Roboterlinien überwinden die Automatisierungshürden von Peeps

PEEPS® werden in Milliardenhöhe produziert und sind so zerbrechlich und ihre Verpackungsformate so vielfältig, dass sie sich der Automatisierung widersetzten, bis ein sanftes, aber schnelles Roboter-Pick-and-Place-Primärverpackungssystem eine Vielzahl von Problemen auf einmal löste.

Just Born Quality Confections wurde 1923 vom russischen Einwanderer Sam Born gegründet und ist ein in der dritten Generation in Familienbesitz befindlicher Süßwarenhersteller, der für die bekannten nationalen Marken PEEPS®, MIKE AND IKE® und HOT TAMALES® sowie mehrere regional bekannte Süßigkeiten bekannt ist.

Just Born ist heute das zehntgrößte Süßwarenunternehmen der USA und wird von den Familieninhabern, dem Vorstandsvorsitzenden David Shaffer, und dem CEO Ross Born geführt. Die Produkte des Unternehmens werden im Inland von 500 Mitarbeitern hergestellt, von denen sich die meisten am Firmensitz und in der Produktionsstätte in Bethlehem, Pennsylvania, befinden, wo Peeps, Mike and Ikes und Hot Tamales hergestellt und verpackt werden.

Wie Sie wahrscheinlich erraten haben, ist die Marke Peeps die bekannteste des Unternehmens – insbesondere die küken- und hasenförmigen Marshmallow-Bonbons, die als Synonym für die Osterfeiertage gelten. Jedes Jahr produziert Just Born 2 Milliarden Peeps für alle vier großen Feiertage. Aber Ostern macht einen Großteil davon aus.

Dinge, die in Milliardenhöhe produziert werden, erfordern fast immer eine Automatisierung. Aber im Gegensatz zu den am meisten standardisierten Massenverkäufern werden Peeps in einer ausreichend großen Vielfalt an Formaten hergestellt und verpackt, sodass sie sich im Laufe der Jahre der Verpackungsautomatisierung widersetzt haben.

Darüber hinaus sind die Produkte aufgrund ihrer zarten, klebrigen Marshmallow-Zusammensetzung und der Zuckerbeschichtung für Maschinen schwierig zu handhaben. Tatsächlich erforderte eine Reihe von Peeps, zumindest bis vor Kurzem, sogar nahezu ausschließlich Handarbeit. Um uns ein Bild zu machen, werfen wir einen Blick auf die Produktlinie. Und denken Sie daran, dass wir hier nur von den Peeps sprechen, nicht von Mike and Ikes, Hot Tamales oder anderen unterschiedlichen Formaten.

Peeps Markenformate und SKU-Verbreitung Die volumenstärksten Peeps-Formen, die Basis-Küken und Hasen, werden als sogenannte Cluster-Produkte verkauft. Das allgemeine Format ist eine Gruppe von 1 x 5 Peeps-Küken oder eine Gruppe von 1 x 4 Peeps-Hasen, die locker „Schulter an Schulter, Hüfte an Hüfte“ innerhalb eines Rudels verbunden sind. Diese Einzeldateiformate werden am häufigsten neben einer identischen Gruppe (oder zwei) in einer in Schlauchbeutel verpackten Spanplattenschale ausgerichtet. Jede gebündelte Kükenreihe wird gepflückt und in einzelne Schalen gelegt, sodass sie von der benachbarten Kükenschale getrennt bleiben. Dadurch entstehen zwei 1x5 gebündelte Reihen in einer typischen 10er-Packung im 2x5-Format. Die Geometrie der Hasen ermöglicht es ihnen, sie ohne Trennung in einer einzelnen, schlauchverpackten Spanplattenschale in den Formaten 1x4, 2x4 oder 3x4 für 4er-, 8er- oder 12er-Packungen zu verpacken. Diese Standardprodukte für Küken und Hasen weichen kaum von dieser Handvoll großvolumiger Formate ab.

Das Wichtigste, was man über Hasen wissen muss, ist, dass Just Born sie zumindest intern als zweidimensionale (2D) Produkte betrachtet, bei denen Variationen nur entlang zweier Achsen auftreten. Diese Art von Peep wurde bereits vor einiger Zeit automatisiert, mit integrierten Linien, die nur diesem 2D-Format gewidmet sind.

In den letzten Jahren hat Just Born seine PEEPS® DELIGHTS™-Kollektion mit in Schokolade getauchten Marshmallow-Küken auf den Markt gebracht, deren Geometrie ausgesprochen dreidimensional (3D) ist. Die Delights-Linie besteht aus einzelnen Peeps. Anstelle eines an der Hüfte befestigten Clusters musste jeder einzelne höherwertige Peep mit geringerem Volumen in seine eigene Nistmulde innerhalb einer thermogeformten Schale gelegt werden, wodurch ein 1x3-Produkt entstand, das dann in eine bedruckte Folienverpackung eingewickelt wird . Diese thermogeformten 3D-Peeps-Tabletts wurden bis vor Kurzem von Hand platziert, da das Produkt selbst so empfindlich war.

„Sie können sich vorstellen, wie viel Arbeit das bedeutete. Drei der vier Bänder hatten in der Regel eine Besatzung von etwa 13 bis 15 Personen, je nach Produktdurchlauf“, sagt Randall Copeland, Senior Vice President Supply Chain Operations bei Just Born. „Und für das vierte Band waren 28 Leute an der Linie erforderlich. Als man also das vierte Band vor dieser Installation einplante, hat man einfach die gesamte Belegschaft ausgelöscht, und dieses Produkt war das einzige, das man bedienen konnte.“

Ziele und Herausforderungen der Automatisierung Das Hauptziel von Just Born bei der Automatisierung war die Lösung dieses Arbeitsproblems. Ein weiteres Ziel bestand darin, repetitive, möglicherweise ergonomisch unfreundliche Arbeiten außerhalb der Produktionslinie zu automatisieren, und zwar in einem Umfeld, in dem gute Arbeitskräfte, wie wir alle wissen, schwer zu finden sind.

„Wir brauchten eine Möglichkeit, unsere 3D-Delights-Linie effizient zu produzieren“, sagt David Yale, Präsident und COO von Just Born. „Wir glauben, dass wir in diesem Teil des Geschäfts ein enormes Wachstum erleben werden.“

Und wenn sie den Sprung wagen wollten, mussten sie das Beladen aller drei Peeps-Kategorien – 2D-Cluster-Peeps, 3D-Cluster-Peeps und 3D-Peeps einzeln – automatisieren. Während die 2D Peeps bereits über dedizierte, automatisierte Linien verfügten, würde eine neue Linie, die die manuellen Arbeitsbänder der 3D Peeps ersetzt – beispielsweise eine Roboter-Pick-and-Place-Linie, die diese drei Produktarten verarbeiten kann – Flexibilität im gesamten Bethlehem-Werk bieten, um Produktion und Arbeitskräfte zu verlagern wie benötigt.

Doch der oben erwähnte Grad an Variabilität stellte eine unmittelbare Hürde dar. Nach der Inbetriebnahme verarbeitet die neue Linie nun 16 verschiedene Rezepte. Die drei verschiedenen Produktlinien entsprechen drei verschiedenen EOATs auf dem Roboter-Pick-and-Place-System. Es gibt zehn verschiedene Tabletts für unterschiedliche Clusterformate auf fünf Karton- und fünf Thermoform-Tabletttypen, die entstapelt werden müssen. Die Integration eines Systems, das zu einer solchen Variation fähig wäre, war entmutigend.

Eine sekundäre Herausforderung, oder genauer gesagt, die andere primäre Herausforderung, war die empfindliche Handhabung, die die Produkte bei hohen Geschwindigkeiten erforderten. Ob einzeln oder in einem 1x5-Einheiten-Cluster, Peeps dürfen einander nicht einmal berühren, wenn sie erst einmal gebildet sind. Sie würden zusammenkleben, der Zuckerüberzug würde abreiben und sie würden das gesamte Werk in der Linie verkleben.

„Der Marshmallow, den wir verwenden, ist nicht wie der, den man in der Tüte kauft, er ist viel weicher“, sagt Copeland. „Wir könnten sie für die Verpackung härter machen, wenn wir eine Reihe von Zusatzstoffen wie Gelatine und Stärke verwenden würden, aber wer möchte das schon essen? Die Weichheit ist sehr wichtig für die Identität unseres Produkts, aber gleichzeitig auch für jeden Roboter, den wir verwenden würden.“ Die Zuckerschicht, die wir verwenden, könnte diese Zuckerschicht nicht durchbrechen. Sobald man rohen Marshmallow berührt, ist er der klebrigste Gegenstand, den die Menschheit kennt. Wir müssten abschalten.“ [Weitere Informationen zur Automatisierung bei der Handhabung klebriger Produkte finden Sie in der Seitenleiste auf Seite 40 – Überlegungen zu klebrigen Produkten.]

Eine integrierte Roboterlösung Ross Born und sein Peeps-Produktionsteam wandten sich zunächst am JLS-Stand auf der PACK EXPO International 2016 in Chicago an ihren Bekannten und Landsmann Craig Souser, CEO von JLS Automation, über dieses Projekt. Besonders angetan war Just Born von einer JLS-Roboter-Pick-and-Place-Vorführung am Stand, bei der ein damals neuer pneumatischer Greifer von Soft Robotics zum Einsatz kam.

„Glauben Sie, dass das bei etwas so Heiklem wie Peeps funktionieren würde?“ fragte ihn Born mit einem wissenden Grinsen. Die Lieferanten von Peeps hatten ihre Hausaufgaben beim Greifer gemacht, wussten von der Verwendung von Soft Robotics als End-of-Arm-Werkzeug durch JLS in anderen Projekten und hatten eine bestehende Beziehung. Damit stand JLS schon früh auf der Shortlist für die Projektintegration.

Just Born hatte eine starke Vorliebe für einen US-Hersteller. Noch besser war es, in der gleichen Zeitzone zu sein. Nur auf der Pennsylvania Turnpike? Schwer zu schlagen.

„Fast jedes Stück der späteren Linie wird in den USA hergestellt“, sagt Copeland. „Das hat für uns viele Vorteile hinsichtlich der Bearbeitungszeit für den Service.“

Nach einem formellen RFP/RFQ-Prozess entschied sich Just Born für ein integriertes Talon-Roboter-Pick-and-Place-System, das von JLS entwickelt und integriert wurde, das die gesamte Primärverpackung handhaben und sich nahtlos vor- und nachgelagert integrieren würde. Das gesamte System wurde vor der Installation im JLS-Werk integriert und montiert.

In diesem Fall war die Anbieterauswahl im Rahmen der Integration ein gemeinschaftlicher Prozess. JLS verfügt über seine bevorzugten Lieferanten und Erfahrungen mit bestimmten OEMs, und Just Born verfügte über eigene Installationen, Beziehungen und Ersatzteilbestände. Bei der Spezifikation der Ausrüstung für das Projekt wurde vereinbart, dass die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Just Born gab JLS viel Spielraum, mit einer Einschränkung. Das einzig wahre „Muss“ von Just Born war, dass Allen-Bradley so viel wie möglich von Rockwell kontrolliert.

„Es war unser Wunsch und der Vorschlag von JLS, dass wir es mit ausreichend Fähigkeiten ausstatten, sodass man eine ganze Zelle verlieren und mit voller Geschwindigkeit weitermachen kann“, sagt Copeland. „Und normalerweise hat es nichts mit der Zelle zu tun. Normalerweise hängt es mit der Verpackungsmaschine zusammen, also haben wir sehr, sehr gute Verpackungsmaschinen, aber kurze Unterbrechungen im Produktfluss passieren aus verschiedenen Gründen, einschließlich routinemäßiger Kontrollen durch den Bediener. Das müssen Sie sein.“ Sie können einen Wickler für ein paar Minuten herunterfahren, um normale Wartungsarbeiten durchzuführen, und müssen sich keine Sorgen machen, dass die Leitungen ausfallen.

So haben sie es geschafft.

An vorderster Front Nach der Verarbeitung werden einzelne Peeps oder Cluster davon auf einem gemeinsamen, unidirektionalen Produkttransferband befördert. Ein Akkumulationssystem von Rotzinger/Transver, das ausschließlich zur Produktkühlung verwendet wurde, wird jetzt mit einer gewissen Integration von JLS und K2 Kinetics als automatisierter Puffer verwendet, um Peeps im unwahrscheinlichen Fall von Problemen mit der nachgeschalteten Ausrüstung zu sammeln und gleichzeitig das Kochen/Ablegen des Peeps zu ermöglichen System, um die Produktion mit hoher Geschwindigkeit fortzusetzen. Nach dem Sammelsystem wird das Produkt zu einem von JLS bereitgestellten Produktverteiler befördert, um eine gute Verteilung des Peeps-Produkts auf dem breiten Aufnahmeband zu gewährleisten.

Sobald Peeps dieses Pick-Band betreten, werden sie von JLS Automation an vier aufeinanderfolgenden Talon-Roboter-Pick-and-Place-Zellen vorbei befördert. In jeder Zelle befinden sich vier ABB Flexpicker-Delta-Roboter (vier pro Zelle oder insgesamt 16 in der Linie), die jeweils von ABB-Robotersteuerungen angetrieben werden (siehe A in Abbildung 1).

JLS integrierte Cognex als Bildverarbeitungssystem für die Roboterkommissionierung. Einzigartig ist, dass diese Anwendung Infrarot-Hintergrundbeleuchtung anstelle einer farbbasierten Erkennung und Sicht verwendet. Bei allen drei verschiedenen Arten von Peeps-Produkten – 2D, 3D-Einzelprodukt und 3D-Cluster – kann grundsätzlich jede Farbe in der Peeps-Palette auf dem Band landen, sodass das Bildverarbeitungssystem nicht auf sichtbares Licht angewiesen sein muss, um das Produkt zu finden Der Pick-Gürtel. Die Infrarot-Hintergrundbeleuchtung (IR) von Cognex löste dieses Problem, indem sie die identifizierten Produkte in Silhouetten statt in mehrfarbige Peeps verwandelte.

Die gesamte integrierte Linie wird von einer Allen-Bradley ControlLogix-SPS von Rockwell Automation in einem Hauptschrank gesteuert, der als Gateway für das System fungiert und die verschiedenen Maschinen und Förderbandantriebe miteinander verbindet.

„Da es unsere Konvention und die Konvention einiger anderer Maschinen war, die in die Linie integriert waren, verwendeten wir Ethernet IP auf der reinen Kommunikationsseite, das ist offensichtlich ein Standardprotokoll für Rockwell“, sagt Souser. „Außerdem ist unser Standard für die HMI-Schnittstelle entweder eine PackML-ähnliche oder eine vollständige PackML-Ausführung. Aus Gründen der Konsistenz auf den Bildschirmen verwenden wir diesen Standard als unseren Standard, und das unabhängig von der Plattform.“

In dieser Spezifikation wurde JLS nicht dazu aufgefordert, die Maschinen oder Mining-Daten ständig zu überwachen. Allerdings verfügen die Maschinen über diese inhärente Fähigkeit. Derzeit verfügt die Leitung über eine Fernzugriffsfunktion, sodass etwaige Probleme mit den Zellen aus der Ferne behoben werden können.

Intern bei Just Born werden Informationen von den Laufwerken abgerufen und in ein (vorhandenes) Wonderware-SCADA-System eingespeist, um Informationen zur OEE zu erhalten. Derzeit prüft das Unternehmen auch anspruchsvollere Rockwell-Analytik. Zu Beginn der Installation und des Projekts waren die Produktivitätssteigerungen so groß, dass sich das Unternehmen nicht auf kontinuierliche Verbesserungen konzentrieren musste – es hatte gerade einen riesigen Sprung gemacht. Aber während Just Born sich auf die Fähigkeiten der Linie konzentriert, sieht es die kontinuierliche Verbesserung durch fortschrittliche Analysen als wichtigen Stabilisator für das Geschäft.

„Wenn die Kosten für Komponenten steigen, steigen auch die Arbeitskosten“, sagt Copeland von Just Born. „Wir wollen in der Lage sein, uns zumindest zu behaupten. Das heißt, wir wollen eine Produktivitätssteigerung in einem Tempo erreichen, das unsere anderen Steigerungen ausgleicht … Wir sind immer auf der Suche nach Verbesserungsmöglichkeiten, und unser wichtigstes Werkzeug ist, offen gesagt, Modernisierung und Kapitalisierung.“ durch den Einbau von Geräten, die uns höhere Geschwindigkeiten, höhere Kapitalkapazitäten und weniger Arbeitsaufwand ermöglichen, was für uns sehr vorteilhaft ist, da [einige] unserer Belegschaft in den Ruhestand gehen.“

Wo der Gummi auf den... Peep trifft? In den bisher existierenden automatisierten Verpackungslinien wurden 2D-Peeps mit einem Vakuumsystem gehandhabt. Im Allgemeinen haben solche Systeme trotz einiger Nachteile zur Zufriedenheit von Just Born funktioniert. Aber wenn man sich einen 3D-Peep ansieht, ist es offensichtlich, dass man ihn nicht mit einem Staubsauger aufnehmen kann.

Die Soft Robotics-Reihe pneumatischer Greifer wurde vor dem Projekt unabhängig von JLS und Just Born getestet und wie oben erwähnt als sehr wahrscheinlich erachtet. Sie ermöglicht die Steuerung der Greifkraft bis auf einen Druck von 0,1 psi. Das bedeutet, dass die Greifer eine äußerst genaue Kontrolle darüber haben, wie sich die einzelnen Greiffinger um das Produkt wickeln. Sie verhalten sich ähnlich wie eine menschliche Hand einen 3D-Peep umschließt und hält, und es geht um konkurrierende Notwendigkeiten.

Einerseits muss der Greifer sanft genug sein, um einen Peep erfolgreich aufzunehmen, ohne die Zuckerkruste zu zerbrechen, den darunter liegenden Marshmallow zu berühren und ein Durcheinander zu verursachen, das die Linie stoppt. Andererseits muss es den Peep fest genug halten, um das Produkt schnell durch den Raum zu bewegen, ohne herunterzufallen, und es muss beschleunigen und abbremsen, um das Produkt genau zu platzieren, und zwar mit der von Just Born angestrebten Geschwindigkeit. Die Fähigkeit jedes Greiffingers, sich zu krümmen und unter das Produkt zu gelangen, um es sanft, aber fest zu umschließen, ist ein großer Vorteil für diese Art von Produktgeometrien.

Erstverpackung Wie bereits erwähnt, fließen Peeps unidirektional auf dem Aufnahmeband an jeder der vier nahezu identischen Roboterzellen vorbei, und die Anzahl der Peeps auf dem Aufnahmeband verringert sich auf Null, wenn sie die erste, zweite, dritte und letztendlich vierte Zelle passieren. Das Aufnahmeband endet, nachdem es die vierte Zelle passiert hat.

Jede Zelle enthält außerdem ein Delta-Wickler-Zuführband mit Nocken, das direkt über dem Aufnahmeband schwebt und es senkrecht schneidet.

Aus der Sicht eines Bedieners, der hinter dem Kommissionierband steht, an dessen Endpunkt hinter der vierten Zelle, ist zu erkennen, dass jeder dieser sich kreuzenden Förderer Primärverpackungen – Spanplatten oder thermogeformte Schalen – von links nach rechts transportiert. Unmittelbar vor den Roboterzellen befinden sich zwei Maschinen pro Förderband, die diese sich kreuzenden Förderbänder versorgen. Während eines Produktdurchlaufs ist nur eines der beiden aktiv, je nachdem, ob das Rezept thermogeformte oder Spanplattenschalen erfordert. Sie sind sowohl fest installiert als auch für einen einfachen Austausch verfügbar und müssen bei Nichtgebrauch nicht vom Band gerollt werden.

Beim Einsatz von thermogeformten Schalen entstapelt jede MGS-Maschine (Firma Coesia) die Schalen und führt sie dem Förderband über das Aufnahmeband zu, damit einer der vier Roboter in der Zelle sie befüllen kann (siehe B in Abbildung 1). Bei Spanplattenschalen formt ein Schalenaufrichter von Kliklok-Bosch die Schalen, verklebt sie mit Heißleimapplikatoren von Nordson in Form und führt sie zum gleichen Zweck über das Aufnahmeband (siehe C in Abbildung 1).

Nachdem die Peeps in das Tablett gelegt wurden, bewegen sie sich weiter stromabwärts, wiederum senkrecht zum und über dem Pflückband, jetzt rechts von der Roboterzelle. Dort werden sie auf Schlauchbeutelmaschinen von Delta/Ilapak auf Stollenförderern in flexible Folie verpackt (siehe D in Abbildung 1).

Von den Verpackungseinheiten fließt das fertige Produkt auf die Förderbänder von NCC Automated Systems, die aus einer Vielzahl von Standard-Dorner-Förderbändern bestehen.

Ergonomie und Raumnutzung Layout und Schaltpläne sind Unterscheidungsmerkmale der Peeps-Reihe. Mit vier Primärverpackungsförderern, die ein einzelnes Aufnahmeband senkrecht kreuzen und jeweils über eine komplette Primärverpackungsausrüstung verfügen, bedeutet das, dass sich auf beiden Seiten jeder Roboterzelle eine Menge Ausrüstung befindet, die Verbrauchsmaterialien für die Nachlieferung benötigt. Ganz gleich, ob es darum geht, die Magazine aus gestanzten Spanplatten oder thermogeformten, ineinander verschachtelten Schalen vor der Zelle wieder aufzufüllen oder das flexible Folienrollenmaterial für die Schlauchbeutelmaschinen nach den Zellen auszutauschen – bei der Integration wurde auf das Layout geachtet, um sichere und einfache Nachschubwege für die Bediener zu gewährleisten .

Beispielsweise sind die Schlauchbeutelmaschinen nicht in identischer Reihenfolge ausgerichtet, sondern alle vier zeigen in die gleiche Richtung. Stattdessen sind sie so ausgerichtet, dass jedes ein Spiegelbild seines Nachbarn ist. Auf diese Weise kann ein Bediener, der zwischen zwei Schlauchbeutelmaschinen steht, beide nahezu gleichzeitig bedienen, was zur Konfiguration der Schlauchbeutelmaschinen zwei statt vier Fahrten bedeutet. Ergonomische Überlegungen wie diese waren bei der Gestaltung und Integration der Linie wichtig.

Die ersten drei Roboterzellen bzw. die drei vorgeschalteten Zellen auf dem Aufnahmeband befördern flussverpackte Packungen in Spiralförderer (siehe E in Abbildung 1), wodurch das Produkt über dem Kopf angehoben wird und der Bediener Zugang zu den Delta-Wicklern hat. Der gesamte Transport verpackter Produkte wurde von NCC Automated Systems unter Verwendung von Dorner-Komponenten durchgeführt. Die Förderer für verpackte Produkte verwenden Bänder mit hoher Reibung, die das Produkt auf dem Förderer halten, ohne dass Seitenführungen erforderlich sind. Durch den Wegfall der Seitenführungen können die Förderer für verpackte Produkte jedes Rezept ausführen, ohne dass Umstellungseinstellungen erforderlich sind. Der Förderer für verpackte Produkte nach der vierten Zelle wurde ebenfalls von NCC und Dorner entworfen, erfordert jedoch aufgrund der Anordnung nicht den vertikalen Spiralförderer, der für den Zugang des Bedieners bei den vorherigen drei erforderlich war.

Die erste und vierte Roboterzelle versorgen eine von zwei parallelen Kartonpackstationen, die zweite und dritte Roboterzelle versorgen die andere. Diese Aufnahmestationen befinden sich senkrecht zum Aufnahmeband unmittelbar hinter den Schlauchbeutelmaschinen, sodass die fertigen Produkte nach dem Schlauchbeutelverpacken zwei 90-Grad-Drehungen auf den Förderbändern machen.

Zeilenende neben Automat? Kurz vor dem Eintritt in eine der parallelen Kartonverpackungsstationen durchläuft das Produkt eines von zwei Metalldetektionssystemen von Mettler Toledo/Safeline (siehe F in Abbildung 1). Das Aufrichten und Verpacken der Kartons bleibt vorerst manuell. Erwarten Sie jedoch nicht, dass dies so bleibt, während sich die Linie weiterentwickelt.

„Als ich nach der Installation zum ersten Mal vor Ort war“, sagt Souser, „sagte Ross Born, sobald wir den Raum betraten: ‚Nun, Sie haben ein echtes Problem für mich geschaffen. Ich muss jetzt Kartonpacker kaufen, weil.‘ „Unsere Leute können nicht mehr mit der Linie mithalten.‘“ Der Dominoeffekt der vorgelagerten Automatisierung wird zweifellos auch nachgelagert spürbar sein.

Bemerkenswert ist, dass Just Born kürzlich dazu übergegangen ist, neben der eher traditionellen Wellpappe auch mehr bedruckte, einzelhandelsfertige Wellpappkartons zu verwenden. Dies führt zu einem zusätzlichen Maß an Komplexität beim Aufbau und Verpacken der Kartons. Zweifellos wird Just Born beides mit einzelnen Maschinen machen wollen.

Handverpackte Kartons werden dann auf den beiden parallelen verbleibenden Linien zu einem der beiden Kartonverschließer/-verschließer von Wexxar Bel transportiert (siehe G in Abbildung 1), einer am Ende jeder Kartonverpackungsstation. Ein Paar Wachsstrahldrucker von Markem Imaje kodieren und markieren die Kartons, um die Linie fertigzustellen. Auch das Palettieren und Stretchen erfolgt in Handarbeit.

Projektumfang und Gesamtbild In Bezug auf den Investitionsaufwand, die Größe und den Umfang (was auch immer Sie wollen) war die integrierte JLS-Linie eines der größten Projekte überhaupt für Just Born, wenn nicht sogar das größte. Es beseitigte die beiden Hürden der Produktvariabilität und der Produktfragilität und steigerte dadurch die Produktivität im gesamten Werk, nicht nur in der zuvor problematischen 3D-Peeps-Linie.

„Das gibt uns so viel Flexibilität“, sagt Yale. „Das eingeführte System ist nicht nur für Peeps Delights gedacht, sondern gibt Randall [Copeland] und seinem Team auch die Möglichkeit, unsere regulären Peeps auf dieser Linie in einer Vielzahl verschiedener Konfigurationen und Pakete durchzuführen, was wir noch nie getan haben.“ Wir hatten zuvor die Flexibilität, auf jeder unserer Linien zu arbeiten. Wir können Hasen, Küken, normale, gefüllte und mit Boden versehene Linien herstellen. Es ist ziemlich erstaunlich, diese Alleskönner-Linie zu haben, die auch sehr effizient ist, während es in einer Linie zuvor 20 Linien gab seltsame Leute packten Produkte in Schalen, was ineffizient war. Wir wollten eine Möglichkeit finden, den Aufbau einer Produktionszuteilung für diese Linie zu rechtfertigen, und wir bekommen sie und hoffen, dass diese Linie in Zukunft mehr Arbeitsbelastung aufnehmen kann.“

Aber all diese Veränderungen waren taktische Erfolge, die zu einer Verbesserung der Strategie von Just Born (eigentlich jedem Unternehmen) führten: mehr Produkte mit einer besseren Marge zu verkaufen, um zu wachsen.

„Unsere Flexibilität bei der Herstellung, bei der Produktart und auch bei der Zuteilung von Arbeitskräften für die Produktion hat sich allesamt positiv ausgewirkt. Es war ein Gewinn an vielen verschiedenen Fronten“, sagt Yale. „Es ist ein Wachstumsförderer, was meiner Meinung nach die beste Art ist, darüber nachzudenken.“

Copeland stimmt zu. „Es ist jetzt wirtschaftlicher, diese wirklich schönen Premiumprodukte zu verkaufen; die Effizienz entspricht der unserer Produkte mit größeren Mengen, und das hat es uns ermöglicht, zu Walmart zurückzukehren und sie dafür zu begeistern und mehr Angebote zu erhalten, als wir sonst hätten.“ Das hatten wir nicht. Wir können Investitionsgüter als Verkaufshilfe betrachten.“

Wohin gehen die Wehen? Die manchmal unangenehme Kehrseite der Medaille beim Thema Automatisierung ist, je nach Sichtweise, das Gefühl, dass Menschen ihren Arbeitsplatz an Roboter verlieren. Die Leser dieses Magazins werden wissen, dass dies größtenteils nicht der Fall ist, da es an qualifizierten Talenten mangelt. Zweitens sind diese Art von Arbeiten – in diesem Fall das stundenlange Verpacken einzelner, zerbrechlicher, klebriger Produkte von Hand – nicht besonders wünschenswert, herausfordernd oder ergonomisch freundlich. Bei Just Born war das eigentliche Problem der natürliche Prozess, dass langjährige Mitarbeiter aus dem Arbeitsleben ausscheiden und niemand da ist, der sie ersetzen könnte.

„Es hat mir wirklich geholfen, weil ich nicht genug Leute einstellen kann“, sagt Randall Copeland, Sr. VP, Supply Chain Operations, Just Born. „Das hat dazu geführt, dass eine alternde Belegschaft abgebaut werden konnte, dass Leute gehen konnten und ich nicht so viele einstellen musste, weil es heutzutage und in diesen Zeiten nicht einfach ist, gute Leute einzustellen. Als wir das hinzufügten, verlor also niemand seinen Job.“ Automatisierung. Umgekehrt musste ich einfach nicht so viele Leute einstellen und konnte sie dort einsetzen, wo ich sie brauche, was das Geschäft von Mike and Ike und Hot Tamales wachsen lässt. Es hat wirklich geholfen, auf eine Weise, die wir nie erwartet hätten ."

Spreiz- und Abstandsschlüssel, um klebrige Situationen zu vermeiden Vor der Primärverpackung und der neuen Robotik war bereits vor der Installation ein großes Stausystem/Puffer von Rotzinger/Transver installiert. Aber in den alten Zeiten der manuellen Verpackung auf der 3D-Linie bestand die Hauptfunktion der Akkumulation darin, dem Produkt eine ausreichende Abkühlzeit zu geben. Angesichts des Potenzials für höhere Geschwindigkeiten und der Notwendigkeit, sicherzustellen, dass die Produkte immer einen guten Abstand haben, um Bruch und Marshmallow-Hölle zu vermeiden, arbeitete JLS Automation mit K2 Kinetics und dem OEM Rotzinger/Transver zusammen, „um das System so weit zu integrieren, dass die Geschwindigkeiten, mit denen die Produkte geändert werden, geändert werden.“ „Die Linie läuft von Moment zu Moment, basierend auf dem Zustand des Systems als Ganzes. Dadurch können wir die Linie während des Betriebs dynamisch steuern, wodurch Ausschuss reduziert und der Durchsatz erhöht wird“, sagt Lucas Boucher Project Engineering Manager, JLS. „Der Rotzinger-Puffer fungiert jetzt als echter Puffer und gleichzeitig als Kühlregal.“

Jetzt wird ein 45-Grad-Übertragungsspreizband verwendet, um das Produkt breit und gleichmäßig über das Aufnahmeband zu verteilen, sodass es sich nicht berührt, was im Wesentlichen zu einer besseren Produkttrennung über das Band führt.

Der Spreizeffekt verhindert nicht nur, dass sich Produkte berühren, sondern ermöglicht den Pick-and-Place-Robotern mit ihren Soft Robotics-Roboter-„Fingern“ auch ausreichend Platz zwischen jedem einzelnen oder jeder Gruppe von Peeps.

„Wir mussten eigentlich nur einen der drei verschiedenen Produkttypen verteilen“, sagt Boucher. „Bei der von uns implementierten Streulösung ist es praktisch, dass wir die Streufunktion entweder ein- oder ausschalten können, indem wir die Förderbänder entweder mit der gleichen oder mit variablen Geschwindigkeiten betreiben, ohne dass wir überhaupt etwas umstellen müssen.“ PW

Qualitätskontrolle und Greiferhygiene Im vorgelagerten Prozess stellten Just Born und JLS beide schon früh fest, dass die Handhabung des Roboters zu klebrigem Durcheinander führen könnte, wenn der Zucker nicht richtig und gleichmäßig auf dem Peep abgelagert würde. Als Reaktion darauf verschärfte Just Born sein Qualitätskontrollprogramm in Bezug auf Form und Verarbeitung. Es gab keine umfassenden Prozessänderungen zur Anpassung an die Roboterlinie, aber durch kleine Änderungen am QC-Prozess konnte Just Born auch die Ausschussmenge reduzieren.

„Die zusätzliche Qualitätskontrolle diente nicht nur dazu, die Roboter bei Laune zu halten“, sagt Souser.

Just Born wollte auch die Lebensmittelsicherheit verbessern, und JLS lieferte einige der Konstruktionen, die normalerweise nur in einer echten Wash-Down-Umgebung möglich wären. Just Born wollte das hygienischste Kommissioniersystem, das es geben konnte. Die Greifer werden beim Wechsel zwischen Peep-Formaten – 2D-Cluster, 3D-Cluster oder 3D-Singles – gereinigt und einer Hygieneprüfung unterzogen.

„Sie entfernen den eigentlichen Greifer an der Stelle, an der er mit dem Arm verbunden ist, und tauchen das Werkzeug dann buchstäblich in einen Eimer mit nicht ausspülbarer Desinfektionslösung. Das ist alles. Die Umstellung auf einen Greifer dauert 30 Sekunden.“ sagt Copeland. „Grundsätzlich ist alles, vom Aufnahmeband abwärts, abwaschbar, und alle vorgelagerten Förderbänder werden abgespritzt“, fügt Boucher hinzu.

Da dieses Projekt vom Handverpacken zum automatischen Verpacken überging, ist ein Greiferwechsel vergleichbar mit dem Wegwerfen der Handschuhe zwischen verschiedenen Durchläufen. Anstatt Handschuhe wegzuwerfen, reinigen sie diese Werkzeuge.

Auch die Ansammlung von Zucker war ein Problem, aber das Team erkannte, dass die Ansammlung von Zucker aufhört, sobald er sich bis zu einem minimalen Grad ansammelt, um die Greifer zu bedecken. Vor Beginn des Projekts wurden bei JLS zahlreiche Tests und Validierungen durchgeführt, bevor sich herausstellte, dass es sich nicht um ein Problem handelte. pw

Mike und Ike Brand erholen sich In den letzten Jahren hat Just Born die ehrwürdigen, aber stagnierenden Markenbonbons Mike und Ike mit einer cleveren Social-Media-Kampagne wiederbelebt, bei der der fiktive Mike in einem ebenso fiktiven Streit gegen den fiktiven Ike antritt. Die Idee bestand darin, klassische musikalische Duo-Splits nachzuahmen und „künstlerische Unterschiede“ mit aller Scheinheiligkeit anzuführen, die sie aufbringen konnten. Sie verbreiten diese vorgetäuschte Dramatik über Social-Media-Kanäle, um ein junges Publikum zu erreichen, das Mike und Ike bisher nicht auf dem Schirm hatte. Es war so erfolgreich, dass das Unternehmen bald seine Mike- und Ike-Linien und die ähnlich verpackten Hot Tamales-Linien weiter automatisieren musste.

Die Primärverpackung von Mike and Ike und Hot Tamales ist ein rechteckiger, bedruckter 5-Unzen-Spankartonkarton, der gemeinhin als Theaterbox bezeichnet wird und landesweit in allen Einzelhandelskanälen erhältlich ist. Ein weiterer wichtiger Verpackungstyp für die Marken ist ein kleinerer, bedruckter Spanplattenkarton mit einem Fassungsvermögen von 0,78 Unzen, der als „Changemaker“ bezeichnet wird, da der Vorabpreis auf der kleinen Schachtel 25 Cent beträgt. Diese gestanzten Kartons wurden lange Zeit von Kartonierern in hoher Geschwindigkeit aus einem Magazin aufgerichtet, befüllt und verschlossen. Da die Produkte immer beliebter wurden, benötigten die Ingenieure von Just Born nachgeschaltete Ausrüstung, um Geschwindigkeiten von bis zu 600 Kartons pro Minute zu erreichen, und als Neuling hofften sie, die 0,78-Unzen-Box verpacken zu können. Kartons in 24er-Kartons für den Einzelhandel.

Als sie nach Einzellösungen suchten, entdeckten sie ein einziges Maschinensystem von Aagard, das alles von der Zusammenstellung über das Verpacken in einzelhandelsfertige Kartons, das Verpacken der einzelhandelsfertigen Kartons in Wellpappkartons bis hin zur Palettierung bewältigen konnte.

Die kundenspezifische Aagard-Maschine integriert auch den Wachsstrahldruck von Markem Imaje, viele integrierte Vorgänge, die normalerweise später in die Produktion gehen, und alle Kommunikationssignale, 30 verschiedene Sicherheitszonen, die unter einer einzigen Rockwell-SPS-Steuerung betrieben werden.

„[Die 0,78-Unzen-Mike und Ikes] sind kleine, kostengünstige Produkte. Wenn Sie etwas für 25 Cent verkaufen und einen Gewinn erzielen möchten, müssen Sie viele davon herstellen“, sagt Copeland. „Also kommen diese kleinen ‚Changemaker‘ die Linie entlang und werden von einer Tishma-Maschine mit 600 Kartons pro Minute befüllt. Sie werden schnell gewogen und auf Metall erkannt, bevor sie in den Aagard gelangen. Die Maschine nimmt diese 600 einzelnen Kartons mit 600 auf pro Minute und packt 24 Kartons in einen einzelhandelsfertigen Karton und stellt dann 16 einzelhandelsfertige Kartons in einen Versandkarton aus Wellpappe zusammen.“

Die Rechnung ergibt 384 einzelne Kartons pro Versender, sodass ungefähr zwei Kartons pro Minute verkraftbar klingen, die Palettierung jedoch in derselben Maschine ohne Anhäufung erfolgt. Dies zeigt den eigentlichen Treiber für die Umstellung auf eine einzige Sekundärverpackungs- bis End-of-Line-Lösung: Einsparungen an Stellfläche durch den Wegfall von Pufferzonen und Fördermitteln, während von der Sekundärverpackung bis zur Palettierung alles auf eine einzige SPS-Steuerung umgestellt wird.

„Es ist erstaunlich“, fügte Copeland schlicht hinzu.