Internet Industriel des Objets IIOT : Les emballeurs de cas d'aujourd'hui utilisent la robotique pour plus de flexibilité

La génération montante de conditionneurs de caisses est bien loin des modèles à came qui dominaient autrefois ce créneau du marché. Les carters d’emballage d’aujourd’hui disposent d’une multitude de composants avancés, notamment de la robotique, des commandes intelligentes et des systèmes de vision qui augmentent la fiabilité, rationalisent les changements et corrigent automatiquement les problèmes opérationnels.

Les modèles avancés d’aujourd’hui sont également plus flexibles que jamais. La variabilité accrue des unités de gestion des stocks (SKU) et la demande d'emballages prêts pour la vente au détail de la part des entreprises de biens de consommation stimulent la demande de modèles d'emballage flexibles et de formats d'emballage variables. Pour répondre à ce besoin sans sacrifier la vitesse de la ligne, les fabricants d'équipement intègrent le classement robotique et le chargement des cartons.

Dans le même temps, la dynamique du travail a rendu la facilité d'utilisation plus importante. Les fabricants d'équipements développent des interfaces homme-machine (IHM) plus intuitives, qui aident les opérateurs à utiliser les encaisseuses et à résoudre les problèmes. En outre, les fonctionnalités de maintenance prédictive aident les conditionneurs à entretenir leurs conditionneuses et à éviter les temps d'arrêt imprévus.

Les capacités de changement automatisé rendent également plus rapide et moins onéreux le changement de format de caisse ou de configuration de produit, même si l'empreinte des emballeurs de caisses diminue.

Plusieurs initiés de l'industrie de l'équipement ont participé aux questions et réponses suivantes, offrant leur point de vue sur le chemin parcouru par l'équipement, ainsi que sur les changements du marché et de la technologie qui façonnent l'avenir de l'emballage en caisses. Les participants à ce Q&A exclusif Packaging Digest sont:

• Maria Cancino, responsable de ligne de produits chez Brenton, une marque de produits ProMach

• Rick Gessler, vice-président de l'ingénierie chez Delkor Systems

• Daniel Maeyaert, vice-président des opérations de fabrication chez Fallas Automation

• Scott Williams, directeur des ventes régional nord-ouest chez BluePrint Automation (BPA)

Quelles avancées récentes avez-vous constatées dans les emballeurs de caisses?

Cancino: Bon nombre des progrès que nous avons constatés ces dernières années suivent les tendances de l'automatisation globale de l'emballage – une demande accrue de variabilité des SKU et une pénurie de main-d'œuvre ayant un impact sur le nombre et la formation des opérateurs.

La grande variabilité des SKU a amené les fabricants d'emballeuses à réagir avec des machines plus flexibles et plus performantes. Par exemple, il y a cinq ans, les entreprises peuvent avoir exécuté des packs de 6 et 12 de manière constante avec peu de changements; maintenant, nous voyons deux, trois et quatre packs en plus des six et 12 packs. L'équipement en amont continue de se remplir au même rythme, mais maintenant avec les packs à plus faible nombre, le nombre de caisses par minute a augmenté.

Pour répondre à ce besoin de flexibilité et de vitesse tout en gardant le même débit global, nous avons développé une conception sans piquet pour nos alimentations de produits, ainsi que la conception principale de l’emballeur de caisses, afin d’obtenir un débit plus rapide et de répondre aux différents modèles de paquets. Nous intégrons également une utilisation accrue de la robotique et de la vision robotique à la fois pour l'assemblage et l'emballage des caisses lui-même, ce qui ajoute à la flexibilité globale de la machine.

La deuxième tendance – la pénurie de main-d'œuvre en ce qui concerne les opérateurs qualifiés – se reflète dans nos emballeurs de caisses devant être plus faciles à utiliser et à dépanner, et nécessitant relativement peu de surveillance. Nous avons répondu à ces préoccupations en améliorant nos IHM pour qu'elles soient plus intuitives et similaires aux applications de smartphone ou de tablette. Cela réduit le temps de formation global nécessaire aux opérateurs pour s'interfacer avec nos machines. De plus, nous proposons des options pour automatiser le changement ou fournir une assistance aux opérateurs pendant le changement, ce qui réduit également les connaissances spécifiques à la machine dont un opérateur a besoin.

Gessler: Les emballeurs de caisses échangent des pièces physiques et du matériel contre des commandes plus sophistiquées et une technologie avancée. Notre dernière génération de machines intelligentes intègre une technologie qui combine le flux de produits et la création de modèles de manière innovante, réduisant la complexité de la machine tout en augmentant la fiabilité et la flexibilité du format d'emballage.

Ces progrès sont essentiels, car les détaillants et le commerce électronique sont en permanence à l'origine d'un paysage en constante évolution en termes d'exigences d'emballage. Au fur et à mesure que les producteurs choisissent leurs prochaines lignes d'emballage, il est important pour eux de pouvoir investir dans un système qui a la flexibilité de suivre le rythme de ces exigences d'emballage en constante évolution, contribuant ainsi à les protéger de l'obsolescence des lignes d'emballage.

Williams: Récemment, il y a eu pas mal de progrès dans le conditionnement des caisses. Une avancée que je vois davantage est l'utilisation de différents styles de robots travaillant ensemble pour créer de nouveaux équipements d'emballage de caisses, comme notre modèle qui utilise des robots de style delta pour charger directement les caisses pour des motifs horizontaux. Ou le delta peut modeler le produit sur une ceinture, puis utiliser un robot articulé pour collecter et charger des modèles verticaux dans des boîtiers.

Un autre exemple est notre conditionneur de caisses qui combine un robot delta avec un monteur de caisses robotisé intégré pour emballer verticalement des sacs à collation dans des caisses.

Maeyaert: Les progrès les plus récents en matière d'emballage de caisses ont circulé, rendant la machine plus facile à utiliser avec moins de personnel. Cela inclut la maintenance prédictive qui permet à la machine d'indiquer au personnel de maintenance que la machine doit être entretenue ou que la machine est sur le point de tomber en panne. Cela contraste avec le fait que le personnel doit vérifier régulièrement les machines ou se précipiter en raison d'une panne d'urgence. Pour les opérateurs, cela signifie une facilité d'utilisation avec moins de connaissances. Un autre progrès est l'ajout de dispositifs de centrage qui nécessitent moins de connaissances de la machine et plus d'instructions entièrement disponibles pour l'opérateur directement sur la machine. Sur le plan technologique, la technologie d'asservissement s'est considérablement améliorée pour augmenter la vitesse des machines. De nombreux efforts ont également été déployés par les fabricants d'électronique pour nous fournir autant d'informations que possible sur leurs composants. Cela nous permet d'utiliser ces données pour mieux comprendre le fonctionnement de la machine au cours de sa durée de vie. Du marché, il y a eu une forte poussée ces cinq dernières années pour la vente au détail. Les utilisateurs finaux commencent à comprendre ce qui fonctionne pour eux, mais des changements réguliers sont encore apportés à ce qui est nécessaire dans ce domaine.

L'emballeur de caisses R700 Adabot, de Fallas Automation, utilise la technologie robotique pour placer les produits n'importe où dans une caisse, en fonction du modèle d'emballage souhaité.L'encaisseuse de caisses R700 Adabot, de Fallas Automation, utilise la technologie robotique pour placer les produits n'importe où dans un étui, en fonction du modèle d'emballage souhaité.

Comment ces systèmes avancés se comparent-ils à l'équipement standard existant?

Gessler: Là où les machines traditionnelles utilisent une automatisation dure – par exemple, des chaînes, des godets, des cames et des poussoirs pneumatiques – la dernière génération d'équipements remplace la technologie héritée par une robotique avancée, des systèmes de vision et des commandes intelligentes qui peuvent détecter et corriger les problèmes à la volée. Ces changements minimisent également les pièces mobiles dans la machine, augmentant la fiabilité et minimisant les points de changement, ce qui réduit le temps nécessaire pour passer d'un format de caisse à un autre.

La plupart des derniers systèmes avancés de conditionnement de caisses offrent également une récupération automatique des défauts ou des erreurs d'alimentation du produit. Cette capacité minimise l'impact sur la production lorsque des produits non conformes entrent dans le système.

Williams: Ils offrent plus de flexibilité avec moins de pièces de rechange et des empreintes plus petites. L'équipement standard de conditionnement de caisses sur le marché a toujours sa niche et convient très bien à certains utilisateurs et applications. Cependant, les nouveaux styles d’équipements d’emballage de caisses offrent des avantages importants qui ne doivent pas être ignorés. Les nouveaux styles de conditionneuses s'intègrent dans des empreintes plus petites, ont un plus large éventail de produits et de modèles qu'ils peuvent emballer avec moins de pièces de rechange et nécessitent moins d'intervention de l'opérateur.

Maeyaert: La plupart des équipements sur le sol fonctionnent actuellement jusqu'à ce qu'ils se cassent – il s'agit uniquement de maintenance réactive. Les plantes glanent également simplement la surface des données disponibles pour analyser le fonctionnement de leurs lignes. La plupart des machines n'utilisent pas les données dont elles disposent et il y a beaucoup plus de données disponibles à analyser avec des capteurs supplémentaires.

Cancino: Dans de nombreux cas, si les progrès ont de la valeur pour la majorité de nos marchés et clients, nous déployons l'innovation au sein de notre équipement standard. Si une clientèle plus limitée est intéressée par l'avancement, il pourrait être offert en option standard à nos équipements. Dans les deux cas, nous cherchons continuellement à stimuler l'innovation et la technologie pour offrir plus de valeur à nos clients et répondre à leurs problèmes d'automatisation.

Quels sont les avantages de ces progrès pour les acheteurs / utilisateurs de machines d'emballage?

Williams: Les avantages incluent moins d'intervention de l'opérateur, plus de temps de disponibilité, l'installation des machines dans les usines existantes et la possibilité d'en faire plus avec une seule machine.

Ces progrès, comme je l'ai mentionné, augmentent la flexibilité de l'équipement d'emballage de caisses, permettant aux utilisateurs d'emballer une variété de produits et de modèles, allant dans plusieurs styles de caisses, qu'elles soient emballées verticalement ou horizontalement, tout en s'adaptant à un encombrement réduit. et avoir moins de pièces de rechange.

Les chargeurs de caisses de la série Spider 300 V de BluePrint Automation utilisent des robots pour charger des modèles horizontaux et verticaux de produits dans des caisses. Les chargeurs de caisses de la série Spider 300 V de BluePrint Automation utilisent des robots pour charger des modèles horizontaux et verticaux de produits dans des caisses.

Maeyaert: Les utilisateurs de machines peuvent utiliser ces nouvelles avancées pour éviter les temps d'arrêt inutiles. Ils peuvent planifier les temps d'arrêt nécessaires en fonction de leurs horaires. Ils permettent également aux usines de faire fonctionner leurs machines plus efficacement avec un personnel moins compétent.

Gessler: Les progrès récents garantissent un changement de format d'emballage plus rapide et la flexibilité nécessaire pour répondre aux besoins d'emballage d'une gamme de clients avec une seule ligne de conditionnement de caisses. Cette flexibilité allonge également la durée de vie de la ligne de conditionnement de caisses, car elle peut s'adapter à l'évolution des produits et des formats d'emballage.

Les conceptions de machine modulaires et l'encombrement au sol compact aident à mieux répondre aux exigences exactes de vitesse et de taille, par opposition aux conceptions à taille unique d'autrefois. Des conceptions ergonomiques et conviviales sont intégrées à ces emballeuses de caisses de pointe, telles que de grandes portes de plain-pied, un changement de bouton-poussoir, des voyants LED d'état, etc. Ces ajustements font une différence notable dans les opérations quotidiennes et réduisent les temps d'arrêt.

Cancino: Outre l'allégement du fardeau de la formation pour les opérateurs, le plus grand avantage des progrès que j'ai mentionnés est une flexibilité supplémentaire et la réduction de l'empreinte globale de la machine.

Grâce à l'utilisation de robots et à nos conceptions sans pitch, nous sommes en mesure de gérer la complexité et le nombre de variantes de SKU et de pack-pattern dont nos clients actuels ont besoin. Nous travaillons également avec les clients pour «pérenniser» les machines afin de permettre aux clients d'importer de nouveaux modèles d'emballage ou des SKU supplémentaires, le tout dans un encombrement réduit. Nous pouvons utiliser la vision robotique et le classement pour ajouter à la flexibilité de la machine dans la gestion de plusieurs packs de saveurs ou de packs imbriqués. Cette technologie fonctionne non seulement pour les déploiements initiaux, mais la rend également suffisamment flexible pour être déployée dans une nouvelle ligne, si nécessaire.

Quelles sont les zones d'emballage en caisses qui nécessitent encore des travaux et pourquoi?

Maeyaert: Nous commençons tout juste à nous lancer dans l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle (IA). Des données et des capteurs sont disponibles pour les obtenir, mais une grande partie de ce coût est encore élevée. Il faut que l'utilisateur final souhaite mettre ces capacités sur une machine. Les prix sont encore trop élevés pour les inclure en standard. De plus, plus les fabricants de cartons OEM disposent de données, mieux nous pouvons faire fonctionner nos machines. Les usines ont conservé ces données très près de leur poitrine pour des raisons évidentes, mais plus nous pouvons obtenir de données en temps réel, mieux nous pouvons servir nos utilisateurs finaux.

Gessler: Très souvent, l'emballage lui-même est négligé. Les expéditeurs traditionnels à boîte brune – les caisses de conteneurs à fentes régulières (RSC) – sont encore utilisés par de nombreux producteurs. Ces caisses utilisent souvent des matériaux en excès, qui sont des déchets, entraînant des coûts par colis élevés.

Il existe une opportunité pour ces producteurs de passer à un style de boîte plus efficace, réduisant leurs coûts d'emballage dans de nombreux cas de 15% ou plus. Ces formats de boîtiers efficaces sont formés à partir d'un flan plat, sans couture du fabricant. Le montage à partir d'un flan plat peut permettre des débits accrus en utilisant une technologie de montage de caisses plus avancée, comme les monteurs servo-entraînés.

Le carton ondulé de qualité inférieure est un problème sur de nombreux équipements existants sur le terrain. Pour résoudre ce problème, il existe des monteurs qui intègrent un outillage réglable qui permet un changement rapide, manipule facilement le carton ondulé déformé et utilise la compression dynamique pour obtenir des boîtiers parfaitement carrés. De plus, la compression dynamique assure une excellente intégrité du boîtier en appliquant 100 livres de force de compression à chaque joint de colle.

Photo fournie par DelkorPhoto fournie par le conditionneur de caisses MSP de DelkorDelkor utilise une robotique basée sur la vision pour créer des modèles précis de sachets à haute vitesse pour un emballage par un portique à longue course. Cette combinaison de robotique permet l'emballage de formats allant des plateaux de magasin de club de 30 pouces aux plateaux à une seule face et prêts à être étalés.L'encaisseuse MSP de Dellkor utilise la robotique basée sur la vision pour créer des modèles précis de sachets à des vitesses élevées pour le portique à longue course. Cette combinaison de robotique permet de conditionner des formats allant des plateaux de magasin de club de 30 pouces aux plateaux à simple face prêts à l'emploi.

Williams: Des changements plus automatisés, une flexibilité accrue et une facilité d'utilisation en sont quelques-uns. Nous recherchons toujours des moyens d'améliorer notre équipement existant ou de créer quelque chose de totalement nouveau qui change la notion préconçue de la façon dont les choses devraient être faites ou ont été faites dans le passé.

Certains domaines dans lesquels nous voyons des possibilités d'amélioration en ce qui concerne l'emballage des caisses comprennent: une facilité d'utilisation accrue des conditionneurs de caisses grâce à une quantité réduite de pièces de rechange nécessaires, des capacités de changement plus automatisées et la création d'une expérience utilisateur dans laquelle l'équipement est simple et facile. opérer.

Cancino: Alors que le marché continue d'évoluer vers des utilisations de plus en plus nouvelles pour les emballages flexibles, nous continuons à être mis au défi de savoir comment gérer le nouvel emballage plus efficacement. Même pour certaines des technologies existantes, nous continuons à chercher des moyens d'améliorer la vitesse, le classement et la manipulation globale du produit.

Nos clients nous mettent au défi de fournir des empreintes plus petites et des taux d'emballage plus rapides, car nous voyons une grande partie du travail de présentation des produits dans les magasins de détail passer aux fabricants de produits de consommation emballés – ils sont mis au défi de fournir des emballages prêts à être exposés pour un espace de stockage plus petit. Nous travaillons en partenariat avec nos clients pour trouver de nouvelles façons d'orienter et d'emballer les produits dans les caisses afin de réduire la main-d'œuvre au niveau de la vente au détail.

Quelle est la prochaine étape et quand pourrions-nous voir de nouvelles améliorations dans les emballeurs de caisses?

Maeyaert: Les servos linéaires sont ce qui fera passer les machines au niveau supérieur. Les circuits de course servo et les servomoteurs linéaires se sont beaucoup améliorés au cours des deux dernières années. À mesure que le coût diminue, cela permettra aux constructeurs de machines de remplacer les vérins pneumatiques par des servo-actionneurs. Ceux-ci lisseront et accéléreront les machines et permettront un mouvement entièrement coordonné sur tous les aspects de la machine.

Les circuits servo éliminent les pistes complexes à chaîne et à courroie et ajoutent de tout nouveaux niveaux de liberté. Cela nous permettra de créer des machines qui fonctionnent aussi bien que les anciennes machines à cames, mais avec la vitesse et la fiabilité des servos.

Cancino: Alors que nous continuons de nous associer à nos clients, nous envisageons d'inclure davantage de robotique et de servomoteurs linéaires dans les machines d'emballage de caisses, afin de réduire l'empreinte globale. Nous constatons plus de progrès pour rendre les machines moins entraînées par l'opérateur et permettre à nos clients d'avoir un opérateur pour plusieurs machines par rapport au rapport 1: 1 que nous avons vu dans le passé. Nous nous attendons également à ce que l'Internet des objets industriel (IIoT) génère davantage de programmes de maintenance préventive et contribue à réduire les temps d'arrêt imprévus.

Photo fournie par BrentonPhoto fournie par Brenton L'emballeur de caisses à chargement latéral Brenton M2000 entièrement servo peut gérer de nombreux styles de caisses ainsi qu'une gamme de formats d'emballage, y compris des cartons, des bouteilles, des canettes et des bacs. Brenton est une marque de produits ProMach. L'emballeur de caisses à chargement latéral Brenton M2000 entièrement servo peut gérer de nombreux styles de caisses ainsi qu'une gamme de formats d'emballage, y compris des cartons, des bouteilles, des canettes et des bacs. Brenton est une marque de produits ProMach.

Williams: La prochaine étape est l'industrie 4.0 et la surveillance à distance. Nous constatons clairement une tendance à accroître la surveillance des systèmes au sein de notre portefeuille. L'industrie 4.0 est toujours un mot à la mode que nous entendons beaucoup, et nous travaillons pour fournir encore plus de données et d'intégration qu'auparavant.

Les clients demandent aux conditionneurs d'avoir une communication machine à machine et de fournir des données en temps réel, permettant aux fabricants de se connecter dans un environnement de données, de processus, de services, de systèmes et d'actifs compatibles avec l'IoT, tout en les surveillant de n'importe où dans le monde.

Gessler: La conception des caisses a été relativement stagnante au cours de la dernière décennie, les détaillants ne se sont déplacés que ces dernières années vers des emballages prêts à l'emploi. Avec les marchés actuels et en croissance du commerce électronique, il y a beaucoup de changements que les emballeurs de caisses devront s'adapter.

J'envisage plus de collaboration entre les fournisseurs d'équipement et les concepteurs de packages, à l'avenir. Nous avons les deux fonctions en interne. Notre laboratoire d'emballage est entièrement composé d'ingénieurs d'emballage et d'équipements de conception et de test que nos clients peuvent utiliser gratuitement non seulement pour aider à réduire les coûts d'emballage, mais également pour atteindre les objectifs définis par les détaillants – tels que l'emballage prêt à l'emploi, le projet Gigaton de Walmart , et plus. Ce type de développement étroitement connecté permet aux producteurs de suivre le rythme des besoins de leurs clients et permet aux fournisseurs d’équipements de garder une longueur d’avance.

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