Roboter-Kartonpacker „revolutioniert“ die Produktion

Hersteller von Käseimitationen stellt bei Vakuumverpackungen und flexiblen Beuteln in verschiedenen Kartongrößen von manueller Kartonverpackung auf Roboter um und verwendet ein System zur Handhabung von Produkten aus vier Linien.

Der jüngste Mangel an Arbeitskräften – sowohl qualifizierter als auch ungelernter – war in vielen Verpackungsunternehmen ein wichtiger Katalysator für die Automatisierung, und Lisanatti Foods aus Oregon City, Oregon, ist eines davon. Wie Jeff Lisac, Präsident des Lebensmittelherstellers, mitteilt, wurde diese Herausforderung in seinem Heimatstaat durch steigende Mindestlohnsätze verschärft.

„Da die Arbeitskosten steigen, wird der Mindestlohn in Oregon alle sechs Monate angehoben“, sagt er. „Bis 2020 werden es voraussichtlich etwa 15 bis 18 Dollar pro Stunde sein.“ Er sagt, dass dies das Unternehmen dazu zwang, seine Kartonverpackungsvorgänge auf Roboterautomatisierung umzustellen – ein Schritt, der es dem Unternehmen nicht nur ermöglichte, Arbeitskosten zu sparen, sondern auch die Produktivität und Verpackungsqualität zu steigern.

Lisanatti wurde 1976 von Phil und Norma Lisac als einer von nur zwei Anbietern von Mozzarella-Imitationen für die Pizzaindustrie gegründet. Heute konzentriert sich das Familienunternehmen auf die Herstellung hochwertiger, gesundheitsorientierter vegetarischer Käsealternativen aus Soja, Reis oder Mandeln. Lisanatti liefert Stücke, Schnitzel und Scheiben unter seinem eigenen Namen sowie für drei Handelsmarken und beliefert Lebensmittelunternehmen, Lebensmittelhersteller als Zutat sowie mehr als 6.000 Einzelhandelsgeschäfte in den USA und mehrere Hundert in Kolumbien .

Sein Unterscheidungsmerkmal, sagt Lisac, ist das verwendete Verfahren, das zu einem Produkt führt, dessen Konsistenz und Gefühl dem traditionellen Milchkäse viel ähnlicher ist. „Es gibt viele Unternehmen, die gute Produkte herstellen“, sagt er. „Ich glaube einfach, dass wir mit der Textur und dem Profil unserer Produkte einen Vorteil gegenüber den meisten unserer Konkurrenten haben.“

Aufgrund der Bandbreite an Kunden und Produkttypen verarbeitet das Unternehmen mehrere Verpackungsformate. Für den Großhandel liefert das Unternehmen ein 30-Pfund-Bag-in-Box-Format für gefrorenen Käse in loser Schüttung sowie 4- und 5-Pfund-Bag-in-Box-Verpackungen für frische oder gefrorene zerkleinerte Produkte. Im Einzelhandel bietet Lisanatti 8- und 12-Unzen-Beutel mit geriebenem Käse sowie vakuumverpackte 8-Unzen-Stücke an, die in 12-, 18- und 24-ct-Kartons verpackt werden. Die Beutel für die geschredderten Produkte sind vorbedruckt, die Stücke erhalten maschinell angebrachte Etiketten. Lisanatti bietet auch ein Soja-Cheddar-Scheibenprodukt an, das im Co-Packing erhältlich ist.

Das Unternehmen verfügt über eine Produktionslinie und fünf Verpackungslinien. Bevor Lisanatti die Kartonverpackung automatisierte, wurde der Prozess manuell durchgeführt, wobei die Bediener jedes Mal, wenn sie ein anderes Produkt verpacken mussten, die Ausrüstung am Ende jeder Verpackungslinie abbauen und aufbauen mussten. Dies erforderte den Austausch der Kartonaufrichter, Verschließer und Etikettierer, um sie an unterschiedliche Verpackungsformate und -konfigurationen anzupassen, ein Vorgang, der eine bis eineinhalb Stunden dauern konnte. Nach Schätzungen von Lisac verlor das Unternehmen durch Umstellungen bis zu 15 Stunden pro Woche an Produktivität. Je nach Produkt änderte sich auch die Anzahl der für den Auftrag erforderlichen Bediener. Beispielsweise waren zwei Bediener erforderlich, um 8-Pfund-Säcke bei 30/Minute zu verpacken, während für ein 8-Unzen-Produkt bei 70/Minute vier Bediener erforderlich waren.

„Wir wollten schon seit vielen Jahren einen Kartonpacker, aber wir haben nie einen gefunden, der vielseitig genug ist, um nur einen zu kaufen und alle unsere Linien darin einzuspeisen“, sagt Lisac. „Bei den meisten Geräten auf dem Markt ist ein aufwändiger Aufbau von einer Größe zur nächsten erforderlich, der zu viel Zeit in Anspruch nimmt und zu viele Anpassungen erfordert.“

Der andere Nachteil waren die Kosten. „Wir haben in der Vergangenheit darüber nachgedacht, unsere Verpackungslinie zu automatisieren, aber finanziell konnten wir das einfach nicht rechtfertigen“, sagt Lisac. Im Jahr 2017, als die Arbeitskosten außer Kontrolle gerieten, hatte Lisanatti das Gefühl, keine andere Wahl zu haben, als sich ernsthaft mit der Automatisierung zu befassen.

Zu den Anforderungen an die Ausrüstung gehörten eine geringe Stellfläche, die Flexibilität, unterschiedliche Produkte, Verpackungsformate und Kartongrößen zu handhaben sowie Geschwindigkeiten von bis zu 120/min. Auf Empfehlung von Curt Garrett, Präsident von Garrett Packaging Systems, einem Vertriebspartner von Fallas Automation, entschied sich Lisanatti für ein Roboter-Kartonverpackungssystem von Fallas, den R700 Adabot.

Der R700 Adabot ist ein modulares System, das bis zu vier Roboterzellen mit einer einzigen Automatisierungssteuerung betreiben kann – also einen „Bot“ „hinzufügen“. Für die Zwecke von Lisanatti entschied man sich für einen Double Adabot oder zwei Delta-Pick-and-Place-Roboter, um sicherzustellen, dass das System die erforderliche Geschwindigkeit erreicht, aber dennoch nur mit einer Kapazität von 75 % bis 85 % läuft, was Raum für Wachstum bietet. „Und wenn wir später mehr Geschwindigkeit brauchen, können wir einfach einen anderen Roboter kaufen, was wirklich Zeit und Geld spart“, sagt Lisac.

Der Sammelpacker verarbeitet Produkte aus vier Verpackungslinien, wobei das Auslaufband jeder Linie ein Hauptzulaufband versorgt. „Die Förderbänder, die die Hauptzuführung beschicken, überlappen einander, und es gibt Brücken, die man entweder anheben oder absenken kann, um zu bestimmen, welche Linie die Maschine beschicken soll“, erklärt Lisac. „Man kann der Maschine zwar nicht alle verschiedenen Produkte gleichzeitig zuführen, aber innerhalb von 15 Minuten kann man eine Linie abschalten und die nächste Linie wieder öffnen.“

Die Kartongrößen reichen von 8 x 11 x 3 Zoll bis 11½ x 17 x 13 Zoll. Laut Lisac umfasst die Umstellung von einer Kartongröße auf eine andere die Auswahl eines Programms auf der Benutzeroberfläche des Kartonpackers, das Vornehmen von vier oder fünf Anpassungen der Kartongröße, und ein paar Schienen und Haltestellen bewegen.

Mit Ausnahme der Shred-Linie, die vorbedruckte Folie verwendet, verfügt jede Verpackungslinie über einen eigenen Etikettierer. Sobald die Produkte verpackt und etikettiert sind, werden sie durch einen Metalldetektor, über eine Kontrollwaage und in den Adabot transportiert. Dabei füllt der führende bzw. erste Roboter in der Zelle eine bereitstehende Kiste mit der Hälfte des Produkts. Anschließend wird die Kiste zum nachlaufenden Roboter weitergeleitet, der den Rest des Produkts belädt. Bei einem 12-ct-Karton würde beispielsweise der erste Roboter sechs Packungen laden und der zweite Roboter würde die restlichen sechs Packungen laden.

Das End-of-Arm-Tool für die Roboter ist ein Vakuumschlauch mit einem Silikonsaugnapf, der speziell für die Aufnahme des Produkts und der Verpackung von Lisanatte entwickelt wurde. „Die Wahl der Werkzeuge war speziell für unser Produkt von entscheidender Bedeutung“, sagt Lisac. „Wir schneiden nicht auf exakte Größen, wir verkaufen exakte Gewichte, was bedeutet, dass wir beim Schneiden durch unsere Käseharfen eine bestimmte Menge Käse abgeben müssen, um sicherzustellen, dass wir nicht von den staatlichen Gewichten getroffen werden.“ Alle 8-Unzen-Blöcke haben also eine inkonsistente Form.

„Das führt zu Problemen bei der Platzierung der Etiketten und bei der richtigen Indexierung, weil die Packungen aneinander stoßen und schief gehen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Stückprodukt auf einer Vakuummaschine verpackt wird, die erhitzt und die Folie formt. Bis die Packung einen Tag oder … ist Bei zwei älteren Exemplaren sind die Ecken immer noch sehr empfindlich. Daher müssen alle von Fallas gelieferten Förderbänder und die Saugnäpfe des Roboters das Produkt sehr sanft handhaben, sonst entsteht ein Leck. Wenn Sie eine Ecke beschädigen oder zerkratzen oder ein Paket fallen lassen, wird es sofort aussortiert weil wir aufgrund der Erfahrung einfach davon ausgehen, dass es sich um ein Leck handeln wird.

„Flexible Taschen sind tatsächlich einfacher zu handhaben, aber sie sind schwieriger zu beladen. Es spielt keine Rolle, ob man sie biegt und bewegt, denn sie sind ziemlich stabil, aber wenn sie beladen sind, fallen sie schief in den Koffer Der Käse fällt dann schief in den Beutel. Daher ist ein präzises Aufnehmen und Platzieren erforderlich, wenn der Adabot die Beutel in die Kiste lädt.

„Es war ziemlich schwierig, die Verpackungsmaschine sowohl mit flexiblen Beuteln als auch mit Hartkäse verarbeiten zu lassen. Wir mussten mehrere verschiedene Saugnäpfe haben, um alle verschiedenen Verpackungen zu erleichtern.“ Seit der Einsatz des Adabot im Juni 2017 hat Lisanatte jedoch gelernt, wie man einen Kopf für drei der Produkte verwendet und ihn nur beim Betrieb der 5-Pfund-Beutel auswechselt.

Zu sagen, dass Lisac mit der Entscheidung zur Automatisierung zufrieden ist, wäre eine Untertreibung. Ihm zufolge hat es das gesamte Produktionssystem des Unternehmens „revolutioniert“, angefangen bei der Leichtigkeit, mit der nun von der Kartonverpackung eines Produkts zum nächsten übergegangen werden kann, ohne jedes Mal ein neues System abreißen und aufbauen zu müssen. Dadurch verfügt das Unternehmen auch über die Flexibilität, bei Bedarf kleinere Auflagen zu produzieren. Wenn beispielsweise eine Bestellung aufgrund einer Maschinenstörung oder aus Zeitgründen nicht ausgeführt werden kann, kann Lisanatte zurückgehen und eine Linie für 15 Minuten bis eine Stunde laufen lassen, nur um die Bestellung zu erfüllen, und dann wieder zu einem anderen Produkt wechseln .

Die Hinzufügung der Automatisierung führte auch dazu, dass fünf Bediener in andere Bereiche der Linie verlegt wurden, was laut Lisac zu einer besseren Qualitätskontrolle geführt hat, da das Produkt stärker im Auge behalten wird. Er fügt hinzu: „Die Leute sind jetzt tatsächlich etwas motivierter, weil sie nicht mehr so ​​viel manuelle Arbeit leisten müssen. Sie können Dinge überwachen und betrachten und mit den Robotern zusammenarbeiten. Es war ein erstaunlicher Prozess.“

Lisac schätzt, dass sich die Qualität auch dadurch um 30 bis 40 % verbessert hat, dass die Produkte nicht von Menschen, sondern maschinell verpackt werden. Um sicherzustellen, dass die Maschinen voll ausgelastet sind, hat Lisanatte die Kartongrößen vergrößert, um das verpackte Produkt perfekt unterzubringen. Dies hat zu einer geringeren Leckrate, einer besseren Füllrate und einem geringeren Ausschussgewicht geführt.

Lisac sagt auch, dass Lisanatte aufgrund der Geschwindigkeit und Vielseitigkeit der Maschine sowie der Geld- und Arbeitskosten, die der Roboter dem Unternehmen erspart hat, das System allein mit den Einsparungen innerhalb von 18 Monaten amortisieren kann. Er fügt hinzu: „Es gibt noch eine andere Sache, die immateriell ist, und bis man mit Fallas zusammenarbeitet, kann man nicht wirklich sagen, wie großartig es ist. Diese Leute haben mir einen schlüsselfertigen Kartonpacker für meine Produktionslinie versprochen, und buchstäblich waren wir fast am Ende.“ Geschwindigkeit in der ersten Woche, in der wir es eingeschaltet haben. Das ist unerhört.

„Ich mache das seit 37 Jahren und habe viele Maschinen gekauft, und alle schwören, dass sie schlüsselfertig sind. Und ich sage Ihnen, ich habe in meinen 37 Jahren noch nie etwas schlüsselfertiges gesehen. Das müssen wir immer.“ Etwas ändern, was nicht funktioniert, oder etwas stimmt nicht. Diese Ausrüstung wurde geliefert, eingerichtet und in der ersten Woche liefen wir fast auf Hochtouren. Ungefähr drei Monate später, nachdem wir es richtig eingestellt hatten, hatten wir es bis zu dem Punkt, an dem wir mehr Geschwindigkeit herausholten, als sie überhaupt für möglich gehalten hätten.“

Alle Fallstudien finden Sie in Teil I des Robotics Special Report.