机器人自动化让产能翻倍

Dot's Homestyle Pretzels椒盐脆饼以其大胆、独特的调味而闻名，是美国销量位列第三的椒盐脆饼品牌。对于一家成立于2012年、经营成熟产品领域、直到2019年中才获得全国分销的公司来说，这是一个相当大的成就。

创始人Dorothy Henke（Dot）和她的团队精心管理着公司并带领员工实现增长。Dot's Pretzels从家族企业发展起来，先在Dot的家乡北卡罗来纳州开设了工厂，既而在堪萨斯州建立了另一家工厂。

尽管生产能力稳步扩张，并且每个工厂都全天候运营，但Dot's公司仍难以满足快速增长的市场需求。

第四家生产厂的新模式

除了产能，没有任何因素能够阻挡Dot's的增长，随着第四家生产厂的筹建，Dot's的管理层决定在自动化方面进行重大投资。

码垛机械臂端工具（EOAT）是VMRA为满足Dot's需求而专门设计的夹具。

这个占地186,000平方米、设备领先的工厂于2020年11月在堪萨斯州Edgerton的物流园区开业。该工厂自筹建之初至建成投产，始终以自动化产品的制备、处理和包装功能为特色。与其他Dot's工厂一样，该工厂每天24小时不间断地运行，每隔一个周末会有一些停机时间用于清洁和维护。

 “过去几年的市场积累，使我们有实力进行自动化升级，我们相信这是保持公司积极增长的必然发展方向。”Dot's在Edgerton的项目经理Kent Schmidtberger表示。

“我曾经就职于高度自动化的工厂，所以深知其中的好处。我们不仅能够生产更多椒盐脆饼，而且产品的一致性更高。此外，我们拥有的更大灵活性使我们能在未来扩展产品线。”

Dot's邀请总部位于威斯康星州Oostburg的包装解决方案供应商Viking Masek来设计、制定方案，并安装工厂中的自动化包装系统。包装系统包括一个斗式提升机，该提升机将成品运送到多个称重站，然后运送到封袋机、金属探测器、检重秤、立式装袋机、装箱机，最后是包装箱码垛站。

Dot's的扭曲椒盐脆饼有八种包装尺寸，从0.5到32盎司不等；有三种口味可供选择：原味、西南风味和蜂蜜芥末味，其中最受欢迎的是16盎司包装容量。

装箱是包装流程中变化最多的工序，为了设计和安装包装线中最灵活的部分——装箱及码垛， Viking Masek和自动化系统集成商IAS公司一起成立了Viking Masek Robotics & Automation （VMRA）。这一战略合作伙伴关系整合了两家公司的专业知识、经验和资源，提供先进的包装解决方案，实现从装袋到码垛等整个包装过程的自动化。

两条delta机器人装箱生产线

“VMRA在设计装箱系统时面临的最大挑战是需要适应各种尺寸的包装，并且包装箱能适用于直立袋和平放袋。”Schmidtberger 说，“在设计上必须通过机器人自动化来完成我们在其他工厂手动处理的所有SKU包装。”

VMRA设计了两条平行的装箱线，其中一条配备三台ABB IRB 360 FlexPicker delta机器人，用于0.5、1.0、1.5和2.5盎司的包装袋；另一条配备两台相同的 FlexPickers机器人，用于5.0、16.0、24.0和32.0盎司的包装袋。载荷为6公斤的delta机器人将包装好的产品从传送带上取下，并利用基于不同真空设计的臂端工具（EOAT）将其放置在不同的箱子配置中。

三个较小尺寸的SKU是立式填充枕形袋，两端均带有热封口。配有三台机器人的装箱线对最大产能进行了优化，自动转换功能能适应每种尺寸的不同取放要求。较小的包装袋通常用于便利店、自动售货机和航空公司的售卖部。

从一个SKU到另一个SKU的转换只需在机器HMI界面按几个按钮即可完成。一旦收到新的指令，机器会自动调整物理和程序参数以处理下一个SKU。所有这一切都在几分钟内完成。

当16盎司包装袋从生产线上下来，准备装入POP箱时，机器人会把它们拾取起来，平放在靠近箱子传送带一侧的翻斗箱里。当翻斗箱装满适当数量的包装时，它会自动倾斜并将包装袋以直立方向倾倒到箱子中。标准的、为配送中心或放置在货架上而准备的产品，则直接被平装到非展示箱里。这种额外的自动化提供了在同一条线上包装多个16盎司包装的灵活性。

大包装袋生产线还集成了自动转换功能，以及一个工具更换器，可根据包装产品的尺寸在两个不同的机械手臂末端工具间（EOATs）无缝切换。在散装包装和陈列包装之间切换时，机器会指示操作员执行手动更改，将陈列包装自动化装置置于就绪位置。此过程无需工具，并由机器上的传感器进行验证，以确保其已正确完成。

一台码垛机器人同时服务于两条生产线

装箱线的末端靠近一台ABB IRB 660码垛机器人，它的工作范围为3.15米，能够从两条输送带的末端拿到箱子，交替地从每条输送带上拾取箱子，同时为每种产品构建一个单独的托盘存货单位。

码垛EOAT是VMRA专为满足应用需求而设计的真空泡沫区域夹持系统。通过单一工具，码垛机器人能够适应单个和多个产品的拣选，以保持最理想的产能。完成的托盘被转移到主出口输送带，用拉伸膜包裹后送到仓库准备装运。

VMRA利用ABB的离线仿真和编程软件RobotStudio来协助设计机器人生产线。

将PickMaster用于装箱生产线，将Palletizing PowerPac用于码垛系统，这是RobotStudio的两个特定应用程序插件。VMRA能对自动化系统进行高度逼真的模拟实验，该系统具有各种机器人模型和布局组合，以达到每条生产线的理想设计。

除了根据每个机器人的占地面积、范围和有效载荷帮助识别它们的相对定位外，该软件还能选择和定位所有其他生产线组件，如输送系统和执行各种生产线流程所需的其他固定装置。随着系统仿真的开发，RobotStudio可以识别任何潜在瓶颈，并计算准确的空间需求和周期时间指标，如果实际安装在工厂车间，系统概念将提供这些指标。

业绩稳步提升

绩效指标非常好，Edgerton工厂在其运营的每个季度都实现了更多椒盐脆饼的生产，生产率不断提高，达到Dot's其它工厂的两倍。

2021年5月，Viking Masek和IAS建立了战略合作伙伴关系， 众所周知的是，好时公司于2021年12月以12亿美元的价格收购了 Dot's。

作者：Matt Reynolds

来源：荣格-《国际食品加工及包装商情》

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