Una volta concluso un processo produttivo e pronti per la distribuzione, i prodotti devono in genere essere impilati sui pallet. Tradizionalmente, questa attività richiedeva un notevole lavoro manuale, spesso causando infortuni ai lavoratori e problemi ergonomici. La pallettizzazione automatizzata elimina questo impegno fisico, offrendo un notevole risparmio di manodopera sulla linea di assemblaggio.

Tuttavia, scegliere la giusta architettura di controllo è fondamentale per massimizzare l’efficienza. In qualità di esperto del settore, ti guiderò nel processo decisionale, confrontando l’automazione rigida, la logica PLC, l’elaborazione robotica e il ruolo emergente dell’intelligenza artificiale.

Quando è sufficiente l’automazione rigida?

I robot non sono sempre indispensabili per la pallettizzazione. Alcuni processi possono utilizzare l’“automazione rigida” invece di bracci articolati. Ad esempio, carichi pesanti come sacchi di cemento o cereali vengono spesso movimentati tramite porte scorrevoli orizzontali e scivoli mobili per nastri trasportatori.

Per questi sistemi semplici, è sufficiente un PLC standard o un sistema di controllo a relè. Questo approccio è efficace quando si gestisce un flusso di prodotti uniforme, che non varia per dimensioni o schemi di impilamento. Tuttavia, questa soluzione è poco flessibile: è rigida e non può adattarsi ai cambiamenti senza una riconfigurazione meccanica.

La necessità della flessibilità robotica

La complessità aumenta notevolmente quando si gestiscono schemi di impilamento variabili o prodotti misti. In questi scenari, l’automazione robotica diventa necessaria. Un robot può modificare dinamicamente il posizionamento dei prodotti in base a informazioni programmate o ai dati provenienti da sensori esterni.

Inoltre, i robot offrono versatilità grazie agli utensili. Dotando un robot di una pinza in grado di gestire diverse configurazioni di prodotto, i produttori possono pallettizzare SKU diversi senza fermare la linea. Questa flessibilità è il principale vantaggio dei robot rispetto ai tradizionali sistemi di automazione rigida.

Figura 1. Una soluzione robotica mobile per la pallettizzazione, progettata per rapidi cambiamenti nella produzione. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.

Ottimizzazione del movimento e dell’efficienza

La programmazione che controlla il processo di pallettizzazione è il fulcro dell’efficienza. Un sistema ben ottimizzato riduce al minimo i tempi di fermo sfruttando i momenti di inattività per le attività ausiliarie. Ad esempio, mentre attende il lotto successivo di prodotti, un robot può posizionare un foglio separatore su un pallet.

L’efficienza dipende anche dalla configurazione del sistema. I sistemi T-cart consentono ai robot di impilare contemporaneamente più linee di produzione. In queste configurazioni, la programmazione deve concentrarsi sulla predisposizione dei pallet e sulla riduzione dei tempi di inattività, per evitare colli di bottiglia nel flusso di lavoro. Ogni millisecondo risparmiato nella pianificazione dei movimenti contribuisce a ridurre il tempo di ciclo.

Il ruolo delle HMI nel recupero dagli errori

Un importante progresso nei moderni sistemi di pallettizzazione è l’integrazione di una funzione di sostituzione del conteggio dei posizionamenti tramite una HMI (interfaccia uomo-macchina). Questa funzione consente agli operatori di reimpostare digitalmente i conteggi su linee specifiche.

Consideriamo questo scenario: se una scatola cade dall’End of Arm Tool (EoAT), l’operatore può correggere il conteggio dei posizionamenti sul touchscreen. In questo modo non è necessario intervenire manualmente all’interno della cella per allineare la pila fisica al conteggio interno del robot. Ciò non solo semplifica l’attività, ma aumenta significativamente la sicurezza dell’operatore, riducendo la necessità di eseguire ripristini fisici.

Figura 2. La pallettizzazione robotica prevede pinze personalizzate per singole scatole e confezioni. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.

Controllo PLC e controllo robot: la differenza nell’elaborazione

Comprendere la differenza tra la logica di controllo PLC e quella del robot è fondamentale per la progettazione del sistema. I PLC eseguono la logica ladder in sequenza, riga per riga. Questo li rende eccellenti nella gestione del flusso logico dell’intera linea di produzione, ad esempio per segnalare la necessità di predisporre altri prodotti dopo un ciclo di pallettizzazione.

Al contrario, i robot utilizzano in genere linguaggi a testo strutturato. Durante il processo di impilamento, i robot presentano un vantaggio significativo. Possono calcolare contemporaneamente la posizione dello strato successivo, monitorare il posizionamento dei fogli separatori e registrare le coordinate in background, senza dipendere da un rigido processo sequenziale. Questa capacità di elaborazione parallela porta spesso a un’operazione di impilamento più efficiente.

L’emergere dei sistemi di elaborazione basati sull’IA

Alcune operazioni avanzate fanno a meno sia del controller del robot sia dei PLC esterni. Utilizzano invece un computer centrale che raccoglie dati da telecamere e scanner. Sfruttando algoritmi efficienti, spesso basati sull’IA, questi sistemi calcolano in tempo reale le traiettorie di movimento e i punti di destinazione.

Il principale vantaggio è l’adattabilità. Per carichi con SKU misti o prodotti irregolari, un sistema di IA può calcolare continuamente il percorso più rapido. In questo modo il tempo di ciclo rimane minimo anche quando le variabili del prodotto cambiano frequentemente, offrendo un livello di ottimizzazione che la programmazione tradizionale fatica a raggiungere.

Figura 3. Le collaborazioni tra aziende di robotica e software possono contribuire a ottimizzare le traiettorie di movimento e a ridurre il tempo di ciclo. Immagine utilizzata per gentile concessione di Control.

Velocità, sicurezza e soluzione migliore

È importante ricordare che i migliori sistemi di pallettizzazione non sono necessariamente i più veloci se considerati isolatamente. La soluzione ottimale completa l’attività principale con tempi di fermo minimi, in modo da non influire sui processi a monte e a valle. La maggior parte degli impianti moderni adotta un approccio ibrido, combinando diversi sistemi di controllo per creare il flusso di lavoro migliore per la propria specifica combinazione di prodotti.

Considerazioni dell’autore: In qualità di esperto di automazione, vedo spesso clienti progettare sistemi eccessivamente complessi per ottenere maggiore velocità. Il mio consiglio è di dare priorità alla flessibilità e alla sicurezza. Un sistema in grado di gestire i cambiamenti dei prodotti (tramite HMI o IA) e di proteggere gli operatori (grazie alle funzioni di correzione degli errori) offrirà nel lungo periodo un ROI migliore rispetto a un sistema che funziona semplicemente a grande velocità, ma richiede continue regolazioni manuali.

Informazioni sull’autore

Zhang Qiao è uno specialista esperto di automazione industriale, con oltre 15 anni di esperienza nei sistemi PLC, DCS, TSI e di protezione dell’alimentazione. Nel corso della sua carriera, Zhang ha redatto documentazione tecnica e articoli di informazione per importanti produttori globali di automazione, offrendo approfondimenti tecnici su complesse problematiche di ingegneria dei sistemi di controllo.