Robótica para el empacado de malvaviscos en Just Born

Nuevo sistema de empacado robótico le permite a la firma Just Born producir sus malvaviscos bañados en chocolate, y sus delicados dulces en forma de pollito y conejito, en una amplia variedad de configuraciones, y en un proceso altamente automatizado.

Los dulces PEEPS se cargan en bandejas mediante el sistema pick-and-place de JLS Talon®, que cuenta con robots de visión guiada FlexPicker de ABB, y pinzas Soft Robotics de final de brazo.
Los dulces PEEPS se cargan en bandejas mediante el sistema pick-and-place de JLS Talon®, que cuenta con robots de visión guiada FlexPicker de ABB, y pinzas Soft Robotics de final de brazo.
Just Born

El avance en la automatización ha sido el santo grial en la industria alimentaria durante las últimas décadas con la implementación de software y controles, así como la recopilación de datos accionables que ha recibido la mayor atención en los últimos años. Sin embargo, la tecnología robótica ha avanzado mucho. Según el informe de inteligencia de mercados de PMMI Industrial Robot Opportunities in Food and Beverage Processing  (Oportunidades para los Robots Industriales en Procesamiento de Alimentos y Bebidas), la implementación de robots en la industria alimentaria ha sido más lenta que en otros sectores, los desarrollos tecnológicos en curso están dando lugar a mayores oportunidades para que los fabricantes se beneficien al aumentar los niveles de automatización de robots en sus procesos.

¿Caso en cuestión? Just Born Quality Confections empresa estadounidense que transformó recientemente su popular línea para sus malvaviscos PEEPS® de una operación de empacado que requiere mucha mano de obra a una que usa robótica con herramientas de agarre suave de extremo de brazo (EOA, por su sigla en inglés) para acelerar la producción significativamente. De hecho, el proyecto de robótica de Just Born recibió el Manufacturing Innovation Award 2019 (Premio a la Innovación en Manufactura 2019) de la feria ProFood Tech en marzo pasado en Chicago.

La planta de la compañía en Bethlehem, Pensilvania, produce 2 mil millones de PEEPS cada año, con la Pascua como su temporada más grande. Debido a las muchas variaciones de productos y un nuevo producto premium delicado PEEPS Delights, que es un pollito de malvavisco con un fondo recubierto de chocolate, Just Born necesitaba automatizar este proceso y requería de gran cantidad de mano de obra intensiva.

PEEPS Delights (tres pollitos de malvavisco cubiertos de chocolate en la parte inferior) fue el centro de este proyecto de automatización de Just Born, porque estos delicados dulces anteriormente tenían que ser empacados a mano.PEEPS Delights (tres pollitos de malvavisco cubiertos de chocolate en la parte inferior) fue el centro de este proyecto de automatización de Just Born, porque estos delicados dulces anteriormente tenían que ser empacados a mano.Foto cortesía de Just Born Quality Confections.La compañía también quería pasar de la carga manual a la bandeja automática de todas las variedades de PEEPS bidimensionales (2-D) (pollitos y conejos) que, en su mayoría, habían sido automatizados para adaptarse al formato general de un grupo 1x4 de conejos PEEPS. Pero fueron los Delights tridimensionales (3-D) el centro de este proyecto, ya que anteriormente tenían que ser empacados a mano.

Encontrar la mejor solución de automatización no fue tarea fácil debido a la delicada naturaleza de los malvaviscos.

En su búsqueda de tecnologías de automatización, un equipo de Just Born asistió a PACK EXPO International 2016 para estudiar posibles tecnologías. Después de ver una demostración de robótica en PACK EXPO en el estand de JLS Automation que emplea pinzas Soft Robotics para cargar varios productos en cajas, Just Born encontró la respuesta.

Una vez los PEEPS se forman y enfrían, se cargan en una cinta esparcidora Rotzinger. La cinta esparcidora se usa para mover los PEEPS en una forma amplia a lo largo de la cinta de manera que los dulces no se tocan entre sí evitando cualquier pegajosidad antes de ser empacados.Una vez los PEEPS se forman y enfrían, se cargan en una cinta esparcidora Rotzinger. La cinta esparcidora se usa para mover los PEEPS en una forma amplia a lo largo de la cinta de manera que los dulces no se tocan entre sí evitando cualquier pegajosidad antes de ser empacados.Foto cortesía Just BornEl fabricante de dulces y JLS trabajaron juntos para diseñar un nuevo sistema de embalaje integrado para PEEPS que incluye cuatro sistemas robóticos pick-and-place JLS Talon®. Cada uno de los cuatro sistemas presenta un robot ABB FlexPicker equipado con una pinza Soft Robotics EOA. La línea presenta 16 robots guiados por visión que recogen PEEPS de una línea transportadora y luego los colocan de manera suave y precisa en bandejas de cartón o plástico.

Según Ross Born, CEO de Just Born, elegir un buen socio que tenga la capacidad de reunir un complejo proyecto de automatización fue esencial para el proyecto. "JLS tenía la química adecuada no solo para llevarse bien con el equipo interno del proyecto, sino que también estaba dispuesto a impulsar el equipo cuando fuese apropiado", agrega.

No tocar

En agosto de 2018, se lanzó la nueva línea de empaque. La línea integrada comienza cuando los PEEPS calientes de malvavisco recién azucarados salen de una "cocina" de A&B Process Systems, se forman y enfrían, y luego se cargan en un transportador esparcidor Rotzinger.  La banda esparcidora se usa para mover los PEEPS de manera amplia a través del sistema de transporte para que ellos no se toquen entre sí.

Just Born produce PEEPS, MIKE AND IKE, y HOT TAMALES en su fábrica de Bethlehem, Pensilvania, mientras que las GOLDENBERG´S PEANUT CHEWS se fabrican en las instalaciones de Filadelfia, Pensilvania.Just Born produce PEEPS, MIKE AND IKE, y HOT TAMALES en su fábrica de Bethlehem, Pensilvania, mientras que las GOLDENBERG´S PEANUT CHEWS se fabrican en las instalaciones de Filadelfia, Pensilvania.Just BornLos productos frágiles ahora tienen más separación de productos a través de la cinta antes de ser recogidos por los "dedos" de la pinza del robot. PEEPS individuales no pueden tocarse entre sí una vez que se forman o se pegarían y llenarían de dulce las líneas, dice Randall Copeland , vicepresidente senior de operaciones de la cadena de suministro en Just Born.

En el proceso aguas arriba, Just Born y JLS notaron desde el principio que si el azúcar no se depositaba de manera adecuada y uniforme en la PEEP, el manejo del robot podría crear un desastre pegajoso. No hubo cambios de proceso al por mayor para acomodar la línea robótica, pero al hacer pequeñas modificaciones en el proceso de control de calidad, Just Born también pudo reducir la cantidad de desperdicio y controlar con mayor precisión la forma del producto y el depósito de azúcar.

El fabricante de dulces también quería hacer mejoras en la seguridad alimentaria. Las pinzas se limpian durante los cambios entre formatos PEEP y se someten a una revisión de saneamiento. “Usted elimina las pinzas reales en el punto donde está conectado al brazo, y luego literalmente tira la herramienta en un balde de solución desinfectante. El tiempo de cambio en una pinza es de 30 segundos”, dice Copeland. Todo, desde la cinta de recogida hacia abajo, se puede lavar, y todos los transportadores aguas arriba se rocían.

Las cuatro celdas de trabajo robóticas JLS Talon®, cada una equipada con cuatro robots ABB FlexPicker con controladores de robot ABB y neumática Festo, controlan la actuación de la pinza Soft Robotics. En total, hay 16 robots guiados por sistemas de visión Cognex con visión retroiluminada por infrarrojos.

La línea integrada está controlada por un controlador lógico programable ControlLogix Allen-Bradley de Rockwell Automation que actúa como una puerta de enlace del sistema y une las diferentes máquinas.

“Debido a que era nuestra convención y la convención de algunas de las otras máquinas que estaban integradas en la línea, usamos Ethernet IP en el lado de la comunicación pura. Obviamente, ese es un protocolo estándar para Rockwell", dice Craig Souser, presidente/CEO de JLS Automation. "Además, nuestro estándar para HMI (interfaz hombre-máquina) es una ejecución similar a PackML o una ejecución completa de PackML, por lo que para la coherencia en las pantallas, lo usamos como nuestro estándar, y eso es independientemente de la plataforma".

Randall Copeland de Just Born recibió el Premio a la Innovación en la Manufactura 2019 de ProFood World para la empresa, por el uso innovador de su sistema pick-and-place robótico con pinzas suaves de extremo de brazo.Randall Copeland de Just Born recibió el Premio a la Innovación en la Manufactura 2019 de ProFood World para la empresa, por el uso innovador de su sistema pick-and-place robótico con pinzas suaves de extremo de brazo.Just Born"A medida que aumentan los costos de los componentes, aumenta el costo de la mano de obra", dice Copeland. "Siempre estamos buscando formas de mejorar, y nuestra herramienta principal, francamente, es la modernización y la capitalización mediante la instalación de equipos que nos brinden mejores velocidades, tasas de capacidad de capital y menos mano de obra", agrega.

Con el mercado laboral apretado actual y la fuerza laboral cada vez mayor o preparándose para retirarse, el proyecto ha sido una bendición en lo que respecta al personal. Just Born pudo reasignar mano de obra de esta línea a otros trabajos de planta. La mano de obra redistribuida ha permitido que el fabricante de dulces ejecute operaciones 24/5 o 24/6 según sea necesario y dio como resultado un mayor volumen de producción y eficiencias generales.

"Esta [línea automatizada] nos brinda mucha flexibilidad", dice David Yale, presidente y director de operaciones de Just Born. El nuevo sistema le da a la compañía la capacidad de producir Delights y PEEPS tradicionales en una variedad de configuraciones y empaques diferentes. "Nunca antes habíamos tenido la flexibilidad de hacerlo en ninguna de nuestras líneas", agrega Yale.

Según JLS, el mayor desafío fue la integración de tantos equipos para crear una sola línea que pueda manejar 16 fórmulas diferentes, tres placas de productos diferentes (lo que significa tres herramientas EOA diferentes en el robot pick-and-place), nueve grupos de diferentes formatos, cinco estilos de cartón y cinco estilos de bandejas termoformadas que requieren densencajado.

También hubo desafíos para que el equipo funcionara de manera óptima mientras interactuaba en la secuencia que se necesitaba. Por ejemplo, las envolvedoras de flujo Ilapack Delta pueden tener un punto en el que deben detenerse, pero los robots tienen bandejas en las que están trabajando, y el sistema Kliklok-Bosch no puede detenerse de inmediato porque las cajas de cartón están parcialmente pegadas y necesita procesarse y terminar.

"Fue nuestro deseo, y la sugerencia de JLS, que [la línea] tuviera capacidades suficientes para que pudiera perder la célula y continuar a toda velocidad", dice Copeland. Por lo general, las paradas de línea no tienen nada que ver con las celdas y están relacionadas con las envolturas, afirma. Just Born tiene envolvedoras muy confiables, pero las interrupciones cortas más abajo en el proceso son inevitables, agrega Copeland.

Hoy en día, la producción sigue tarareando incluso cuando las envolvedoras están inactivas durante unos minutos. Además, Copeland dice que los operadores de planta son más felices. Disfrutan al ser desafiados y les gusta manejar maquinaria sofisticada.

Desde el punto de vista de la ingeniería, Copeland dice que el mayor desafío del proyecto fue adaptar la nueva línea robótica al espacio en planta existente de Just Born. JLS creó toda la línea para la prueba de aceptación de fábrica y se trasladó a la fábrica de Just Born en dos semanas.

“Hubo nueve cargas de equipos de remolque que se instalaron, organizaron y coreografiaron. Fue como un ballet. Recogimos todas las piezas para que cupieran en el elevador [de las instalaciones]”, explica Copeland.

Su consejo para otros que asuman un proyecto similar es que no pierdan el tiempo haciendo que cada pequeño detalle sea perfecto. Aconseja simplemente sumergirse. "Va a encontrar tantas cosas que puede hacer un buen equipo que nunca pensó de antemano y no puede poner un valor de antemano", afirma Copeland. "Aprendimos formas de mejorar el producto".

Los editores de PMMI Media Group, Matt Reynolds y Stephanie Neil, contribuyeron a este informe.

Obtenga más información sobre las últimas innovaciones en robótica en PACK EXPO Las Vegas del 23 al 25 de septiembre en el Centro de Convenciones de Las Vegas, Estados Unidos, donde la feria comercial estrenará su Zona de Robótica. Regístrese antes del 30 de agosto para ahorrar un 70 por ciento de descuento en la tarifa de registro para la feria.

Más en Empaque