След приключване на производствения процес и готовност на продуктите за дистрибуция те обикновено трябва да бъдат подредени върху палети. Традиционно тази задача изискваше значителен ръчен труд, което често водеше до наранявания на работниците и ергономични проблеми. Автоматизираното палетизиране елиминира това физическо натоварване и осигурява значителни икономии на труд по производствената линия.

Изборът на правилната архитектура за управление обаче е от решаващо значение за максималната ефективност. Като експерт в индустрията ще ви преведа през процеса на вземане на решение, като сравня твърдата автоматизация, PLC логиката, роботизираното изчисление и нововъзникващата роля на изкуствения интелект.

Кога е достатъчна твърдата автоматизация?

Роботите не винаги са задължителни при палетизиране. При някои процеси може да се използва „твърда автоматизация“ вместо шарнирни рамена. Например тежки товари като чували с цимент или зърно често се обработват чрез плъзгащи се хоризонтални врати и подвижни конвейерни улеи.

За такива прости системи е достатъчна стандартна PLC или релейна система за управление. Този подход работи ефективно при постоянен поток от продукти, които не се променят по размер или схема на подреждане. Това решение обаче не е гъвкаво — то е твърдо и не може да се адаптира към промени без механично преоборудване.

Необходимостта от роботизирана гъвкавост

Сложността значително нараства при различни схеми на подреждане или смесени продукти. В тези случаи роботизираната автоматизация става необходима. Роботът може динамично да променя позиционирането на продуктите въз основа на програмирана информация или данни от външни сензори.

Освен това роботите предлагат универсалност чрез инструменталната екипировка. Като се оборудва робот със захват, способен да обработва множество конфигурации на продукти, производителите могат да палетизират различни SKU без спиране на линията. Тази гъвкавост е основното предимство на роботите пред традиционните системи с твърда автоматизация.

Фигура 1. Мобилно роботизирано решение за палетизиране, предназначено за бързи промени в производството. Изображението е предоставено с любезното съдействие на Control.

Оптимизиране на движенията и ефективността

Програмирането, което управлява процеса на палетизиране, е ключът към ефективността. Добре оптимизираната система минимизира престоя, като използва моментите на бездействие за спомагателни задачи. Например, докато изчаква следващата партида продукти, роботът може да постави разделителен лист върху палета.

Ефективността зависи и от конфигурацията на системата. Системите с T-образна количка позволяват на роботите да подреждат едновременно продукти от няколко производствени линии. При тези конфигурации програмирането трябва да се съсредоточи върху подготовката на палетите и минимизирането на времето на бездействие, за да се предотвратят затруднения в работния процес. Всяка спестена милисекунда при планирането на движенията допринася за по-кратко време на цикъла.

Ролята на HMI при възстановяване от грешки

Съществен напредък в съвременните системи за палетизиране е интегрирането на функция за отмяна на броя на поставянията чрез HMI (човеко-машинен интерфейс). Тази функция позволява на операторите да нулират цифрово броячите на конкретни линии.

Да разгледаме следния сценарий: ако кутия падне от инструмента в края на рамото (EoAT), операторът може да коригира броя на поставянията чрез сензорния екран. Така се избягва необходимостта от ръчна намеса в клетката, за да се синхронизира физическият стек с вътрешния брояч на робота. Това не само улеснява задачата, но и значително повишава безопасността на оператора, като намалява необходимостта от физическо нулиране.

Фигура 2. Роботизираното палетизиране включва специално изработени захвати за отделни кутии и опаковки. Изображението е предоставено с любезното съдействие на Control.

PLC срещу управление от робот: разликата в обработката

Разбирането на разликата между логиката за управление чрез PLC и чрез робот е жизненоважно за проектирането на системата. PLC изпълняват стълбовидната логика последователно, ред по ред. Това ги прави отлични за управление на логическия поток на цялата производствена линия, например за подаване на сигнал за подготовка на още продукти след цикъл на палетизиране.

За разлика от тях роботите обикновено използват езици за структурирано текстово програмиране. По време на процеса на подреждане роботите имат съществено предимство. Те могат едновременно да изчисляват позицията на следващия слой, да проследяват поставянето на разделителните листове и да записват координати във фонов режим, без да разчитат на строг последователен процес. Тази възможност за паралелна обработка често води до по-ефективна операция по подреждане.

Появата на изчислителни системи с изкуствен интелект

Някои усъвършенствани операции заобикалят както контролера на робота, така и външните PLC. Вместо това те използват централен компютър, който събира данни от камери и скенери. Чрез ефективни алгоритми, често базирани на изкуствен интелект, тези системи изчисляват траекториите на движение и крайните точки в реално време.

Основното предимство тук е адаптивността. При товари със смесени SKU или продукти с неправилна форма система с изкуствен интелект може непрекъснато да изчислява най-бързия маршрут. Така времето на цикъла остава минимално дори при чести промени в характеристиките на продуктите, което осигурява ниво на оптимизация, с което традиционното програмиране трудно може да се сравни.

Фигура 3. Партньорствата между производители на роботи и софтуер могат да помогнат за оптимизиране на траекториите на движение и намаляване на времето на цикъла. Изображението е предоставено с любезното съдействие на Control.

Скорост, безопасност и най-доброто решение

Важно е да се помни, че най-добрите системи за палетизиране не са непременно най-бързите, разглеждани изолирано. Оптималното решение изпълнява основната задача с минимален престой, който влияе върху процесите преди и след него. Повечето съвременни предприятия използват хибриден подход, съчетавайки системи за управление, за да създадат най-добрия работен процес за конкретния продуктов асортимент.

Извод на автора: Като експерт по автоматизация често виждам как клиентите прекомерно усложняват системите в стремеж към по-висока скорост. Моят съвет е да поставяте на първо място гъвкавостта и безопасността. Система, която може да се справя с промени в продуктите (чрез HMI или изкуствен интелект) и гарантира безопасността на операторите (чрез функции за отмяна при грешки), ще осигури по-добъра възвръщаемост на инвестицията в дългосрочен план от система, която просто работи бързо, но изисква постоянни ръчни корекции.

За автора

Zhang Qiao е опитен специалист по индустриална автоматизация с над 15 години опит в областта на PLC, DCS, TSI и системите за защита на електрозахранването. През кариерата си Zhang е автор на техническа документация и новинарски статии за водещи световни производители на системи за автоматизация, предоставяйки задълбочени технически анализи на сложни предизвикателства в управлението на инженерни системи.