CTI Foods automatiza su línea de empacado de tacos
Tacobots actualizó y automatizó su producción de manera eficiente con una herramienta mecánica única de dos selecciones. Su reciente proyecto de integración de línea ganó un Premio a la Innovación en Manufactura 2021 de ProFood World.
Los robots JLS Talon colocan en bandejas tacos frescos que antes estaban demasiado calientes para ser manipulados de manera manual.
Existen muchas interpretaciones diferentes sobre cómo se originó exactamente la frase popular "Taco Tuesday" (“Martes de tacos”). Pero en CTI Foods –con sede en Saginaw, Texas—, todos los días son “el día del taco”. La empresa de orientación culinaria fue fundada a principios de la década de 2000 por un grupo de veteranos de la industria y, en la actualidad, es propiedad de una empresa de capital privado, y tiene siete plantas en todo Estados Unidos. Las instalaciones de Saginaw, de 17.372 metros cuadrados, se construyeron en 2010 y comenzaron la producción de tacos en 2011.
“Nos enfocamos principalmente en productos alimenticios de alta calidad, casuales, informales y de servicio rápido”, afirma Will Davenport, director senior de ingeniería de CTI Foods. “Nuestras plantas fabrican una amplia variedad de productos, casi todos productos proteicos y carnes cocidas. Elaboramos un frijol refrito deshidratado aquí mismo en Saginaw, en la instalación de al lado. También producimos una variedad de sopas y salsas en el sitio".
Producir tacos frescos para las principales cadenas de comida rápida y envasarlos mientras aún están calientes era una tarea laboriosa y repetitiva. De hecho, la empresa empleó a 16 trabajadores en cada turno para cargar manualmente tacos de tortilla blanda rellenos en bandejas de aglomerado que también se formaban manualmente. Los trabajadores orientarían los tacos y cargarían dos pilas de 25 en cada bandeja.
“Los tacos siempre han tenido una orientación de empaque muy singular, donde hay 50 por bandeja”, explica Davenport. "Los empacamos calientes y luego pasan por un congelador en espiral". Para evitar que los tacos se deformaran durante el proceso de congelación y el tránsito, se entrelazaron dentro de las bandejas a mano. “Teníamos que cambiar constantemente a las personas de un lugar a otro para no sufrir una lesión por movimientos repetitivos”, agrega.
Después de colocarlos en bandejas de forma robótica, los tacos se envuelven y luego se envían a un congelador en espiral durante 4 a 4,5 horas.En las instalaciones de Saginaw, el maíz blanco se cuece, se lava, se descascara, se muele en piedra y se le da forma de tortillas.
"Eso es aproximadamente un proceso de 12 horas desde el momento en que comenzamos a cocinar el maíz hasta el momento en que hacemos las tortillas", afirma Davenport. Luego, la carne hecha en un área de procesamiento de CTI Foods adyacente se muele, se mezcla con condimentos y se cocina antes de depositarla en las tortillas.
“Las tortillas pasan por un horno con un tiempo de retención de aproximadamente 40 segundos, y luego, al salir del horno, pasan por rellenos que depositan la carne”, dice Davenport. "Cuando están llenos, están un poco más de 100 ° F", afirma. “No era un trabajo divertido empacarlos a mano”.
Enfoque único de la herramienta robótica de fin de brazo
CTI Foods había estado buscando formas de actualizar y automatizar de manera eficiente la línea de tacos y comenzó las discusiones en 2019 con JLS Automation. "Hemos estado familiarizados con JLS durante mucho tiempo a través de diferentes conexiones de la industria", dice Davenport. “Cuando empezamos a hablar más sobre él [el proyecto], y se interesaron por él, parecía que funcionaba bien. Nos aportaron lo que sentí era un enfoque diferente al proyecto ".
La nueva línea de tacos de envasado robótico comenzó a producirse en noviembre de 2020. El proyecto tuvo un enfoque por fases, en el que JLS desarrolló primero una herramienta de fin de brazo (EOAT) y la llevó a Saginaw para probarla en tacos calientes. “Fue una operación muy manual, solo un herramental al final del brazo con algunos botones”, dice Davenport. “Lo estábamos haciendo a mano, pero pudimos recoger el producto. Pudimos ver que si no disparabas ese movimiento correctamente, desplegaría el taco o haría que el pliegue fuese desigual. Fue muy beneficioso hacer esa prueba antes de tiempo".
Según Steele Burchell, director de programas de JLS Automation, el EOAT es una solución de agarre mecánico, a diferencia de una solución basada en vacío. "Es lo que llamamos una herramienta de espátula", dice. "Lo que es realmente único acerca de esto es que en realidad es una herramienta mecánica de dos ganchos. Tenemos actuación individual de los dos lados diferentes. Y que yo sepa, no creo que nadie más en la industria haya hecho o esté haciendo esto ".
Una tortilla tibia y suave con una porción tibia de carne no es un artículo estable para recoger. CTI Foods intentó desarrollar una forma de volver a termalizar tacos de un estado congelado o frío para simularlo mejor en las instalaciones de JLS. “Nunca pudimos volver a tener la misma textura durante las pruebas en JLS, pero pudimos acercarnos bastante. Fue algo muy difícil de simular”, explica Davenport. "Estábamos tratando de correr hasta 960 por minuto, así que necesitas muchos tacos para probar un concepto".
Después de usar la línea robótica para tacos durante más de medio año, CTI ha experimentado mejoras significativas en la eficiencia y la producción. Además, los desafíos de personal se han reducido al eliminar la operación de empaque manual. “Nuestras libras por hora hombre han aumentado significativamente”, dice Davenport. "Es aproximadamente el doble, tal vez un poco más". JLS diseñó cuatro sistemas robóticos pick-and-place Talon, incluidos tres robots delta con clasificación IP69K por unidad. La nueva línea de tacos incluye el siguiente equipamiento:
• Sistemas automatizados NCC: transportadores de alimentación de alta velocidad personalizados
• IESM: transportadores giratorios y plegables para tacos
• Syntegon (anteriormente Kliklok-Bosch): formadoras de bandejas
• Nordson: sistema de pegante para bandejas
• Automatización de B&R: controles del sistema robótico
• Cognex: sistema de visión
• Sealed Air / Shanklin — envolvedora de bandejas
• Wipotec-OCS: control de peso e inspección por rayos X
• Vemag / Reiser: sitema de módulos de transporte con cinta retráctil
JLS también desarrolló nuevos algoritmos para manejar robots de tres cabezas, con productos que van en la misma dirección que las cajas. “Lo llamamos co-flujo o flujo paralelo”, dice Burchell. "Con más de dos cabezas, fue un algoritmo muy desafiante de desarrollar".
Los procesadores nunca quieren enviar cajas o estuches fuera de un sistema a menos que estén completamente llenos. “Lo ideal es tener tanto suministro de productos como lo que desee recoger y colocar en esa caja”, explica Burchell. “Con la [caja] que está a punto de salir de su sistema, siempre sabrá que tiene un producto para llenar. Si las líneas corren en la misma dirección, estás recogiendo cosas en el primer robot. Donde desea que el suministro sea más pesado es en el tercer robot ".
El diseño higiénico de marco abierto merece la inversión
La mayoría de los fabricantes de equipos, incluido JLS Automation, están al día con los estándares de higiene. Pero CTI Foods desarrolló algunos de sus propios estándares y quería revisar las especificaciones de los equipos con anticipación para asegurarse de que todos los equipos fueran de vanguardia en términos de saneamiento y que se pudiera acceder fácilmente a todas las superficies de limpieza. Antes de instalar la nueva línea robótica, CTI retiró todo el equipo de la sala de empaque de tacos, limpió profundamente la sala y el equipo, reemplazó las luces y realizó reparaciones cosméticas mientras tuvo la oportunidad.
"Siempre que podamos eliminar las operaciones manuales de un proceso, hay que gestionar la seguridad alimentaria", explica Davenport. “El rediseño de la sala [de envasado de tacos] nos ofreció la oportunidad de revisar todos los aspectos del diseño higiénico del nuevo equipo. JLS fue muy abierto y se adaptó a todas nuestras aportaciones y solicitudes para mejorar el diseño higiénico ".
Davenport también analizó si el diseño tubular es más fácil de mantener y limpiar. “La estructura tubular soldada higiénicamente fue el estándar de la industria durante muchos años. Sin embargo, con el tiempo, las soldaduras pueden fallar o los agujeros creados en la estructura pueden contaminarse y convertirse en áreas de acumulación”, afirma. Davenport dice que un diseño de marco abierto es más fácil de limpiar porque no hay lugares ocultos. Puede costar más en algunos casos, pero CTI Foods decidió hacer la inversión.
El proyecto de integración de JLS incluyó un diseño de marco abierto. “Originalmente, no íbamos a hacer el diseño de marco abierto”, dice Davenport. "Pero después de comprender realmente las diferencias, decidimos seguir ese camino".
El procesador de tacos también intenta evitar el Lexan o el plexiglás e ir con un protector de acero inoxidable de corte más higiénico, que también proporciona una línea de visión en el sistema.
La automatización resuelve los problemas de la pandemia y proporciona datos esenciales
Muchos fabricantes de alimentos se enfrentaron a un aumento de los problemas de personal durante la reciente pandemia. Davenport dice que no puede imaginar el tipo de problemas que CTI habría sufrido si no hubiera tenido la línea robótica para tacos en su lugar. En lugar de intentar cubrir decenas de puestos de trabajo durante el apogeo del brote del virus, la empresa ahora tiene que cubrir menos puestos.
El distanciamiento social fue una de las primeras líneas de defensa de CTI en la línea de los tacos. “Cuando llegó el COVID, todavía estábamos empacando a mano y teníamos gente hombro con hombro”, explica Davenport. Cada instalación de CTI estuvo cerrada por un corto período. "Pudimos instalar las particiones de separación de empleados antes de reabrir y poner en marcha otros protocolos para enfrentar el COVID".
Debido a que CTI ya tenía planes de automatización antes de COVID-19, no se vio afectado por los largos plazos de entrega que enfrentaron otros fabricantes que lucharon por instalar la automatización en el punto álgido de la pandemia.
A pesar de los desafíos de la pandemia, JLS pudo cumplir con la fecha límite del proyecto de CTI. Burchell dice que los componentes como los cilindros, que tradicionalmente están disponibles en una semana o menos, tardaban entre ocho y 12 semanas en entregarse.
“Hasta el día de hoy, todavía estamos haciendo muchas pruebas de aceptación de fábrica (FAT, por su sigla en inglés) virtuales, pero en este proyecto, a esta escala, todos sintieron que era importante hacerlo en persona y que podíamos encontrar formas de hacerlo de manera segura en persona”, añade.
De hecho, CTI Foods realizó las primeras FAT, particularmente para su equipo auxiliar. “El gerente de ingeniería fue a las pruebas FAT e hizo una videoconferencia con nuestro equipo aquí”, afirma Davenport. “Lo hicimos con la formadora de bandejas y los sistemas de transporte que compramos como parte del paquete. Cuando llegó el momento de hacer la prueba FAT principal con el equipo de JLS, un pequeño equipo de nosotros fue a York, Pensilvania, para presenciarlo".
En circunstancias normales, Davenport dice que la prueba FAT probablemente habría incluido un grupo un poco más grande. “Allí teníamos representantes de control de calidad, operaciones, mantenimiento e ingeniería. Probablemente hubiéramos tenido una persona de seguridad y tal vez otra persona de operaciones si pudiéramos tener, pero pudimos hacerlo a través de una conferencia web e involucrar a esas personas. Funcionó muy bien".
Will Davenport, director senior de ingeniería de CTI Foods, aconsejaría a otros que emprendan un proyecto similar de actualización de robótica para comprender a fondo todos los aspectos de la operación manual existente.CTI también trajo un operador de tecnología a la prueba FAT y envió otro con una semana de anticipación para ayudar a ensamblar y probar el equipo para prepararse para aquellas. Esto les permitió a los trabajadores de la planta obtener una formación temprana sobre el equipo.
CTI puede extraer datos de los cuatro JLS Talons o tacobots, como el equipo de CTI ha llamado cariñosamente a los Talons JLS. Los datos le dicen a la gerencia de la planta el número de recolecciones exitosas, si una recolección no fue exitosa y por qué la máquina no la seleccionó, ya sea por un mal pliegue, una colocación incorrecta de la carne o un problema de orientación. Permite que el procesador de tacos revise los datos cada hora o diariamente para resolver problemas de producción.
CTI Foods utiliza Redzone para sus programas generales de efectividad de equipos, así como filosofías de Redzone, como las reuniones de grupo. Davenport dice que el enfoque aquí es garantizar que CTI esté midiendo las acciones correctas de la máquina. En otras palabras, enfocarse en las áreas correctas, las acciones adecuadas a tomar y qué fallas de código restablecer para que los datos sean más fáciles de entender.
JLS también configuró el monitoreo remoto de equipos para la evaluación del desempeño, actualizaciones de programas y otros servicios. Burchell dice que el sistema tiene un punto central que es para el acceso remoto, pero también sirve como el centro neurálgico para recopilar datos.
El gabinete del transportador NCC sirve como el punto central de comunicación de JLS, porque hay un transportador entre cada pieza del equipo. "Estamos usando eso para permitir la alimentación de algunos datos a sus sistemas SCADA", afirma Burchell.
Comprendiendo las operaciones manuales
Trabajar en el espacio reducido de la planta de envasado de tacos existente fue definitivamente un desafío para este proyecto. “La forma en que JLS abordó el proyecto y no lo consideró como una línea, sino que lo dividió en cuatro líneas separadas con cuatro tacobots separados, tenía mucho sentido”, dice Davenport.
Los tacos frescos en cuatro líneas ingresan al sistema de envasado robótico en CTI Foods.Mirando hacia atrás, Davenport recomendaría a otros que emprendan un proyecto similar que comprendan realmente todos los aspectos de una operación manual. “Siempre hemos sabido que los empleados son nuestra última línea de defensa, nuestro último control de calidad mediante una observación visual. Una persona puede realizar más comprobaciones de atributos de calidad que las que se pueden hacer con un detector de rayos X o de metales”, dice. Cuando CTI cambió a la línea automatizada, descubrió que no era fácil captar todas las acciones que estaban realizando los empleados. Sus acciones no fueron obvias. “Estaban arreglando algunos de los pliegues o haciendo ajustes menores en la colocación de la carne. Hizo que la presentación del producto fuera aún más importante al instalar el equipo JLS”, afirma.
Davenport dice que la ventaja de la nueva línea es un resultado predecible. “Sabemos lo que estamos obteniendo. Sabemos que no tenemos que ajustar la línea, porque solo aparecieron 10 de los 16 empacadores manuales. Mejoramos cada día con las puestas en marcha y la operación de los equipos. No tenemos ninguna duda de que cumpliremos los objetivos de nuestro proyecto. Estamos cada vez más cerca de ellos”, concluye.
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Después de colocarlos en bandejas de forma robótica, los tacos se envuelven y luego se envían a un congelador en espiral durante 4 a 4,5 horas.
