การออกแบบเซลล์จัดเรียงสินค้าบนพาเลทที่ก้าวไกลกว่าการใช้แขนหุ่นยนต์

โครงการจัดเรียงสินค้าลงพาเลทมักเริ่มต้นจากการจัดซื้อหุ่นยนต์ แต่หุ่นยนต์เป็นเพียงองค์ประกอบหนึ่งของระบบการไหลของวัสดุ การจัดเตรียมสินค้า อุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ การจ่ายพาเลทเปล่า การจัดการแผ่นคั่น การทำให้โหลดมีเสถียรภาพ ระบบป้องกันความปลอดภัย การนำสินค้าออกในขั้นตอนถัดไป และการกู้คืนเมื่อเกิดข้อขัดข้อง ล้วนเป็นปัจจัยที่มักกำหนดว่าเซลล์จะทำอัตราการผลิตได้ตามที่สัญญาไว้หรือไม่

ดังนั้น การคัดเลือกควรเริ่มจากสินค้าและข้อมูลการผลิต ไม่ใช่ความสามารถในการรับน้ำหนักของหุ่นยนต์ กล่อง ถุง ถาด ถัง และภาชนะเปิดตอบสนองต่อการเร่งที่แตกต่างกัน สินค้าหลาย SKU ทำให้จุดศูนย์ถ่วง แรงเสียดทาน ขีดจำกัดการกดทับ รูปแบบการเรียงแต่ละชั้น และความถี่ในการเปลี่ยนงานแตกต่างกัน

การจำลองในระดับเซลล์ช่วยเผยให้เห็นข้อจำกัดที่มักหายไปเมื่อเริ่มออกแบบจากระยะเอื้อมและความสามารถในการรับน้ำหนักตามพิกัดเพียงอย่างเดียว

กำหนดอัตราการผลิตต่อเนื่องก่อนพิจารณาความเร็วสูงสุดของหุ่นยนต์

แบบจำลองรอบการทำงานควรรวมการมาถึงของสินค้า การจัดระยะ การยืนยันการหยิบ การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ การวางสินค้า การเปลี่ยนชั้น การเปลี่ยนพาเลท แผ่นคั่น สินค้าที่ถูกคัดทิ้ง และการปล่อยสินค้าไปยังกระบวนการถัดไป จำนวนครั้งการหยิบต่อนาทีสูงสุดอธิบายได้เพียงช่วงเวลาสั้น ๆ แต่อัตราการผลิตต่อเนื่องขึ้นอยู่กับทุกการหยุดชะงัก รวมถึงความสามารถของการสะสมสินค้าต้นทางในการรองรับการหยุดดังกล่าว

ใช้ระยะห่างของสินค้าและความเร็วสายพานที่เป็นตัวแทนของการผลิตจริง หากมีกล่องสองใบมาถึงพร้อมกันหรือมีใบหนึ่งหมุน ระบบควบคุมต้องแยก จัดทิศทางใหม่ คัดทิ้ง หรือหยุดสินค้า การแก้ไขแต่ละครั้งใช้เวลา บัฟเฟอร์ที่ไม่กำหนดความจุสูงสุดไว้อย่างชัดเจนอาจเพียงย้ายจุดติดขัดไปยังต้นทาง ขณะที่การสะสมสินค้าที่ไม่เพียงพอทำให้หุ่นยนต์ความเร็วสูงต้องรอสินค้า

สำหรับสินค้าหลายรายการ ให้คำนวณรอบการทำงานที่ยากที่สุดซึ่งยังอยู่ในเงื่อนไขที่ถูกต้อง แทนการหาค่าเฉลี่ยระหว่าง SKU ที่ง่ายและยาก สินค้าที่หนักหรือไม่มั่นคงอาจต้องใช้การเร่งที่ต่ำลง กองสินค้าที่สูงอาจบังคับให้ใช้เส้นทางแนวตั้งที่ยาวขึ้น การเปลี่ยนรูปแบบการเรียงอาจเพิ่มขั้นตอนการหมุนอุปกรณ์และการตรวจสอบ

การจัดเตรียมสินค้าสร้างเงื่อนไขสำหรับการหยิบ

การหยิบที่ทำซ้ำได้ต้องควบคุมตำแหน่ง ทิศทาง ระยะห่าง และจังหวะการมาถึง กล่องแข็งอาจต้องใช้เพียงตัวนำทางและตัวหยุด ถุงอ่อนอาจต้องมีการปรับให้เข้าที่ ทำให้แบน จัดรูปทรง หรือใช้ระบบมองเห็น เนื่องจากพื้นผิวและจุดศูนย์ถ่วงเปลี่ยนไปในแต่ละรอบ ถาดเปิดอาจมีข้อจำกัดด้านการเร่งเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งของภายในเคลื่อนตัว

เซนเซอร์ควรแยกให้ได้ระหว่าง “มีสินค้าอยู่” กับ “สินค้าพร้อมให้หยิบ” เงื่อนไขพร้อมหยิบอาจรวมถึงตำแหน่ง ทิศทาง สถานะสายพานหยุด ระยะปลอดภัยของกริปเปอร์ และการยืนยันว่ารหัสสินค้าตรงกับสูตรงานที่กำลังใช้งาน หากใช้ระบบมองเห็น ให้กำหนดการตอบสนองเมื่อค่าความเชื่อมั่นต่ำ สินค้าถูกบดบัง มีแสงสะท้อน หรือสินค้าอยู่นอกพื้นที่ทำงานที่สอบเทียบไว้

อุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์เป็นระบบย่อยของกระบวนการ

อุปกรณ์สุญญากาศต้องรักษาการยึดเกาะได้แม้มีกระดาษลูกฟูกที่มีรูพรุน รอยต่อ ฝุ่น พื้นผิวบิดงอ หรือถ้วยดูดถูกปิดกั้นบางส่วน ออกแบบโดยพิจารณาอัตราการไหลของสุญญากาศและการรั่วที่มีอยู่จริง ไม่ใช่พิจารณาเฉพาะแรงของถ้วยดูดขณะอยู่นิ่ง ตรวจสอบระดับหรือความดันสุญญากาศหลังการหยิบและระหว่างการเคลื่อนที่ ถังพักสามารถช่วยชดเชยการรั่วช่วงสั้น ๆ ได้ แต่ไม่ควรบดบังปัญหาถ้วยดูดเสื่อมสภาพไปอย่างไม่มีกำหนด

อุปกรณ์แบบหนีบต้องมีแรงเพียงพอที่จะต้านการเร่งโดยไม่บดขยี้บรรจุภัณฑ์ อุปกรณ์แบบงาหรือแบบตักสามารถรองรับสินค้าที่หนักหรือเสียรูปได้ แต่ต้องมีการจัดเตรียมสินค้าและระยะปลอดภัยที่ควบคุมได้ อุปกรณ์หยิบหลายชิ้นพร้อมกันอาจเพิ่มอัตราการผลิตได้ แม้น้ำหนักและแรงเฉื่อยที่เพิ่มขึ้นจะลดสมรรถนะของหุ่นยนต์และเพิ่มพลังงานเมื่อเกิดการชน

พิจารณาน้ำหนักอุปกรณ์ น้ำหนักสินค้า ระยะเยื้องของจุดศูนย์ถ่วง แรงบิดที่ข้อมือ แรงเฉื่อย สายลม และการเคลื่อนที่ของชุดสายไฟ พิกัดการรับน้ำหนักของหุ่นยนต์เพียงอย่างเดียวไม่ได้ยืนยันว่าข้อมือจะรับมือกับทุกท่าทางและการเร่งได้ ต้องตรวจสอบแผนผังโหลดทั้งหมดของหุ่นยนต์รุ่นที่เลือก

โลจิสติกส์ของพาเลทอาจทำให้หุ่นยนต์ขาดงานหรือถูกกีดขวาง

พาเลทเปล่าต้องมาถึงก่อนที่พาเลทที่กำลังใช้งานจะเต็ม วิธีจ่ายพาเลทอาจใช้เครื่องจ่ายพาเลท สายพาน รถยก หรือหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ แต่ละวิธีก่อให้เกิดอินเตอร์ล็อกและอันตรายด้านการเข้าถึงที่แตกต่างกัน สภาพพาเลทก็สำคัญเช่นกัน แผ่นพื้นแตก ตะปูยื่นออกมา ขนาดแตกต่างกัน หรือใช้พาเลทไม่ถูกต้อง อาจทำให้การวางสินค้าไม่แม่นยำ

การเติมพาเลทเป็นส่วนหนึ่งของรอบการผลิต และต้องรวมอยู่ในการทดสอบอัตราการผลิตและการกู้คืนระบบ

การพันฟิล์ม การรัดสาย การติดฉลาก การชั่งน้ำหนัก การตรวจสอบ และการนำออกในขั้นตอนถัดไป ต้องมีความสามารถรองรับที่สอดคล้องกัน พาเลทที่จัดเรียงเสร็จแล้วแต่ไม่สามารถนำออกได้จะขัดขวางการผลิต แม้หุ่นยนต์จะพร้อมทำงานก็ตาม ต้องกำหนดความจุสะสม ผู้รับผิดชอบการถ่ายโอน และการจับมือสัญญาณระหว่างเครื่องจัดเรียงพาเลทกับอุปกรณ์คลังสินค้า

คุณภาพของแต่ละชั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบการเรียงและพฤติกรรมของสินค้า

รูปแบบเชิงเรขาคณิตที่พอดีกับพาเลทอาจยังไม่มั่นคง พิจารณาการยื่นออก การเว้นเข้า การขัดประสาน ช่องว่าง ความแข็งแรงต่อแรงกด ความสูงของโหลด การกระจายน้ำหนัก และการเร่งระหว่างการขนส่ง ถุงอาจยุบตัวหลังวาง กล่องอาจสูญเสียความแข็งแรงในสภาพชื้นหรือระหว่างการจัดเก็บเป็นเวลานาน

ตรวจสอบรูปแบบการเรียงด้วยสินค้าจริงและวิธีพันหรือทำให้มีเสถียรภาพตามที่จะใช้งาน ยืนยันว่าชั้นล่างรองรับโหลดได้ และชั้นบนไม่ทำให้กองสินค้ามีน้ำหนักด้านบนมากเกินไป ข้อมูลสูตรงานควรรวมขนาดพาเลท รูปแบบการเรียงแต่ละชั้น ทิศทาง ความสูงในการวาง การตั้งค่าอุปกรณ์ และรูปแบบสินค้าที่อนุญาต

ระบบป้องกันความปลอดภัยต้องครอบคลุมแผนที่อันตรายทั้งหมด

การประเมินความเสี่ยงต้องครอบคลุมหุ่นยนต์ กริปเปอร์ โหลดที่ตกหล่น สายพาน เครื่องจ่ายพาเลท เครื่องพันฟิล์ม พลังงานลมอัดที่กักเก็บไว้ และการทำงานร่วมกับยานพาหนะ การจัดระดับหุ่นยนต์แบบทำงานร่วมกับมนุษย์ไม่ได้ทำให้โหลดจัดเรียงที่หนักปลอดภัยเมื่ออยู่ใกล้คน ลักษณะการใช้งานเป็นตัวกำหนดว่าต้องใช้รั้วป้องกัน เครื่องสแกน อินเตอร์ล็อก ความเร็วปลอดภัย ระยะห่างเพื่อความปลอดภัย และตำแหน่งรีเซ็ตอย่างไร

ควรออกแบบการเข้าถึงเพื่อแก้สินค้าติดขัดและบำรุงรักษาก่อนติดตั้งรั้วถาวร ผู้ปฏิบัติงานต้องมีวิธีที่ปลอดภัยในการนำกล่องที่เสียหายออก เปลี่ยนถ้วยดูด เคลียร์พาเลท และกู้คืนระบบหลังสินค้าตก ตำแหน่งรีเซ็ตต้องมองเห็นได้เพียงพอ และต้องไม่เปิดโอกาสให้ผู้ใดก็ตามที่อยู่ภายในพื้นที่ป้องกันสามารถเริ่มการเคลื่อนไหวใหม่ได้

การออกแบบการกู้คืนเป็นตัวกำหนดความพร้อมใช้งาน

เซลล์ที่ดีจะแจ้งสาเหตุทางกายภาพของการหยุด เช่น สุญญากาศต่ำ หยิบพลาด สินค้าไม่พร้อม พาเลทไม่พร้อม รูปแบบการเรียงไม่ตรง การนำสินค้าออกถูกกีดขวาง อุปกรณ์ความปลอดภัยเปิดอยู่ หรือหุ่นยนต์ขัดข้อง PLC และหุ่นยนต์ควรรักษาสถานะลำดับงานไว้มากพอสำหรับการลองใหม่หรือคัดทิ้งอย่างมีการควบคุม โดยไม่ต้องนำสินค้าออกจากทั้งเซลล์

กำหนดวิธีกู้คืนสำหรับสถานะที่ไม่ชัดเจน หากไฟฟ้าดับขณะที่หุ่นยนต์กำลังจับกล่องอยู่ ระบบต้องระบุให้ได้ว่าสินค้ายังอยู่ในกริปเปอร์ ตกลงมา หรือถูกนำออกด้วยมือแล้ว หากพาเลทถูกนำออกไปก่อนการยืนยัน การวางครั้งถัดไปต้องไม่ดำเนินการต่อโดยอาศัยสถานะเก่า หลักฐานจากเซนเซอร์และคำแนะนำสำหรับผู้ปฏิบัติงานควรช่วยชี้นำการกู้คืน

สามารถตรวจสอบอุปกรณ์ควบคุมสายการผลิตได้ที่ ระบบ PLC & PAC ขณะที่อุปกรณ์หุ่นยนต์และเซอร์โวจัดหมวดหมู่ไว้ใน ระบบขับเคลื่อนและควบคุมการเคลื่อนไหว

ตรวจสอบระบบด้วยหลักฐานจากการผลิตจริง

การทดสอบการยอมรับจากโรงงานควรใช้สินค้า พาเลท สูตรงาน และสถานการณ์ข้อขัดข้องที่เป็นตัวแทนของการใช้งานจริง วัดอัตราการผลิตต่อเนื่องตลอดช่วงเวลาที่มีนัยสำคัญ ไม่ใช่การสาธิตที่สินค้ามาถึงอย่างสมบูรณ์แบบ ติดตามจำนวนการหยิบพลาด การลองใหม่ เวลาการเปลี่ยนพาเลท ระยะเวลาที่ถูกกีดขวาง เวลาในการกู้คืน และข้อบกพร่องด้านคุณภาพ

สถาปัตยกรรมที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับส่วนผสมของสินค้า หุ่นยนต์แบบข้อต่อเหมาะกับรูปแบบการเรียงที่หลากหลายและจุดป้อนสินค้าหลายจุด ระบบขึ้นรูปเป็นชั้นหรือระบบแกนทรีอาจให้อัตราผลผลิตสูงกว่าสำหรับสินค้าที่มีรูปแบบสม่ำเสมอ ทางเลือกที่เหมาะสมต้องสร้างสมดุลระหว่างอัตราการผลิตต่อเนื่อง การเปลี่ยนงาน พื้นที่ติดตั้ง ความสามารถในการให้บริการ และต้นทุนจากการหยุดทำงาน

เครื่องจัดเรียงสินค้าลงพาเลทที่ประสบความสำเร็จคือระบบการไหลของวัสดุที่มีหุ่นยนต์อยู่ภายใน โครงการที่ตรวจสอบพฤติกรรมของสินค้า ขอบเขตเผื่อของอุปกรณ์ โลจิสติกส์พาเลท ระบบป้องกันความปลอดภัย และการกู้คืนก่อนสั่งซื้อฮาร์ดแวร์ มีแนวโน้มสูงกว่ามากที่จะทำอัตราการผลิตได้ตามเป้าหมายและบำรุงรักษาได้