Mariaż tradycji z nowoczesnością. Roboty FANUC wspierają produkcję markowych produktów spożywczych

W żadnej gałęzi przemysłu nie występuje tak ogromna różnorodność produktów, jak w branży spożywczej. Produkty spożywcze różnią się nie tylko kształtem i wymiarami, lecz również strukturą – mogą być miękkie lub elastyczne, kruche lub delikatne. Do cech i funkcji każdego produktu dopasowane jest jego opakowanie: od kartoników, przez opakowania z tworzyw sztucznych, po słoiki i butelki w coraz wymyślniejszych, wyróżniających się na sklepowych półkach formach.

Nie inaczej jest z maszynami stosowanymi w przemyśle spożywczym. Obszarów działania i zakresów użycia poszczególnych urządzeń jest bardzo wiele. Co ciekawe, praktycznie w każdym z nich z dużym powodzeniem można stosować nowoczesne rozwiązania technologiczne. Zarówno małe zakłady cukiernicze, jak i wielkie fabryki coraz częściej stawiają na zautomatyzowane stanowiska produkcji, które znakomicie usprawniają pracę, umożliwiają rozwijanie produkcji, a co najważniejsze – zachowanie najwyższej jakości często legendarnych produktów.

Specyfika branży spożywczej sprawia, że roboty stosowane w produkcji muszą spełniać zarówno najbardziej wyśrubowane normy dotyczące higieny, jak i bardzo wysokie oczekiwania w zakresie ich możliwości ifunkcjonalności. Roboty przeznaczone do aplikacji spożywczych muszą być przede wszystkim wodoszczelne, a ponadto mieć gładkie, łatwe do czyszczenia i zmywania wodą (ciepłą i zimną) lub środkami chemicznymi powierzchnie oraz być odporne na korozję. Muszą też świetnie radzić sobie z problemem, jakim jest chwytanie zamrożonych artykułów spożywczych, gdyż warstwa szronu na powierzchni znacznie utrudnia warunki chwytania. Roboty pracujące w fabrykach żywności nie mogą stwarzać ryzyka skażenia półproduktów lub gotowych produktów żywnościowych, dlatego maszyny muszą być przystosowane do konserwowania smarami dopuszczonymi do kontaktu z żywnością.

Rozwiązania FANUC w przemyśle spożywczym

Japońska firma FANUC oferuje producentom ponad 100 modeli robotów przemysłowych, znajdujących zastosowanie we wszystkich branżach i obszarach produkcji, szczycących się niezawodnością na poziomie 99,99 proc. (obliczoną metodą Six Sigma). W szerokiej gamie rozwiązań są dostępne także modele dedykowane specjalnie do pracy w fabrykach produkujących żywność i napoje. Do najlepszych i najbardziej popularnych wśród producentów z branży spożywczej należą 
w szczególności sześcioosiowe roboty do pobierania i pakowania produktów (FANUC LR Mate 200iD; M-10iA; M-20iA); szybkie roboty równoległe do zadań pick&place (FANUC M-1iA; M-2iA; M-3iA); bezpieczne, higieniczne roboty do obsługi produktów żywnościowych (LR Mate 200iD/7C; LR Mate 200iD/4SC; LR Mate 200iD/7LC; M-2iA; M-3iA dostępne w wersji „Food”) oraz roboty paletyzujące (FANUC M-410iC; R-1000iA/80H; R-2000iB/100H).

Oprócz doskonałej sprawności wszystkie roboty marki FANUC łączy ekstremalnie duża elastyczność działania, która w realiach współczesnego rynku jest sprawą najwyższej wagi. Nie bez znaczenia jest również fakt, że wszystkie roboty japońskiej marki są przygotowane do współpracy z systemami wizyjnymi i czujnikami siły (również produkcji FANUC), które zapewniają im wysoki poziom inteligencji, wręcz niezbędnej w aplikacjach spożywczych.

Roboty FANUC „czują” i „widzą”

Wszystkie roboty marki FANUC są wyposażone w procesor systemu wizyjnego FANUC iRVision (Integrated Robot Vision), w pełni zintegrowany z systemem sterującym robota, w myśl koncepcji plug&go („podłącz i uruchom”). Po podłączeniu kamery robot „widzi” środowisko, w którym pracuje. Oznacza to, że potrafi bardzo dokładnie określić miejsce, w jakim znajduje się obiekt, który ma być przez niego chwycony oraz to, na ile jest on odsunięty od pierwotnego położenia. Niezależnie od tego, gdzie i w jakiej pozycji jest zlokalizowany detal, robot umie go odpowiednio uchwycić, skorygować położenie i przenieść do miejsca przeznaczenia. Algorytmy systemu wizyjnego zintegrowane ze sterowaniem robota są w 100 proc. produktem FANUC. Co ważne, do zapewnienia poprawnej pracy maszyny nie jest konieczne jej wyposażenie w dodatkowy, kosztowny sprzęt, np. zewnętrzny komputer PC.

Działanie robotów rewolucjonizuje również czujnik siły FANUC Force Sensor (FS-15iA, FS-40iA, FS-100iA i FS-250iA). Dzięki niemu robot „czuje“ wykonywane przez siebie operacje. W praktyce oznacza to, że może monitorować siłę, z jaką oddziałuje na otoczenie. Dzięki temu maszyna doskonale radzi sobie z obsługą najbardziej delikatnych i kruchych produktów, bez ryzyka ich uszkodzenia. Robot umie również dokonać odpowiedniej korekcji dojazdu do obiektu czy trajektorii w czasie operacji – potrafi na bieżąco dostosować się do zmian lokalizacji kolejnego obiektu tak, by precyzyjnie zrealizować zadanie czy dopasować się do jego kształtu podczas realizacji zadanego procesu. Umożliwia to wykonywanie najbardziej wymagających, precyzyjnych zadań, z którymi często mamy do czynienia na liniach produkcji żywności. Czujnik siły FANUC odznacza się niewielkimi wymiarami i małą masą, a jednocześnie bardzo wysoką czułością, którą zawdzięcza wbudowanym półprzewodnikowym sensorom tensometrycznym. Sposób konfiguracji czujników sprawia, że są one bardzo łatwe w programowaniu i obsłudze.

Roboty FANUC dekorują kultowe ciasta

Ciekawe, podyktowane wspomnianym wcześniej wymogiem wdrożenie robotów firmy FANUC zrealizowano w szwajcarskiej firmie Suteria Chocolata AG, słynącej z produkcji popularnych ciast Solothurner Torte, produkowanych zgodnie z ponad stuletnią recepturą. Kultowe torty od lat są najlepiej sprzedającym się produktem firmy, obok drugiego, równie legendarnego jej wyrobu – Champagne Truffles.

W tym przypadku powodem poszukiwania zautomatyzowanego rozwiązania była potrzeba zwiększenia produktywności wytwórni ciast, a także ograniczenia konieczności wykonywania monotonnych czynności na nocnych zmianach. Z uwagi na olbrzymią liczbę ciast, które muszą zostać dostarczone na czas, było to jedyne rozwiązanie gwarantujące zachowanie perfekcyjnej jakości dekoracji na niezmiennym, wysokim poziomie. Co ciekawe, o potrzebie poszukiwania zautomatyzowanego rozwiązania właściciel firmy Manfred Suter myślał już 30 lat temu. Było to przed świętami, kiedy sam musiał pracować nocami w piekarni i „walczyć” nie tylko zdekoracjami, ale też z opakowaniami na ciasta. W kolejnych latach wypróbowywał różne mechaniczne sposoby dekorowania ciast, które niestety nie przyniosły satysfakcjonującego efektu i rozwiązania problemu.

Aż do dnia, kiedy na koncercie jazzowym Manfred Suter spotkał inżyniera Ernesta Ramseyera, który zbudował maszynę do solenia okrągłych serów w procesie produkcji sera „Tete de moine”. Właściciel firmy Suteria Chocolata AG podjął temat i z pomocą Adriana Albieza, specjalisty z zakresu automatyki i ówczesnego właściciela firmy Altron Systems AG, Neuhausen am Rheinfall przygotował własne rozwiązanie. Głównym elementem powstałego systemu był robot marki FANUC LR Mate 200iD/7C, przygotowany do pracy w środowiskach o podwyższonych normach czystości „clean room”, który z powodzeniem przejął zadanie dekorowania ciast nadzieniem ze zmielonych orzechów.

Sześcioosiowy robot FANUC LR Mate 200iD/7C, o udźwigu 7 kg i zasięgu 717 mm, okazał się idealnie przystosowany do wykonywania misternych zadań, które dla ludzi są wyjątkowo monotonne. Dzięki zasięgowi i sprawności porównywalnej z ludzkim ramieniem robot stał się bardzo ważnym ogniwem w procesie produkcji ciast.

Tradycyjne rzemiosło jest chlebem powszednim w Suteria Chocolata AG. Certyfikat ukończenia praktyk w tej firmie z dobrym wynikiem jest biletem wstępu do świata czekolady, ciasta i pralinek w całym regionie. Niemniej jednak robotyzacja lub przynamniej automatyzacja niektórych etapów przygotowania ciasta są jak najbardziej uzasadnione. Firma dysponuje m.in. maszyną do wypełniania trufli, przy czym nadzienie również jest mieszane maszynowo. Wszystko odbywa się w krótszym czasie i bez niepotrzebnej presji. – Możliwość połączenia tradycyjnego kunsztu z robotami, i to z gwarancją tworzenia naprawdę unikalnego produktu, stanowiła wnaszym przypadku bardzo istotną przesłankę przemawiającą za automatyzacją – mówi Manfred Suter. Właściciel firmy podkreśla również, że wdrożenie było istotnym czynnikiem decydującym o zachowaniu lokalizacji produkcji.

Jakość jest najważniejsza, ale kolosalne znaczenie ma komfort pracy ludzi. – Skala naszej produkcji wzrosła tak bardzo, że musieliśmy zatroszczyć się o personel. Robot, który uwolnił ludzi od monotonnych czynności wykonywanych w porze nocnej znacznie poprawił warunki prac. Znacznie też usprawnił proces produkcji, dlatego chętnie będziemy go używać – dodaje Michael Brüderli z firmy Suteria Chocolata AG.

Jakość bez kompromisów

Robot pracujący w firmie Suteria Chocolata AG jest przedłużeniem ludzkiego ramienia i idealnym pomocnikiem przy produkcji żywności. Podobnie jak pozostali cukiernicy nosi biały fartuch ochronny, jednak nie musi nosić czapki. Praca celi jest uproszczona do kilku procedur. Jednostkę dozującą, zbiornik i przewody zaprojektowano z myślą o optymalnych warunkach czyszczenia, chociaż zawsze produkowany jest ten sam produkt i nie ma ryzyka „zanieczyszczenia” innych receptur. – Tak się złożyło, że dysza wtryskowa jest taka sama, jak ta, której używamy do ręcznej obsługi – mówi Michael Brüderli. Na małym ekranie dotykowym operator wybiera jedną z sześciu wielkości ciasta: od 12 do 26 cm średnicy. Pracownik wypełnia jednostkę dozującą mieszanką orzechów laskowych i bezy, dostarcza stos blach do pieczenia i może nacisnąć przycisk rozpoczęcia pracy. Wzależności od wybranej wielkości tortu na blasze do pieczenia mieści się 8–12 wierzchów bezowych. Podstawa i wierzchnia warstwa każdego ciasta jest zrobiona z bezy. Robot kulistymi ruchami rozprowadza mieszaninę za pomocą urządzenia dozującego. Czasami konieczne jest wykonanie pewnych korekt manualnych, ponieważ mikstura bezowa nie może być przetwarzana pod wysokim ciśnieniem, a bariery powietrzne mogą prowadzić do błędów. Po zapełnieniu blachy pracownik usuwa ją z celi i wkłada do pieca, w którym bezy są pieczone zawsze w tej samej, niskiej temperaturze. Pusta blacha jest wyciągana ze stosu i umieszczana w celi zrobotyzowanej.

Michael Brüderli wyjaśnia, co opisany proces oznacza w rzeczywistości: – Weź dobre składniki i zrób dobry produkt. Nie ma nic złego w bardziej ekonomicznych zakupach, ale odbiorcy produktów opatrzonych informacją „wyprodukowany w Szwajcarii” oczekują przede wszystkim najwyższej jakości. Klienci firmy Suteria Chocolata AG właśnie tego po nas się spodziewają. To także zakłada świeżość wszystkich produktów. To dlatego roboty mają w pracy zmiany, które trwają tylko pół dnia. Firma FANUC nie osiągnęła jeszcze granic swoich możliwości w naszej fabryce. Sprzedaż determinuje wielkość produkcji, toteż tylko przed najważniejszymi świętami robot czasami pracuje na dodatkowej zmianie. Naszą reputację zawdzięczamy tradycyjnemu rzemieślnictwu. Produkujemy tyle, ile jesteśmy w stanie wytworzyć ręcznie – podsumowuje Michael Brüderli.

Roboty FANUC w winiarni

W 1996 r. hiszpański producent wina, Freixenet, również wpadł na szalony pomysł, by zautomatyzować proces produkcji wina i w ten sposób zapewnić firmie rozwój i konkurencyjność. W tym scenariuszu roboty miały wziąć odpowiedzialność za butelkowanie, przechowywanie, paletyzowanie i pakowanie butelek wina. – Podczas gdy inni producenci robotów widzieli tylko trudności, firma FANUC zauważyła korzyści i wsparła nas wrealizacji projektu – wspomina Pere Gibert Guasch z firmy Freixenet.

Najpierw pojawiły się dwa roboty FANUC serii M-410, nazwane przez pracowników Zipi i Zape (imiona hiszpańskich postaci komiksowych). Obecnie firma Freixenet korzysta z 36 robotów FANUC zintegrowanych wprocesie produkcji 185 mln butelek wina każdego roku. Każdy z nich ma imię nadane przez pracowników, zgodnie z firmową tradycją kultywowaną już od 18 lat. Wszystkie roboty muszą nosić imiona postaci komiksowych. Wśród nich jest m.in. Asteriks i Obeliks, Jeździec Znikąd, Tintina, Trzy małe świnki i Rompetechos.

Firma Freixenet wyrosła na bazie udanego połączenia La Freixeneda – dużej plantacji w samym sercu regionu Alt Penedés z tradycjami uprawy winorośli i wytwarzania wina sięgającymi XIII w. oraz Casa Sala – jednej zpierwszych firm zajmujących się eksportem wina w Sant Sadurní’Anoia. W początkowym okresie firma rozwijała się konsekwentnie, ale powoli. W latach 20. pierwsze butelki z etykietami Freixenet Casa Sala cieszyły się już pewną sławą i uznaniem smakoszy wina. Dzięki temu w połowie lat 30. firma Freixenet miała już stałe biuro handlowe w New Jersey w Stanach Zjednoczonych. Był to wstęp do działań eksportowych.

Obecnie Freixenet Group wytwarza corocznie w skali globalnej 185 mln butelek wina i wina Cava. Ponad 80 proc. produkcji trafia na eksport. Grupa posiada 18 winiarni w siedmiu różnych krajach, a jej produkty są obecne na ponad 150 rynkach całego świata. – Współpracując z producentami utożsamianymi z najlepszymi markami, umocniliśmy naszą wiodącą pozycję i jakość zakładów. Dzięki temu wzrosła wartość naszego największego kapitału, jakim jest wytwarzanie w najbardziej efektywny i przyjazny dla środowiska sposób najlepszego na świecie wina Cava z zachowaniem najwyższej jakości i największego bezpieczeństwa – mówi Pere Gibert Guasch z firmy Freixenet.

Roboty marki FANUC są wykorzystywane we wszystkich etapach procesu produkcji – od napełniania butelek, przez ich przechowywanie w piwnicach, do paletyzowania w pudełkach i belowania palet w celu wysyłki do klientów. Firma FANUC dokonuje corocznej konserwacji robotów i zapewnia firmie gorącą linię serwisową. – Nasz związek trwa od 18 lat, a współpraca była i jest bardzo cenna. Dowodzą tego nasza aktualna flota iambitne plany na przyszłość. Doceniamy solidność firmy FANUC, dobrą organizację i wiodącą pozycję w zakresie technologii. W firmie FANUC zawsze mogliśmy znaleźć robota dostosowanego do naszych potrzeb. Wrelacji klient–dostawca zespół FANUC poświęca nam dużo uwagi i jest nastawiony na partnerską współpracę, pomagając nam znaleźć najlepsze rozwiązania. Jeśli miałbym jednym słowem scharakteryzować firmę FANUC, powiedziałbym, że cechuje ją przede wszystkim niezawodność – podkreśla Pere Gibert Guasch z firmy Freixenet.

Obecnie jednym z najbardziej skutecznych i coraz częściej stosowanych na świecie sposobów podnoszenia konkurencyjności przedsiębiorstw są inwestycje w automatyzację produkcji. W branży spożywczej robotyzacja umożliwia nie tylko poprawę jakości produktów, wytwarzanych w higienicznych i powtarzalnych warunkach technologicznych, ale przede wszystkim uzyskanie korzystnych efektów ekonomicznych dzięki zwiększeniu skali produkcji i obniżeniu kosztów produkcji. Branża spożywcza ma w sobie wielki potencjał rozwoju, a inteligentne roboty są w stanie wykorzystać go już dziś.

FANUC POLSKA Sp. z o.o.
ul. T. Wendy 2, 52-407 Wrocław
tel. 71 776 61 60
fax 71 776 61 79
www.fanuc.pl

źródło: Automatyka 7-8/2017