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Archive for juliol, 2015

Las plantas panificadoras a frontan una gran variedad de retos en la automatizacion de sus procesos de cara a la eficiencia maxima . El numero de variables dependiendo de ltipo de produccion y producto hacen que controlar adecuadamente los equipos se convierta en una tarea ardua y costosa . Sin embargo , una buena ejecucion de un plan integral puede traer consigo innumerables beneficios .

Los productos de panificacion en si no tienen un gran margen de beneficio en terminos monetarios con lo que el volumen de venta, que proviene del volumen de produccion es una de las claves para que los procesadores obtengan el exito deseado. Anadido a esto esta la gran variedad de productos de to do ti po que existen en el mercado junto con la evolucion de los puntos de venta y la forma de compra de productos que fueron en otro tiempo bastion exclusivo de la panaderfa y produccion local y artesanal. La industria es cada vez mas tecnologicamente avanzada y la demanda de equipos para automatizar las operaciones es cada vez mayor.

Dentro de una planta de panificacion y snacks existen una gran variedad de lugares donde se pueden aplicar equipos roboticos. Entre los mas importantes estan la Ifnea de empacado, que ademas ayudan a reducir el potencial error humano. Pero el reto mas incipiente es saber que controles utilizar y como maximizarsu rendimiento.

Los controles ligeros y versatiles ayudan al ahorro de energfa y a minimizar tiempos muertos en operaciones de empaque de la industria de panificacion. Dado los beneficios observados con el uso de soluciones de automatizacion en sus procesos, la industria de panificacion ha comenzado a poner atencion a un area que habitualmente involucra altos costos de mano de obra: el empacado en cestas, charolas, o cajas con productos de panificacion recien salidos de los procesos de embalado para su posterior traslado a bodegas o centros de distribucion. Muchas panificadoras han hecho un gran esfuerzo para instalar soluciones que minimicen los costos y que automatice estos procesos de empacado con un especial enfasis en calidad, eficiencia y maximizacion de valor.

Sin embargo, este proceso segma siendo un constante cuello de botella para las panificadoras.

¿A que se debfa esto? El problema era que los elementos en soluciones roboticas para manejar estos productos, en especial el cabezal, debfan de cambiarse cada vez que habfa un patron diferente de encestado o de tamano de producto. Esto causaba que se invirtiera mucho tiempo en estos cambios y en algunos casos requena de personal de mantenimiento para hacer los cambios en vez de que los hicieran los mismos operadores en la lmea.

De esta forma, los elementos de robotica disponibles requenan que los subcomponentes del dispositivo de vado fueran independientes uno del otro. De no ser asf el elemento de robotica fijana cualesquier producto que se situara debajo del cabezal de vado. Por ejemplo, si el patron de recoleccion era de dos paquetes de bollos, solamente se podfan mandar dos paquetes por la banda transportadora hada el robot. Esto limitaba los ritmos de produccion ademas de que el sistema de vado estaba en t o do momento encendido desperdiciando constantemente energfa.

Dado esto, en algunas lmeas de produccion el producto tenia que ser encestado a mano porque el robot no podfa hacer en su totalidad las operaciones de recoleccion y colocacion. El contar con un sistema robotico flexible que permitiese el poder manejar cualquier tamano de producto y patron de arreglo acelerana la produccion y reducina substancialmente el costo por trabajo manual.

Para resolver esos retos, ingenieros especializados en procesos de panificacion hicieron una lista de todo los requerimientos que teman que satisfacerse para redisenar el cabezal robotico:

Densidad de succionadores de vacfo: El sistema tenia que tener un numero suficiente de succionadores de vado en el cabezal para asegurar una succion adecuada, estabilidad y fuerza de agarre sin importar el producto que iba a recolectarse.

Control Individual. El cabezal no solo tenia que tener un numero suficiente de succionadores de vacfo sino que se tenia que tener la habilidad de poder controlar de forma independiente cada uno de los succionadores. Esto requerfa tener un alto numero de valvulas de control, una para cada succionador.

La habilidad de poder encender o apagar cada succionador brindana al cabezal la capacidad de hacer contacto con multiples productos pero solo recolectar aquellos necesarios para armar el patron de empaque. Esto a la vez permitina el poder acumular producto indistintamente del patron y evitar el tener que mandar desde las embolsadoras el numero exacto a empacar.

Tiempos de Intercambio. El sistema deberfa de minimizar el tiempo requerido para hacer el cambio de cabezal o de elementos mecanicos cada vez que hubiese un cambio de tamano de producto o de patron de empaque. Esto eliminana mucho los tiempos muertos innecesarios.

Rapida respuesta: Las valvulas de control teman que asegurar que la secuencia de prendido/apagado fuera confiable y repetible. Esto significaba el montar las valvulas y sus controles en el cabezal.

Pesos y dimensioned Dado el numero de valvulas y controles que tenia que poseer el cabezal, el reto estaba en hacerlos lo suficientemente compactos y ligeros para eliminar cualquier impacto negativo en el desempeno del robot o peor aun, tener que disenar un robot mas grande y costoso.

Cableado para datos y energia: Se tenia que disenar un ruteo de cables para alimentacion del sistema de vado, energfa electrica y de transmision de datos que fuera seguro y eficiente.

Para lograr todo esto ademas de asegurar una solucion robotica ligera y con la flexibilidad de poder manejar una amplia variedad de productos de panificacion y patrones de carga, el equipo de ingeniena se asocio con expertos en el area de neumatica. Se comenzo con un diseno elemento de 128 succionadores de vado capaz de manejar practicamente cualquier producto de panificacion conocido en la industria. La clave era poder controlar cada succionador de manera independiente. El equipo encontro con los expertos de Festo Corporation la experiencia necesaria para poder lograrlo.

Los ingenieros comenzaron el proceso de diseno identificando primeramente un cilindro operado por resortes que actuaba de forma independiente (EFK) para asf poder prender y apagar cada succionador. El EFK es un cilindro pequeno hecho de un polfmero muy ligero que cuenta con una brida de montaje integrada con conexion. La tapa de conexion a su vez esta perfectamente soldada al barril del cilindro para ofrecer un cierre hermetico. Contiene una barra un piston hecho de polfmero de uretano. La serie de estos cilindro EFK incluye modelos con diametros de piston con diametros que pueden ir de 8mm a 25mm con golpes de 10mm a 25 mm y presiones maximas de 8 bar con rangos de temperatura de -10°C a 60°C.

Para controlar los cilindros el equipo de ingeniena selecciono un recoletor de valvulas Festo CPV10. El modelo CPV posee un diseno cubico y ligero que permite la conexion de 2 a 8 valvulas con un perfil estrecho. De esta manera las valvulas ofrecen un alto flujo a pesar de su pequeno tamano.

La alta flexibilidad de las valvulas CPV permite a los ingenieros utilizarlas para muchas aplicaciones con un amplio rango de presiones e inclusive disenar unidades generadoras de vado que puedan ser prefabricadas y probadas en planta. La habilidad de poder combinar un desempeno neumatico hecho a la medida del usuario con una variedad de conexiones de energfa y de transmision de datos permite que las unidades puedan ser fabricadas para un sinfin de aplicaciones.

El diseno compacto de estas valvulas esta hecho espedficamente para su uso en espacios estrechos encontrado en las aplicaciones roboticas. Con un diseno especial en acero inoxidable que permite alojar 8 colectores de forma separada, lo ingenieros pudieron montarlos muy cerca de los cilindros EFK para asegurar una rapida velocidad de respuesta. Cada recoletor CPV10 contiene 16 valvulas de 3/2 que en su conjunto controla los 128 succionadores.

Para simplificar aun mas el diseno, se opto por una sola lfnea de aire comprimido hacia el cabezal. De ahl se divide la lfnea en 8 ramas, cada una alimentando un recoletor. El cabezal tambien contiene una entrada para Ethernet/IP. Esto limita el numero de cables de comunicacion que corran a lo largo del brazo robotico.

Finalmente una plataforma de control Festo CPX maneja toda la operacion de los recoletores CPV10. El CPX es un controlador integrado y puede servir como un sistema independiente de I/O o como un controlador para los ejes neumaticos y electricos. Soporta protocoles comunes de Ethernet y toda una variedad de conexiones electricas e I/O analogas y digitales. Es un sistema modular que ofrecer un sinffn de configuraciones, sistema de diagnostico integrado y se puede montar directamente a la maquina gracias a su calificacion IP65/IP67.

REFORMULANDO EL PROCESO

Con este nuevo sistema finalmente los 128 succionadores de vacfo pueden ser controlados de forma independiente. Esto significa que el controlador puede dirigir los elementos del cabezal y los succionadores para solo energizar los elementos que tengan que ser usados para manejar un producto en espedfico. Ademas el software puede ajustar los patrones de recoleccion practicamente de forma instantanea.

El resultado final es un diseno que ahorra energfa, acelera la produccion y elimina el trabajo manual y tiempos muertos usados en cambios de elementos del cabezal. Con el uso del sistema de valvulas de control se minimiza la complejidad y el trabajo de mantenimiento de los tecnicos de planta.

Esta solution ya patentada se encuentra disponible en el mercado. Como siguiente paso y mirando hacia el futuro se esta considerando el simplificar los controles electricos en particular la conexion entre el PLC y los elementos del cabezal. La nueva iteration seguramente tambien contara con componentes aun mas ligeros y un patron mas denso de succionadores.

AHORRO E INOCUIDAD PERO ENTENDIENDO EL NEGoCio

Los procesadores de panificacion y snacks son cada vez mas proclives a la adquisicion de equipos roboticos para sus plantas. Los beneficios son incontestables y aunque en muchas ocasiones esto vaya en detrimento de puestos de trabajo, no siempre la robotica es la respuesta. El proceso de automatizacion debe ser un proceso visto desde una perspectiva integral y global que asegure una transition adecuada o una implementation sencilla si esto se hace a partir del diseno. Un ejemplo claro es anadir equipos roboticos al principio de la lfnea sin considerar que efectos puede tener en el resto de la lfnea de proceso y empaque. Los equipos roboticos anaden un componente de eficiencia y rapidez, haciendo que el resto de la lfnea tenga que adecuarse para soportar los aumentos de produccion. Este proceso afecta especialmente tambien al control de calidad, que muchas veces comienza o tiene como parte una inspection visual que activa posibles protocolos de retirada. La realidad es que la implementation debe tener siempre objetivos reales y tangibles que ayuden a determinar cual es el equipo ideal y en que parte de la lfnea de proceso debe ser instalado. Como apuntan expertos en implementation de las comparnas fabricantes lfderes, es beneficios no automatizar la lrnea completa de una sola vez, sino que este sea un proceso gradual. Dependiendo del producto, el retorno sobre la inversion puede ser mayor en el paletizado o empaque aunque cabe recordar que uno de los principales beneficios de los equipos roboticos es su cualidad aseptica y por tanto su ayuda en mantener niveles de inocuidad adecuados.

Otro de los factores que se debe tener en cuenta es la redundancia o el “plan b”. Muchos procesadores cometen el error de contar con un plan de contingencia en el caso de que el equipo tenga una avena. Estas avenas, que pueden paralizar la lfnea de procesado, causan habitualmente un perjuicio economico en la produccion y por tanto pueden “llevarse” el ahorro inicial por haber instalado equipos roboticos.

El movimiento de las bandejas con y sin productos horneados es el talon de Aquiles de las plantas de proceso y horneado. La temperatura, el movimiento y el almacenaje con y sin productos son cruciales para evitar perdidas. Este aspecto vital del proceso es uno de los que ha tenido mayor incidencia en el aporte de equipos roboticos. Las coberturas de las placas o bandejas deben resistir no solo el repetitivo proceso de horneado, sino tambien el manejo por parte de equipos robotizados.

RETORNO DE LA INVERSION

Como norma general las empresas panificadoras buscan que el retorno sobre la inversion de un equipo robotico o automatizado se produzca un perfodo de 18 a 24 meses sino es antes. Cuando se examinan los numeros este calculo es el que normalmente determina el proceso de la adquisicion. La gran oferta de equipos de empresas como AMF Bakery Systems, Colborne Foodbotics, Delkor Systems o Bosch Packaging Technology entre otros realizan siempre un analisis previo a la presentacion de un presupuesto real, ya que son ellos los primeros en verificar si una empresa realmente se beneficiara de la aplicacion de los equipos en sus operaciones. Sin embargo, es importante entender que en algunos casos, los equipos se adquieren por distinto motivos, no solo como formato de ahorro, pero tambien pueden ser el motor principal del crecimiento. Otro de los factores que ayuda sustancialmente al retorno es la facilidad de control. Casi todos los fabricantes de equipos desarrollan controles faciles de usar tanto en la operacion diaria como en los tiempos de cambio. Esto tiene como consecuencia que no haga falta un grado de capacitacion enorme para trabajar y modificar estos equipos.

La realidad es que prescindir de empleados no es plato de buen gusto para nadie, y mas cuando se trata en ocasiones de empleos primarios dentro de la planta. Estos son, por desgracia, los que suelen resultar pagando el precio de un equipo de robotica o automatizacion. Y aunque el retorno de la inversion no es todo lo que importa, tambien hay que tener en cuenta que la adaptacion del personal a cambios no suele ser muy facil, pero con la implementacion de equipos en la lfnea se puede, en ocasiones, aprovechar para realizar ese cambio. Este es uno de los factores cualitativos que no se pueden medir dentro del retorno sobre la inversion de manera numerica, en cambio si se pueden medir tanto la reduccion de bajas laborales por efectos del trabajo repetitivo o el descenso en el cambio y contratacion del personal. Todos los factores nos llevan a determinar que los equipos automatizados son el futuro de la industria, tarde o temprano, llegaran y lo importante es siempre estar preparado.