Nâng cấp hoạt động đóng bao bằng một máy đóng gói tự động và máy xếp khay rô bốt.

Một nhà máy ngô tự động hóa dây chuyền xếp khay và đóng bao nhằm tăng công suất và giảm chi phí lao động. Agricor Inc., Marion, Ấn Độ, hiện đang sản xuất các sản phẩm ngô nghiền từ năm 1983. Công ty mua ngô vàng từ nông dân địa phương sau đó rẽ hạt và chuyển thành hạt ngô đã tách khỏi cùi, bột ngô thô và bột ngô tinh. Sản phẩm được đóng gói trong các thùng chứa lớn, như là các bao lớn và toa xe phễu hoặc các bao dung tích 50 và 100 pound, sau đó được vận chuyển tới Hoa kỳ, Canada và các công ty quốc tế để sử dụng trong các sản phẩm công nghiệp và thực phẩm. Trước đây, công ty thường đóng bao và xếp khay những bao kích thước nhỏ bằng tay. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả, cần nhiều lao động, và phát sinh nhiều bụi, vì thế công ty đã quyết định tự động hóa quy trình.

Đóng bao các sản phẩm khác nhau

Công ty hàng năm nghiền hơn năm triệu giạ ngô thành hạt ngô và bột ngô thô và bộ ngô tinh. Bởi vì mỗi sản phẩm có khối lượng và mật độ khối khác nhau, công ty sử dụng ba kích thước túi 100 pound và hai kích thước túi 50 pound khi đóng bao sản phẩm. 

Các vấn đề xếp khay và đóng bao thực nghiệm

Trước đây, đóng bao và xếp khay sản phẩm bằng tay cần tới bốn tới sáu nhân viên làm việc mỗi ca, tùy thuộc vào kích thước túi được đổ đầy. Một nhân viên đưa bao đã đổ đầy qua một máy hàn túi, một đến ba nhân viên khác xếp bao vào một khay, một nhân thu gom phần tràn, bụi và lấp đầy lại các máng trữ túi trống của máy đóng bao, và một nhân viên khác lái xe đẩy chuyển các khay đầy tới nhà kho.

Trước đây khi việc đóng bao và xếp khay sản phẩm tiến hành bằng tay, công ty đã thực hiện đóng bao các bao bột ngô thô 100 pound với tốc độ 5 bao/phút, bao bột tinh 100 pound với tốc độ 3 bao/phút, bao thông thường 50 pound với tốc độ 7 bao/phút, và bao bột tinh 50 pound với tốc độ 4 bao/phút. Tuy nhiên, để duy trì mức sản xuất này và đáp ứng nhu cầu khách hàng liên tục, công ty đã phải chia làm ba ca một ngày, sáu ngày một tuần, và phải thuê thêm tới 2 nhân viên tạm thời mỗi ca.

Jack Jones, Giám sát đóng gói và lưu kho Agricor, cho biết: "Chúng tôi về cơ bản đã lãng phí ba lao động trong mỗi ca," "Đối với loại bao 100 pound, chúng tôi cần một nhân viên vận hành máy trong khi việc xếp khay đã được thực hiện. Đối với bao 50 pound, chúng tôi cần hai nhân viên xếp bao bằng tay, và khi thời gian đóng bao gấp, chúng tôi đã cần phải sử dụng tới ba nhân viên. Để giảm thiểu rủi ro liên quan đến đóng bao bằng tay, trong mỗi ca chúng tôi đã xoay vòng nhân viên theo lượt thông qua các trạm vận hành trong dây chuyền xếp khay và đóng gói. Nhìn lại, chúng tôi đã rất may mắn khi không gặp phải các vấn đề công thái học trong khi tiến hành đóng bao bằng tay, nhưng luôn có nhiều điều khiến chúng tôi phải lo lắng."

Theo như Steve Wickes, Chủ tịch Agricor, có một vấn đề khác nảy sinh đó là "độ chính xác khi đổ của máy đóng bao không ổn định, với hạt ngô và bột ngô thô lên chênh lệch lên tới một pound so với trọng lượng quy định và lớn hơn một chút đối với bột tinh. Và do chúng tôi gặp vấn đề khi để đổ tràn bao, chúng tôi phải chịu tổn hao sản phẩm gần như đối với mọi bao đổ đầy khiến lợi nhuận biên bị ảnh hưởng."

Công ty cần phải cải tiến hoạt động đóng bao và xếp khay, đặc biệt khi công ty muốn tiếp tục tăng nguồn khách hàng hiện có. Ông Wickes bày tỏ: " Khi đó chúng tôi không thể tăng sản lượng bởi vì dây chuyền đóng gói của chúng tôi đang vận hành hết công suất, vì vậy chúng tôi về cơ bản là đang dậm chân tại chỗ," "Chúng tôi cũng cần phải nâng cao độ chính xác đổ bao nhằm giảm tổn hao sản phẩm, và chúng tôi cũng cần giảm số lượng nhân công và thời gian dành cho công đoạn đóng bao và xếp khay sản phẩm. Vì vậy chúng tôi đã quyết định tự động hóa hoàn toàn dây chuyền đóng gói và nâng cấp thiết bì dò kim loại để bảo vệ tốt hơn độ thuần khiết của sản phẩm.

Xem xét các Tùy chọn tự động

Wickes và Jone đã liên hệ với nhiều nhà cung cấp thiết bị xếp khay và đóng bao khác nhau. Jones kể lại: "Chúng tôi cho họ biết rằng hiện chúng tôi đang tìm kiếm máy đóng bao, máy hàn bao tự động, và máy xếp khay rô bốt để có thể xử lý cả ba sản phẩm mà không cần quá nhiều thời gian điều chỉnh giữa các lần hoạt động,".  "Chúng tôi cũng cho họ biết rằng thiết bị trong dây chuyền đóng gói sẽ được lắp đặt trong một không gian sàn hạn chế và họ chắc chắn sẽ phải điều chỉnh thiết kế dây băng chuyền và sơ đồ bố trí để phù hợp với không gian chặt hẹp đó. Thêm vào đó, việc tháo dỡ thiết bị cũ và lắp đặt thiết bị mới phải được tiến hành trong một khoảng thời gian ngắn bởi vì chúng tôi phải duy trì tiến độ sản xuất của mình. Nhìn chung, nhà cung ứng chỉ có hai tuần liên tục, hoặc khoảng chín mươi sáu giờ, để lắp đặt toàn bộ dây chuyên đóng gói."

Xem xét nhiều hồ sơ đấu thầu, chỉ một hồ sơ được chọn ra sau khi đã được Wickes và Jones so sánh các yếu tố của từng hồ sơ đấu thầu. Ông Wickes nói: "Chúng tôi xem xét chi phi thiết bị và lắp đặt, chất lượng thiết bị và thiết kế hệ thống, phương châm quản lý dự án và các dịch vụ kèm theo của từng nhà cung cấp và đã quyết định rằng chỉ một nhà cung cấp có gói thầu tốt nhất thích hợp đối với yêu cầu và ngân sách của chúng tôi," "Trước khi chúng tôi đưa ra quyết định cuối cùng, chúng tôi đã gửi ba sản phẩm tới cơ sở thử nghiệm của nhà cung cấp, và tới thăm một cơ sở do họ lắp đặt tại Toronto và cũng trò chuyện với một khách hàng khác của họ tại Saskatchewan. Thử nghiệm cho thấy máy đóng bao có thể dễ dàng xử lý ba sản phẩm của chúng tôi, và chúng tôi chỉ nhận được phản hồi tích cực từ phía các khác hàng trước của nhà cung cấp mà, vì vậy chúng tôi quyết định mua một máy đóng bao miệng mở tự động, một máy hàn bao tự động, và một máy xếp khay rô bốt có thể lập trình từ nhà cung cấp."

Nhà cung cấp, Premier Tech Industrial Equipment Group (IEG), Rivière-du-Loup, Quebec, thiết kế và sản xuất các hệ thống và thiết bị phủ màng co, định lượng, xếp khay, đóng gói tự động và tùy chỉnh phục vụ xử lý chất rắn khô dạng rời.

Máy đóng gói tự động và Ngăn xếp khay rô bốt

Máy đóng gói tốc độ cao TK-1700 Series đóng bao nguyên liệu dạng hạt hoặc dạng bột - bao gồm khoáng sản, hóa chất, thực phẩm, thức ăn động vật - thành các bao PE, PP giấy miệng mở với tốc độ 25 bao/phút, tùy thuộc vào nguyên liệu và kích thước túi. Mọi bề mặt tiếp xúc của máy đóng bao được làm từ thép không gỉ giúp đóng bao không bụi nhờ hệ thống kiểm soát bao đáp ứng các yêu cầu vệ sinh thực phẩm  Máy cũng cho phép chuyển bao đã đổ đầy sang hệ thống hàn bao tự động một cách nhanh chóng và hiệu quả.

PCL (Bộ điều khiển logic lập trình được) của máy đóng gói có giao diện màn cảm ứng thân thiện người dùng cho phép dễ dàng khắc phục sự cố, đọc mã lỗi, và phần mềm tự chuẩn đoán với các nút an toàn dừng khẩn cấp giúp đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành trong suốt quá trình hoạt động. Hệ đồng điều khiển hiện số tích hợp trong máy đóng bao cho phép cân nguyên liệu chính xác, và máng trữ bao nhiều khay cho phép thay và chuyển đổi kích thước bao một cách nhanh chóng.

Ngăn xếp khay rô bốt AR-200 Series có thể vừa gom bao đối với bốn dòng sản phẩm khác nhau vừa xếp khay lên tới 28 bao/phút, tùy thuộc vào đặc tính túi, độ cao khay, hình thức bố trí, và các nhân tố khác. Theo yêu cầu của Agricor, nhà cung cấp sẽ cấu hình máy xếp khay để gom bao chỉ theo một dòng sản phẩm bởi vì diện tích sàn hạn chế. 

Một PLC có giao diện vận hành thân thiện được lắp trên một bộ điều khiển rô bốt và hiển thị các bản vẽ sơ đồ và thiết bị dạng 3D giúp vận hành máy dễ dàng ở chế độ bằng tay. Giao diện này hiển thị mức lưu trữ giúp nhân viên vận hành có thể nhanh chóng truy cập để thay đổi mẫu xếp khay và kích thước bao. 

Máy xếp khay tự động sẽ tự động đặt các khay trống và tấm trượt, và cánh tay rô bốt có một bộ kẹp dạng ngón tay được trang bị hệ thống điều chỉnh độ rộng bao tự động. Nhờ đó cho phép máy dễ dàng xử lý túi có kích thước chiều rộng từ 9 đến 23 inch, chiều dài từ 13 đến 19 inch, và độ dày từ 1,5 đến 6 inch, và trọng lượng lên tới 176 pound. PLC của hệ thống xếp khay sử dụng phần mềm chống va chạm để ngăn tổn thất đo tại nạn đối với bộ kẹp của cánh tay rô bốt và các thiết bị khác. 

Lắp đặt Thiết bị đóng gói

Công ty đã thuê một hãng lắp ráp địa phương (Các chuyên bảo trì công nghiệp) và nhà thầu điện (Rex Collins Electric) để lắp đặt thiết bị mới. Vào tối thứ sáu ngày 15 tháng 2 năm 2008, đội ngũ lắp ráp, cùng với các kỹ sư của nhà cung cấp và nhân viên của Agricor, đã bắt đầu tháo dỡ máy đóng gói cũ khỏi nhà máy. Ông Jones nói: "Chúng tôi đã tháo dỡ máy đóng gói cũ và lắp đặt một máy mới," "và vào cuối tuần kế tiếp chúng tôi đã lắp đặt xong máy xếp khay rô bốt, các băng chuyền, và nhiều thiết bị khác. Chúng tôi theo kịp tiến độ lắp đặt nhờ triển khai vào cả cắc ngày cuối tuần và đóng bao sản phẩm vào mỗi tối chủ nhật. Hiệu quả vô cùng ấn tượng khi mọi thiết bị đã được lắp đặt chính xác; chúng tôi không còn khoảng không giao bỏ trống. Trên thực tế, chỉ có khoảng trống ba inch giữa thiết vị và vách tường; toàn bộ hệ thống rất vừa khít."

Công ty hiện chỉ cần đến ba nhân viên mỗi ca để vận hành dây chuyền đóng gói: một nhân viên giám sát máy, một nhân viên vệ sinh, và một nhân viên lái xe đẩy. Hiện tại, công ty đang đóng bao 100 pound bột ngô thô và bao thường với tốc độ 9 đến 11 bao/phút, bao bột tinh 100 pound với tốc độ 7 đến 9 bao/phút, bao thường 50 pound với tốc độ 15 bao/phút, bao bột tinh 50 pound với tốc độ 8 đến 10 bao/phút. 

Nâng cao hoạt động đóng gói của Công ty

Kể từ khi lắp đặt dây chuyền xếp khay và đóng bao tự động mới, công ty đã giảm được rất nhiều chi phí lao động và vận hành. Ông Wickes cho biết: "Dây chuyền đóng bao mới đóng gói sản phẩm rất nhanh, chúng tôi chỉ cần hoạt động hai ca/ngày, năm ngày/tuần để duy trì tiến độ sản xuất của mình,". "Và máy xếp khay rô bốt giúp giảm chi phí lao động vì giờ đây chúng tôi không còn phải thuê nhân công tạm thời để xếp khay bao 50 pound khi bận rộn nữa. Việc này cũng giúp giảm thiếu các vấn đề công thái học tiềm tàng liên quan đến việc xử lý bao bằng tay của nhân viên."

Độ chính khác định lượng của máy đóng bao đã giúp nâng cao lợi nhuận biên của nhà máy nhờ lượng giảm sản phẩm tổn hao. Jones cho biết: "Chúng tôi rất hài lòng," "Biên độ định lượng bao rất chính xác, và các khách hàng của chúng tôi vô cùng hài lòng bởi vì họ cân chính xác được khối lượng sản phẩm họ cần."

Cả Wickes và Jones rất hài lòng với chương trình đào tạo nhân viên vận hành sau lắp đặt và dịch vụ đi kèm. "Các kỹ sư của nhà cung cấp đã đào tạo nhân viên vận hành của chúng tôi kiến thức về các thiết bị mới rất tốt và đã giúp chúng tôi tăng tốc," Wickes nói. "Và mặc dù có đường cong học tập lớn do công nghệ này đối với chúng tôi vẫn còn khá mới mẻ, càng vận hành hệ thống lâu, chúng tôi sẽ càng hiểu rõ nó hơn. Nhà cung cấp cũng dễ dàng cung cấp và đáp ứng yêu cầu. Trong trường hợp có trục trặc xảy ra, đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật sẽ luôn sẵn sàng trước mười giờ tối, chúng tôi cũng có thể đánh thức họ và cung cấp câu trả lời qua điện thoại, điều này thực sự hữu ích.

Bài viết được sửa từ tạp chí Powder & Bulk Engineering Magazine, 3/2009