Manuālas un pilnībā automātiskas robotu palešu sistēmas: kopējo īpašuma izmaksu novērtēšana

Lai gan manuālai paletēšanai nepieciešami mazāki sākotnējie kapitāla izdevumi, liela darbaspēka mainība, pieaugošās algas, darbinieku kompensācijas prasības un kravas bojājumi padara to arvien neilgtspējīgāku. Pāreja uz apilnībā automātiska robotu palešu sistēmasamazina atkarību no darbaspēka līdz pat 85%, palielina līnijas beigu-no -no 40% līdz 60% caurlaidspēju un krasi samazina produkta bojājumu līmeni. Visaptverošs kopējo īpašuma izmaksu (TCO) novērtējums liecina, ka mūsdienīgsnoliktavas paletieris robotssasniedz pilnu kapitāla atmaksu 12–18 mēnešu laikā, pārvēršot darbības izdevumus ilgtermiņa rentabilitātē.

Materiālu apstrādes-beigās- notiek straujas rūpnieciskas pārmaiņas. Vēsturiski loģistikas centri un ražošanas iekārtas bija ļoti paļāvušās uz cilvēku darbu, lai sakrautu kastes, somas, kastes un paplātes uz paletēm. Tomēr mainīgie makroekonomiskie apstākļi, smags darbaspēka trūkums un strauji augošās klientu gaidas attiecībā uz piegādes ātrumu ir pārveidojušas globālo iepakojuma ainavu.

Izaugsmepalešu robotu tirgus To lielā mērā veicina vajadzība automatizēt atkārtotus, fiziski prasīgus uzdevumus. Rūpnīcu vadītāji un operāciju vadītāji vairs nevar uzskatīt, ka-nobeigums- ir vienkāršs roku darbs. Tā vietā kraušana tagad ir atzīta par kritisku darbības mezglu, kas tieši ietekmē vispārējo aprīkojuma efektivitāti (OEE), atbilstību darba drošības prasībām un piegādes loģistikas efektivitāti.

Veicot stingru finanšu analīzirobotizētie paletētāji pret manuālajām sistēmām, koncentrējoties tikai uz sākotnējām mašīnu iegādes izmaksām, tiek iegūts maldinošs priekšstats. Lai veiktu patiesu finanšu novērtējumu, ir jāanalizē kopējās īpašuma izmaksas (TCO) 5 līdz 10 gadu aprīkojuma dzīves cikla laikā. Šajā rokasgrāmatā ir sadalīti kapitāla, darbības un slēptie finanšu mainīgie, kas nepieciešami, lai novērtētu manuālu sakraušanu salīdzinājumā ar automatizētu.noliktavas paletieris robots.

Lai novērtētu kopējās īpašumtiesību izmaksas, inženieru komandām vispirms ir jāizstrādā skaidras darbības definīcijas gan manuālām kraušanas darbplūsmām, gan automatizētām robotizētām šūnām.

2.1 Manuālās palešu izlikšanas darbības

Manuālā palešu novietošana pilnībā ir atkarīga no operatoriem, kas atrodas izvades konveijera līnijas galā. Darbinieki manuāli paceļ ienākošās pakas, izlīdzina tās atbilstoši iepriekš-noteiktiem līmeņu modeļiem un sakrauj uz koka vai plastmasas paliktņiem.

Manuālās sakraušanas galvenās darbības īpašības ietver:

• Liela fiziskā slodze:Operatori 8 stundu maiņas laikā atkārtoti saliek, griež un paceļ lietderīgās kravas no 5 kg līdz 25 kg.

• Maināms caurlaides ātrums:Cilvēka kraušanas ātrums neizbēgami samazinās laika gaitā muskuļu noguruma dēļ, kā rezultātā ražošanas pīķa stundās-no-iztrūkst līnijas.

• Nekonsekventa slodzes stabilitāte:Sakraušanas kvalitāte ievērojami atšķiras atkarībā no individuālā operatora prasmēm, kā rezultātā rodas nevienmērīgi palešu līmeņi, kravu pārvietošana transportēšanas laikā un iespējama produkta saspiešana.

2.2 Pilnībā automātiskas robotu palešu sistēmas

A pilnībā automātiska robotu palešu sistēmaintegrē mehāniskos, elektroniskos un programmatūras komponentus paš-noteiktā, ātrdarbīgā-kraušanas šūnā.

Automatizētas šūnas arhitektūra parasti ietver:

• Lielas-lietderīgās slodzes šarnīrveida robotieroči:Rūpnieciskais 4 asu vai 6 asupalešu robotu rokasizstrādāts nepārtrauktam darbam, ātriem cikla laikiem un lielai kravnesībai no 100 kg līdz 500 kg.

• Pielāgots-rokas rīka beigas-(EOAT):Specializēti satvērēji-piemēram, lielas-platības vakuuma putuplasta plāksnes, mehāniskās sānu-skavas vai apakšējās-atbalsta dakšas-, kas paredzētas atsevišķu kastu, pabeigtu rindu vai pilnu produktu līmeņu atlasīšanai, nesabojājot saturu.

• Padeves konveijeri un šablona{0}}formēšanas stacijas:Servo{0}}konveijera vienības, kas secīgi, pagriežot un grupē ienākošās kartona kastes optimālās slāņu konfigurācijās pirms robotizētas savākšanas.

• Perifērijas automatizācija:Automātiski tukšo{0}}palešu dozatori, slīdošo-lokšņu ievietotāji un integrētie elastīgie iesaiņotāji, kas apstrādā izejmateriālus un apstrādā palešu kravas bez cilvēka iejaukšanās.

• Drošības bloķētāji un korpusi:Gaismas aizkari, bloķēti drošības nožogojumi un zonas skeneri, kas atbilst starptautiskajiem mašīnu drošības standartiem (ISO 10218 / ANSI/RIA R15.06).

Lasīt vairāk:《Šušanas mašīnas IA analīze: darbaspēka ietaupījums, atkritumu samazināšana un atmaksāšanās perioda ekspress

Lai novērtētu TCO, ir jāskatās ne tikai uz iepriekšējiem rēķiniem. Kopējās īpašumtiesību izmaksas ietver visus tiešos, netiešos un slēptos izdevumus, kas radušies no sistēmas iegādes līdz uzstādīšanai, ikdienas ekspluatācijai, apkopei un iespējamai ekspluatācijas pārtraukšanai.

TCO aprēķina formula:

TCO=kapitāla izdevumi (CapEx) + tiešie darbības izdevumi (tiešie darbības izdevumi) + netiešie darbības izdevumi (netiešās darbības izmaksas) - atlikušā aktīvu vērtība

Kopējo izmaksu sadalījuma kategorijas

• Kapitāla izdevumi (CapEx):

Sākotnējā tehnikas un robotu ieroču iegāde

Pielāgota EOAT satvērēju inženierija un izgatavošana

Līniju integrācija, konveijeri un PLC programmēšana

Piegāde, uzstādīšana un aprīkojuma utilītas jauninājumi

• Tiešie darbības izdevumi (OpEx Direct):

Operatoru algas, pabalsti un algas nodokļi

Elektroenerģijas patēriņš

Regulāra mehāniskā apkope un rezerves daļas

Programmatūras licencēšana un kontroliera programmaparatūras atjauninājumi

• Netiešie darbības izdevumi (OpEx Indirect):

Darba ņēmēju kompensācijas prasības un medicīniskās apdrošināšanas prēmijas

Darbinieku vervēšanas, uzņemšanas un pārkvalifikācijas izdevumi

Tranzīta kravas bojājumi, produktu lūžņi un pārsaiņošana

Neplānotas līnijas dīkstāves un sašaurinājuma izmaksas

Tālāk esošajā tabulā ir norādītas galvenās atšķirības starp tehniskajiem, finansiālajiem un darbības parametriem, salīdzinot manuālo palešu novietošanu ar automatizētu.pilnībā automātiska robotu palešu sistēma.

Lai analizētu finansiālo ietekmirobotizētie paletētāji pret manuālajām sistēmām, novērtēsim reprezentatīvu reģionālo ražošanas un izplatīšanas iekārtu.

5.1. Pamatdarbības parametri

• Darbības grafiks:2 maiņas dienā, 5 dienas nedēļā, 50 nedēļas gadā (4000 darba stundas gadā).
• Ražošanas ātrums:18 gadījumi/minūtē nepārtrauktā izplūdes līnijā.
• Manuālais personāls:2 operatori vienā maiņā (kopā 4 operatori 2 maiņās), kas paredzēti manuālai sakraušanai.
• Pilnībā apgrūtināta darbaspēka likme:32,00 USD stundā (ietver pamatalgu, algas nodokļus, medicīniskos pabalstus un apdrošināšanu).
• Gada tiešo darbaspēka izmaksu aprēķins:4 strādnieki x 2000 stundu x 32,00 ASV dolāri stundā =256 000 USD gadā.

5.2. Manuālais sistēmas izmaksu profils (5 gadu horizonts)

5 gadu periodā roku darba likmes nepaliek nemainīgas. Pieņemot konservatīvu 4% gada algu inflācijas līmeni, tiešās darbaspēka izmaksas pastāvīgi palielinās.

Tiešie darba izdevumi:

• 1. gads: $256,000
• 2. gads: $266,240
• 3. gads: $276,890
• 4. gads: $287,965
• 5. gads: $299,484
• Starpsumma tiešais darbs: $1,386,579

Netiešās un slēptās manuālās izmaksas:

• Darbā pieņemšanas un pārkvalifikācijas izmaksas:Liels apgrozījums manuālajā palešu ieklāšanā (vidēji 35% gadā) prasa uzņemt ~1,4 jaunus darbiniekus gadā, un tiek lēsts, ka darbā pieņemšanas/apmācības izmaksas ir 6000 USD par vienu nomu.

5 gadi kopā: $42,000

• Strādnieku kompensācijas un ergonomikas prasības:Skeleta-muskuļu sistēmas traucējumu (MSD) prasības iepakošanas līnijās vidēji USD 28 000 par katru incidentu, un vidēji viena liela prasība reizi divos gados.

5 gadi kopā: $70,000

• Pretenzijas par produkta bojājumiem un kravas pārvadāšanu:Nekonsekventa manuāla sakraušana rada drupinātus zemākus līmeņus un kravas nobīdes tranzīta laikā, izmaksājot aptuveni 0,15% no kopējās produkta sūtījuma vērtības (~18 000 USD gadā).

5 gadi kopā: $90,000

Kopējās 5 gadu manuālo darbību izmaksas: $1,588,579

5.3. Pilnībā automātisks robotu palešu ievilkšanas sistēmas izmaksu profils (5 gadu horizonts)

Tagad apskatīsim pabeigtās instalēšanas finanšu profilupilnībā automātiska robotu palešu sistēma.

Sākotnējais kapitālieguldījums (CapEx):

• Liela-lietderīgā slodze, 4 assnoliktavas paletieris robotsroka: 95 000 USD
• Pielāgots vairāku{0}}zonu vakuuma/skavas EOAT satvērējs: 35 000 ASV dolāru
• Padeves konveijera secība, palešu dozators un drošības nožogojums: 85 000 USD
• Vadības inženierija, PLC programmēšana un WMS integrācija: 45 000 USD
• Piegāde, mehāniskā uzstādīšana un nodošana ekspluatācijā: 25 000 USD
• Kopējais gatavais kapitāls: $285,000

Tiešie darbības izdevumi (OpEx):

• Uzraudzības darbs:Šūna prasa aptuveni 0,1 FTE (15 minūtes vienā maiņā) plēves iekraušanai, palešu pārkraušanai un uzraudzības uzraudzībai.

5 gadu uzraudzības darbs: $64,000

• Elektroenerģijas patēriņš:Šūna vidēji patērē 12 kW/stundā. Ar rūpnieciskās elektroenerģijas likmi 0,12 USD/kWh 20 000 darba stundu laikā 5 gadu laikā:

Aprēķins:12 kW x 20 000 stundas x 0,12 USD/kWh

5 gadu enerģijas izmaksas: $28,800

• Profilaktiskā apkope un rezerves daļas:Plānotā eļļošana, vakuuma spilventiņu nomaiņa, siksnu nospriegošana un programmatūras atjauninājumi tiek lēsti 2,5% no aprīkojuma CapEx gadā (~7125 USD gadā).

5 gadu uzturēšanas izmaksas: $35,625

• Produkta bojājumu likmes:Samazināts par 95%, pateicoties mīkstajai-pieskāriena satveršanai un dinamiskai slodzes sadalījumam.

Izmaksas par produkta bojājumiem 5 gados: $4,500

Kopējās 5 gadu automatizētās robotu sistēmas izmaksas: $417,925

5.4. Atmaksas perioda un neto pašreizējās vērtības (NPV) analīze

Salīdzinot abas finanšu trajektorijas, ir redzamas ievērojamas atšķirības darbības izdevumos.

• 5 gadu neto darbības ietaupījumu formula:5 gadu manuālās izmaksas - 5-Gadu automatizētās izmaksas
• 5 gadu neto darbības ietaupījumi: $1,588,579 - $417,925 = $1,170,654

Atmaksas perioda aprēķins:

• Ikgadējie neto darbības ietaupījumi:1 170 654 USD / 5 gadi =234 131 ASV dolāri gadā
• Atmaksas perioda formula:Sākotnējais kapitālieguldījums (CapEx) / Ikgadējie neto darbības ietaupījumi
• Atmaksas periods: $285,000 / $234,131 ≈ 1,22 gadi (aptuveni . 14.6 mēneši)

Izmantojot 7% ​​diskonta likmi, 5 gadu neto pašreizējā vērtība (NPV), pārejot uz automatizētunoliktavas paletieris robotspārsniedz$850,000, kas parāda, ka automatizācijas aizkavēšana rada ievērojamas alternatīvās izmaksas.

Lasīt vairāk:《Paletizeri vs. Manuālais darbs: Pareizā risinājuma izvēle jūsu biznesam

Lai gan finanšu rādītāji ir pārliecinošs piemērs automatizācijai, loģistikas vadītājiem ir jānovērtē arī kvalitatīvie un stratēģiskie darbības ieguvumi, salīdzinotrobotizētie paletētāji pret manuālajām sistēmām.

Stratēģisko ieguvumu sadalījums

• Operatīvā noturība:

Nepārtraukta 24/7 ražošanas iespēja bez operatora noguruma

Pilnīga imunitāte pret reģionālo darbaspēka trūkumu un darba kavējumiem

Ātra likmju mērogošana sezonālā pieprasījuma pieauguma laikā

• Kvalitāte un zīmola aizsardzība:

Vienota līmeņu izlīdzināšana un augstas{0}}precizitātes kastes izvietojums

Tranzīta kravas sabrukumu un saplēstu iepakojumu likvidēšana

Samazinātas klientu atmaksas un pretenzijas par bojātu kravu

• Veikala grīdas optimizācija:

Kompaktais šūnu nospiedums atbrīvo vērtīgu grīdas platību ražošanai

Samazināta autoiekrāvēju satiksme pie iepakošanas līnijas izplūdes vietām

Tīra, ISO{0}}saderīga rūpnieciskā darba vide

6.1. Paredzamā caurlaidspēja un līnijas stabilizācija

Veicot manuālas darbības,{0}}līnijas-beigas iepakojums ir neaizsargāts pret cilvēka nogurumu, maltīšu pārtraukumiem, maiņu maiņu un darba kavējumiem. Viens operators, kas neatrodas iepakošanas līnijā, var piespiest iepriekšējās ražošanas iekārtas darboties ar samazinātu ātrumu vai pilnībā apstāties.

A pilnībā automātiska robotu palešu sistēmadarbojas kā uzticams līnijas stabilizators. Kad robota roka ir integrēta galvenajā programmējamā loģiskā kontrollera (PLC) arhitektūrā, robota roka nepārtraukti darbojas noteiktā cikla ātrumā, novēršot augšējo pretspiedienu un uzturot nemainīgu rūpnīcas jaudu.

6.2. Ergonomisko veselības apdraudējumu novēršana

Skeleta-muskuļu traumas, ko izraisa manuāla sakraušana, ir viena no augstākajām drošības saistībām noliktavā un ražošanā. Tūkstošiem kilogramu celšana maiņā izraisa hroniskas muguras traumas, atkārtotas slodzes traucējumus un dārgas darbinieku kompensācijas prasības.

Izvietošanapalešu robotu rokasnoņem operatorus no bīstamajām celšanas zonām. Cilvēkstrādniekus var paaugstināt{1}}vērtības lomās, piemēram, kvalitātes kontroles tehniķos, mašīnu operatoros vai krājumu pārvaldniekos, tādējādi uzlabojot personāla morāli un darbinieku noturēšanu.

6.3. Precīza slodzes veidošana un telpas optimizācija

Mūsdienu robotizētās kraušanas šūnas izmanto precīzu pozīcijas kontroli, lai izveidotu perfekti kvadrātveida, ļoti stabilas palešu kravas. Precīza izvietošana nodrošina, ka kastes stūri izlīdzinās vertikāli, maksimāli palielinot gofrētā kartona strukturālo kraušanas izturību.

Stabilas, vienādas paletes piedāvā būtiskas priekšrocības{0}}

• Maksimālais treilera apjoms:Perfekti kvadrātveida paletes var cieši iekraut kravas piekabēs bez pārkares, tādējādi palielinot kuba izmantošanu un samazinot transporta izmaksas.

• Bezšuvju automatizētā noliktavas glabāšana:Vienotās paletes novērš pārkares iestrēgumus, ieejot High{0}}Bay Automated Storage and Retrieval Systems (ASRS).

Lasīt vairāk:《Jūsu ceļvedis automātiskai palešu ieliktņu apkopei: uzticamības maksimāla palielināšana un ROI ekspress

Pārejot no manuālām darbībām uz automatizētu šūnu, inženieru komandām ir jānovērtē īpašas tehniskās prasības, lai nodrošinātu, ka izvēlētā tehnika atbilst objekta mērķiem.

7.1. Robota rokas kinemātika: 4 ass pret. 6-ass

Pareizas mehāniskās konfigurācijas izvēle palešu robotu rokasatkarīgs no produktu daudzveidības un kustības prasībām.

• 4 ass šarnīrveida roboti:Standarta darba zirgspalešu robotu tirgus. 4-ass robotiem ir mehāniski paralēli savienojumi, kas visu laiku notur lietderīgo kravu paralēli grīdai. Tie piedāvā lielu kravnesību (līdz 300 kg), ātru cikla laiku (12–25 pacēlumi minūtē) un vienkāršu programmēšanas arhitektūru.

• 6 asu šarnīrveida roboti:Nodrošiniet pilnas 3D telpiskās rotācijas. 6-ass tiek atlasītas, ja ienākošie produkti ir jāsaliek, jāapgriež, jāpārorientē šaurās vietās vai jāizvēlas no sarežģītiem vairāku{3}}konveijera izvietojumiem.

7.2

EOAT satvērējs ir kritiskā saskarne starp robota roku un izstrādājumu. Izvēloties nepareizu satvērēja dizainu, iepakojumi var nokrist, gofrēts papīrs saplēsts vai saturs var tikt sasmalcināts.

• Vakuuma putu satvērēji:Izmantojiet augstas{0}}plūsmas vakuuma pūtējus un pretvārstu putuplasta plāksnes. Ideāli piemērots atvērtiem-augšējiem konteineriem, porainām gofrētām kastēm un dažāda izmēra iepakojumiem.

• Mehāniskās sānu{0}}skavas:Izmantojiet pneimatiskos vai servo{0}}piedziņas spīles, lai droši noturētu stingras plastmasas kastes, smagas koka kastes vai gludus konteinerus.

• Kombinētie satvērēji:Integrējiet vakuuma iesūkšanas spilventiņus, mehāniskās sānu skavas un apakšējos -atbalsta pirkstus kopā ar pneimatiskajiem slīdēšanas-lokšņu vakuuma traukiem. Tas ļauj vienai robota rokai apstrādāt tukšas paletes, produktu kastes un slīdlapas{3}}vienā vienotā ciklā.

7.3. Vadības sistēmu un programmatūras integrācija

Modernsnoliktavas paletieris robotsnemanāmi jāsazinās ar iepakošanas aprīkojumu un noliktavas programmatūru.

• Rūpnieciskie lauka kopņu protokoli:Ātrgaitas{0}}komunikāciju protokoli-, piemēram, EtherNet/IP, PROFINET vai EtherCAT-nodrošina reāllaika-sinhronizāciju starp konveijera piedziņām, redzes sensoriem un robota kontrolieri.

• Noliktavas vadības sistēmas (WMS) saskarne:Tieša divvirzienu saziņa, izmantojot REST API, OPC UA vai MQTT, ļauj robotizētajai šūnai lejupielādēt dinamiskā slāņa receptes, atjaunināt krājumu atlikumus un automātiski ģenerēt piegādes etiķetes.

Inženieru komandas, kas novērtē kapitālprojektus, sagatavojot aprīkojuma piedāvājumus un iekšējos pamatojuma ziņojumus, var atsaukties uz tālāk norādītajām tehniskajām specifikācijām.

Lai veiktu vienmērīgu pāreju, izvietojot apilnībā automātiska robotu palešu sistēma, projekta inženieriem jāievēro strukturēts izpildes plāns.

1. Veiciet visaptverošu paketes auditu:Katalogs 12 mēnešu iepakojuma datu, tverot minimālos, maksimālos un vidējos kastes izmērus, bruto svarus, kartona kārbas plīšanas stiprības un nepieciešamos stundas caurlaides rādītājus.
2. Novērtējiet augšējās līnijas ātrumu un uzkrāšanos:Nodrošiniet, lai augšupējiem konveijeriem būtu atbilstoša akumulācijas bufera jauda, ​​lai īslaicīga pakārtoto palešu maiņa neapturētu ražošanu.
3. Definējiet rokas instrumentu{0}}beigas prasības:Cieši sadarbojieties ar iekārtu oriģinālo iekārtu ražotājiem, lai veiktu vakuuma testēšanu un mehāniskās iespīlēšanas izmēģinājumus faktiskajiem produktu paraugiem.
4. Elektriskās un pneimatiskās infrastruktūras audits:Pārbaudiet, vai iekārta nodrošina atbilstošu elektrisko pakalpojumu (480 V maiņstrāva, 3 fāzu, 30–50 A) un tīru, sausu saspiestu gaisu (6 bāri, zems rasas punkts) uzstādīšanas vietā.
5. Nosakiet skaidrus rūpnīcas akcepttestēšanas (FAT) kritērijus:Pieprasiet, lai aprīkojuma ražotājs pirms aprīkojuma nosūtīšanas demonstrē pilnu{0}}ātruma nepārtrauktu darbību, automātiskas slāņu modeļa izmaiņas un kļūmes-režīma atjaunošanu.
6. Izvietot IIoT attālās diagnostikas arhitektūru:Pārliecinieties, vai primārajā vadības panelī ir iekļauts rūpnieciskais VPN maršrutētājs, kas ļauj OEM atbalsta inženieriem nodrošināt 24/7 attālo PLC problēmu novēršanu, kustības kalibrēšanu un programmaparatūras atjauninājumus.

Lai uzzinātu, kā ātrdarbīga{0}}robotiskā palešu likšanas automatizācija var pārveidot jūsu gala-iepakošanas-operācijas un nodrošināt uzticamu finanšu atmaksāšanos, apmeklējiet mūsu īpašo risinājumu lapuAutomātiskie palešu roboti.