Az ember-robot együttműködés az élelmiszeripart is forradalmasítja

A kollaboratív robotokkal megvalósított ember-robot együttműködés már az élelmiszeriparban is túllépett a kísérleti fázison

2020. szeptember 07., hétfő, 06:00

Címkék: automatizálás élelmiszeripar ember-robot együttműködés ipari robot kollaboratív robot robot robotika Stäubli

A svájci Migros Csoporthoz tartozó Bischofszell Nahrungsmittel AG az új technológiák által kínált lehetőségeket tanulmányozza. Egy meghatározott időtartamra szóló, úttörő ember-robot együttműködés (HRC) kísérleti projekt keretében a vezetőség két cél elérésére törekedett, nevezetesen az élelmiszergyártás hatékonyságának növelésére, illetve a munkakörnyezet fejlesztésére.

A St. Gallen közelében található Bischofszell Nahrungsmittel AG a gyorsételek gyártására specializálódott. Az éjjel-nappal működő üzem olyan készételeket állít elő, amikre profi szakácsok is büszkék lennének. Az ügyfelek a minőség és az elkészítés kényelme iránti igénye ugyanis folyamatosan növekszik.

Steffen Knoll, a Bischofszell Nahrungsmittel AG technológiai projektmenedzsere és az ember-robot együttműködés (HRC) lelkes híve nem pusztán a megnövekedett kapacitás miatt nagy támogatója az automatizálásnak: „A robotika teljesen új lehetőségeket tár fel. Az nyilvánvaló, hogy kapacitásbővítő hatása van, de a robotika révén minimalizálhatjuk az egészségügyi veszélyeket és a sérülések kockázatát, amik minden stresszes tevékenység során előfordulnak.”

Amire Knoll utal, az azonnal nyilvánvalóvá válik, ha az alkalmazást működés közben figyeljük meg. A folyamat magában foglalja a közvetlenül a gyártósorról érkező csomagolt gyorsételek elkészítését, azok fémtálcákon történő többrétegű összerakását, amelyeket később kocsikba továbbítanak, és úgy szállítanak át a pasztőröző/sterilizáló egységbe. A folyamat ezen része, ha manuális módon végeznék el, jelentős egészségügyi kockázatokkal járna a munkavállalók számára.

A sérülések kockázatának minimalizálása

Míg a gyorsételek elosztása az alumíniumtálcákon és a távtartók elhelyezése az egyes rétegek között még az elfogadhatóbb feladatok közé tartozik, addig a nagy fémtálcák kocsikra történő felhelyezése már egyáltalán nem népszerű a munkatársak körében. A 900 × 900 mm méretű és öt kilogramm súlyú tálcák egy nyolcórás műszakban történő kezelése embert próbáló feladat. A tálcákat pontosan kell a kocsiba illeszteni, ami az ujjak sérülésének kockázatát is magában hordozza.

„Munkatársaink nagy tapasztalattal rendelkeznek ezen a téren, de a sérülés kockázata nem zárható ki – magyarázta Knoll. – Kézenfekvő megoldás a teljes kezelési folyamat emberek és robotok közti megosztása. Egy közvetlen, kompakt, biztonsági akadályok nélküli munkahelyen a könnyebb feladatok kioszthatók a munkatársunk, a sérülésveszélyes, nehezebb munkák pedig a robot számára. Nagyon úgy tűnik, hogy a HRC-alkalmazás minden igényt kielégítő megoldássá válhat.”

Intelligens megoldás házon belül kifejlesztve

A javasolt forgatókönyv végrehajtása azonban a vártnál nehezebbnek bizonyult. Az alapos elemzés után a rendszerintegrátorokban kétségek merültek fel az alkalmazás életképességével kapcsolatban. Kockázatértékelés, felhasználóifelület-meghatározások, zónákra osztott szenzoros védelem, a megfelelő robot kiválasztása – számos kockázati tényező, ami azt sugallta, hogy töröljék az úttörőnek szánt projektet.

Steffen Knoll és csapata azonban még mindig meg volt győződve annak előnyeiről, így egyetlen dolgot tehettek csupán: saját kútfőből kellett létrehozniuk az ember-robot együttműködést. Ebben segítségükre volt az, hogy a cég más alkalmazásokban már használt robotokat, így házon belül is rendelkezésre állt a szakértelem. A HRC-alkalmazás azonban még számukra is feltérképezetlen területnek számított.

A megfelelő robottípus keresése során Knoll felidézett magában egy 2016-os szakkiállítást, ahol a Stäubli standjára is ellátogatott. „Egy robotikai konferencián láttam az új TX2 sorozatot. A hattengelyes robotokról a Stäubli azt állította, hogy a kategória leggyorsabb kollaboratív robotjai, és moduláris PLe/SIL3 biztonsági funkcióikkal ideálisan alkalmasak a HRC-alkalmazásokhoz. Gyors, könnyen programozható robotok a közvetlen ember-gép interakcióhoz, megfelelően nagy teherbírással is rendelkeznek – így megtaláltuk a választ a kérdéseinkre.”

A tökéletes robot az ember-gép interakcióhoz

Azonnal kapcsolatba léptünk a Stäubli svájci irodájával, és innentől már gyorsan pörögtek az események. A robotgyártóval konzultálva kiválasztottuk a megfelelő robotot az ember és gép közötti interakció e konkrét példájához: egy TX2-90L modellt CS9 vezérlővel. A hagyományos kobotokkal ellentétben ez az együttműködő hattengelyes modell kellő teherbírással is rendelkezik a szóban forgó alkalmazás számára. Hiányzott azonban egy megfelelő univerzális megfogó, amely mind az alumíniumtálcák, mind a távtartók kezelésére alkalmas. Annak érdekében, hogy a cég ne veszítsen még több időt, a megfogót és a teljes rendszert házon belül tervezték meg és gyártották le.

Az alkalmazás négy fő összetevőből áll: a robot, a tálcatároló, a távtartó adagolószalagja és a szállítókocsi. A cella munkafolyamata egyszerű. Miközben egyetlen emberi alkalmazott az ételeket egy alumíniumtálcára teszi és a következő réteg számára a távtartókat is elhelyezi, az SLS (biztonságos korlátozott sebesség) üzemmódban működő hattengelyes Stäubli robot négy távtartót emel fel az adagolószalagról, és a tárolóban lévő felső alumíniumtálcára helyezi azokat. Ezután felemeli a fémtálcát és a távtartókat a tárolóból, a kocsi felé mozgatja azokat, és egy meghatározott pozícióban megvárja, amíg emberi munkatársa befejezi a gyorsételek aktuális rétegének kiosztását. A munkatárs ezt egy gombnyomással erősíti meg, és ki is lép a munkaterületről. A nagyobb sebességre kapcsoló robot behelyezi az új tálcát a kocsiba, és már készen is áll a következő rétegre. Új ciklus kezdődhet. Amint a munkatárs újra belép a rendszer meghatározott zónájába, a robot automatikusan visszatér a biztonságos korlátozott sebességre.

Gyakornoki munkakörben is komplex HRC-alkalmazások programozhatók

Az úttörő HRC-koncepcióval találkozó látogatók nehezen hiszik el, hogy a teljes rendszert – beleértve a kockázatértékelést, a zónákra felosztott szenzoros védelmet, a programozást stb. – külső szakértők bevonása nélkül, mindössze négy hónap alatt fejlesztették ki. Az intenzív képzés lehetővé tette a Migros szakértői számára, hogy saját tapasztalatukból kiindulva végezzék el a kockázatértékeléseket, és szerezzék meg a releváns szakértelmet a komplex HRC-folyamat programozásához. Az is meglepőnek tűnik, hogy Raphael Merz negyedéves gyakornokként egy négynapos VAL3 programozási tanfolyam és egy kétnapos biztonságtechnikai képzés után néhány héten belül a teljes HRC-alkalmazást le tudta programozni.

Steffen Knoll büszke a csapatára, és leginkább annak örül, hogy a legszigorúbb biztonsági előírásokat is maradéktalanul betartották: „A HRC jelenti a jövőt, de csak akkor, ha garantált a biztonság. Véleményem szerint az együttműködő Stäubli robotok a piacon elérhető legbiztonságosabb gépek, amelyek nagy terhek mozgatására is képesek. A Stäubli TX2 egyedi moduláris PLe/SIL3 biztonsági funkcióival – biztonságos korlátozott sebesség, biztonságos leállás, biztonsági zóna és biztonságos szerszám –, valamint a két Sick szenzorral teljes mértékben megfeleltünk a zónavédelmi előírásoknak. Ennek eredményeként alkalmazottaink biztonsági kerítések nélkül dolgozhatnak együtt a robottal.”

A kísérleti HRC-alkalmazással a fejlesztőcsapat az ember-robot együttműködésben rejlő hatalmas potenciált is demonstrálta. „Néhány apróbb fejlesztés még vár ránk a rendszer teljes bevezetése előtt, hogy biztosítsuk a megoldás tartósságát a termelési környezetben – tette hozzá Knoll –, de az elsődleges cél, a rendszer előnyeinek bemutatása maradéktalanul teljesült.” A Migros tehát a világ első élelmiszergyártó cégévé válhat, amelynek folyamataiban megszokott technológiának számítanak majd a HRC-alkalmazások.

Ralf Högel, Industrie Kommunikation Högel

www.staubli.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek