Робот на пищевом производстве: возможности и перспективы

Робот на пищевом производстве:
возможности и перспективы

Опубликовано в номере:
PDF версия
По данным Национальной ассоциации участников рынка робототехники, более 40% установленных роботов задействованы в производстве автомобилей. И если на автомобильных заводах роботом уже никого не удивить, то в других областях промышленности роботизированные решения временами все еще кажутся чем-то необычным. Тем не менее уже сейчас можно встретить робототехническую продукцию на предприятиях различных отраслей — от пищевой до фармацевтической. Кроме того, роботов все более активно используют в сфере услуг и развлечений, а также в сельскохозяйственной промышленности. Среди этих сфер большую часть занимает пищевая промышленность. И это неудивительно — точность, скорость, повторяемость, а также грузоподъемные возможности роботов позволяют не только ускорить выпуск продукции и увеличить его объемы, но и существенно повысить качество конечного продукта.

Палетирование как одна из основных задач

Сегодня самые популярные и очевидные представители промышленных роботов на пищевых предприятиях — роботы-палетайзеры. Они решают задачи различной сложности по палетированию и депалетированию (разгрузке).

Роботы встречают нас на самом первом этапе производства — депалетировании и сортировке сырья и материалов, поступающих на фабрику. Они же и провожают уже готовый продукт на прилавки магазинов и в торговые точки, аккуратно складывая для отправки упаковки с ним на палеты (рис. 1).

Робот-палетайзер

Рис. 1. Робот-палетайзер

Стандартный выбор для решения подобной технологической задачи — робот с четырьмя степенями свободы и плоскопараллельной кинематикой. Такие роботы отличаются от своих шестиосевых братьев грузоподъемностью и достижимостью. Рабочая зона стандартного шестиосевого манипулятора представляет собой сферу, в свою очередь рабочая зона четырехосевого манипулятора имеет форму тора.

В качестве примера рассмотрим роботов двух распространенных конфигураций: справа робот достижимостью 3,05 м и грузоподъемностью 175 кг, слева робот достижимостью 3,18 м и грузоподъемностью и 450 кг (рис. 2).

Рабочие зоны двух роботов

Рис. 2. Рабочие зоны двух роботов

Сочетание достаточного радиуса действия и высокой грузоподъемности делает таких роботов идеальными для палетирования тяжелых коробок, бутылок, мешков и т. п. Такие параметры означают, что робот может работать со сложными логистическими системами, например с четырьмя подающими конвейерами, двумя палетными штабелями, одним бумажным штабелем и четырьмя выходными палетными линиями. Таким образом, решаются практически все задачи палетирования и штабелирования, которые могут возникнуть на пищевом предприятии.

Добавление же систем технического зрения и распознания объектов расширяет рабочие возможности робототехнической системы и переводит их на новый уровень автоматизации и универсализации процессов, повышая производительность и точность. Так, среднее время реакции человека на принятие решения (от момента фиксации объекта до момента начала выполнения действия) составляет 1,5–2 с, роботу может потребоваться на это не более 0,5 с, поскольку он не концентрируется на конкретном объекте, а анализирует ситуацию в целом, принимая решения заранее.

Преимущества роботизации процесса палетирования на предприятии очевидны: робот не требует частого и сложного технического обслуживания, ему не страшны сложные условия производства (температурный режим ниже нуля и т. п.), роботы не устают даже от работы с самыми тяжелыми грузами (и тем самым освобождают от тяжелого труда человека). Сроки окупаемости робота-палетайзера варьируются в зависимости от задач производства и его объемов, но в среднем составляют до трех лет.

Крупные российские пищевые предприятия уже осваивают роботизацию палетирования. Так, завод Unilever в Тульской области применяет роботов на сборке коробов с готовой продукцией на палеты. Они обслуживают шесть высокоскоростных упаковочных линий по производству соусов и майонезов. Робот-палетайзер сложным универсальным захватом манипулирует палетой, укладывает ряды коробов и устанавливает прокладочные листы между слоями коробов. После сборки готовая палета отправляется на склад хранения. С процессом, в котором ранее было задействовано 16 человек, сегодня справляются два робота. Внедрение роботов позволило оптимизировать затраты на ручной труд, получив экономическую выгоду, снизить риски по эргономике и безопасности, оптимизировать внутрицеховую транспортную логистику, а также перевести сотрудников на более высококвалифицированные рабочие места.

Роботы-палетайзеры — идеальные работники в архивных хранилищах там, где требуются особые условия окружающей среды по содержанию кислорода для предотвращения возможности пожара. Где человек может непрерывно находиться без вреда для здоровья не более 1 ч, робот может трудиться 24×7. Так, на одном из предприятий по хранению ценных бумаг роботы полностью заменили человека. Серия автоматических штабелеров, несколько роботов-палетайзеров и конвейерная система полностью заменили человека. Тем самым удалось исключить человека из зоны с вредными условиями труда и повысить скорость и точность обработки запросов пользователей.

 

Работа с продуктом

Если применение роботов для решения задач по упаковке и палетированию стало дольно распространенным, то использование роботов для работы непосредственно с продуктом все еще вызывает вопросы и опасения у руководителей пищевых предприятий.

Тем не менее в странах с высоким уровнем роботизации, таких как Китай, Япония и Германия, промышленные роботы уже широко применяются для работы в чистых помещениях, то есть в непосредственном контакте с продуктом (рис. 3). И это очень логично: обеспечить стерильность производства, в котором заняты люди, достаточно сложно, а здоровье покупателей — ключевой приоритет каждой компании.

 Применение роботов для работы с продуктами питания кексами)

Рис. 3. Применение роботов для работы с продуктом

Роботы для чистого производства имеют специальное исполнение, позволяющее обеспечить не только эффективное, но и безопасное для потребителя производство продуктов. Речь в этом случае может идти и о повышенных степенях защиты, и о применении специальных смазочных материалов, сертифицированных для использования в пищевой промышленности, и об инновационных системах очистки производственной линии и даже самоочистки роботов.

Роботы могут применяться как для первичной обработки и сортировки сырья и пищевых продуктов, так и для вторичной обработки и упаковки. В первом случае на таких производствах были традиционно заняты люди: сортировка и обработка фруктов и овощей разных форм и размеров, разделка мясного сырья сложно поддаются автоматизации. Кроме того, долгое время считалось, что роботы могут повредить продукт. Теперь использование датчиков и систем технического зрения и распознания объектов позволяет роботам эффективно работать с сырьем различного размера, а мягкие и гибкие захваты обеспечивают аккуратную подачу сырья на линию. Во втором случае роботы могут быть чрезвычайно полезны благодаря точности и скорости работы, в частности при резке продуктов или декорировании кондитерских изделий.

Один из недавних примеров эффективного использования роботов на российском пищевом предприятии — роботизация нового мясоперерабатывающего предприятия, входящего в группу компаний «Черкизово» (рис. 4). Производство было оснащено четырьмя высокоскоростными роботами-укладчиками, девятью роботами, предназначенными для обслуживания систем клипсования, и одним роботом-палетайзером. Этот набор дополнили системой безопасности роботов на производстве последнего поколения, а также цифровыми решениями для их программирования.

Робот на мясоперерабатывающем предприятии

Рис. 4. Робот на мясоперерабатывающем предприятии

В последнее время все более популярным типом робота для работы непосредственно с продукцией становятся дельта-роботы («пауки»). Дельта-робот отличается от своих более привычных, больших братьев высокой скоростью. Это позволяет ему превосходно показывать себя в задачах сортировки и укладки большого потока продукции.

Такие роботы успешно действуют на пищевых производствах во многих странах. Например, робот IRB 360 FlexPicker и его старший брат IRB 390 FlexPacker производства компании ABB предназначены для сортировки и упаковки готовой продукции, а также разгрузочно-погрузочных работ. Они выпускаются в различных версиях и исполнениях, различающихся грузоподъемностью (1–15 кг) и величиной рабочего диаметра (800–1800 мм), в рамках которых может функционировать «рука» робота. Робот монтируется над конвейерной лентой (рис. 5). «Паук» может быть выполнен в гигиеничном дизайне и отличаться высокой скоростью работы в любом пространстве с соблюдением жестких требований к показателю допустимого отклонения. Современное фланцевое соединение позволяет использовать широкий спектр захватных устройств. Благодаря идеально подобранному захвату робот может осуществлять большое количество захватов в минуту и быстро расфасовывать продукцию, а технология компьютерного зрения помогает ему эффективно сортировать продукты.

Робот-«паук» для сортировки и упаковки продукции

Рис. 5. Робот-«паук» для сортировки и упаковки продукции

 

Выводы

Промышленные роботы имеют высокий потенциал и солидное портфолио применений для пищевой промышленности (рис. 6): от первичной обработки сырья, такой как разделка мяса или сортировка фруктов, до украшения тортов кремом и их укладки в красивую праздничную упаковку.

Возможности использования роботов в пищевой промышленности

Рис. 6. Возможности использования роботов в пищевой промышленности

Роботы шагают в ногу со временем и отвечают всем последним требованиям и трендам, в том числе и «Индустрии 4.0». Внедрение роботов на производства в зависимости от технологии и степени автоматизации позволяет увеличить производительность до 50% и значительно сократить расходы.

Основные преимущества использования роботов — снижение затрат на персонал и отказ от малоэффективной и иногда негигиеничной работы, связанной с человеческим фактором и усталостью, а также улучшение качества и точности производства. Все это в конечном итоге делает продукцию качественней, а это именно то, чего потребители ждут от современных предприятий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.