Rankinis ir visiškai automatinis roboto padėklų padavimo sistemos: bendrų nuosavybės išlaidų įvertinimas

Nors rankinis padėklų dėjimas reikalauja mažesnių pradinių kapitalo išlaidų, didelė darbo jėgos kaita, didėjantys atlyginimai, ieškiniai dėl kompensacijos darbuotojams ir krovinio sugadinimas daro jį vis netvaresnį. Perėjimas prie avisiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistemaiki 85 % sumažina priklausomybę nuo darbo, nuo 40 % iki 60 % padidina linijos pabaigos-pralaidumą- ir drastiškai sumažina gaminio sugadinimo lygį. Išsamus bendrųjų nuosavybės išlaidų (TCO) įvertinimas rodo, kad modernussandėlio padėklų krovimo robotasvisiškai atsiperka per 12–18 mėnesių, todėl veiklos sąnaudos paverčiamos ilgalaikiu pelningumu.

Medžiagų apdorojimo-pabaigoje- pramonė sparčiai keičiasi. Istoriškai logistikos centrai ir gamybos įrenginiai labai priklausė nuo žmogaus darbo, kad ant padėklų būtų sukrautos dėžės, maišai, dėžės ir padėklai. Tačiau besikeičiančios makroekonominės sąlygos, didelis darbo jėgos trūkumas ir sparčiai augantys klientų lūkesčiai dėl pristatymo greičio pakeitė pasaulinę pakuočių aplinką.

Augimaspaletavimo robotų rinka daugiausia skatinamas poreikio automatizuoti pasikartojančias, fiziškai sudėtingas užduotis. Gamyklos vadovai ir operacijų vadovai nebegali-}pabaigos-pakavimo žiūrėti kaip į paprastą rankų darbo užduotį. Vietoj to, krovimas dabar pripažįstamas kaip esminis veiklos mazgas, turintis tiesioginės įtakos bendram įrangos efektyvumui (OEE), darbo vietos saugos reikalavimams ir siuntimo logistikos efektyvumui.

Atliekant griežtą finansinę analizęrobotiniai padėklų krautuvai prieš rankines sistemas, sutelkiant dėmesį tik į pradines mašinos pirkimo išlaidas, susidaro klaidinantis vaizdas. Norint atlikti tikrą finansinį įvertinimą, reikia išanalizuoti bendrąsias nuosavybės išlaidas (TCO) per 5–10 metų įrangos gyvavimo ciklą. Šiame vadove išskaidomi kapitalo, veiklos ir paslėpti finansiniai kintamieji, būtini norint įvertinti rankinį krovimą, palyginti su automatizuotusandėlio padėklų krovimo robotas.

Kad įvertintų bendras nuosavybės išlaidas, inžinierių komandos pirmiausia turi nustatyti aiškius darbo apibrėžimus, skirtus tiek rankinio krovimo darbo eigoms, tiek automatizuotoms robotizuotoms ląstelėms.

2.1 Rankinio padavimo į padėklus operacijos

Rankinis padėklų išdėstymas visiškai priklauso nuo žmonių, esančių išvežimo konvejerio linijos gale. Darbuotojai rankiniu būdu pakelia gaunamas pakuotes, sulygiuoja jas pagal iš anksto-nustatytus pakopų modelius ir sukrauna ant medinių arba plastikinių padėklų.

Pagrindinės rankinio krovimo eksploatacinės charakteristikos yra šios:

• Didelė fizinė įtampa:Per 8 valandų pamainą operatoriai pakartotinai lenkia, suka ir pakelia krovinius nuo 5 kg iki 25 kg.

• Kintamasis pralaidumo greitis:Žmogaus krovimo greitis laikui bėgant neišvengiamai mažėja dėl raumenų nuovargio, todėl gamybos piko valandomis baigiasi--linijos kliūtys.

• Nenuoseklus apkrovos stabilumas:Krovimo kokybė labai skiriasi priklausomai nuo individualių operatoriaus įgūdžių, todėl padėklų pakopos netolygios, kroviniai gabenant pasislenka ir produktas gali sutraiškyti.

2.2 Visiškai automatinės robotų paletavimo sistemos

A visiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistemasujungia mechaninius, elektroninius ir programinės įrangos komponentus į savarankišką{0}}didelės spartos{1}}davimo elementą.

Automatizuotos ląstelės architektūra paprastai apima:

• Didelės{0}}naudingosios apkrovos šarnyrinės roboto ginklai:Pramoninis 4 ašių arba 6 ašiųpaletavimo roboto rankosSukurtas nuolatiniam darbui, greitam ciklo laikui ir didelei apkrovai nuo 100 kg iki 500 kg.

• Tinkintas{0}}rankos pabaigos-įrankis (EOAT):Specializuoti griebtuvai-pavyzdžiui, didelio ploto-vakuuminės putplasčio plokštės, mechaniniai šoniniai-spaustukai arba apatinės-atraminės šakės-, skirtos atskiroms dėžėms, išbaigtoms eilėms ar pilnoms produktų pakopoms paimti nepažeidžiant turinio.

• Tiekimo konvejeriai ir šablonų{0}}formavimo stotys:Servo{0}}konvejerio blokai, kurie seka, pasuka ir sugrupuoja gaunamas dėžutes į optimalias sluoksnių konfigūracijas prieš paimant robotą.

• Periferinė automatika:Automatiniai tuščių{0}}padėklų dalytuvai, slydimo-lapų įdėtuvai ir integruoti įtempti vyniotuvai, kurie apdoroja žaliavas ir apdoroja padėklų krovinius be žmogaus įsikišimo.

• Apsauginiai blokai ir gaubtai:Šviesos užuolaidos, blokuojamos apsauginės tvorelės ir zonų skaitytuvai, atitinkantys tarptautinius mašinų saugos standartus (ISO 10218 / ANSI/RIA R15.06).

Skaityti daugiau:《Siuvimo mašinos IG analizė: darbo jėgos taupymas, atliekų mažinimas ir greitasis atsipirkimo laikotarpis

Norint įvertinti TCO, reikia žiūrėti ne tik į išankstines sąskaitas faktūras. Bendros nuosavybės išlaidos apima visas tiesiogines, netiesiogines ir paslėptas išlaidas, patirtas įsigyjant sistemą, įdiegiant, kasdien eksploatuojant, prižiūrint ir galiausiai nutraukiant eksploataciją.

TCO apskaičiavimo formulė:

TCO=kapitalo išlaidos (CapEx) + tiesioginės veiklos išlaidos (tiesioginės veiklos išlaidos) + netiesioginės veiklos išlaidos (netiesioginės veiklos išlaidos) - likutinė turto vertė

Bendrų išlaidų suskirstymo kategorijos

• Kapitalo išlaidos (CapEx):

Pradinis mašinų ir robotų ginklų pirkimas

EOAT griebtuvų projektavimas ir gamyba pagal užsakymą

Linijų integravimas, konvejeriai ir PLC programavimas

Pristatymas, montavimas ir paslaugų paslaugų atnaujinimas

• Tiesioginės veiklos išlaidos („OpEx Direct“):

Operatoriaus atlyginimai, pašalpos ir darbo užmokesčio mokesčiai

Elektros energijos suvartojimas

Įprasta mechaninė priežiūra ir atsarginės dalys

Programinės įrangos licencijavimas ir valdiklio programinės įrangos atnaujinimai

• Netiesioginės veiklos išlaidos („OpEx Indirect“):

Darbuotojų kompensacijos ir medicininio draudimo įmokos

Darbuotojų įdarbinimo, priėmimo ir perkvalifikavimo išlaidos

Tranzito krovinio žala, gaminio laužas ir perpakavimas

Neplanuotos linijos prastovos ir kliūties kaštai

Žemiau esančioje lentelėje pateikiami pagrindiniai techninių, finansinių ir eksploatacinių parametrų skirtumai, lyginant rankinį padėklų dėjimą su automatizuotuvisiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistema.

Kiekybiškai įvertinti finansinį poveikį analizuojantrobotiniai padėklų krautuvai prieš rankines sistemas, įvertinkime reprezentatyvų regioninį gamybos ir platinimo įrenginį.

5.1 Pagrindiniai veikimo parametrai

• Veiklos grafikas:2 pamainos per dieną, 5 dienos per savaitę, 50 savaičių per metus (4000 darbo valandų per metus).
• Gamybos greitis:18 atvejų per minutę nenutrūkstama tiekimo linija.
• Rankinis personalas:2 operatoriai per pamainą (iš viso 4 operatoriai per 2 pamainas), skirti krovimui rankiniu būdu.
• Visiškai apkrauto darbo tarifas:32,00 USD per valandą (įskaitant bazinį atlyginimą, darbo užmokesčio fondo mokesčius, medicinines išmokas ir draudimą).
• Metinis tiesioginių darbo sąnaudų apskaičiavimas:4 darbuotojai x 2 000 valandų x 32,00 USD per valandą =256 000 USD per metus.

5.2 Rankinis sistemos išlaidų profilis (5 metų laikotarpis)

Per 5 metus rankinio darbo rodikliai nesikeičia. Darant prielaidą, kad metinė darbo užmokesčio infliacija yra konservatyvi 4 %, tiesioginės darbo sąnaudos nuolat didėja.

Tiesioginės darbo išlaidos:

• 1 metai: $256,000
• 2 metai: $266,240
• 3 metai: $276,890
• 4 metai: $287,965
• 5 metai: $299,484
• Tiesioginio darbo tarpinė suma: $1,386,579

Netiesioginės ir paslėptos rankinės išlaidos:

• Įdarbinimo ir perkvalifikavimo išlaidos:Didelė apyvarta dirbant su padėklais rankomis (vidutiniškai 35 % per metus) reikalauja įdarbinti ~1,4 naujo darbuotojo per metus, o įdarbinimo / mokymo išlaidos yra 6 000 USD už samdomą darbą.

Iš viso 5 metai: $42,000

• Darbuotojų kompensacijos ir ergonomikos reikalavimai:Paraiškos dėl raumenų ir kaulų sistemos sutrikimų (MSD) pakavimo linijose vidutiniškai kainuoja 28 000 USD už vieną incidentą, o vidutinis dažnis yra vienas didelis ieškinys kas dvejus metus.

Iš viso 5 metai: $70,000

• Pretenzijos dėl gaminio sugadinimo ir krovinio gabenimo:Nenuoseklus rankinis krovimas sukelia žemesnes pakopas ir krovinio poslinkius gabenimo metu, o tai kainuoja maždaug 0,15 % visos produkto siuntos vertės (~18 000 USD per metus).

Iš viso 5 metai: $90,000

Bendra 5 metų rankinių operacijų kaina: $1,588,579

5.3 Visiškai automatinis roboto padėklų išdavimo sistemos sąnaudų profilis (5 metų laikotarpis)

Dabar panagrinėkime finansinį „iki rakto“ diegimo profilįvisiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistema.

Pradinė kapitalo investicija (CapEx):

• Didelė{0}}naudingoji apkrova 4 ašiųsandėlio padėklų krovimo robotasranka: 95 000 USD
• Pritaikytas kelių{0}}zonų vakuuminis / gnybtas EOAT griebtuvas: 35 000 USD
• Tiekimo konvejerio seka, padėklų dozatorius ir saugos aptvarai: 85 000 USD
• Valdymo inžinerija, PLC programavimas ir WMS integracija: 45 000 USD
• Pristatymas, mechaninis montavimas ir paleidimas: 25 000 USD
• Iš viso iki rakto CapEx: $285,000

Tiesioginės veiklos išlaidos (OpEx):

• Priežiūros darbas:Ląstelėje reikia maždaug 0,1 FTE (15 minučių per pamainą) plėvelės pakrovimui, padėklų perkrovimui ir priežiūros priežiūrai.

5 metų priežiūros darbas: $64,000

• Elektros energijos suvartojimas:Celė sunaudoja vidutiniškai 12 kW/val. Kai pramoninė elektros kaina yra 0,12 USD/kWh per 20 000 darbo valandų per 5 metus:

Skaičiavimas:12 kW x 20 000 valandų x 0,12 USD/kWh

5 metų energijos sąnaudos: $28,800

• Profilaktinė priežiūra ir atsarginės dalys:Numatomas sutepimas, vakuuminių trinkelių keitimas, diržo įtempimas ir programinės įrangos atnaujinimai, kurie sudaro 2,5 % įrangos CapEx kasmet (~7 125 USD per metus).

5 metų priežiūros išlaidos: $35,625

• Produkto žalos rodikliai:Sumažėjo 95 % dėl minkšto{1}}suėmimo ir dinaminio apkrovos paskirstymo.

5 metų gaminio žalos kaina: $4,500

Bendra automatizuotos robotų sistemos 5 metų kaina: $417,925

5.4 Atsipirkimo laikotarpio ir grynosios dabartinės vertės (GPV) analizė

Palyginus dvi finansines trajektorijas, matyti, kad veiklos išlaidos labai skiriasi.

• 5 metų grynojo taupymo formulė:5 metų neautomatinis mokestis - 5-metų automatizuotas mokestis
• 5 metų grynosios veiklos santaupos: $1,588,579 - $417,925 = $1,170,654

Atsipirkimo laikotarpio apskaičiavimas:

• Metinės grynosios veiklos santaupos:1 170 654 USD / 5 metai =234 131 USD per metus
• Atsipirkimo laikotarpio formulė:Pradinė kapitalo investicija (CapEx) / metinės grynosios veiklos santaupos
• Atsipirkimo laikotarpis: $285,000 / $234,131 ≈ 1,22 metų (apie . 14.6 mėn.)

Naudojant 7 % diskonto normą, 5 metų grynoji dabartinė vertė (NPV) pereinant prie automatiniosandėlio padėklų krovimo robotasviršija$850,000, rodantis, kad automatizavimo atidėliojimas patiria didelių alternatyviųjų išlaidų.

Skaityti daugiau:《Paletizatoriai vs. Rankinis darbas: tinkamo sprendimo pasirinkimas jūsų verslui. Greitasis sandėliavimo padėklų stelažas

Nors finansinė metrika yra įtikinamas automatizavimo pagrindas, logistikos vadovai taip pat turi įvertinti kokybinę ir strateginę veiklos naudą lygindami.robotiniai padėklų krautuvai prieš rankines sistemas.

Strateginės naudos suskirstymas

• Eksploatacinis atsparumas:

Nepertraukiamas 24/7 gamybos pajėgumas be operatoriaus nuovargio

Visiškas imunitetas regioniniam darbo jėgos trūkumui ir pravaikštoms

Spartus tarifų keitimas didžiausio sezoninio paklausos padidėjimo metu

• Kokybė ir prekės ženklo apsauga:

Vienodas pakopų lygiavimas ir labai{0}}tiksli dėžutės išdėstymas

Tranzitinių krovinių griūčių ir suplyšusių pakuočių pašalinimas

Sumažėję klientų mokėjimų grąžinimai ir pretenzijos dėl sugadinto krovinio

• Parduotuvės aukšto optimizavimas:

Kompaktiškas elementų plotas atlaisvina vertingą plotą gamybai

Sumažintas šakinių krautuvų eismas šalia pakavimo linijos tiekimo vietų

Švari, ISO{0}}atitinkanti pramoninė darbo aplinka

6.1 Nuspėjamas pralaidumas ir linijos stabilizavimas

Atliekant operacijas rankiniu būdu, pakavimas{0}}pabaigoje{1}} yra pažeidžiamas dėl žmogaus nuovargio, valgymo pertraukų, pamainų keitimo ir pravaikštų. Vienas pakavimo linijos nesantis operatorius gali priversti priešpriešinę gamybos įrangą veikti sumažintu greičiu arba visiškai sustoti.

A visiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistemaveikia kaip patikimas linijos stabilizatorius. Integruota į pagrindinio programuojamo loginio valdiklio (PLC) architektūrą, roboto ranka nuolat dirba nustatytu ciklo greičiu, pašalindama priešslėgį ir išlaikydama pastovią gamyklos produkciją.

6.2 Ergonominių pavojų sveikatai pašalinimas

Skeleto ir raumenų sužalojimai, kuriuos sukelia rankinis krovimas, yra vienas didžiausių saugos įsipareigojimų sandėliuojant ir gamyboje. Keliant tūkstančius kilogramų per pamainą patiriami lėtiniai nugaros sužalojimai, pasikartojantys įtempimo sutrikimai ir reikalaujama brangių darbuotojų kompensacijų.

Diegimaspaletavimo roboto rankospašalina operatorius iš pavojingų kėlimo zonų. Darbuotojai gali būti kvalifikuoti į aukštesnės-vertės pareigas, pvz., kokybės kontrolės technikai, mašinų operatoriai ar atsargų valdytojai, taip padidinant darbuotojų moralę ir išlaikyti darbuotojus.

6.3 Tikslus apkrovos formavimas ir erdvės optimizavimas

Šiuolaikinės robotizuotos krovimo ląstelės naudoja tikslią padėties valdymą, kad būtų galima sukurti tobulai kvadratinius, labai stabilius padėklų krovinius. Tikslus išdėstymas užtikrina, kad dėžės kampai išsilygintų vertikaliai, o tai padidina gofruotojo kartono kartono konstrukcinį tvirtumą.

Stabilūs, vienodi padėklai suteikia svarbių{0}}privalumų:

• Maksimalus priekabos tūris:Puikiai kvadratinius padėklus galima sandariai sukrauti į krovinines priekabas be iškyšos, taip maksimaliai išnaudojant kubus ir sumažinant transportavimo išlaidas.

• Besiūlis automatizuotas sandėlis:Vienodi padėklai neleidžia įstrigti per iškyšas, kai patenkama į High{0}}Bay Automated Storage and Retrieval Systems (ASRS).

Skaityti daugiau:《Jūsų automatinės padėklų krautuvų priežiūros vadovas: maksimaliai padidinkite patikimumą ir padidinkite IG

Pereinant nuo rankinių operacijų prie automatizuoto elemento, inžinierių komandos turi įvertinti konkrečius techninius reikalavimus, kad pasirinktos mašinos atitiktų įrenginio tikslus.

7.1 Roboto rankos kinematika: 4 ašys prieš . 6-ašį

Tinkamos mechaninės konfigūracijos pasirinkimas paletavimo roboto rankospriklauso nuo gaminio įvairovės ir judėjimo reikalavimų.

• 4 ašių šarnyriniai robotai:Standartinis darbinis arkliukaspaletavimo robotų rinka. 4-ašiniai robotai turi mechanines lygiagrečias jungtis, kurios visą laiką išlaiko naudingąją apkrovą lygiagrečiai grindims. Jie siūlo didelę naudingąją apkrovą (iki 300 kg), greitą ciklo laiką (12–25 paėmimai per minutę) ir paprastą programavimo architektūrą.

• 6 ašių šarnyriniai robotai:Pateikite pilną 3D erdvinio sukimo. 6-ašies svirties, kai gaunami produktai turi būti pakreipti, apversti, per{2}}orientuoti ankštose erdvėse arba paimti iš sudėtingų kelių{3}}konvejerių.

7.2-Arm Tooling (EOAT) tinkinimo-pabaiga

EOAT griebtuvas yra svarbi sąsaja tarp roboto rankos ir gaminio. Pasirinkus netinkamą griebtuvo dizainą, gali nukristi pakuotės, suplyšti gofruotas popierius arba sutraiškytas turinys.

• Vakuuminiai putplasčio griebtuvai:Naudokite didelio srauto{0}}vakuuminius pūstuvus ir atbulinio-vožtuvo putplasčio plokštes. Idealiai tinka atviroms-viršutinėms talpykloms, porėtoms gofruotoms dėžutėms ir įvairaus dydžio pakuotėms.

• Mechaniniai šoniniai{0}}spaustukai:Naudokite pneumatinius arba servo{0}}varomus suspaudimo nasrus, kad tvirtai laikytumėte standžias plastikines dėžes, sunkias medines dėžes ar lygius konteinerius.

• Kombinuoti griebtuvai:Kartu su pneumatiniais slystančiais-lakštiniais vakuuminiais puodeliais integruoti vakuuminiai siurbimo pagalvėlės, mechaniniai šoniniai spaustukai ir apatiniai{0}}atraminiai pirštai. Tai leidžia vienai roboto rankai per vieną bendrą ciklą tvarkyti tuščius padėklus, gaminių dėžes ir pakopų lapelius.

7.3 Valdymo sistemų ir programinės įrangos integravimas

Modernussandėlio padėklų krovimo robotasturi sklandžiai bendrauti su pakavimo įranga ir sandėlio programine įranga.

• Pramoniniai lauko magistralės protokolai:Didelės spartos{0}}ryšio protokolai-, pvz., „EtherNet/IP“, „PROFINET“ arba „EtherCAT“-užtikrina konvejerio pavarų, regėjimo jutiklių ir roboto valdiklio sinchronizavimą realiuoju-laiku.

• Sandėlio valdymo sistemos (WMS) sąsaja:Tiesioginis dvipusis ryšys per REST API, OPC UA arba MQTT leidžia robotų ląstelėms atsisiųsti dinaminio sluoksnio receptus, atnaujinti atsargų likučius ir automatiškai generuoti siuntimo etiketes.

Kapitalinius projektus vertinančios inžinierių komandos, rengdamos įrangos pasiūlymus ir vidines pagrindimo ataskaitas, gali remtis toliau pateiktomis techninėmis specifikacijomis.

Norėdami atlikti sklandų perėjimą diegiant avisiškai automatinė roboto padėklų dėjimo sistema, projekto inžinieriai turėtų laikytis struktūrinio vykdymo plano.

1. Atlikite išsamų paketo auditą:Katalogas 12 mėnesių pakuočių duomenų, fiksuojant mažiausius, didžiausius ir vidutinius dėžės matmenis, bendrąjį svorį, kartono trūkimo stiprumą ir būtinus valandinius pralaidumo rodiklius.
2. Įvertinkite linijos greitį ir kaupimąsi:Įsitikinkite, kad prieš srovę esantys konvejeriai turi pakankamą akumuliacinio buferio pajėgumą, kad trumpalaikiai pasroviui vykstantys padėklų mainai nesustabdytų gamybos.
3. Apibrėžkite{0}}rankos įrankių pabaigos reikalavimus:Glaudžiai bendradarbiaukite su įrangos originalios įrangos gamintojais, kad atliktumėte vakuuminius bandymus ir mechaninio suspaudimo bandymus su faktiniais gaminio pavyzdžiais.
4. Elektros ir pneumatinės infrastruktūros auditas:Įsitikinkite, kad įrengimo vietoje įrenginys užtikrina tinkamą elektros tiekimą (480 V kintamoji srovė, 3 fazių, 30–50 A) ir švarų, sausą suslėgtą orą (6 barai, žemas rasos taškas).
5. Nustatyti aiškius gamyklos priėmimo testavimo (FAT) kriterijus:Reikalauti, kad įrangos gamintojas parodytų visą{0}}nepertraukiamą veikimą, automatinius sluoksnių modelio pokyčius ir gedimo{1}}režimo atkūrimą prieš išsiunčiant įrangą.
6. Įdiekite IIoT nuotolinės diagnostikos architektūrą:Įsitikinkite, kad pirminiame valdymo skydelyje yra pramoninis VPN maršrutizatorius, leidžiantis OĮG palaikymo inžinieriams visą parą teikti nuotolinio PLC trikčių šalinimo, judesio kalibravimo ir programinės aparatinės įrangos atnaujinimus.

Jei norite sužinoti, kaip didelės spartos{0}}robotinis padėklų dėjimo automatizavimas gali pakeisti jūsų pakavimo{1}}pagal-pagrindines operacijas ir užtikrinti patikimą finansinį atsipirkimą, apsilankykite mūsų specialių sprendimų puslapyjeAutomatiniai padėklų formavimo robotai.