Dołącz do czytelników
Brak wyników

Jakie rezerwy tkwią w automatycznym pakowaniu

Baza wiedzy | 10 czerwca 2021 | NR 4
0 140

O procesie obsługi towaru w magazynie dystrybucyjnym, a dokładniej takich jego elementach, jak przyjęcie towaru, rozłożenie go w magazynie oraz kompletacja zamówień, w zasadzie mówiono już i pisano wielokrotnie. Jednak mało kto – zarówno w teorii, jak i praktyce – pochyla się nad problemem pakowania towaru przed wysyłką. A przecież tu też drzemią zarówno rezerwy finansowe, jak i możliwości podnoszenia jakości, czyli potencjalne źródła oszczędności i pozyskiwania nowych klientów. Chciałbym podzielić się z czytelnikami NM swoimi spostrzeżeniami na ten temat – z zastrzeżeniem, że dotykam tylko wąskiego, znanego sobie fragmentu znacznie szerszego problemu.

Automaty do pakowania to żadna nowość. Znane były w naszym kraju jeszcze w okresie PRL-u. W tamtym okresie efekt ich działania można było obserwować w postaci skrzynek z mlekiem czy wódką, do których butelki trafiały w sposób automatyczny z linii produkcyjnej. Mleko było w tamtym okresie sprzedawane nie tylko w butelkach, ale i w automatycznie zgrzewanych torebkach foliowych, zresztą podobnie jak nawozy sztuczne, tylko w tym drugim przypadku torebki były trochę większe i mocniejsze. A paczki papierosów? Już dawno nie były pakowane ręcznie. Po zmianach ustrojowych unowocześnienia w produkcji potoczyły się błyskawicznie i teraz w każdym sklepie spożywczym możemy obserwować działanie wielu różnych automatów pakujących towar na najróżniejsze możliwe sposoby. Zdawałoby się, że jest to tak popularna dziedzina automatyzacji, że aż trudno powiedzieć, dlaczego nie zadomowiła się na dobre w magazynach. Jednak odpowiedź na pytanie o brak popularności automatów pakujących w magazynach jest bardzo prosta. Pakowanie różnych towarów w różnych ilościach to zupełnie co innego niż jednorodna taśma produkcyjna i automat dostosowany do niewielkiej liczby klas produktów.

 


Stosunkowo łatwo można to prześledzić na przykładzie robota paletyzującego, czyli układającego towar na palecie. W przypadku jednolitych opakowań ułożenie towaru można zaplanować statycznie. Zawczasu rozrysować poszczególne warstwy, ustalić, czy kolejne z nich mogą być jednakowe, czy też trzeba je układać naprzemiennie, niczym cegły w murze. Nawet jeśli w produkcji występuje kilka czy nawet kilkanaście różnych rodzajów opakowań, układy warstw o jednakowej wysokości da się zaprojektować statycznie (przed rozpoczęciem pracy robota, a czasem nawet przed jego zaprojektowaniem) i pod te potrzeby zbudować maszynę pakującą.


Trzy istotne konsekwencje 


W klasycznym magazynie dystrybucyjnym życie nie jest jednak takie proste. Do chwili spływu zamówienia nie wiadomo, jak powinna być zbudowana docelowa paleta z towarem z tego zamówienia. Implikuje to trzy konsekwencje dynamicznego podejścia. Pierwsza to warunek, że towar układany na palecie może wymuszać takie ułożenie warstw, które nie zapełniają całej powierzchni palety (połowa towaru w warstwie jest niska, a połowa wysoka). Wymaga to znacznie większej swobody ruchu ramion robota układającego paletę i umiejętności dokładania towaru w celu wypełnienia luk w poziomach układania. Drugi warunek to konieczność dostosowania robota do różnych opakowań wkładanych na jedną paletę. Może się bowiem okazać, że jedno pakowanie wymaga naprzemiennego stosowania różnego typu chwytaków – ściskających towar z boku, łapiących go przyssawkami z góry bądź podnoszących od dołu na jakiejś podstawce.
Jednak najważniejszym problemem jest zaplanowanie, jak rozlokować towar na tej palecie, aby była ona optymalnie i stabilnie wypełniona. Do realizacji tego zadania trzeba znać zarówno wymiary opakowań z zamówienia, ich wagę, odporność na ściskanie, jak i techniczną możliwość stawiania innych towarów na wierzchu. Całość należy obrobić dość skomplikowanym algorytmem, który zaplanuje poprawne ułożenie palety, a następnie przekaże tę informację robotowi. Jak widać, taki robot paletyzujący dowolny towar musi być znacznie bardziej skomplikowany niż robot do układania palet towarem tylko jednego rodzaju (chodzi tu zarówno o liczbę stopni swobody ramion, rodzaj chwytaków oraz konieczność komunikacji z systemem WMS, który musi przesyłać do robota odpowiednie polecenia).
Jednak skomplikowanie robota i konieczność lepszego niż dotychczas sparametryzowania magazynowanych towarów to nie jedyny problem, z którym trzeba się zmierzyć, myśląc o takim urządzeniu pakującym. Otóż aby właściwe ustawienie towaru było możliwe, musi on przyjechać do punktu paletowania we właściwej kolejności – najpierw ten towar, który ma stanąć na dole palety, a na końcu ten, który ma być na samej górze. Taki efekt można osiągnąć na dwa sposoby. Pierwszy to lokowanie w magazynie towarów umieszczanych na dole palety najbliżej (żeby zawsze przyjeżdżały wcześniej), a tych z góry – najdalej. To pozornie proste rozwiązanie ma jednak dwie wady: może zakłócić klasyczny rozkład towaru w magazynie metodami ABC/XYZ i jest nieodporne na nierównomierną szybkość kompletacji. Mimo właściwego rozłożenia towaru może się bowiem zdarzyć, że towar o niewielkiej wytrzymałości przyjedzie przed towarem ciężkim i nastąpi jego zmiażdżenie na palecie lub robot nie będzie potrafił go poprawnie ułożyć. W związku z tym stosuje się podejście drugiego rodzaju, czyli bufor sterujący właściwą kolejnością napływania towaru do stanowiska pakującego. Często, aby zminimalizować obciążenie tego bufora, stosuje się dodatkowe ingerowanie w zamówienia poprzez odpowiednie grupowanie towaru, aby osiągnąć niemal optymalną kolejność spływania już skompletowanego. Jak więc widać, prosty, zdawałoby się, zakup robota formującego palety urasta do rangi sporego problemu.

Tandem człowiek-maszyna


Spośród dobrze zadomowionych na polskim rynku dostawców automatyki magazynowej robotami układającymi palety mogą poszczycić się firmy Schaefer i TGW. Przy czym TGW ma w swojej ofercie poza klasycznym robotem także ciekawe urządzenie niskokosztowe, pozwalające znacznie przyspieszyć formowanie palet z udziałem człowieka, eliminując przy okazji problem kolejności napływania towaru do stanowiska pakowania. Człowiek obsługujący to urządzenie podejmuje decyzje o kolejności pakowania i ustawieniu towaru na palecie na podstawie własnego doświadczenia, a towary, które ewidentnie wymagają ułożenia na górze palety, odkłada do podręcznego bufora. Efektywność pracy tego tandemu człowiek-maszyna można zwiększyć przez stosowanie algorytmów podobnych do tych używanych przy robotach automatycznych, przysyłając człowiekowi towar w niemal optymalnej kolejności do poprawnego ułożenia. Poza wymienionymi producentami na rynku jest kilka firm oferujących podobne roboty i zapewne większość dostawców automatyki magazynowej potrafi się z nimi zintegrować, choć na razie liczba tego typu wdrożeń w Polsce nie jest oszałamiająca.
Oczywiście formowanie palet to nie jedyne działanie związane z automatycznym pakowaniem. Do tej klasy urządzeń zalicza się również wszelkiego rodzaju maszyny, które usprawniają pakowanie pojedynczych sztuk towaru do pudełek oraz zabezpieczanie go w pudełku. Jak na razie, oprócz doświadczalnych robotów, które nie wyszły poza fazę prac studialnych, nie widziałem jeszcze jednak produkcyjnej wersji urządzenia, które układałoby dowolnie wybrane książki czy lekarstwa. Zazwyczaj ta praca najlepiej jest wykonywana manualnie. Jednak bardzo silnym wsparciem jest tu możliwość zastosowania automatów unieruchamiających towar (klinujących go) wewnątrz opakowań. Dzięki temu pracownik...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy