allen-Bradley GuardLogix es actuar como el "maestro de la máquina" y controlar las principales funciones de automatización de cada máquina, como el funcionamiento de los transportadores, la indexación de cajas y el vertido de productos. VMRA hace que la seguridad de la máquina y el operador sea una prioridad principal y, por lo tanto, implementa la CPU de seguridad GuardLogix para monitorear todos los dispositivos de seguridad y garantizar la seguridad de la máquina cumple o supera los requisitos de seguridad SIL2/PLd.
Paralelamente, los controladores ABB IRC5 (robot de paletización) y ABB IRC5 Compact (robots FlexPicker de empaque de cajas) manejan todo el movimiento y el código específico de la aplicación correspondiente a cada robot. El acoplamiento de los PLC de Allen-Bradley con la familia de controladores ABB IRC5 permite una integración perfecta entre cada robot y su maestro de PLC correspondiente. Esto permite que los dos sistemas intercambien información a través de los protocolos Ethernet/IP y Ethernet/IP CIP Safety, lo que simplifica significativamente el código de control de la máquina y la topología general de la máquina.
Aumento constante del rendimiento
Las medidas de rendimiento han sido muy buenas, con la instalación de Edgerton procesando más pretzels cada trimestre sucesivo que ha estado en funcionamiento, una producción de productividad creciente que se acerca al doble que cualquier otra planta de Dot.
El proyecto también ha fomentado otros resultados positivos entre los participantes.
En mayo de 2021, Viking Masek e IAS establecieron una asociación estratégica, lo que resultó en que IAS cambiara su nombre a Viking Masek Robotics & Automation (VMRA). La nueva entidad tiene la capacidad de diseñar y construir líneas de producción y empaque completamente automatizadas desde el producto crudo hasta un palet envuelto en plástico retráctil.
En una transacción no relacionada, pero muy publicitada, The Hershey Company adquirió Dot's por $ 1.200 millones en diciembre de 2021.
Dot's Homestyle Pretzels es la tercera marca de pretzels más grande en términos de volumen de ventas en los Estados Unidos. The Hershey Company adquirió Dot's por $1.200 millones en diciembre de 2021.
