Zrobotyzowana paletyzacja jest zwykle pierwszym zadaniem, jakie zakład powierza robotowi — i słusznie. Operacja jest powtarzalna, opisana prostą geometrią i nie wymaga od człowieka decyzji, a jednocześnie to przy układaniu na paletę pracownicy zużywają się najszybciej. O powodzeniu wdrożenia rzadko decyduje jednak sam robot — decyduje chwytak, logistyka pustych palet i to, czy ktoś sprawdził, jak opakowanie zachowuje się w połowie ruchu.
Kiedy paletyzacja ręczna przestaje się opłacać
Nie ma progu, po którym „trzeba zrobotyzować”. Są cztery sygnały, których zbieg tworzy uzasadnienie ekonomiczne:
Cztery czynniki, które dopiero razem przechylają szalę
- Masa i sposób chwytania — liczy się nie sam ciężar, ale odległość ładunku od kręgosłupa i wysokość podnoszenia. Ostatnia warstwa układana powyżej barków obciąża inaczej niż pierwsza.
- Liczba powtórzeń na zmianę — kilkadziesiąt sztuk dziennie to zadanie dla człowieka; kilkaset cykli w każdej godzinie przez całą zmianę to obciążenie, którego nikt nie utrzyma bez spadku tempa.
- Rotacja i absencja — to zwykle stanowisko, na którym ludzie nie chcą pracować, a koszt ciągłego szukania i wdrażania nowej osoby rzadko jest księgowany w jednym miejscu.
- Urazy i przepisy — przepisy o ręcznych pracach transportowych ograniczają dopuszczalną masę przenoszoną przez pracownika, inaczej dla pracy stałej i dorywczej.
Do rachunku warto dopisać jeszcze jakość ułożenia: paleta układana ręcznie pod koniec zmiany jest gorzej przewiązana niż ta z rana, a uszkodzenia w transporcie ujawniają się dopiero u odbiorcy. Robot układa ostatnią paletę zmiany identycznie jak pierwszą.
Robot, paletyzator portalowy czy manipulator — to trzy różne odpowiedzi
Zanim padnie pytanie „jaki robot”, trzeba rozstrzygnąć, czy w ogóle robot.
Robot paletyzujący
Ramię, którego przestrzeń pracy jest wycinkiem kuli; do paletyzacji stosuje się najczęściej konstrukcje czteroosiowe, z kinematyką utrzymującą chwytak stale w poziomie. Rozwiązanie najbardziej elastyczne: jeden robot obsłuży kilka linii pakujących, kilka formatów i pozwoli zmienić schemat układania bez ingerencji w mechanikę. Płaci się za to miejscem wokół stanowiska i kosztem zabezpieczeń.
Paletyzator portalowy (kartezjański)
Porusza się w prostokątnym układzie osi, po sztywnej ramie nad stanowiskiem. Zajmuje mniej posadzki przy tej samej powierzchni pracy i łatwiej przenosi duże masy, bo obciążenie przejmuje konstrukcja, a nie wysięg ramienia. Sprawdza się tam, gdzie format jest jeden i stały; rozbudowa o kolejną linię oznacza przebudowę portalu.
Manipulator wspomagający
Rozwiązanie pomijane najczęściej, a bywa najrozsądniejsze. Manipulator nie zastępuje operatora, tylko odbiera mu ciężar: człowiek prowadzi ładunek ręką i decyduje o ułożeniu, ale nie dźwiga. Nadaje się do krótkich serii i dużej zmienności formatów, gdzie pełna automatyzacja się nie zwróci. Zbudowaliśmy ponad 50 podajników i obrotnic odciążających operatorów; różnice rozkładamy w tekście o tym, kiedy wybrać manipulator, a kiedy robota.
| Kryterium | Robot paletyzujący | Paletyzator portalowy | Manipulator |
|---|---|---|---|
| Kto wykonuje ruch | Maszyna, autonomicznie | Maszyna, autonomicznie | Człowiek, wspomagany przez urządzenie |
| Najlepsze zastosowanie | Powtarzalny takt, praca na dwie lub trzy zmiany | Jeden format, duży wolumen, prosty schemat warstw | Krótkie serie i duża zmienność formatów |
| Elastyczność schematów układania | Duża — zmiana programu | Ograniczona konstrukcją | Pełna, bo decyduje operator |
| Zajmowana przestrzeń | Kompaktowa, ale wymaga wygrodzenia strefy | Zabudowa nad stanowiskiem | Najmniejsza |
| Nakład inwestycyjny | Najwyższy | Wysoki | Najniższy |
Z czego składa się stanowisko paletyzacji
Robot to zwykle mniejsza część inwestycji. Kompletne stanowisko paletyzacji obejmuje co najmniej:
- Jednostkę manipulacyjną dobraną do masy chwytaka razem z ładunkiem i do zasięgu liczonego do najdalszego narożnika najwyższej warstwy, a nie do środka palety.
- Chwytak — element przesądzający o działaniu całości: podciśnieniowy do kartonów, obejmujący lub widłowy do worków, szczękowy do skrzynek, łączony przy kilku formatach. Kryteria doboru opisujemy przy chwytakach do robotów.
- Transport dostawczy z buforem i pozycjonowaniem. Bez strefy akumulacyjnej każde zatrzymanie robota zatrzyma linię pakującą, a prowadnice i zderzak przed miejscem chwytania są konieczne, bo robot odkłada dokładnie tylko wtedy, gdy pobiera z powtarzalnej pozycji. Dobór opisujemy w poradniku jak dobrać przenośnik.
- Magazyn pustych palet z rozformowaniem stosu i podaniem pojedynczej sztuki, a jeśli technologia tego wymaga — także podajnik przekładek z osobnym magazynem i zwykle osobną końcówką chwytaka.
- Odbiór palet pełnych: przenośnik odsuwający paletę ze strefy i bufor na kilka sztuk. Bez tego operator wchodzi do strefy przy każdej palecie.
- Sterowanie i komunikację z linią pakującą — gotowość, licznik sztuk, zmianę formatu, obsługę stanów awaryjnych.
Układy warstw, przekładki i zmiana formatu
Schemat układania jest parametrem konstrukcyjnym, nie grafiką do oferty. Kolejne warstwy obraca się względem siebie, żeby opakowania wiązały sąsiednie kolumny, zamiast tworzyć cztery niezależne słupki. Przy opakowaniach miękkich układ musi uwzględniać odkształcenie dolnych warstw pod ciężarem górnych — stos idealny na modelu potrafi się rozjechać po kilku godzinach stania.
Wysokość i obrys palety wynikają nie z możliwości robota, tylko z tego, co czeka dalej: prześwitu owijarki, wysokości naczepy, wymagań odbiorcy. Trzeba je znać przed projektowaniem — zmiana schematu po uruchomieniu oznacza ponowne przeliczenie stabilności i zwykle korektę chwytaka.
Zmiana formatu odróżnia stanowisko dobrze zaprojektowane od takiego, którego operatorzy nie lubią. Przy porządnie poprowadzonej automatyce przemysłowej przejście na inny asortyment to wybór receptury na panelu: robot sam pobiera schemat warstw, liczbę poziomów i punkty odkładania. Przy projekcie robionym „na jeden produkt” każda nowa referencja oznacza wezwanie integratora. Różnica w koszcie jest niewielka, w codziennej eksploatacji — ogromna.
Integracja z istniejącą linią pakującą i depaletyzacja
Paletyzację dokłada się niemal zawsze do linii, która już pracuje. Stąd trzy pytania przed projektem: jaki jest rzeczywisty takt wyjścia z pakowaczki — zmierzony, a nie odczytany z tabliczki; co ma się stać, gdy robot stanie — linia czeka czy przechodzi na zsuw awaryjny do układania ręcznego; ile miejsca da się realnie wygospodarować, licząc drogi transportowe i dostęp serwisowy.
Jeśli nie wiadomo, czy paletyzacja jest właściwym miejscem na inwestycję, najpierw trzeba ustalić, gdzie stoi produkcja — o metodzie piszemy przy szukaniu wąskiego gardła produkcji. Zrobotyzowanie operacji, która i tak czeka na materiał, nie doda ani jednej sztuki.
Depaletyzacja wygląda na tę samą operację odwróconą, ale nią nie jest. Odkładając, robot zna docelową pozycję co do milimetra, bo sam ją wyznaczył; pobierając z palety przywiezionej z zewnątrz, musi poradzić sobie z warstwą przesuniętą albo ułożoną inaczej, niż deklaruje dostawca. Dlatego projektuje się ją z pomiarem pozycji warstwy lub z systemem wizyjnym, a chwytak musi tolerować większą odchyłkę.
Bezpieczeństwo strefy paletyzacji
Strefa paletyzacji jest trudniejsza od typowej celi zrobotyzowanej, bo coś musi z niej stale wyjeżdżać: pełne palety opuszczają obszar pracy, puste do niego wjeżdżają, a każdy przejazd to otwór w ogrodzeniu. Rozwiązuje się to śluzą z kurtyną świetlną i wygaszaniem obszaru na czas przejazdu palety albo bramą z blokadą, która nie wpuści człowieka, dopóki robot nie stanie w pozycji bezpiecznej.
Zakres i klasa zabezpieczeń to wynik oceny ryzyka przeprowadzonej dla całego stanowiska, z uwzględnieniem trybów, w których dochodzi do większości wypadków: usuwania zakleszczeń, czyszczenia i ustawiania. Wymagany poziom niezawodności funkcji bezpieczeństwa przekłada się wprost na dobór osprzętu i okablowania, więc musi być znany przed projektem szafy sterowniczej, a nie po nim — szerzej piszemy o tym przy osłonach i układach bezpieczeństwa.
Co trzeba wiedzieć przed wyceną zrobotyzowanej paletyzacji
Rzetelna wycena wymaga danych, których zwykle nie ma w zapytaniu ofertowym. Pytamy o:
Dane do zebrania przed rozmową o wycenie
- Opakowanie i jego rozrzut — masa, wymiary, rodzaj, sztywność i stan górnej powierzchni. Kluczowe jest nie „ile waży”, tylko „w jakim zakresie się waha”.
- Wydajność w sztukach na godzinę i liczba zmian, z rozróżnieniem szczytu od średniej. Robot dobiera się do szczytu, a rentowność liczy ze średniej.
- Liczba formatów i schematów układania oraz częstotliwość zmiany asortymentu.
- Nośnik i wymagania odbiorcy — typ palety, dopuszczalna wysokość i obrys, przekładki, droga do owijarki.
- Sposób odbioru pełnych palet i liczba sztuk, które mają zmieścić się poza strefą pracy.
- Warunki na hali — miejsce wraz z drogami transportowymi, zapylenie, wilgoć, stan posadzki i zasilanie.
Rząd wielkości: rozbudowane stanowisko zrobotyzowane to wydatek około 150 tys. zł, a realizacja maszyny specjalnej — od koncepcji po uruchomienie — zajmuje zwykle od 3 do 9 miesięcy. Rozpiętość zależy głównie od chwytaka, liczby linii i zakresu transportu; metodykę szacowania rozkładamy przy pytaniu, ile kosztuje budowa maszyny specjalnej.
Wniosek? Zrobotyzowana paletyzacja należy do wdrożeń, w których korzyść najłatwiej policzyć — pod warunkiem że projekt obejmuje całą operację, a nie sam ruch ramienia. O tym, czy stanowisko pracuje samo, decydują chwytak dobrany do rzeczywistego opakowania, logistyka palet i strefa, do której nie trzeba wchodzić.