การเลื่อนขั้นการปฏิบัติงานบรรจุถุงด้วยเครื่องบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าอัตโนมัติ

โรงสีข้าวโพดเปลี่ยนแปลงระบบบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าของตนให้เป็นแบบอัตโนมัติเพื่อเพิ่มอัตราการผลิตและลดค่าแรงงาน Agricor Inc. ซึ่งอยู่ที่แมเรี่ยน รัฐอินเดียน่า ประกอบธุรกิจผลิตข้าวโพดสีแห้งมาตั้งแต่ปีพ.ศ.2526 บริษัทจะซื้อข้าวโพดเหลืองจากเกษตรกรในท้องถิ่นและยุ้งฉางเก็บข้าวโพดเพื่อมาสีให้เป็นผลผลิตหลายอย่างเช่น ปลายข้าวข้าวโพด ข้าวโพด และแป้งข้าวโพด สินค้าที่ได้จะมีการบรรจุหีบห่อในภาชนะเก็บสินค้าเทกอง เช่น ถุงขนาดใหญ่ และรถถัง หรือถุงขนาด 50 และ 100 ปอนด์ แล้วขนส่งไปยังที่อื่นในสหรัฐฯ แคนาดา และบริษัทต่างประเทศเพื่อใช้ในสินค้าอาหารและอุตสาหกรรมอื่น ๆ  ในอดีต บริษัทบรรจุถุงและจัดเรียงถุงขนาดเล็กโดยใช้แรงคน อย่างไรก็ดี วิธีการนี้ไม่มีประสิทธิภาพ ต้องใช้แรงคนมาก และไม่ค่อยสะอาด ดังนั้นบริษัทจึงติดสินใจเปลี่ยนเป็นระบบอัตโนมัติ

การบรรจุภัณฑ์สินค้าชนิดต่าง ๆ

แต่ละปีบริษัทสีข้าวโพดเป็นปริมาณมากกว่าห้าล้านบุชเชลเพื่อผลิตเป็น ปลายข้าวข้าวโพด ข้าวโพด และแป้งข้าวโพด  เนื่องจากผลิตภัณฑ์แต่ละอย่างมีความหนาแน่นและปริมาณต่างกัน บริษัทใช้ถุง 100 ปอนด์ 3 ขนาด และถุง 50 ปอนด์ 2 ขนาดในการบรรจุถุงสำหรับสินค้าต่าง ๆ  

การประสบปัญหาในการบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้า

ในอดีต การบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าบนพาเลทด้วยมือคนต้องใช้คนสี่ถึงหกคนต่อกะการทำงาน ขึ้นกับขนาดของถุงที่เติมสินค้าแล้ว คนงานหนึ่งคนย้ายถุงที่เติมสินค้าแล้วผ่านจุดซีลถุง คนงานหนึ่งถึงสามคนจัดเรียงถุงบรรจุสินค้าบนพาเลท คนงานหนึ่งคนทำความสะอาดส่วนที่หกเลอะเทอะหรือเป็นฝุ่นและเติมถุงในแม็กกาซีนบรรจุถุงที่หมดแล้ว คนงานอีกหนึ่งคนขับรถยกเพื่อย้ายพาเลทไปยังคลังสินค้า

เมื่อทำการบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าด้วยแรงงานคนสำหรับสินค้าต่าง ๆ กัน บริษัทสามารถบรรจุถุงปกติขนาด 100 ปอนด์ และถุงใส่แป้งข้าวโพดได้ในอัตรา 5 ถุงต่อนาที ถุงแป้งขนาด 100 ปอนด์ที่อัตรา 3 ถุงต่อนาที ถุงปกติทั่วไปขนาด 50 ปอนด์ที่อัตรา 7 ถุงต่อนาที และถุงใส่แป้งขนาด 50 ปอนด์ที่อัตรา 4 ถุงต่อนาที อย่างไรก็ดี เพื่อจะรักษาระดับการผลิตนี้ไว้และได้ตามความต้องการของลูกค้าต่อไป ปกติบริษัทจำเป็นต้องแบ่งการทำงานเป็น 3 กะต่อวัน 6 วันต่อสัปดาห์ และจ้างคนงานชั่วคราวเพิ่มอีกสองคนต่อกะ

“โดยปกติเราแก้ปัญหาการผลิตด้วยการใช้แรงงาน” Jack Jones หัวหน้าแผนกคลังสินค้าและบรรจุภัณฑ์ของ Agricor กล่าว “สำหรับถุงขนาด 100 ปอนด์ เรามีคนงานหนึ่งคนใช้เครื่องจักรที่ช่วยในการจัดเรียงสินค้าบนพาเลท สำหรับถุงขนาด 50 ปอนด์ เราจำเป็นต้องใช้คนงาน 2 คน จัดเรียงสินค้าด้วยมือ และในช่วงเวลาที่งานยุ่งมากกว่าปกติ เราอาจต้องใช้คนงานถึงสามคน ในการลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการจัดการด้วยมือกับถุงจำนวนมาก ๆ ในแต่ละกะการทำงานเราจะหมุนเวียนคนงานในตำแหน่งต่าง ๆ ของสายการบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าเป็นประจำ เมื่อมองย้อนไป เราโชคดีมากที่ไม่มีปัญหาเรื่องการบาดเจ็บจากการทำงานที่ต้องใช้แรงคนกับถุงจำนวนมาก แต่มันก็เป็นสิ่งที่เรากังวลเสมอมา”

ตามข้อมูลจาก Steve Wickes กรรมการผู้จัดการของ Agricor ปัญหาอีกอย่างหนึ่งคือ “ความถูกต้องแม่นยำในการเติมสินค้าลงถุงของเครื่องจะไม่แน่นอนอยู่บ้าง โดย ปลายข้าวข้าวโพด และแป้งข้าวโพดจะคลาดเคลื่อนประมาณหนึ่งปอนด์จากน้ำหนักที่ตั้งไว้และแป้งจะยิ่งคลาดเคลื่อนมากกว่านั้น และเนื่องจากเรามักจะผิดพลาดในทางเติมสินค้าลงถุงมากเกินไป เราจึงขาดทุนสินค้าไปในเกือบทุก ๆ ถุงที่เราเติมซึ่งจะไปลดกำไรที่เราควรได้”

บริษัทจำเป็นต้องปรับปรุงการทำงานในการบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากยังต้องการจะขยายฐานลูกค้าต่อไป “เราไม่อาจจะเพิ่มการผลิตได้เนื่องจากเราใช้กำลังการผลิตที่มีอยู่จนเต็มที่แล้ว ดังนั้นที่จริงเท่ากับว่าเรากำลังย่ำอยู่กับที่” Wickes กล่าว “เรายังจำเป็นต้องปรับปรุงความถูกต้องในการเติมสินค้าลงถุงด้วยเพื่อลดการขาดทุนสินค้า และเราจำเป็นต้องลดจำนวนคนงานและเวลาที่ต้องใช้ในการบรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าลง ดังนั้นเราจึงตัดสินใจเปลี่ยนไปใช้ระบบการบรรจุหีบห่อแบบอัตโนมัติทั้งระบบและอัพเกรดอุปกรณ์ตรวจจับโลหะให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของสินค้าให้ดียิ่งขึ้น”

มองหาทางเลือกการทำงานในแบบอัตโนมัติ

Wickes และ Jones ติดต่อผู้ผลิตอุปกรณ์บรรจุถุงและจัดเรียงสินค้าหลายราย “เราบอกพวกเขาว่าเรากำลังมองหาเครื่องบรรจุถุง ซีลถุง และจัดเรียงสินค้าแบบอัตโนมัติที่จะมาใช้กับสินค้าสามอย่างได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนที่ต้องเสียเวลาระหว่างที่สินค้ากำลังลำเลียงอยู่” Jones กล่าว “เรายังบอกพวกเขาว่าอุปกรณ์สำหรับการบรรจุถุงจะต้องติดตั้งในบริเวณที่มีพื้นที่จำกัดและอาจจะต้องมีการปรับเปลี่ยนบางอย่างในส่วนของระบบลำเลียงและรูปแบบการจัดวางอุปกรณ์เพื่อให้ทุกอย่างใส่ลงได้พอดีกับพื้นที่เล็ก ๆ  นอกจากนี้ การถอดเอาอุปกรณ์เก่าออกและติดตั้งอุปกรณ์ใหม่จะต้องดำเนินการในเวลาที่จำกัดมากเนื่องจากเราต้องคงระดับการผลิตให้ได้ตามกำหนดการ โดยหลักคือ ซัพพลายเออร์จะมีเวลาเพียงสองสัปดาห์ติดต่อกันหรือประมาณ เก้าสิบหกชั่วโมงในการติดตั้งระบบการบรรจุภัณฑ์ทั้งหมด” 

ในการประกวดราคาแข่งกัน มีอยู่บริษัทหนึ่งที่โดดเด่นสำหรับ Wickes และ Jones เมื่อเทียบองค์ประกอบต่าง ๆ ของแต่ละข้อเสนอ “เราพิจารณาจากต้นทุนการติดตั้งและราคาอุปกรณ์ของแต่ละผู้ผลิต คุณภาพของอุปกรณ์และการออกแบบระบบ และปรัชญาการบริหารโครงการและบริการหลังการติดตั้ง จนได้ข้อสรุปผู้ผลิตหนึ่งเดียวที่มีระบบครบถ้วนเหมาะสมกับการใช้งานและงบประมาณของเรา” Wickes กล่าว “ก่อนที่เราจะตัดสินใจขั้นสุดท้าย เราได้ส่งสินค้าทั้งสามอย่างของเราไปให้หน่วยงานทดสอบของผู้ผลิตทำการทดสอบ และเราได้ไปตรวจเยี่ยมการติดตั้งแห่งหนึ่งของพวกเขาในโตรอนโต และได้พูดคุยกับลูกค้ารายหนึ่งของพวกเขาใน Saskatchewan ผลการทดสอบแสดงว่าเครื่องบรรจุถุงของพวกเขาสามารถจัดการกับสินค้าสามอย่างของเราได้อย่างง่ายดาย และเราได้รับแต่ความเห็นที่เป็นบวกจากลูกค้าที่เราได้พูดคุยด้วย ดังนั้นเราจึงตัดสินใจที่จะซื้อเครื่องบรรจุถุงแบบปากเปิด พร้อมชุดจับเปิดปากถุง  แบบอัตโนมัติหนึ่งเครื่องพร้อมเครื่อง ซีลถุงอัตโนมัติและเครื่องจัดเรียงสินค้าอัตโนมัติที่ตั้งโปรแกรมได้จากผู้ผลิต” 

ผู้ผลิตคือ พรีเมียร์ เทค อินดัสเทรียล อีควิปเม้นท์ กรุ๊ป (ไออีจี) ซึ่งตั้งอยู่ที่ Rivière-du-Loup ควิเบ็ก ออกแบบ และผลิตอุปกรณ์บรรจุถุง จัดเรียงสินค้า วัดปริมาณ และพันพาเลท รวมถึงระบบในการจัดการกับสินค้าเทกองที่เป็นของแข็งแบบอัตโนมัติตามความต้องการของลูกค้า

เครื่องบรรจุถุงและเครื่องจัดวางสินค้าบนพาเลทอัตโนมัติ 

PTK-1700 Series เป็นเครื่องบรรจุถุงความเร็วสูงทำการบรรจุถุงสินค้าลักษณะเป็นผงและเม็ดเล็ก ๆ เช่น แร่ สารเคมี อาหาร และอาหารสัตว์ ที่ใช้กับถุงปากเปิดที่เป็นกระดาษ พลาสติกพีอี และพลาสติกสานพีพี ได้ในอัตราความเร็วสูงสุดถึง 25 ถุงต่อนาที ขึ้นกับขนาดและวัสดุถุง เครื่องบรรจุถุงมีส่วนที่เป็นพื้นสัมผัสทำจากสเตนเลสสตีลทั้งหมดและการบรรจุถุงทำโดยไม่มีฝุ่นกระจาย ควบคุมให้ใช้งานที่ต้องการความสะอาดและกับวัสดุในระดับที่ใช้กับอาหาร เครื่องดังกล่าวยังเคลื่อนย้ายถุงที่เติมสินค้าแล้วได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ไปยังระบบซีลถุงแบบอัตโนมัติ

PLC ของเครื่องบรรจุถุงมีส่วนควบคุมด้วยจอสัมผัสที่ใช้งานง่ายทำให้สามารถแก้ปัญหาในการใช้งานและอ่านโค้ดความผิดปกติได้โดยง่าย รวมถึงมีซอฟต์แวร์ในการวินิจฉัยความผิดปกติด้วยตัวเองที่จะหยุดเครื่องฉุกเฉินได้เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานระหว่างเดินเครื่อง ระบบควบคุมเครื่องชั่งที่มาพร้อมตัวเครื่องบรรจุถุงสามารถชั่งน้ำหนักวัสดุได้ถูกต้องสม่ำเสมอและช่องใส่ถุงหลายช่องทำให้สามารถเติมถุงและเปลี่ยนขนาดถุงได้อย่างรวดเร็ว

เครื่องจัดเรียงสินค้าบนพาเลทอัตโนมัติ AR-200 Series robotic palletizing cell สามารถจะรวบรวมถุงจากสายพานการบรรจุสินค้าได้แตกต่างกันมากที่สุดถึงสี่ชนิดไปพร้อม ๆ กัน และจัดเรียงถุงได้ 28 ถุงต่อนาที ขึ้นกับลักษณะของถุง ความสูงของพาเลท รูปแบบการจัดเรียง และปัจจัยอื่น ๆ สำหรับการใช้งานของ Agricor ผู้ผลิตได้จัดรูปแบบเครื่องจัดเรียงสินค้าให้รวบรวมถุงจากสายพานการบรรจุเพียงหนึ่งสายเนื่องจากพื้นที่มีจำกัด

PLC พร้อมอินเตอร์เฟสส่วนควบคุมที่ใช้งานง่ายจะตั้งอยู่ที่ส่วนควบคุมหุ่นยนต์และแสดงอุปกรณ์และแบบผังการจัดวางอุปกรณ์เป็นแบบ 3 มิติให้ง่ายต่อการใช้งานในโหมดที่ใช้มือปรับ อินเตอร์เฟสยังแสดงสูตรที่บันทึกไว้ที่ผู้ใช้งานสามารถเข้าถึงได้อย่างรวดเร็วเพื่อเปลี่ยนแปลงขนาดถุงและรูปแบบการจัดเรียงสินค้า

เครื่องจัดเรียงสินค้าบนพาเลทแบบอัตโนมัติจะวางพาเลทเปล่าและ แผ่นรองกันความชื้น และหุ่นยนต์ที่มี นิ้วหนีบถุงที่มาพร้อมระบบปรับความกว้างของถุงอัตโนมัติ คุณสมบัติข้อนี้ทำให้สามารถจัดการถุงได้หลายขนาดความกว้างตั้งแต่ 9 ถึง 23 นิ้ว ความยาวตั้งแต่ 13 ถึง 39 นิ้ว และความหนาตั้งแต่ 1.5 ถึง 6 นิ้ว และน้ำหนักถุงได้สูงสุดถึง 176 ปอนด์ PLC ของระบบจัดเรียงสินค้าใช้ซอฟต์แวร์ป้องกันการกระแทกเพื่อป้องกันความเสียหายโดยอุบัติเหตุต่อตัวนีบถุงของหุ่นยนต์และอุปกรณ์อื่น ๆ 

การติดตั้งอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ 

บริษัทว่าจ้างบริษัทในท้องถิ่น millwright (ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำรุงรักษางานอุตสาหกรรม) และผู้รับเหมาด้านไฟฟ้า (Rex Collins Electric) เพื่อมาติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ ในคืนวันศุกร์ที่ 15 กุมภาพันธ์ 2551  ทีมงานของ millwright พร้อมด้วยวิศวกรของผู้ผลิตเครื่องบรรจุถุงและเจ้าหน้าที่ของ Agricor เริ่มการขนย้ายเครื่องบรรจุถุงเครื่องเก่าออกจากโรงงาน “เราเอาเครื่องเก่าออกและติดตั้งเครื่องใหม่แทน” Jones กล่าว “และสุดสัปดาห์ถัดมาเราก็ติดตั้งเครื่องจัดเรียงสินค้าบนพาเลทอัตโนมัติ สายพานลำเลียง และอุปกรณ์อื่น ๆ เราติดตั้งได้ทันเวลาที่กำหนดภายในสองสัปดาห์ และพร้อมบรรจุถุงสินค้าในคืนวันอาทิตย์ เป็นผลการทำงานที่น่าประทับใจมากเนื่องจากทุกอย่างจำเป็นต้องติดตั้งให้ถูกต้อง เราไม่มีที่ว่างเหลือพอ อันที่จริง มีที่ว่างเหลือแค่สามนิ้วเท่านั้นระหว่างอุปกรณ์และผนังด้านหนึ่ง นั่นแสดงให้เห็นว่าระบบทั้งหมดมีข้อจำกัดแค่ไหน”

ในตอนนี้บริษัทต้องการคนคุมเครื่องเพียงแค่สามคนต่อกะในการเดินเครื่องจักรในการบรรจุถุง คนหนึ่งดูแลการทำงานทั้งหมดของเครื่องจักร คนหนึ่งทำความสะอาด และอีกคนหนึ่งขับรถยก ปัจจุบัน บริษัทสามารถบรรจุถุงปกติและถุงแป้งข้าวโพดขนาด 100 ปอนด์ได้ที่อัตรา 9 ถึง 11 ถุงต่อนาที ถุงแป้งขนาด 100 ปอนด์ที่อัตรา 7 ถึง 9 ถุงต่อนาที ถุงปกติขนาด 50 ปอนด์ที่อัตรา 15 ถุงต่อนาที และถุงแป้งขนาด 50 ปอนด์ที่อัตรา 8 ถึง 10 ถุงต่อนาที

การปรับปรุงการดำเนินงานบรรจุภัณฑ์ของบริษัท

นับแต่ทำการติดตั้งเครื่องจักรในการบรรจุถุงและเครื่องจัดเรียงสินค้าบนพาเลทระบบอัตโนมัติชุดใหม่ บริษัทลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและค่าแรงได้อย่างชัดเจน “เครื่องจักรใหม่ในการบรรจุถุงสามารถบรรจุสินค้าได้เร็วมาก เราตัดเวลาการทำงานเหลือเพียงสองกะต่อวัน ห้าวันต่อสัปดาห์ในการผลิตสินค้าได้ตามกำหนดเดิม” Wickes กล่าว “และเครื่องจัดเรียงสินค้าบนพาเลทอัตโนมัติช่วยลดค่าแรงได้เนื่องจากเราไม่ต้องจ้างลูกจ้างชั่วคราวเพิ่มในช่วงงานรัดตัวเพื่อมาจัดเรียงสินค้าถุงขนาด 50 ปอนด์อีกต่อไป และยังตัดปัญหาเรื่องโอกาสเกิดการบาดเจ็บจากการทำงานของคนงานที่ทำงานกับถุงสินค้าจำนวนมากโดยใช้แรงคนได้อีกด้วย”

ความถูกต้องแม่นยำในการชั่งน้ำหนักของเครื่องบรรจุถุงได้เพิ่มผลกำไรให้กับบริษัทด้วยการลดการสูญเสียของสินค้า “เราพอใจมาก” Jones กล่าว “ความคลาดเคลื่อนในการชั่งน้ำหนักถุงมีน้อยมาก ลูกค้าของเราก็พอใจเนื่องจากพวกเขาได้ปริมาณสินค้าตามที่ต้องการจริง ๆ”

ทั้ง Wickes และ Jones พอใจกับการฝึกอบรมการใช้งานของผู้ผลิตเครื่องบรรจุถุงหลังการติดตั้งและบริการหลังการติดตั้ง “วิศวกรของผู้ผลิตเก่งมากในการฝึกอบรมเจ้าหน้าที่ของเราสำหรับอุปกรณ์ใหม่และทำให้เราทำงานได้ตามอัตราที่ต้องการ”  Wickes กล่าว “และแม้ว่าจะต้องเรียนรู้กันอย่างมากเนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่สำหรับเรา แต่ยิ่งเราใช้งานเครื่องไปนานขึ้น เราก็ยิ่งใช้งานมันได้ดีขึ้นเรื่อย ๆ ซัพพลายเออร์ยังเป็นผู้ที่เราทำงานด้วยด้วยความสบายใจและตอบสนองต่อลูกค้าเป็นอย่างยิ่ง หากมีสิ่งใดผิดพลาด พวกเขาพร้อมให้ความช่วยเหลือได้ถึงสี่ทุ่ม ดังนั้นเราสามารถจะโทรฯหาพวกเขาและขอคำแนะนำทางโทรศัพท์ได้ ซึ่งนั่นเป็นประโยชน์กับเรามากทีเดียว”

บทความปรับปรุงจาก Powder & Bulk Engineering Magazine ฉบับมีนาคม พ.ศ.2552