Robotyzacja branży spożywczej

Z uwagi na duże wymagania zapewnienia higienicznych warunków pracy w tym obszarze produkcji, poza innymi elementami wyposażenia również roboty musiały zostać odpowiednio przygotowane, aby spełniać rygorystyczne normy czystości.

Specyficzne wymagania

Manipulatory przeznaczone do zastosowań w przemyśle spożywczym muszą być przede wszystkim wodoszczelne, ponieważ przy bezpośrednim kontakcie z produktem obowiązkowe jest mycie zimną i ciepłą wodą z użyciem, czasem dość agresywnych, środków czyszczących i dezynfekujących. Specyfika przemysłu spożywczego wymusiła na producentach robotów przygotowanie nowej oferty, tzw. cleanroom robots. Są to specjalne, dedykowane wykonania robotów, najczęściej ze stali nierdzewnej. Roboty są dodatkowo uszczelnione oraz pokryte specjalnymi farbami, przystosowanymi do kontaktu z żywnością. Równie często, jako dodatkowe zabezpieczenie, stosowane są smary pochodzące w 100 proc. z tłuszczów jadalnych lub niejadalne, ale i nieszkodliwe środki smarne. Czasami, mimo spełnienia przedstawionych wyżej wymagań, jest konieczne specjalne „okrycie” dla robota w celu zabezpieczenia elementów konstrukcyjnych z jednej strony, a z drugiej – oddzielenie robota od produktu. Roboty, które pracują w bezpośrednim kontakcie z artykułami spożywczymi, muszą tym samym spełniać wymagania norm szczelności w zakresie ochrony przed wnikaniem pyłu w ilościach zakłócających pracę urządzenia oraz kroplami wody padającymi pod dowolnym kątem, ze wszystkich stron (IP54) i ochrony przed porażeniem prądem (IP67). Niektóre mają nawet maksymalny stopień szczelności w zakresie ochrony przed wnikaniem pyłu oraz zabezpieczenie przed strumieniem wody z dowolnego kierunku, czyli tzw. bryzgo-
szczelne (IP65).

Poniżej przedstawiono poglądowo zastosowanie robotów do prac załadunku, rozładunku, pakowania i paletyzacji, w szczególności oczywiście w obszarze produkcji produktów spożywczych. Prace te, przy założeniu znacznej powtarzalności, wydają się wręcz idealne do podniesienia ich wydajności i jakości przez zastosowanie zrobotyzowanych stanowisk.

Szerokie zastosowania i większe możliwości

Zrobotyzowane stanowiska paletyzujące mają wielką zaletę adaptowalności do zmieniających się wymagań produkcji i oferują nieporównywalnie większe możliwości niż tradycyjne systemy automatyki, oparte na dedykowanych systemach paletyzacji. Robot jest bardzo elastyczną maszyną, którą można zastosować do całej gamy różnorodnych zadań. W porównaniu z konwencjonalnymi urządzeniami paletyzującymi stanowiska zrobotyzowane zajmują zdecydowanie mniej miejsca, umożliwiając szybką i łatwą zmianę asortymentu produktów.

Dzięki zastosowaniu robota do paletyzacji gwarancja powtarzalności zajmowanych pozycji do setnych części milimetra ogranicza również do minimum ryzyko uszkodzenia produktu i opakowań podczas ich przenoszenia. Dodatkowo zastosowanie np. systemów wizyjnych umożliwia śledzenie i odpowiednie uchwycenie (z troską o delikatne opakowania) przez robota produktów spożywczych, które przemieszczają się np. na taśmie produkcyjnej. Robot może również pracować w trudnych warunkach, np. w niskiej temperaturze, jaka panuje w chłodniach. Firma KUKA posiada wdrożoną przez siebie kompletną aplikację do rozbioru tusz wieprzowych. Współpraca robotów z systemami wizyjnymi w tym przypadku pozwala na osiągnięcie maksymalnej wydajności linii, np. przy podziale zwierzęcych tusz, z których każda jest inna.

Obecnie także modele robotów mogą przenosić olbrzymie ciężary, nawet do 1000 kg, co pozwala na ich użycie do transportu np. całych warstw produktów czy całych „big bagów”, np. z ziemniakami. Łatwość programowania i uniwersalność czyni z nich idealne narzędzie do wykorzystania w procesach załadunku, rozładunku i paletyzacji.

Wdrożenie w szczecińskim browarze

Kilka lat temu Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP zrealizował stanowisko pakowania i paletyzacji butelek z piwem w browarze Bosman w Szczecinie. W tej aplikacji zastosowano po raz pierwszy opracowany przez PIAP wielofunkcyjny chwytak, który przenosi nie tylko skrzynki i kartony z piwem, ale także umożliwia, za pomocą zespołu podciśnieniowego, transport samych butelek do 80 sztuk jednocześnie. Znaczny udźwig zastosowanego robota pozwolił na osiągnięcie wysokiej wydajności procesu, obniżając koszty funkcjonowania firmy i jednocześnie podnosząc jakość wykonywanych czynności, a przy tym obniżając ryzyko wypadku praktycznie do zera.

Szczególnie w warunkach pracy wielozmianowej, gdzie obciążenie pracą jest znaczne, wymagania jakości są wysokie, zaś proces powtarzalny, użycie zrobotyzowanych stanowisk może przyczynić się do poprawy wydajności i bezpieczeństwa pracy. Ma to szczególne znaczenie w produkcji dóbr spożywczych, gdzie najwyższym dobrem jest troska o jakość i powtarzalność produktu.

Jednak nie tylko przemysł spożywczy stoi otworem dla zastosowań robotów w procesie transportu międzyoperacyjnego w zakładach. Wspomniane wyżej cechy manipulatorów determinują je np. do pracy w fabrykach produkujących detale szklane, gdzie gorący produkt należy wyjąć z pieca. Tam, gdzie człowiek pracuje w warunkach szkodliwych lub jest narażony na niską lub wysoką temperaturę, roboty znacząco mogą podnieść jakość wykonywanej pracy. Modele dedykowane do prac w trudnych warunkach, w tym wspomnianej wysokiej lub niskiej temperatury, a także znacznego zapylenia, czy też w warunkach wymagających sterylności, coraz częściej będą odciążać człowieka przy wykonywaniu prac rutynowych. Osobnym zagadnieniem może być wykorzystanie robotów do prac w warunkach szkodliwych przy występowaniu atmosfery wybuchowej, gdzie firmy oferują specyfikacje robotów przeznaczone właśnie dla takich środowisk. W tym przypadku minimalizacja ryzyka oznacza niekiedy troskę o ludzkie życie. Podobnie jak w branży spożywczej, zapewnienie powtarzalności procesu w pełnym toku zrobotyzowanej produkcji przyczynia się do bezpieczeństwa produktu finalnego. Praktycznie nieograniczone możliwości w doborze chwytaków i modeli robotów pozwalają na zastosowanie stanowiska robotowego do transportu wielu bardzo różnych produktów.

Warty podkreślenia jest również fakt, że przemysł spożywczy w skali globalnej to duży i chłonny rynek dla stanowisk zrobotyzowanych. Tym samym Polska, z uwagi na duże zagęszczenie producentów żywności, wydaje się mieć ogromny potencjał do rozwoju rynku zrobotyzowanych stanowisk w produkcji żywności.

PIAP jako integrator systemów zrobotyzowanych oferuje swoje usługi zarówno dużym i średnim, jak i małym przedsiębiorcom. Wieloletnie doświadczenie w budowie systemów zorientowanych na potrzeby klienta, z wykorzystaniem nowoczesnych robotów takich światowych producentów robotów, jak KUKA, ABB, Comau, pozwala na realizację aplikacji o bardzo dużym zróżnicowaniu, dostosowanych maksymalnie do wymagań klienta.

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
Al. Jerozolimskie 202, 02-495 Warszawa
tel. 22 874 03 41
www.piap.pl

źródło: Automatyka 4/2015