artikel

Compromis tussen ergonomie en kosten

Warehousing

Palletiseren en depalletiseren is tijdrovend en vaak zwaar werk. Daarbij komt dat het menselijke lichaam niet geschikt is om dag in dag uit zwaar te tillen en diep te bukken. Dit werk kun je beter laten doen door (de)palletiseermachines of -robots. Deze werken snel en gaan maar door, zonder moe te worden.

Artikel oorspronkelijk gepubliceerd in Transport&Opslag op 1 mei 2007.

Het onderwerp palletiseren en depalletiseren is net zo’n breed begrip, als de toepassingsmogelijkheden binnen een distributiecentrum of –magazijn. De eenvoudigste is het ompalletiseren van de ene pallet naar een pallet met andere met andere maten, waarbij mogelijk de stapelstructuur ook nog moet worden gewijzigd. Bij ontvangst goederen kan bijvoorbeeld op gezette tijden een palletiseerbehoefte zijn om los aangeleverde en betrekkelijk eenvormige colli vanaf het dock automatisch te palletiseren voor de –inslag in het magazijn. In een supermarkt-dc kan daarentegen sprake zijn van vrijwel continue laagsgewijze palletisering van een mix aan meervormige artikelen op pallets, of in rolcontainers voor uitgifte naar de klant. Waar bij het ompalletiseren en bij ontvangst goederen in veel gevallen een palletiseerrobot volstaat, zal in het voorbeeld van het supermarkt-dc voor een totaal andere oplossing in de vorm van een palletiseermachine, of laagpalletizer worden gekozen. In dit artikel komen diverse (de)palletiseermethodes aan de orde.
   

Terugverdientijd

Een gemeenschappelijk vraagstuk bij het palletiseren en depalletiseren is de afweging tussen kosten en de baten. Naast de financiële afweging zien we steeds vaker dat ook ergonomische en arbotechnische argumenten een rol spelen. Betere werkomstandigheden (minder zwaar en/of eentonig) leiden tot hogere efficiëntie en minder uitval en ziekte van personeel. Uiteindelijk zijn die ook wel weer uit te drukken in kosten, maar veel moeilijker vooraf aantoonbaar. Met andere woorden: maak eerst een inventarisatie van de kosten in de oude handmatige situatie. Bepaal vervolgens welke kosten vervallen bij automatische handling en hoeverre dit tegen elkaar opweegt.

Wanneer wordt automatisch palletiseren interessant? Dit is een kernvraag die niet iedere leverancier zonder meer kan beantwoorden. Het antwoord hangt sterk af van de magazijnsituatie en de gewenste palletiseermethode. en daarmee de investeringskosten. De volumestroom, de afmetingen van het product, de inzetduur en de handlingcapaciteit van de betreffende palletizer bepalen de investeringskosten en de opbrengst. Vrijwel elke leverancier hangt daar in zijn berekeningsvoorbeelden weer andere getallen aan. Deze moeten dan allemaal worden afgezet tegen de ingeschatte besparingen op personeelskosten, om de afschrijvingskosten en daarmee de terugverdientijd te bepalen. Ondanks de vele variabelen en de grote bandbreedte in de investeringskosten is het opvallend dat de meeste leveranciers in hun berekeningen bij een éénploegendienst heel vaak op een terugverdientijd van circa drie jaar uitkomen. Het spreekt voor zich dat de terugverdientijd bij grotere volumestromen (colli per uur) en bij een meerploegendienst steeds aantrekkelijker worden. Ook ten aanzien van het maximumaantal colli per uur wat een magazijnmedewerker theoretisch kan palletiseren, is er geen enkele overeenstemming tussen de leveranciers. De een houdt het op 100, de ander op 800 colli per uur. Navraag leert dat de tijd dat de magazijnmedewerker dit volhoudt, varieert van drie tot maximaal zes uur. Het is dus kennelijk altijd beter om zelf te bepalen wat de reële handmatige verwerkingscapaciteit van het eigen magazijnpersoneel is.
 

Laag voor laag

Een robot is een machine. Toch wordt er door de vele leveranciers een onderscheid gemaakt tussen een robotpalletizer en een machine, ofwel laagpalletizer om te (de)palletiseren. Palletiseerrobots kunnen met een scharnierende arm binnen een bepaalde zone rondom hun eigen as werken, terwijl een palletiseermachine, of laagpalletizer lineair werkt. Dat wil zeggen er is binnen het systeem een in- en een uitvoer die meestal in elkaars verlengde liggen. De lege pallets worden via een rollenbaan of kettingbaan in de palletiseermachine aangevoerd, waarna een schuif-, of tilmechanisme de colli laagsgewijs op de lege pallets plaatst. Een dergelijke liniair werkende machine of laagpalletizer is ontworpen om te palletiseren of te depalletiseren, terwijl een palletiseerrobot in principe net zo gemakkelijk stapelt als ontstapelt. Dit is enkel een kwestie van (omgekeerde) programmering. Palletiseerrobots zijn ontworpen voor lagere handlingcapaciteiten. De huidige robots kunnen zowel individuele colli als een hele laag daarvan in een keer oppakken.
 

De robots zijn geschikt voor ongeveer 1500 colli per uur van maximaal 50 kilogram per stuk. Voor hogere handlingcapaciteiten wordt meestal toch gekozen voor speciale palletiseermachines, die overigens een veel groter vloeroppervlak nodig hebben dan de compacte robot. Voor het palletiseren zijn normaal gesproken voldoende. Drie assen om de grijper naar een bepaalde locatie in een driedimensionale ruimte te sturen. De vierde as wordt gebruikt om het product in het horizontale vlak te roteren. Toch is het soms handig wanneer de robot nog een paar vrijheidsgraden extra heeft. Zo is een zesassige robot bijvoorbeeld in staat een doos te kantelen. Op die manier kan een pallet in verband worden gestapeld en is de optimale beladingsgraad haalbaar. Dat bespaart dus weer transportkosten.
   

Vacuüm of mechanisch

Over het algemeen geldt: hoe meer assen, hoe flexibeler de robot. Toch zegt het aantal assen niet alles. Het succes van een systeem wordt hoofdzakelijk bepaald door het opnemen van de producten door de robot. Een ogeschikte grijper betekent weinig succes. Voor het oppakken en plaatsen van producten zijn er twee soorten grijers: vacuüm en mechanisch. De eerste kunnen worden uitgevoerd met een schuimlaag of een zuignappentapijt, de laatste zijn leverbaar met klemmen, lepels, pushers etc. Natuurlijk is er ook een combinatie van deze technieken mogelijk. De huidige generatie vacuümgrijpers is in staat laagsgewijs diverse producten met verschillende afmetingen en oppervlaktetypes op te nemen aan de bovenzijde. Het te hanteren gewicht wordt beperkt door de sterkte van de omdoos.
 

Ondanks de capaciteitsbeperkingen is een robot veel flexibeler qua gewenste stapelpatronen en de vorm van de te palletiseren producten. In de besturingssoftware zijn meerdere stapelpatronen op te slaan, waardoor het stabiele in verband stapelen ook tot de mogelijkheden behoort. De grijparm van de robot past zich gemakkelijk aan het op te pakken product. Een palletiseermachine is meestal ontworpen op uniforme producten die laagsgewijs worden gestapeld. Dat verklaart mede de hogere capaciteit van een palletiseermachine of laagpalletizer.
   

Drie soorten

  • De portaalrobot is de eenvoudigste robot. Hij bestaat uit twee lineaire assen waarlangs een grijpunit rijdt. De portaalrobot bestrijkt een relatief groot werkbereik en heeft daarvoor relatief weinig ruimte nodig.
  • Tot de tweede groep robots behoort de zwenkarmrobot. Deze robot, ook wel Scara genoemd, heeft een stationaire draaikolom, waarlangs verticaal een schuifarm beweegt. Aan het einde van de schuifarm bevindt zich de grijper.
  • De knikarmrobot is de meest flexibele van de drie. Deze robot is direct op de vloer gemonteerd en kan door het grote aantal vrijheidsgraden (assen) de meest ingewikkelde bewegingen uitvoeren. Over het algemeen geldt dat het kantelpunt van knikarm naar portaal wordt bereikt wanneer er meer dan vier pallets per robot moeten worden gepalletiseerd. In dat geval speelt natuurlijk ook de snelheid van het palletiseren en de beschikbare ruimte weer een rol. Het kan in die gevallen economischer zijn om meerdere robots aan te schaffen.

De eerste robots, die voor palletiseren werden gebruikt, waren in feite niets meer dan omgebouwde puntlasrobots uit de auto-industrie. Voor het palletiseren gelden echter andere eisen dan voor laswerk. Eén van de belangrijkste verschillen is de snelheid ten opzichte van de afgelegde weg. Een lasrobot is razendsnel op korte afstanden, terwijl een palletiseerrobot een hogere snelheid heeft op grotere afstanden. De afgelopen jaren heeft de knikarmrobot zich dan ook steeds meer ontwikkeld tot een volwaardig product, voorzien van een eigen softwarematige besturing. De portaalrobot wordt veelal nog aangestuurd met PLC-besturingen.

Leveranciers van (de)palletiseerrobots en machines en meer foto’s staan op www.logistiek.nl/palletiseren

 

MIXED ORDERS

In het Jumbo dc in Veghel wordt binnenkort een universal mixed palletizer (UMP) van TRM in gebruik genomen. Deze sluit aan bij de problematiek die in veel dc’s van fast moving consumer goods aan de orde is: in korte tijd grote hoeveelheden producten van verschillende afmetingen en gewichten, met verschillende afleveradressen stapelen op pallets of in rolcontainers. “Vanuit die dc’s gaan de verschillende producten dan als mixed orders de keten in”, zegt directeur Ronald Vorwerk van TRM. “Overal zie je dat de handling van die distributieslag nog altijd met de hand wordt uitgevoerd.” Volgens hem is dat een grote belemmering, want handmatig kunnen maximaal zo’n 150 tot 180 colli per uur worden gehaald. De UMP haalt een snelheid van 1500 tot 2500 netto eenheden per uur (afhankelijk van de hoeveelheid colli op een laag).
 

Volgens Vorwerk is de UMP interessant bij volumestromen vanaf 40.000 colli per dag, dat is omgerekend 2500 colli per uur. De ideale stapeling van deze producten wordt straks bij Jumbo gerealiseerd met de Magic Box. Deze zorgt voor een laagsgewijze optimale horizontale en verticale fixatie van de te palletiseren producten zonder beschadigingen.

Over de precieze werking van het systeem wil Vorwerk in dit stadium alleen maar kwijt dat het een soort van ‘tafellaken onder het servies’ is dat van onder de voorgesorteerde orderlaag wordt getrokken. De Magic Box zorgt dan voor de fixatie van de orderlaag en het ‘tafellaken’ is een snelle gladde telescooptafel.
 

De intelligente software kan worden gekoppeld aan elk warehouse management systeem en warehouse control systeem. Hiermee kan de juiste aanvoervolgorde van de pakketten aan de UMP worden –berekend. Deze kan 95 procent van alle colli in een supermarkt-dc aan. Ronald Vorwerk erkent dat de COM van Witron functioneel vergelijkbaar is, alleen heeft de UMP volgens hem een veel hogere verwerkingscapaciteit. Het capaciteitsverschil komt voornamelijk door de veel hogere aanvoer- en sorteersnelheid van de te palletiseren mixproducten.

 

Reageer op dit artikel