Ольга Бут

Растущее увеличение упакованных продуктов инициирует процессы автоматизации производства, в том числе – и на участках упаковывания товаров в групповую упаковку, а также формирования грузового транспортного пакета. Эффективность технологического процесса фасования обеспечивается решением ряда задач по повышению производительности и точности всех вспомогательных операций. Целесообразность применения в этих процессах промышленных роботов объясняется рядом преимуществ данных устройств.

Цель определяет средства
Первым шагом на пути автоматизации производства стали комплексы автоматического оборудования, которое объединяется в поточные автоматические линии. Однако с растущими потребностями быстрого реагирования на изменения потребительского спроса появляется необходимость в интеграции все большего числа и видов технологического оборудования, что требует постоянных инвестиций в средства производства и человеческий труд. Параллельно приходится решать возрастающие проблемы управления предприятием, снижения различных издержек, учета на пути превращения сырья в готовую продукцию, прочие актуальные вопросы рентабельности. Средства автоматизации и современные технологии как раз и призваны гармонизировать приоритеты хозяйствования.

Когда начинают превалировать задачи не только повышения производительности предприятия, но и гибкости его процессов, логично возникает необходимость в перенастраиваемом оборудовании, что возможно за счет его программирования. Поэтому альтернативой жесткой автоматизации становятся гибкие производственные системы (ГПС), которые включают в себя и промышленные роботы. По сравнению с линиями, состоящими из универсального оборудования, гибкие системы имеют ряд преимуществ:

• увеличение производительности за счет возможности быстрой переналадки промышленных роботов;

• возможность быстрого реагирования на изменения требований заказчиков;

• сокращение в разы времени производственных циклов;

• повышение качества готовой продукции благодаря устранению ошибок и сбоев в производственных процессах, которые часто происходят при использовании ручного труда и переналадках;

• снижение издержек на производственные площади, численность персонала с одновременным увеличением времени работы нескольких смен и улучшением условий труда;

• возможность повышения степени автоматизации без нарушения гибкости производственной системы;

• возрастание коэффициента использования оборудования;

• повышение общей эффективности управления производственными операциями.

Сегодня в мире…
«Современный промышленный робот, – объясняет Сергей Омельченко, менеджер по продажам отдела робототехники «ABB Ltd Украина», – это универсальное, гибкое, быстропереналаживаемое устройство с большим периодом наработки на отказ. Такая производственная единица способна выполнять широчайший спектр поставленных задач как самостоятельно, так и в составе полностью или частично автоматизированных линий либо в тандеме с универсальным оборудованием. Промышленные роботы эффективны в производственных ситуациях со сложными климатическими условиями, при воздействии опасных производственных факторов, а также на производствах, где предъявляются повышенные требования к соблюдению санитарно-гигиенических норм, например – предприятия пищевой и фармацевтической отраслей».

На мировом рынке промышленные роботы классифицируются по определенному ряду признаков и технологическим параметрам. Когда же речь идет не об особенностях конструкции, программирования или управления устройствами, а о долевом распределении рынка робототехники, то чаще всего используются ссылки на классификацию промышленных роботов по областям их применения Международной федерации робототехники (IFR – International Federation of Robotics). Так, к классу 210 относятся промышленные роботы, используемые в процессах складирования и упаковывания.
Темпы промышленной роботизации в странах мира очень разнятся. Но очевидно одно: робототехника все более глубоко интегрируется в процессы автоматизации производства (рис. 1). Согласно данным IFR, в 2007 г. мировой рынок промышленной робототехники оценивался в €4 млрд. Специалисты прогнозируют, что ежегодный прирост в данной отрасли будет составлять не менее 4,2%. Количество роботизированных систем, находящихся в эксплуатации, по прогнозу Федерации, к 2010 г. увеличится на 10-15%.

Журнал IEEE Spectrum в конце прошлого года опубликовал данные исследования IFR и Международной организации труда (International Labour Organization). Для 67 стран мира была вычислена плотность роботов относительно числа производственных рабочих (рис. 2). Бесспорным лидером, по-прежнему, остается Япония. В целом же, сегодня в мире в производственных процессах задействовано порядка 1 млн роботов, и прогнозируется их количественный рост к 2011 г. до 1,2 млн. Средняя плотность промышленных роботов относительно 10 тыс. производственных рабочих в мире составляет 32, в Европе – 50, в Америке – 31, в Азии и странах тихоокеанского региона – 27, в Африке – 2.

В заданном направлении
На страницах нашего журнала неоднократно подчеркивалось, что перспективными направлениями развития упаковочной отрасли являются производства индивидуальной порционной упаковки и упаковки больших объемов. Такие приоритеты обостряют необходимость комплексной автоматизации производственных процессов, в том числе – и процессов формирования групповой и транспортной упаковки. Новый масштаб задач по силам решить только высокопроизводительной технике, способной к гибкой переналадке. Поэтому операции по разным видам фасования товаров все чаще стали «отдаваться» промышленным роботам.
«Робототехника гарантирует такой уровень производственной гибкости, который необходим для выпуска продукции с коротким жизненным циклом, с часто изменяющимся дизайном и вариантами упаковки, – подчеркивает Сергей Омельченко. – По сравнению с жесткой автоматизацией, робототехнические упаковочные линии, благодаря специализированному оборудованию, более компактны и позволяют рациональнее использовать площадь производственных помещений».
Для процессов сортировки, упаковывания и паллетизации могут применяться как универсальные модели промышленных роботов, так и специализированные - для каждой операции. Даже в стандартной комплектации роботы могут быть использованы в различных отраслях производства: пищевой, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленностях, в производстве средств гигиены и бытовой химии, индустрии напитков и других. Непрерывность технологических операций фасования обеспечивается специальными программами, системами технического зрения, мониторингом, которые компании-производители робототехники предлагают в пакете готовых решений или разрабатывают под индивидуальные заказы.

Оптимизация паллетизации
Использование ручного труда в процессах создания грузового транспортного пакета увеличивает время упаковочного цикла. При этом обеспечить одинаковую повторяемость операций паллетизации в плане качества и точности практически невозможно. А это может приводить к производственному травматизму работников и порче товаров.
Помимо того, что робототехника – это альтернатива человеческому труду, применение роботов дает ряд широких преимуществ. Например, специалистами компании «ABB Ltd Украина» на трех производственных площадках одного из крупных предприятий страны по производству сухих строительных смесей установлено три промышленных робота. Эти устройства осуществляют процесс паллетизации груза. По словам Сергея Омельченко, применение только одного промышленного робота дало следующие результаты:

• исключение из процесса бригады грузчиков, что благоприятно сказалось на уровне экономической эффективности и культуре производства;

• повышение производительности труда на конкретном участке за счет грузоподъемности и скорости выполнения операций. Одновременно робот перемещает 2 мешка общим весом 50 кг, а общее число укладываемых мешков в час возросло до 950 шт.;

• значительное повышение точности и надежности укладки мешков на паллете, чего нельзя было добиться, используя человеческий труд. К слову, предыдущие нарушения укладки габаритного груза приводило в дальнейшем к падениям и разрывам упаковки, что вело к непредвиденным простоям производственного процесса и товарным потерям. Робот же укладывает мешки способом чередования четных и нечетных слоев, разворачивая их клапаном внутрь стопки;

• обеспечение непрерывности процесса паллетизации и сокращение времени простоев оборудования.

На первый взгляд, укладывание разноформатной тары (ящиков, коробок, мешков и т.д.) на паллеты выглядит простой операцией. «Но когда предприятие сталкивается со строгими требованиями составных линий подачи продукции и упаковыванием изделий с часто и быстро меняющимся дизайном и весом, сразу становится очевидным преимущество использования робототехники для решения подобных задач, – констатируют специалисты «ABB Ltd Украина». – В большинстве случаев универсальные роботы характеризуются всеми необходимыми параметрами, которые требуются для паллетизации продукции: грузоподьемность, радиус действия, скорость и точность укладки. Дополнительно же для работы с тяжелыми грузами наша компания рекомендует использовать модель IRB 7600: это крупный робот, способный манипулировать полезной нагрузкой весом до 500 кг».
В целом же, применение робототехники в процессах упаковывания продукции – широко и разнообразно. В этой сфере потенциал украинского рынка велик, но пока еще не в полной мере раскрыт с точки зрения масштабов автоматизации отечественных предприятий. Однако на данном экономическом этапе вполне оправдано использование промышленных роботов на определенных участках технологических процессов, с расчетом включения их в дальнейшем в единую гибкую производственную систему.

Мнение специалистов

Сергей Омельченко, менеджер по продажам отдела робототехники «ABB Ltd Украина»
Прогрессирующее развитие технологий, увеличение производительности труда, изобретение и внедрение принципиально новых типов конструкционных материалов, быстроменяющийся спрос потребителя, удорожание энергоносителей и высокие требования к охране окружающей среды – все эти факторы положительно влияют на масштабы использования промышленных роботов.
Технологии все дальше и глубже уходят в зону сверхвозможностей человека. Высочайшие требования к точности обработки, скорости и производительности, работа с новыми материалами в опасных средах, исключительные требования к качеству продукции и т.п. – это лишь малая часть требований к параметрам технологических процессов. В свою очередь, они на первый план выдвигают задачу альтернативной замены человека как составляющей части технологического процесса.