机器人生产线清除了Peeps的自动化障碍

生产了数十亿的PEEPS®是如此脆弱,其包装格式是如此多样化,以至于他们抵制自动化,直到一个温和但快速的机器人采摘和放置初级包装系统一次性解决了一系列问题。

Peeps由JLS Talon机器人拾取放置系统装载到托盘中,该系统具有ABB FlexPicker视觉引导机器人和软机器人抓手eoat。
Peeps由JLS Talon机器人拾取放置系统装载到托盘中,该系统具有ABB FlexPicker视觉引导机器人和软机器人抓手eoat。

Just Born Quality Confections公司由俄罗斯移民Sam Born于1923年创立,是第三代家族拥有的糖果制造商,以标志性的民族品牌PEEPS®,MIKE AND IKE®,HOT TAMALES®以及一些地区性的著名糖果而闻名。

现在,美国的第十大糖果公司,刚出生的是由家庭主任主席的主席大卫谢弗和首席执行官罗斯出生。该公司的产品由500名员工制作,大多数人在宾夕法尼亚州伯利恒公司的总部和制造工厂,生产和包装的宾夕法尼亚州伯利恒的总部和制造工厂,以及热门田园群岛。

正如你可能猜到的那样,Peeps品牌是该公司最著名的品牌,尤其是小鸡和兔子形状的棉花糖,与复活节同义。《刚出生》在每年的四个主要节日里都会产生20亿的点击率。但复活节代表了其中的大部分。

数十亿种的东西几乎总是需要自动化。但除了最标准化的大批量销售商之外,窥视均均以宽多种格式制成和包装,以便多年来抵制包装自动化。

此外,产品精致,粘棉花糖组成和糖涂料使它们难以处理机器。事实上,一行窥视甚至需要几乎所有的手动劳动力,至少直到最近。要获取图片,让我们来看看产品线。并记住,我们只是在这里谈论这里,而不是迈克和怡克,热的田园诗人或其他不同的格式。

偷看品牌格式和SKU增殖
最高卷的形状,基本的小鸡和兔子,被出售,因为制造商称之为集群产品。一般格式是1x5群窥视小鸡,或1x4簇的偷窥兔子,松散地加入“肩部肩部,臀部到臀部”。这些单文件格式最常在流包装的芯片纸盘内的相同集群(或两个)旁边。将每个聚集的小鸡排挑选并放入单独的托盘中,以便保持与其邻近的小鸡托盘分开,以典型的2x5格式,10-count包创建两个1x5集群行。兔子的几何形状允许它们包装进入单个流量包装的芯片托盘,而不会分别在1×4,2×4或3x4格式中分离4-,8-或12计数包。这些标准的小鸡和兔子产品不会偏离这笔少量的高批量格式。

最重要的是要理解兔子的是,至少在内部,刚刚诞生地认为它们是二维(2D)产品,只有两个轴发生的变化。此类PEEP在前段时间已经自动化,集成线仅用于此2D格式。

近年来,刚出生于其普eeps®Delights™集合的巧克力浸渍棉花糖小鸡,这些棉花糖小鸡在几何形状中明显三维(3D)。Delights线包括个别窥视。代替附接的臀部簇,每个单独的高端窥视,需要放置在热成型托盘内的自己的嵌套划分中,产生1x3产品,然后将其流动缠绕在印刷薄膜包中。这些3D偷看了热成型托盘,直到最近,被手动放置,因为产品本身是如此精致。

“你可以想象进入这一点的劳动量。四个皮带中的三个通常有一个船员,根据产品运行,刚刚出生的高级副总裁供应链行动兰德·卡德兰德拉德·斯普兰(Randall Copeland)表示,这三个腰带约为13至15人。“第四杆需要28人在线,所以当你安排第四杆之前的安装,你只是擦掉了整个劳动力,这个产品是你可以跑的唯一一个。”

自动化的目标和挑战
Just Born寻求自动化的主要目标是解决劳动力问题。另一个目标是,在一个我们都知道,好劳动力很难找到的环境中,自动化重复的、可能不符合人体工程学的劳动。

“我们需要一种有效的方法来有效地生产3D乐趣线,”刚出生的总统和乔科大卫耶鲁斯说。“我们认为我们将看到这部分业务的巨大增长。”

如果他们要拿下猛烈,他们需要自动化所有三个窥视类别-2D集群窥视,3D聚集窥视和3D窥视单打的托盘装载。虽然2D PEEPS已经专用,自动化线路,但是一条新的线路更换3D PEEPS MANIAM HANDLE HEALTS - 说一个可以处理这三种产品风格的机器人挑选和放置线 - 将在整个伯利恒工厂授予灵活性,以便在各地转变生产和劳动如所须。

但上述变异程度是立即障碍。现在它是启动,新线条处理16个不同的食谱。三种不同的产品线在机器人拣选和放置系统上等于三种不同的eoat。有十个不同的托盘在五个纸板上容纳不同的簇格式,需要消费的五个热型托盘款式。整合能够这种变化的系统是令人生畏的。

第二个挑战,或者更准确地说,是另一个主要挑战,是产品在高速下需要的精细处理。无论是单个的还是1x5的单元集群,Peeps一旦形成就不能互相接触。它们会粘在一起,糖衣会被擦掉,它们会把整件作品弄脏。

“我们使用的棉花糖是不是像你在包里买的,这是很柔和,”科普兰说,。“我们可以锻炼他们,因为如果我们用了一堆像明胶和淀粉添加剂的包装,但谁愿意吃吗?柔软度是我们产品的身份非常重要,但在同一时间,我们就可以使用任何机器人无法突破糖层。只要你触摸原始棉花糖,它是人类已知的最棘手的对象。我们不得不关闭。”[更多的加入到处理粘性产品的自动化请参见边栏40粘性考虑换。

集成机器人解决方案
罗斯·伯恩和他的pep生产团队首先找到了他们的熟人、宾夕法尼亚州的同事克雷格·苏瑟JLS自动化,关于这个项目在JLS Booth在芝加哥加盖博览会国际展位。刚刚出生的尤其被吸引到展位的JLS机器人挑选的演示中使用当时的新的软机器人气动夹具。

“你认为这对像皮普斯这样精细的东西有用吗?”Born带着狡黠的笑容问他。Peeps的供应商们已经在抓取器上做了功课,知道JLS在其他项目中使用软机器人作为手臂末端工具,并且有一个现有的关系。因此,JLS在项目集成的早期候选名单上。

Just Born对美国制造商有强烈的偏好。在同一个时区就更好了。就在宾夕法尼亚的收费公路上?很难击败。

“几乎每一块都在最终线上是在美国制作的,”斯普兰说。“在周转时间为我们提供了很多优势的服务。”

经过正式的RFP/RFQ流程后,Just Born选择了集成的Talon机器人拾取和放置系统,由JLS开发和集成,可以处理所有初级包装,并无缝集成上下行。在安装之前,整个系统在JLS的工厂进行了集成和组装。

在这种情况下,作为集成的一部分的供应商选择是一个协作过程。JLS有自己的首选供应商和与某些oem的经验,而Just Born有自己的现有安装、关系和部件库存。在为项目指定设备时,可靠性被认为是关键。《刚出生》给了JLS很大的自由,但也有一个警告。唯一真实的“刚出生”必须做的是艾伦-布拉德利控制罗克韦尔越多越好。

“这是我们的愿望和JLS的建议,我们使它有足够的能力,使您能够丢失整个细胞并保持全额速度,”斯普兰说。“通常它与细胞没有任何关系。通常,它与包装器有关,因此我们有非常好的包装器,但由于各种原因,产品流中的中断发生了很短的因素,包括例行操作员检查。所以你需要能够关闭包装纸来做几分钟的正常维护,不必担心下降的线条。“

这是他们如何完成它。

前行
处理后,在常见的单向产品转印输送机上传送单独的窥视或其簇。积累系统Rotzinger / Transver现在使用了仅用于产品冷却,从JLS和JLS集成K2动力学,作为自动缓冲,在下游设备出现问题时积累Peep,同时允许Peep蒸煮/沉淀系统继续以一定速度生产。在积累系统后,产品被输送到jls提供的产品撒布机,以确保Peeps产品在宽的挑带上有良好的间距。

一旦窥视进入这个拾取带,它们通过JLS自动化连续四个连续的,在线爪机器机器人拾取和将电池送到。在每个单元格中是四个ABB Flexpicker Delta样式机器人,(每个单元4个,或整个线路整体16个),每个都能通过ABB.机械手控制(见A在图1)。

JLS集成了Cognex作为机器人拾取的视觉系统。独特的是,该应用使用红外背光视觉代替基于颜色的检测和视觉。在所有三种不同类型的Peeps产品中——2d、3D单一和3D集群——基本上,Peeps托盘中的任何颜色都可能从传送带上下来,因此视觉系统不能要求依赖可见光来寻找传送带上的产品。康耐视的红外线(IR)背光解决了这个问题,将它识别的产品变成了轮廓,而不是多色的Peeps。

整体集成线由罗克韦尔自动化Allen-Bradley ContractOckogix PLC控制在主机柜中,它充当系统的网关,并将各种机器和输送机驱动在一起。

“因为它是我们的公约和一系列中的一些其他机器的公约,我们在纯粹的通讯方面使用以太网IP,这显然是罗克韦尔的标准协议,”Souser说。“此外,我们的HMI接口标准是一个PackML所以为了屏幕上的一致性,我们将其作为标准,而不考虑平台。”

在这个规范中,没有要求JLS不断监视机器或挖掘数据。然而,机器有这种内在的能力。目前,该线路具有远程访问功能,因此单元的任何问题都可以远程解决。

内部刚出生时,信息驱动的被拉开并送入(现有)的Wonderware SCADA系统对OEE信息。目前,该公司也在寻找到更复杂的罗克韦尔分析。在安装和项目开始时,生产率的涨幅如此之大,该公司没有需要注重持续改进,他们刚刚取得了巨大的飞跃。但作为刚出生倾斜成线的能力,它认为通过先进的分析作为一项重要的业务稳定持续改进。

“随着组件的成本上升,劳动力成本上涨,”刚出生的赛堡说。“我们希望能够至少抓住我们的地面。That is, to have productivity increase at the rate that will offset our other increases…We’re always looking for ways to improve and our primary tool, frankly, is modernization and capitalization by putting in equipment that gives us better speeds, capital capabilities rates, and less labor, which is very advantageous to us because [some of] our workforce is retiring.”

当橡胶满足...窥视?
在之前的自动化包装生产线中,2D Peeps是用真空系统处理的。总的来说,尽管存在一些缺陷,但这种系统的效果还是让Just Born满意。但很明显,当你看3D Peep时,你是不会用真空把它吸起来的。

独立测试JLS并在项目之前出生并被视为,如上所述,强大的可能性,气动夹持器的软机器人阵容允许控制压力下降到.1 psi的压力。这意味着夹具对那些夹持的手指如何环绕产品具有极其精细的控制。它们以类似的方式表现出一种人类的手如何包装和摇篮3D窥视,并涉及竞争必需品。

一方面,抓手必须足够轻柔,才能成功地捕捉到一只“Peep”,但又不能弄碎它的糖皮,不能接触到下面的棉花糖,也不能弄得一团糟。另一方面,它必须牢牢握住“Peep”,以使产品在空间中快速移动而不掉落,加速和减速以准确地放置产品,并以“Just Born”的目标速度进行操作。每个夹持手指卷曲的能力,得到下面的产品,以便轻轻地但坚定地包围它,是这些类型的产品几何形状的一个很大的优势。

主要包装
如上所述,在四个几乎相同的机器人单元中的每一个上的每个拾取带上单向流动,并且拾取带上的窥视的数量降低到零,因为它们通过第一,第二,第三和最终的第四个细胞。拾取带在通过第四个细胞后终止。

每个单元还包含一个德尔塔包装支耳进给输送该悬停只是拾取带的上方,垂直相交的。

从一个角度操作者站在所述拾取带的下游,在其第四单元背后末端的点,这些交叉输送机可以看出进行一次包装纤维板或热成型托盘,从左到右。机器人单元的紧邻上游,饲养这些交叉输送机,每输送两台机器。只有两个人会任何产品运行期间是活的,这取决于如果食谱中需要热成型或纸板托盘。无论固定安装,可轻松切换,它们不会在不使用时轮式断了线。

当运行热成型托盘,每个米尔斯Coesia公司]机denests托盘和传送带在拾取带在小区以填充四个机器人中的一个上饲料它们(见B在图1)。对于刨花板托盘,从托盘竖Kliklok-Bosch形式的托盘,热熔胶它们与形状诺信热熔涂料器,并将其置于取料带上以达到同样的目的(参见图1中的C)。

当Peeps被放置到托盘后,他们继续向下,再次垂直于和高于采摘带,现在到机器人细胞的右边。在那里,它们被流动包裹在柔性薄膜上δ/Ilapak凸耳输送机上的流包装器(见图1中的D)。

成品从包装上流出NCC自动化系统使用各种标准构造的输送机多纳输送机。

人体工程学和空间利用
布局和原理图都在窥视线区分因素。有四个主要的包装输送机垂直相交的单个拾取带,每一个都具有初级包装设备全长互补,这意味着有在所有需要进行补给消耗品各机器人单元的任一侧上的很多的设备。Whether that’s refilling the magazines of die-cut chipboard or thermoformed nested trays upstream of the cell, or replacing flexible film rollstock for the flow-wrappers downstream of the cells, care went into the layout during integration to ensure safe and simple resupply paths for operators.

举例来说,流包装器的方向不是相同的连续,所有四个面向同一个方向。相反,它们是有方向的,所以每一个都是相邻的镜像。这样,站在两个流体包装器之间的操作人员几乎可以同时操作两个流体包装器,从而将配置流体包装器的行程转换为两次,而不是四次。人体工程学方面的考虑在生产线的设计和整合中非常重要。

前三个机器人单元,或取料带上的三个上游单元,将物料包裹到螺旋输送机中(见图1中的E),提高了产品的高度,并提供了开放的操作人员访问Delta包装器的通道。所有包装产品的输送都是由NCC自动化系统使用Dorner组件完成的。缠绕的产品输送机利用高摩擦带,保持产品在输送机上,而不需要侧导轨。消除侧导轨允许包装产品输送机运行任何配方,而不需要任何转换调整。第四个单元后的缠绕产品输送机也是由NCC和Dorner设计的,但由于布局不需要垂直螺旋输送机,前三个单元需要操作人员进入。

第一和第四机器人电池馈送两个平行壳包装站之一,第二和第三机器人细胞饲喂另一个。这些拣选站垂直于拾取带,立即位于流量包装器的下游,因此成品在流动包裹后,成品使输送机上有两个90°。

自动化旁边的线条结束?
就在进入两个平行的包装站之前,产品通过两个中的一个梅特勒-托利多/ Safeline金属检测系统(见图1中的F)。案例架设和案例包装仍然是手动。但随着线的发展,不要指望事情保持这种状态。

“当我在安装后第一次访问该网站时,”莎莎说,“罗斯出生,我们一步走进房间说,”好吧,你为我创造了一个真正的问题。我现在必须购买案例包装机,因为我们的人民不能再跟上该线路了。“”上游自动化的涟漪效应无疑将在下游感受到。

值得注意的是,Just Born最近已转向使用更多的印刷,零售准备的瓦楞纸箱与其更传统的瓦楞纸箱。这将增加安装和包装的复杂性;毫无疑问,Just Born想用单台机器同时做到这两点。

然后在两个平行剩余的线上传送手包装案例到两个中的一个Wexxar贝尔箱子封口机/锥形(见图1中的G),每个箱子包装站的末端有一个。一对蜡喷打印机Markem imaje.代码并标记案例以完成该行。码垛和拉伸包装也是用手工完成的。

项目范围和大局
在资本设备支出,规模和范围方面(你的名字的度量,真的),集成线路JLS是有史以来对刚出生的最大的项目之一,如果不是最大的。它清除的产品差异和产品脆弱性的双重障碍,并在整个工厂这样做解锁生产力,不只是在以前麻烦3D窥视线。

“这给了我们很大的灵活性,”耶尔说。“系统,已经把人的不仅是美味,但它给兰德尔(科普兰)和他的团队也做普通的人的能力,在各种不同的配置和包,我们从来没有灵活地做我们的任何行。我们可以做兔子,小鸡,普通的,填充的,臀部的。这是相当令人惊讶的是,所有行业的人都很有效率,而之前的生产线是由20多个人把产品打包到托盘中,这是低效的。我们想要一种方法来证明生产线的生产分配是合理的,我们正在得到它,并希望这条生产线在未来承担更多的工作量。”

但所有的这些改变都是战术上的胜利,正是为了提升Just Born(实际上是每一家公司)的战略:以更高的利润率销售更多的产品,以实现增长。

“我们在生产、产品类型以及人力和劳动力分配方面的灵活性都受到了积极的影响。这在许多方面都是一场胜利。”“它是增长的推动者,我认为这是最好的思考方式。”

科普兰表示同意。“现在,销售这些非常好的优质产品更经济有效;效率与我们大批量生产的产品相匹配,这使我们能够回到沃尔玛,让他们对我们的产品感到兴奋,并获得更多的商品列表,如果我们没有这个的话。我们可以把资本设备作为销售助手。”

劳动会在哪里?
说到自动化,有时令人不舒服的另一面是,人们感觉人们的工作岗位正在被机器人抢走,这取决于你的观点。本杂志的读者会知道,事实并非如此,因为合格的人才首先就很缺乏。其次,这些类型的工作——手工包装单一的,易碎的,粘的产品,连续几个小时,在这种情况下,不是特别理想的,具有挑战性的,或人体工程学友好。在Just Born,真正的问题是长期员工的自然老化过程,没有人可以替代他们。

“它真的帮助了我,因为我不能雇用足够的人,”Randall Copeland,SR. VP,供应链运营,刚出生。“这是什么是允许老化劳动力的磨损,伙计们能够离开,我不必雇用这么多,因为招聘好人在这些日子和时代并不容易。所以没有人在添加这种自动化时失去了工作。相反,我只是没有雇用这么多人,它使我能够把它们放在我需要的地方,这正在迈克和Ike和热门田罗伯斯的业务。它真的有助于我们甚至预料的方式。“

传播,间距关键避免棘手的局面
在主要包装和新机器人的上游,通过在安装之前,Rotzinger / Transver的大型积累系统/缓冲区已经到位。但在3D线上的手动包装的旧时代,累积的主要功能是给予产品足够的冷却时间。具有提高速度的潜力,并且需要确保产品的需要很好地间隔,以避免破碎和棉花糖地狱,JLS自动化与K2动力学和OEM Rotzinger / Transver合作,将系统集成在于改变其速度线是基于整个系统状态的时刻运行时刻。这使我们能够动态地控制线路,因为它正在运行,减少废料和吞吐量的增加“,JLSLucas Boucher项目工程管理器说。“Rotzinger缓冲区现在作为真正的缓冲区运行,同时也充当冷却机架。”

45°转移吊具带现在用于在拾取带上广泛且均匀地涂抹产品,因此它们不会触及,基本上可以在皮带上获得更多产品分离。

除了避免产品接触,这种扩散效应还允许用软机器人机器人的“手指”挑选和放置机器人,使其在每一个或一组Peeps之间有足够的空间。

鲍彻说:“实际上,我们只需要在三种不同的产品类型中选择一种。”“通过我们实施的铺展解决方案,只需以相同的速度或变速运行输送机,我们就可以开启或关闭铺展功能,而无需进行任何转换。”PW

QC和钳子卫生
在上游过程中,Just Born和JLS都注意到,如果糖没有正确、均匀地沉积在Peep上,机器人处理可能会造成粘稠的混乱。作为回应,Just Born在形状和加工方面加强了质量控制程序。没有大规模的工艺更改以适应机器人生产线,但通过在QC过程中做小的更改,Just Born也能够减少数量
废。

“额外的QC不仅仅是为了让机器人满意,”苏瑟说。

Just Born也想在食品安全方面做出改进,JLS提供了一些通常只有在真正的清洗环境中才会提供的建设。Just Born想要他们能得到的最卫生的挑选系统。在转换Peep格式(2d簇、3D簇或3D单簇)时,要清洗夹持器,并进行卫生检查。

“您可以在连接到ARM的位置卸下实际夹具,然后您将工具浸入一桶无冲洗消毒解决方案中。这里的所有都是它的。Copeland说,在夹具上的转换为30秒。““基本上,从镐带下来的一切都是冲洗的能力,所有上游输送机都喷洒下来,”Boucher补充说。

由于这个项目从手工包装到自动化包装,抓取器的转换类似于人们在不同的运行之间扔掉手套。他们不是扔掉手套,而是清洗这些工具。

Sugar Baseup也是一个问题,但球队意识到,一旦糖在最小程度上覆盖夹子,它会停止积累。在项目开始之前,在JLS之前发生了大量的测试和验证,揭示了不是问题。PW.

迈克和艾克品牌反弹
近年来,“刚出生”通过巧妙的社交媒体宣传活动,让受人尊敬但停滞不前的迈克和艾克品牌糖果复活,虚构的迈克和虚构的艾克同样虚构地发生了争吵。他们的想法是模仿古典音乐二人组的分裂,用他们所能聚集的所有假虔诚来引用“艺术差异”。他们通过社交媒体渠道播放这些虚构的戏剧性场面,以吸引年轻观众,此前他们对迈克和艾克没有兴趣。它是如此成功,以至于该公司很快需要进一步自动化其迈克和艾克以及类似包装的热玉米粉蒸肉生产线。

迈克和艾克和热玉米粉蒸肉的主要包装是一个5盎司的长方形印刷纸板纸箱,通常被称为剧院盒,在全国所有零售渠道。该品牌的另一种关键包装类型是一个更小的。78盎司印刷纸板盒,被称为“changemakers”,因为它们在小盒上的预定价为25美分。这些模切的纸盒早就从杂志上立起来了,由纸箱工人以高速填充和密封。随着产品的普及,Just Born的工程师需要下游设备,以匹配高达600盒每分钟的速度,和新的混合,他们希望包装。78盎司。纸箱成24个计数零售准备纸箱。

在购买零碎的解决方案时,他们发现了一个单一的机器系统Aagard它可以做所有的事情,从整理到零售现成的包装,再到把零售用的纸箱包装成瓦楞纸箱,再到码垛。

自定义Aagard机器还集成了Waxjet打印Markem imaje.所有的通信信号,30个不同的安全区域,都在一个罗克韦尔PLC控制下运行。

“(0.78盎司的Mike和Ikes)是小而便宜的产品。如果你想以25美分的价格出售某样东西并获得利润,你就需要多做一些。”“所以这些小的‘改变者’从生产线上下来,由一个Tishma.机器每分钟600箱。在进入阿加德号之前,它们被快速称重并检测金属。这台机器以每分钟600个纸箱的速度将600个独立的纸箱装进一个可零售的纸箱,然后将16个可零售的箱子整理成一个瓦楞纸箱。”

该数学在每托运人的384个单独的纸箱上工作,因此大约两分钟的每分钟夹子声音可管理,但码垛处发生在同一台机器内,没有累积。这展示了使用单个二级包装到线路解决方案的实际驱动程序:通过消除缓冲区和传送来节省地板空间,同时进入单个PLC控制,从二级包装到码垛。

“太神奇了,”科普兰简单地补充道。

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