Проект Unilever и «Фруктонад Групп»: роботизация отечественного пищевого производства

Опубликовано в номере:
PDF версия
Компания-интегратор «Фруктонад Групп» совместно с ABB (Швеция) стали участниками большого проекта по модернизации производства компании Unilever в г. Тула. Замысел заказчика понятен: интеграция промышленных роботов предоставляет широкие возможности для роста. Этот проект интересен не только масштабностью, но и обеспеченным уровнем безопасности. Новая система безопасности Safe Move2 позволяет защитить людей на производстве без использования элементов технического зрения, а также достичь существенной экономии пространства цеха и, следовательно, средств.

Компания Unilever, мировой производитель майонезов, кетчупов и прочих соусов, задумалась о модернизации своего производства в г. Тула (рис. 1). Цель руководства была проста — добиться существенного роста объемов выпускаемой продукции, автоматизировав производство. Точкой роста стала роботизация, которая как раз и позволила совершить производственный рывок.

Производство Unilever в г. Тула

Рис. 1. Производство Unilever в г. Тула

После предварительного этапа проекта компания Unilever заключила договор на автоматизацию своего производства в Туле с отечественным интегратором — компанией «Фруктонад Групп». Этому предшествовала серьезная подготовительная работа: обсуждение вариантов будущего проекта, определение деталей и технических нюансов. Но довольно оперативно договор был подписан, и конструкторское бюро «Фруктонад Групп» приступило к работе.

Первоочередной задачей было снизить долю изнурительного ручного труда, заменив роботами людей на низкоквалифицированном отрезке производства. Необходимо было автоматизировать механические операции по укладке коробов на палеты и их отправке на склад готовой продукции. Кроме того, требовалось в кратчайшие сроки обеспечить окупаемость роботизированного решения. Попутно нужно было решить проблему нехватки площадей цеха и их оптимального использования.

Отдельно стоит отметить комплексный подход к обеспечению безопасности производства. В ходе проекта был достигнут новый уровень безопасности и созданы условия для комфортного сосуществования человека и робота в границах цеха. Сегодня проблема обеспечения производственной безопасности при интеграции промышленных роботов является одной из самых острых, и инженерам «Фруктонад Групп» удалось значительно улучшить стандартную систему.

Таким образом, интегратору предстояло роботизировать шесть высоко­скоростных упаковочных линий, не забывая о безопасности производства. При этом ожидалось, что инженеры предложат новые решения не только для Unilever, но и для пищевой отрасли в целом.

Робот ABB IRB-660

Рис. 2. Робот ABB IRB-660

Исходя из всех этих задач, после скрупулезных расчетов было решено внедрить на производстве два робота-палетайзера с четырьмя степенями свободы от шведской компании ABB. Выбор разработчиков пал на модель IRB 660 (рис. 2–3) грузоподъемностью до 180 кг с соответствующим для пищевого производства классом защищенности IP67 и зоной досягаемости до 3 м. Робот приводится в движение электрическими сервоприводами.

Робот IRB-660 на производстве Unilever

Рис. 3. Робот IRB-660 на производстве Unilever

Также проект предполагал реализацию системы безопасности нового поколения SafeMove2, программного обеспечения ABB RobotStudio, системы конвейеров и магазина палет. Сочетание всех этих элементов — оптимальное решение в техническом и экономическом плане.

Когда проект был готов, компьютерное моделирование показало хорошие результаты, «на бумаге» все работало исправно.

Испытания роботизированного комплекса прошли на производственной базе компании-интегратора в г. Долгопрудный. Результаты показали, что комплекс с задачами справляется успешно, основные показатели достижимы, безопасность обеспечивается на высоком уровне. Разработчики принялись за непосредственное воплощение проекта на территории заказчика в г. Тула.

Работы велись масштабные, но проходили без остановки конвейера. Интегратору удалось интегрировать роботов в производственные линии на месте, настроить технику, установить и наладить систему безопасности.

В итоге процесс полностью автоматизирован и реализуется следующим образом: роботы ABB универсальным захватом устанавливают палеты и укладывают на них короба с готовой продукцией. Укладка происходит в несколько рядов, каждый ряд накрывается прокладочными листами. После этого собранная палета перемещается на склад готовой продукции, а затем все распределяется по магазинам.

Масштабность проекта «Фруктонад Групп» и ABB (Швеция) для Unilever

Рис. 4. Масштабность проекта «Фруктонад Групп» и ABB (Швеция) для Unilever

С загрузкой масштабного производства, состоящего из шести поточных линий, справляются всего два промышленных робота (рис. 4). Практика показывает, что обычно один робот устанавливается на одну-две линии. Однако в данном проекте двух роботов вполне хватает для шести конвейерных потоков. Такой высокой производительности удалось достичь за счет облегченного захвата робота, разработанного «Фруктонад Групп» (рис. 5). Компактное расположение оборудования обеспечивает удобство и высокую эргономичность в обслуживании и работе. Благодаря этому удается достичь очевидной экономии без ущерба для производительности.

Захват на роботе ABB — авторская разработка «Фруктонад Групп»

Рис. 5. Захват на роботе ABB — авторская разработка «Фруктонад Групп»

Операция по укладке коробов на палету является перепрограммируемой. В памяти робота содержится более 20 вариантов укладки, и он выбирает именно ту, которая подходит для конкретной задачи производственного цикла.

Отдельно стоит отметить, что робот может быть перенастроен для выполнения других операций или изменения параметров работы. Это актуально при смене размера коробов (например, когда меняются тара, объем и, следовательно, вес продукции). Такое неоспоримое преимущество современных роботов — возможность перенастройки оборудования в случае производственной необходимости — делает их универсальными решениями для производств.

Что касается производительности робота, операцию по укладке самой палеты и листа-прослойки он выполняет за 13 с. Укладка ряда коробов (3–4 короба за одну операцию в зависимости от схемы укладки) занимает 9 с. Такой высокой скорости удалось добиться в том числе за счет гибкой настройки робота, а также захвата, изобретенного конструкторами «Фруктонад Групп». Авторский многофункциональный захват робота заслуживает отдельного упоминания. Этот универсальный захват при скромных размерах способен грузить короба различной конфигурации и веса, а также переставлять палеты и укладывать бумажные прокладки между рядами коробов.

Экономический эффект проекта очевиден уже сейчас. Если раньше шесть поточных линий обслуживали шестнадцать рабочих, то теперь с этими задачами легко справляются всего два промышленных робота. Таким образом, интеграция роботов на производство позволила оптимизировать затраты на ручной труд, значительно снизить риски по эргономике и безопасности, а также улучшить транспортную логистику внутри цеха. Освободившийся персонал был переведен на другие позиции, не связанные с низкоквалифицированным ручным трудом.

Отдельно хочется отметить решения в области безопасности. При создании роботизированных линий завода Unilever впервые в России была использована система Safe Move2 (рис. 6). Эта система позволяет создавать зоны работы робота, безопасные для человека.

Элементы системы безопасности нового поколения SafeMove2

Рис. 6. Элементы системы безопасности нового поколения SafeMove2

Система работает без использования технического зрения, но оно, по сути, здесь и не нужно. Барьеры безопасности хорошо справляются с выполнением своих задач. Также в проекте применена система контроля общей зоны досягаемости роботов. Во время работы траектории роботов не могут пересечься: система запрограммирована таким образом, что соприкосновение невозможно. Также исключается вхождение робота в зону, где может гипотетически находиться человек. Благодаря системам замков робот знает, где стоит оператор в текущую минуту.

Система Safe Move2 постоянно отслеживает основные показатели работы робота: траекторию движения, скорость его работы и другие данные. Такой мониторинг позволяет решить сразу несколько проблем. Во-первых, за счет более плотной установки роботов друг к другу достигается экономия пространства цеха. А это в итоге влияет на экономию средств. Во-вторых (и это, конечно, ключевой момент), система обеспечивает безопасность людей на производстве.

Также в проекте нашли применение другие элементы безопасности: фиксированные и распашные ограждения, световая завеса, знаки безопасности, сигнальная разметка и т. д. Ограждения безопасности выделены контрастным цветом для усиления зрительного восприятия и улучшения видимости в соответствии с ГОСТ 12.4.026 — 2001. Согласно ему эта цветовая гамма привлекает внимание работника и предупреждает о возможной опасности определенного сектора.

Это относится и к общей конфигурации ограждения: так, например, его высота подобрана таким образом, чтобы максимально защитить человека при работе по соседству с роботом. В результате сотрудники предприятия не подвергаются риску.

Взаимодействие людей и роботов после внедрения данной системы безопасности получило новый импульс развития. Благодаря Safe Move2 производство соответствует стандарту безопасности SIL 3 (англ. Safety Integrity Level).

Сотрудничество Unilever и «Фруктонад Групп» состоялось благодаря стремлению компаний соответствовать реалиям рынка и желанию производителя быть на голову выше конкурентов. Опыт совместной работы двух предприятий привел к появлению в России технологических решений, выводящих отечественные робототехнические проекты на новый уровень.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.