¿A alguien realmente le gusta comenzar una prueba de matemáticas con una de historia? Pido disculpas, pero aquí va ...
Una fabricante a gran escala empaca sus tomates para cócteles en contenedores con sellado superior de 2 lb, 12 de los cuales caben en lo que se llama una caja de verduras profunda. Para lograr la mayor cantidad de volumen en el camión que lleva esos tomates a su socio productor, el fabricante deseaba apilar 11 cajas en una tarima, con 55 cajas en cada tarima. Cada caja mide 8.5 pulgadas de alto, por lo que una pila mide casi 8 pies de alto, sin contar con la tarima en la que están paradas. Solo un hombre en un equipo de apiladores apenas puede llevar la última caja de 25 lb a la parte superior de cada pila, sosteniendo la caja en una esquina para poder colocarla en la última capa. Se sabe que otros usan otros palets como pasos para alcanzar alturas lo suficientemente grandes.
Pregunta: ¿Cuánto tiempo será sostenible esta operación de paletizado?
Respuesta: Llegó la hora de una solución robótica.
Este fue esencialmente el problema matemático presentado a Caxton Mark, un integrador robótico canadiense con sede en Leamington, Ontario. El integrador estaba ayudando a Cecelia Acres, productor de tomate con sede en Kingsville, Ontario, a lidiar con sus objetivos de producción cada vez mayores junto con altos costos de mano de obra y envío. Al final, la automatización de las operaciones de paletizado con un robot Kawasaki CP180L aumentó el rendimiento, eliminó las preocupaciones ergonómicas para los empleados y ayudó a lidiar con los tipos de problemas laborales que los fabricantes están viendo a lo largo de sus operaciones.
El sistema robótico también permitió a Cecelia Acres sacar el máximo provecho de sus envíos al distribuidor. "Diseñamos el sistema para maximizar el espacio en los remolques de las semifinales", dice Gino Fratarcangeli, director de operaciones de Caxton Mark. "Entonces, cuando llenan un camión, es lo más alto posible sin desperdiciar espacio ni producto".
Ciertamente, la capacidad para agregar constantemente esa undécima caja a la parte superior de cada grupo sin ejercer una presión excesiva sobre el trabajador sirvió para motivar el cambio. Pero hay más que eso. "El robot no se enferma, el robot nunca llega tarde y hace movimientos repetitivos", dice Robert Chapman, director de automatización del Grupo Hazel, un grupo de tres granjas que incluye Cecelia Acres junto con Heritage Farms y Hazel Farms. "De manera que ahora no tengo que preocuparme por la compensación, o por el cansancio, o si se está desacelerando la producción, entre otros. Todo va a un ritmo constante y nos vamos ".
Lejos de preocuparnos por los robots que eliminan empleos, el Grupo Hazel tiene dificultades para encontrar trabajadores confiables para los trabajos que tiene, señala Chapman. "Estamos trayendo más trabajadores de fuera porque sabemos que van a estar aquí por un tiempo", afirma. "Mientras que no podemos encontrar gente local, un día están aquí, al día siguiente se han ido, no sabemos si van a entrar. Quieren volver a casa, acaban de llegar. La mayoría de las veces, es solo que no podemos encontrar ayuda ".
Reemplazando trabajo manual por paletizado, el sistema de fin de línea completamente automatizado de Caxton Mark tuvo algunos desafíos, incluido el apilamiento de los palets de 10 a 11 cajas de alto mientras se mantenía equilibrado, manteniendo la velocidad de producción de 6 palets / hora y creando una herramienta personalizada de fin de brazo (EOAT) que podría manejar las cajas sin romper el producto frágil.
El EOAT correcto
En Cecelia Acres, una vez que las cajas se apilan en un palet, este debe poder mantenerse en posición vertical mientras se mueve 12 pies por un transportador hasta el montacargas. A medida que las cajas descienden por la línea, el robot CP180L los recogerá y los apilará en una de las dos paletas, explica Fratarcangeli. "Una vez que están llenos, se despliega y baja por la línea, se envuelve el palet y luego espera al final a que un conductor de montacargas lo recoja y lo cargue en el camión".
Para mantener el equilibrio, las cajas deben tener el menor espacio posible entre ellas. Caxton Mark necesitaba diseñar un EOAT que pudiera recoger una o dos cajas a la vez y apilarlas muy juntas, manteniendo una alta calidad del producto y rendimiento.
Tomó un poco de prueba y error encontrar el EOAT correcto. La primera pinza diseñada por Caxton Mark creó un espacio demasiado grande entre las cajas, lo que provocó que los palets cayeran en su camino hacia la envoltura de plástico. También probaron una pinza que exprimía cada caja de los extremos, pero las cajas de cartón se aplastaban bajo la presión.
La pinza final que se usa se abre solo por un lado, por lo que puede colocar las cajas mientras mantiene un espacio de 0.25 pulgadas entre las pilas, lo que mantiene las cajas bien compactas y estables. Es un diseño muy simple pero también es superior a cualquier cosa que Caxton Mark pueda comprar a un tercero, dice Fratarcangeli. "Es suficiente presión para no aplastar la caja, pero tampoco deja que la caja se salga".
Las capacidades de trabajo y las altas velocidades del Kawasaki CP180L ayudaron a Caxton Mark a cumplir con los otros requisitos de Cecelia Acres. El robot cumple el objetivo de 6 palets / hora al 80% de velocidad del robot. La automatización de este sistema también aumentó el rendimiento porque Cecelia Acres ya no tuvo que tomar descansos en consideración. El robot CP180L es capaz de alcanzar 2,050 ciclos por hora con una carga útil de 180 kg. El CP180L también tiene un alto alcance vertical (2.200 mm), lo que le permite satisfacer la demanda de Cecelia Acres para que se apile casi a 8 pies de altura.
Con algunos ajustes en el proceso y EOAT, podrán aumentar aún más el rendimiento. "En realidad estamos en el proceso ahora. Hemos rediseñado otra herramienta, y está casi fuera de la etapa de prototipo. Está en un robot aquí en el taller y está siendo probado ", dice Fratarcangeli. "Ahora podremos recoger dos de las cajas muy grandes o cuatro de las cajas más pequeñas".
Más consideraciones de robótica
El paletizador no es el primer robot que el Grupo Hazel ha implementado en sus operaciones y no será el último. Chapman señala que los robots se habían implementado previamente en líneas de empaque de cajas en dos de las granjas, lo que permite que toda la línea de empaque se ejecute con cinco personas; Esto contrasta con las 12-14 personas necesarias para la otra granja. Él le da el crédito al propietario de Hazel Group, Chip Stockwell, por poner en marcha la automatización. "Se le ocurrió la idea de comenzar a investigar en estos temas, y le está dando buenos resultados", afirma.
Aunque el Grupo Hazel tiene otros planes en proceso para robots adicionales, Chapman es reacio a divulgar demasiado sobre esos proyectos para mantener una ventaja competitiva. "Estamos en modo de diseño en este momento para Heritage Farm, y si funciona, también lo implementaremos en la granja Cecelia", dice. El productor está tratando de ser el primero en automatizar el empacado en invernadero, agrega. "Queremos ser el número 1 y eso es por lo que estamos tratando de luchar", dice. "Estamos tratando de estar un paso por delante de la competencia".
¿Y el único que lamenta no poder colocar esas cajas de 25 libras en la parte superior de las pilas de las pilas? "Se está acostumbrando a eso. Le conseguimos un par de otros trabajos para compensar lo que estaba haciendo”, dice Chapman. Con trabajadores tan dedicados que son pocos, "le encontraremos un trabajo sin importar lo que sea para él".
