Že pred leti so bile dane obljube, da se bodo na tržišču pojavili obstojni, že pripravljeni obroki za dojenčke in malčke, ki jih lahko le še pogrejemo v mikrovalovni pečici, vendar je bilo med tem časom treba še optimizirati pakiranje, da je to postalo tudi v praksi izvedljivo.
V majhni nemški vasi Werk Weiding, približno uro vožnje iz Münchna, imamo odličen primer, kaj avtomatizacija in tehnologija nadzora s strojnim vidom omogočata proizvajalcem hrane.
Proizvajalec hrane je v tem primeru največji na svetu, namreč Nestlé, gre pa za izdelke NaturNes®, linijo že pripravljenih obrokov za otroke. Zdaj, ko je na policah trgovin že približno dve leti, je NaturNes prestal različne spremembe in izboljšave vseh vrst. Skoraj identičen izdelek so od 1998 do leta 2009 proizvajali v enem izmed obratov v Franciji, vendar so potem proizvodnjo ustavili, dokler inženirji za pakiranje pri Nestleju niso iznašli boljšega načina, kako bolje avtomatizirati pakiranje. Ugotovili so, da potrebujejo boljšo mišelovko in to jim je tudi uspelo!
Začnimo z malo bolj podrobnim pogledom na eno pakiranje NatureNes. Vsebuje približno 250 g proizvoda, odvisno od vrste, obstaja jih okrog dvajset, nekateri so namenjeni prehrani dojenčkov, drugi so za malčke in so sestavljeni iz štirih delov: posode, prilagodljivega pokrivnega materiala in ovitka z etiketo vsebine. V posodo gredo tri proizvodne sestavine: beljakovine (na dan našega obiska je bil v proizvodnji piščanec), mešanica zelenjave (koruza, korenje, grah, riž, med našim obiskom) in omaka.
Ko so posode napolnjene in pokrite, jih kvartet robotov postavlja v kovinske pladnje, ki se prilegajo kovinskim retortnih zabojem, ki ima vsak kapaciteto 425 osnov. Retortni zaboji se samodejno premaknejo v vozilo, ki se samodejno premika k veliki retortni banki. Kakšno uro kasneje, vozilo odstrani retortne košare iz posod za kuhanje in jih shrani med sekundarno embalažo, za katero skrbita še dva robota, ki opravita 100% vizualni pregled, namestita pokrove in škatlo zapakirata s parom pakirnih objemk.
In koliko operaterjev je potrebnih, da se vse to zgodi pri povprečni proizvodnji 180 obrokov v minuti? Samo osem. V vsakem primeru gre res za boljšo mišelovko!
Ključni vizualni pregled
Upravljanje velike večine opreme in sama montaža v tovarni je bila pod vodstvom Maxa Balhuberja, katerega poslovna vizitka jedrnato opredeljuje njegov naziv in vlogo pri Nestléju z eno samo besedo: embalaža. Poudarja, da je kontrolni sistem s strojnim vidom, ki prihaja iz podjetja Luceo (www.luceo-inspection.com) eden od vrhuncev te prefinjene linije. Luceo ThermoSecure L100 sistem 100% pregleduje tesnilno območje posod in če odkrije kakršnokoli nepravilnost na izdelku, posodo zavrne.
„V tej fazi vidimo podjetje Luceo kot edinega primernega partnerja za takšno vrsto inšpekcijskega pregleda,“ pravi Balhuber. Ugotavlja sicer, da obstajajo tudi drugi ponudniki, ki ponujajo podobne sisteme, vendar Luceo izstopa vsaj zaradi ene podrobnosti, namreč z visoko stopnjo ugleda na področju vizualne kontrole, ki ga ima njegova matična družba (Tiama) pri proizvodnji avtomobilskih stekel.
Po besedah Carole BESNARD iz Lucea, Luceo sam izdela vse svoje glavne sestavne dele in blesti prav na vseh treh elementih. Prvič, v stopnji za zajem slike je uporabljena ustrezna kamera in ustrezna osvetlitev. Drugič, podatke, posnete s kamero, se pošilja v obdelavo najboljšemu programu za zajem posameznih slik pri zelo visokih hitrostih. In tretjič, programska oprema za obdelavo podatkov je najboljša v svojem razredu.
Poleg ugotavljanja, če je tesnjenje prekrivnega materiala slabo, lahko sistem Luceo izloči tudi vsako pakiranje, ki bi imelo na beli neprosojni površini pokrova delčke hrane, omako ali kakšno drugo nepravilnost. „Potrošniki so občutljivi na takšne vizualne namige o vprašljivi kakovosti, čeprav nimajo ničesar opraviti z neoporečnostjo vsebine, pokrova ali tesnjenja,“ pravi Besnardova.
Zanimiv kos razvojnega dela, ki pa sta ga morala opraviti skupaj Luceo in Nestlé, se je vrtel okrog grafike na prekrivnem materialu iz upogljivega filma. Prvotno so bile slike natisnjene v zelo temno modri barvi vendar je temno črnilo zelo oteževalo sistemu zaznavanja s kamero, videti skozi modro črnilo za dovolj dobro oceno neoporečnosti roba posode in ugotoviti, če je bil rob posode pred pakiranjem umazan ali ne. „Tako smo se odločili za tiskanje v zelo svetlo modri barvi in tako rešili problem,“ pravi Balhuber.
Drugo vprašanje, o katerem še vedno razmišljajo, je v zvezi z majhnim utorom v materialu pokrova iz fleksibilnega filma, ki bi bil namenjen temu, da bi potrošnik lažje odprl embalažo. V redkih primerih se ta kos materiala med tehnološkim procesom lahko prepogne nazaj, tako da bi kasneje opravljen pregled, ki bi ga opravil sistem s kamero, opazil nekaj izven predpisanih okvirov in posledično povzroči, da je takšno pakiranje zavrnjeno, čeprav ni bilo nepravilnosti na proizvodu in je hermetično tesnjenje povsem v redu. Prilagoditve programskih algoritmov so prinesli določen napredek, tako da je stanje tukaj skoraj pod nadzorom, in Balhuber pravi, da pričakuje, da bodo te težave lahko kmalu v celoti rešili.
Začne se po stopnjah
Prvi deli opreme za pakiranje v NatureNes linije izdelka je v nadstropju nad napravami za polnjenje in sterilizacijo, kjer sta vgrajena dva v ta namen izdelana sistema iz Del (www.delpackaging.com), ki dodajata plastične krožnike in potiskane pokrove eno nadstropje pod sabo.
„Potrebovali smo še pokrove, ki naj bi jih razdelili v eno samo vrsto in Del je bil edini ponudnik, za katerega se nam je zdelo, da bi lahko ponudil pravo rešitev,“ pravi Balhuber.
Bele plošče, ki jih dobavlja RPC Bebo, so termično oblikovane iz večslojnega koekstrudiranega PP/white PP/EVOH/whitePP/PP (www.rpc-group.com) materiala. Občasno se premika tudi majhen volumetrični polnilnik Waldner Dosomat 20 (www.dosomat.de), za katerega prej omenjeni Del denester (ki je nameščen nad njim), pripravlja posode. Njegov transportni trak jemlje po osem posod in jih vodi prek treh polnilnih postaj. V prvi postaji je majhno polnilo za kocke mesa ali perutnine. Samostoječi koš za na koščke narezano meso se nahaja tik ob tej postaji. Dvigalo za posode prinaša mesne kocke do vijaka, ki jih razdeli na osem delov. Vijak distribuira proizvod na osem žepov in ko so ti žepi polni, se njihovo dno odpre in vsebina pade v spodaj nastavljene posode.
Nekaj decimetrov kasneje je druga postaja, ki deluje na precej enak način, razen da gre tu za zelenjavo in riž, ki se na enak način polnita v žepe in nato streseta v posode.
Končna postaja sistema Waldner je na točki, kjer se nahaja navit prekrivni material, ki se na napolnjene posode privari s pomočjo toplote. Material dobavlja Mondi (www.mondigroup.com). Gre za prekrivni material, ki je večplastni koekstrudiran poliester/tie/OPA/tie/beli PP, ločljivi. „Sestava tega notranjega sloja belega polipropilena je ključnega pomena,“ pravi Balhuber, „ker moramo zagotoviti hermetično tesnjenje v posodi, poleg tega pa seveda tudi želimo, da bi lahko potrošnik doma to posodo brez težav odprl.“
Pokrove za osem napolnjenih posod pobira s priseski iz Waldner transportnega traku en Kuka (www.kuka-robotics.com) robot. V enem ciklu vzame 16 pokrovov, potem pa se obrne za 90 stopinj, da namesti pokrove v dve vzporedni transportni stezi. Drugi Kuka robot uporablja svoje vakuumsko prijemalo za pobiranje plošče pet x dva in jih odlaga na akumulacijski transporter. Iz tega akumulacijskega transporterja, vakuumska prijemalna glava KUKA robota številka tri vzame 25 plošč naenkrat in jih postavlja v 25 utorov kovinskih pladnjev. Tudi četrti Kuka robot igra tudi ključno vlogo, čeprav se same plošče ne dotika. Njegova naloga je, da stalno pobira kovinske pladnje z utori iz skladovnice in da enega na drugega zlaga kovinske pladnje, ki so bili pravkar napolnjeni s posodami. Takoj, ko je 17 napolnjenih kovinskih žepov s pladnji v zaboju z lončki (425 posodic na zaboj), gre ta zaboj naprej proti robotski nakladalni postaji in naredi 90-stopinjski obrat. Ko so nameščeni štirje takšni zaboji, gredo vsi štirje skupaj (skupno 1700 posod) naprej do Kruse + Sohn (www.kruseundsohn.de) vozička, ki vozi po železniških tirih, vgrajenih v tla. Ta samodejno prevaža zaboje z lončki v vrsto zabojev.
Sistema zabojev in vozičkov sta že obstajala, ko je bila nameščena nova polnilna linija s plastičnimi ploščami. Že v preteklost so ju uporabljali za proizvodnjo steklenih kozarcev z otroško hrano, v takšni obliki embalaže, ki je še vedno v proizvodnji drugod v tovarni Werk Weiding. Balhuber in kolegi so preuredili eno takšno stekleno linijo in uvedli novo linijo s plastičnimi ploščami, obdržali pa so vozičke in zaboje. Drugi voziček je bil dodan za potrebe nove linije s plastičnimi ploščami.
Senzorji za varnost
Ko voziček s tovor štirih zabojev doseže točko za sterilizacijo, ki je dodeljene zabojem, so vsi štirje zaboji samodejno potisnjeni v sterilizator. Ker voziček deluje avtomatsko, je na poti, kjer se premika, potrebno veliko število senzorjev in svetlobnih zaves iz Sick-a (www.sick.com). Če bi se nekdo znašel na tej poti, bi se hitro oglasil alarm.
Ko je voziček vozi svoj tovor štirih zabojev v določeno retorto, prav tako potegne iz drugih štirih retort štiri zaboje izdelkov, ki so bili pravkar obdelani. Voziček se nato vrne nazaj v smeri, od koder je prišel. Vendar pa tokrat namesto, da bi pobral napolnjene kovinske pladnje za retorte, polni zaboje, napolnjene s pladnji Kuka robotov pet in šest. Robot pet uporablja vakuumsko prijemalo za pobiranje 25 plošč naenkrat in jih postavi na tekoči trak pod pravim kotom. Ko se tekoči trak premika naprej, vakuumski prijemalni sistem postavlja pet naenkrat na enosmerni transportni trak. Robot šest pa pobere pravkar izpraznjen žep kovinskega pladnja, vsakega zase in jih zlaga, tako da se lahko vrnejo KUKA robotu številka štiri, kjer so na koncu naloženi s sveže napolnjenimi in pokritimi posodami, ki prihajajo iz polnilne enote Waldner in so namenjene za retorte.
Zdaj, ko so vse posode napolnjene, so pripravljene za pokrivanje in pakiranje v sekundarno embalažo. Najprej morajo skozi sušilnik, ki odpihne vlago. Potem gredo skozi vizualni inšpekcijski sistema s strojnim vidom Luceo ThermoSecure L100. Na izhodu iz tega stroja potujejo pladnji po enosmernem transportnem traku, katerega naloga je, da plastične pokrove, ki se nameščajo s stiskanjem dostavi v del za embaliranje iz Del denesting sistema, ki je v zgornjem nivoju. Vsaka posoda dobi svoj pokrov, ko se giblje skozi in nato osemstopenjska rotacijska enota Del sistema pritisne pokrove na posode.
Kmalu zatem se celotna vrsta pokritih posod razdelili na dva dela, tako da lahko oskrbuje z izdelki dve naslednji stopnji Meypack (www.meypack.de) zavijalnih strojev. Posebna orodja na zavijalnih strojih zbira posode v skupinah po šest in vsako postavi na podnožje za nogice, ki je del plastičnega pokrova. To je tudi končen videz izdelka za prodajo. Balhuber pa pri tem vseeno poudarja, da bi morda trgovci želeli prikazati posode zložene plosko in ne v navpični legi, kar je vsekakor tudi mogoče narediti.
Po besedah proizvodnega inženirja Andreasa Puschela se lahko serija posod giblje od 15.000 pa vse do 50.000. Kadarkoli je ena serija mimo Waldner stroja, se sistem pomije, medtem pa gre pakirano blago skozi sterilizacijo. Na vprašanje, kako zahtevna naloga je obvladovanje in sinhronizacija, ter usklajevanje z načrti dveh polovic proizvodno-polnilnega / zapiralnega in serijske sterilizacije, g. Puschel pravi, da osebje v tovarni to popolnoma obvladuje. „Ključno je, da si organiziran na področju priprave surovin in predobdelavi,“ še dodaja.
Prav tako so bili bistvenega pomena pri vgradnji nove proge tudi vsi transportni priključki, po katerih se plastične posode gibljejo od faze do faze. Transportni trakovi, ki jih izdeluje podjetje JBT Corp. (www.jbtcorporation.com) so prav tako igrali ključno vlogo v smislu povezovanja in nadzora.
Rok trajanja tega inovativnega paketa je približno 12 mesecev. Ta informacija je natisnjena z ink-jetom na boku vsake posode s tiskalnim sistemom MARKEM-Imaje (www.markem-imaje.com).
Avtomatizacija v tovarni Nestle spet omogočila linijo pripravljene otroške hrane
Povzeto po www.automationworld.com.
Automation World
2015_SE226_7
