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CTI Foods automatiza su línea de empacado de tacos

Tacobots actualiz√≥ y automatiz√≥ su producci√≥n de manera eficiente con una herramienta mec√°nica √ļnica de dos selecciones. Su reciente proyecto de integraci√≥n de l√≠nea gan√≥ un Premio a la Innovaci√≥n en Manufactura 2021 de ProFood World.

Los robots JLS Talon colocan en bandejas tacos frescos que antes estaban demasiado calientes para ser manipulados de manera manual.
Los robots JLS Talon colocan en bandejas tacos frescos que antes estaban demasiado calientes para ser manipulados de manera manual.

Existen muchas interpretaciones diferentes sobre c√≥mo se origin√≥ exactamente la frase popular "Taco Tuesday" (‚ÄúMartes de tacos‚ÄĚ). Pero en CTI Foods ‚Äďcon sede en Saginaw, Texas‚ÄĒ, todos los d√≠as son ‚Äúel d√≠a del taco‚ÄĚ. La empresa de orientaci√≥n culinaria fue fundada a principios de la d√©cada de 2000 por un grupo de veteranos de la industria y, en la actualidad, es propiedad de una empresa de capital privado, y tiene siete plantas en todo Estados Unidos. Las instalaciones de Saginaw, de 17.372 metros cuadrados, se construyeron en 2010 y comenzaron la producci√≥n de tacos en 2011.

‚ÄúNos enfocamos principalmente en productos alimenticios de alta calidad, casuales, informales y de servicio r√°pido‚ÄĚ, afirma Will Davenport, director senior de ingenier√≠a de CTI Foods. ‚ÄúNuestras plantas fabrican una amplia variedad de productos, casi todos productos proteicos y carnes cocidas. Elaboramos un frijol refrito deshidratado aqu√≠ mismo en Saginaw, en la instalaci√≥n de al lado. Tambi√©n producimos una variedad de sopas y salsas en el sitio".

Producir tacos frescos para las principales cadenas de comida r√°pida y envasarlos mientras a√ļn est√°n calientes era una tarea laboriosa y repetitiva. De hecho, la empresa emple√≥ a 16 trabajadores en cada turno para cargar manualmente tacos de tortilla blanda rellenos en bandejas de aglomerado que tambi√©n se formaban manualmente. Los trabajadores orientar√≠an los tacos y cargar√≠an dos pilas de 25 en cada bandeja.

‚ÄúLos tacos siempre han tenido una orientaci√≥n de empaque muy singular, donde hay 50 por bandeja‚ÄĚ, explica Davenport. "Los empacamos calientes y luego pasan por un congelador en espiral". Para evitar que los tacos se deformaran durante el proceso de congelaci√≥n y el tr√°nsito, se entrelazaron dentro de las bandejas a mano. ‚ÄúTen√≠amos que cambiar constantemente a las personas de un lugar a otro para no sufrir una lesi√≥n por movimientos repetitivos‚ÄĚ, agrega.

Después de colocarlos en bandejas de forma robótica, los tacos se envuelven y luego se envían a un congelador en espiral durante 4 a 4,5 horas.Después de colocarlos en bandejas de forma robótica, los tacos se envuelven y luego se envían a un congelador en espiral durante 4 a 4,5 horas.En las instalaciones de Saginaw, el maíz blanco se cuece, se lava, se descascara, se muele en piedra y se le da forma de tortillas.

"Eso es aproximadamente un proceso de 12 horas desde el momento en que comenzamos a cocinar el maíz hasta el momento en que hacemos las tortillas", afirma Davenport. Luego, la carne hecha en un área de procesamiento de CTI Foods adyacente se muele, se mezcla con condimentos y se cocina antes de depositarla en las tortillas.

‚ÄúLas tortillas pasan por un horno con un tiempo de retenci√≥n de aproximadamente 40 segundos, y luego, al salir del horno, pasan por rellenos que depositan la carne‚ÄĚ, dice Davenport. "Cuando est√°n llenos, est√°n un poco m√°s de 100 ¬į F", afirma. ‚ÄúNo era un trabajo divertido empacarlos a mano‚ÄĚ.

Enfoque √ļnico de la herramienta rob√≥tica de fin de brazo

CTI Foods había estado buscando formas de actualizar y automatizar de manera eficiente la línea de tacos y comenzó las discusiones en 2019 con JLS Automation. "Hemos estado familiarizados con JLS durante mucho tiempo a través de diferentes conexiones de la industria", dice Davenport. “Cuando empezamos a hablar más sobre él [el proyecto], y se interesaron por él, parecía que funcionaba bien. Nos aportaron lo que sentí era un enfoque diferente al proyecto ".

La nueva l√≠nea de tacos de envasado rob√≥tico comenz√≥ a producirse en noviembre de 2020. El proyecto tuvo un enfoque por fases, en el que JLS desarroll√≥ primero una herramienta de fin de brazo (EOAT) y la llev√≥ a Saginaw para probarla en tacos calientes. ‚ÄúFue una operaci√≥n muy manual, solo un herramental al final del brazo con algunos botones‚ÄĚ, dice Davenport. ‚ÄúLo est√°bamos haciendo a mano, pero pudimos recoger el producto. Pudimos ver que si no disparabas ese movimiento correctamente, desplegar√≠a el taco o har√≠a que el pliegue fuese desigual. Fue muy beneficioso hacer esa prueba antes de tiempo".

Seg√ļn Steele Burchell, director de programas de JLS Automation, el EOAT es una soluci√≥n de agarre mec√°nico, a diferencia de una soluci√≥n basada en vac√≠o. "Es lo que llamamos una herramienta de esp√°tula", dice. "Lo que es realmente √ļnico acerca de esto es que en realidad es una herramienta mec√°nica de dos ganchos. Tenemos actuaci√≥n individual de los dos lados diferentes. Y que yo sepa, no creo que nadie m√°s en la industria haya hecho o est√© haciendo esto ".

Una tortilla tibia y suave con una porci√≥n tibia de carne no es un art√≠culo estable para recoger. CTI Foods intent√≥ desarrollar una forma de volver a termalizar tacos de un estado congelado o fr√≠o para simularlo mejor en las instalaciones de JLS. ‚ÄúNunca pudimos volver a tener la misma textura durante las pruebas en JLS, pero pudimos acercarnos bastante. Fue algo muy dif√≠cil de simular‚ÄĚ, explica Davenport. "Est√°bamos tratando de correr hasta 960 por minuto, as√≠ que necesitas muchos tacos para probar un concepto".

Despu√©s de usar la l√≠nea rob√≥tica para tacos durante m√°s de medio a√Īo, CTI ha experimentado mejoras significativas en la eficiencia y la producci√≥n. Adem√°s, los desaf√≠os de personal se han reducido al eliminar la operaci√≥n de empaque manual. ‚ÄúNuestras libras por hora hombre han aumentado significativamente‚ÄĚ, dice Davenport. "Es aproximadamente el doble, tal vez un poco m√°s". JLS dise√Ī√≥ cuatro sistemas rob√≥ticos pick-and-place Talon, incluidos tres robots delta con clasificaci√≥n IP69K por unidad. La nueva l√≠nea de tacos incluye el siguiente equipamiento:

‚ÄĘ Sistemas automatizados NCC: transportadores de alimentaci√≥n de alta velocidad personalizados

‚ÄĘ IESM: transportadores giratorios y plegables para tacos

‚ÄĘ Syntegon (anteriormente Kliklok-Bosch): formadoras de bandejas

‚ÄĘ Nordson: sistema de pegante para bandejas

‚ÄĘ Automatizaci√≥n de B&R: controles del sistema rob√≥tico

‚ÄĘ Cognex: sistema de visi√≥n

‚ÄĘ Sealed Air / Shanklin ‚ÄĒ envolvedora de bandejas

‚ÄĘ Wipotec-OCS: control de peso e inspecci√≥n por rayos X

‚ÄĘ Vemag / Reiser: sitema de m√≥dulos de transporte con cinta retr√°ctil

JLS tambi√©n desarroll√≥ nuevos algoritmos para manejar robots de tres cabezas, con productos que van en la misma direcci√≥n que las cajas. ‚ÄúLo llamamos co-flujo o flujo paralelo‚ÄĚ, dice Burchell. "Con m√°s de dos cabezas, fue un algoritmo muy desafiante de desarrollar".

Los procesadores nunca quieren enviar cajas o estuches fuera de un sistema a menos que est√©n completamente llenos. ‚ÄúLo ideal es tener tanto suministro de productos como lo que desee recoger y colocar en esa caja‚ÄĚ, explica Burchell. ‚ÄúCon la [caja] que est√° a punto de salir de su sistema, siempre sabr√° que tiene un producto para llenar. Si las l√≠neas corren en la misma direcci√≥n, est√°s recogiendo cosas en el primer robot. Donde desea que el suministro sea m√°s pesado es en el tercer robot ".

El dise√Īo higi√©nico de marco abierto merece la inversi√≥n

La mayoría de los fabricantes de equipos, incluido JLS Automation, están al día con los estándares de higiene. Pero CTI Foods desarrolló algunos de sus propios estándares y quería revisar las especificaciones de los equipos con anticipación para asegurarse de que todos los equipos fueran de vanguardia en términos de saneamiento y que se pudiera acceder fácilmente a todas las superficies de limpieza. Antes de instalar la nueva línea robótica, CTI retiró todo el equipo de la sala de empaque de tacos, limpió profundamente la sala y el equipo, reemplazó las luces y realizó reparaciones cosméticas mientras tuvo la oportunidad.

"Siempre que podamos eliminar las operaciones manuales de un proceso, hay que gestionar la seguridad alimentaria", explica Davenport. ‚ÄúEl redise√Īo de la sala [de envasado de tacos] nos ofreci√≥ la oportunidad de revisar todos los aspectos del dise√Īo higi√©nico del nuevo equipo. JLS fue muy abierto y se adapt√≥ a todas nuestras aportaciones y solicitudes para mejorar el dise√Īo higi√©nico ".

Davenport tambi√©n analiz√≥ si el dise√Īo tubular es m√°s f√°cil de mantener y limpiar. ‚ÄúLa estructura tubular soldada higi√©nicamente fue el est√°ndar de la industria durante muchos a√Īos. Sin embargo, con el tiempo, las soldaduras pueden fallar o los agujeros creados en la estructura pueden contaminarse y convertirse en √°reas de acumulaci√≥n‚ÄĚ, afirma. Davenport dice que un dise√Īo de marco abierto es m√°s f√°cil de limpiar porque no hay lugares ocultos. Puede costar m√°s en algunos casos, pero CTI Foods decidi√≥ hacer la inversi√≥n.

El proyecto de integraci√≥n de JLS incluy√≥ un dise√Īo de marco abierto. ‚ÄúOriginalmente, no √≠bamos a hacer el dise√Īo de marco abierto‚ÄĚ, dice Davenport. "Pero despu√©s de comprender realmente las diferencias, decidimos seguir ese camino".

El procesador de tacos también intenta evitar el Lexan o el plexiglás e ir con un protector de acero inoxidable de corte más higiénico, que también proporciona una línea de visión en el sistema.

La automatización resuelve los problemas de la pandemia y proporciona datos esenciales

Muchos fabricantes de alimentos se enfrentaron a un aumento de los problemas de personal durante la reciente pandemia. Davenport dice que no puede imaginar el tipo de problemas que CTI habría sufrido si no hubiera tenido la línea robótica para tacos en su lugar. En lugar de intentar cubrir decenas de puestos de trabajo durante el apogeo del brote del virus, la empresa ahora tiene que cubrir menos puestos.

El distanciamiento social fue una de las primeras l√≠neas de defensa de CTI en la l√≠nea de los tacos. ‚ÄúCuando lleg√≥ el COVID, todav√≠a est√°bamos empacando a mano y ten√≠amos gente hombro con hombro‚ÄĚ, explica Davenport. Cada instalaci√≥n de CTI estuvo cerrada por un corto per√≠odo. "Pudimos instalar las particiones de separaci√≥n de empleados antes de reabrir y poner en marcha otros protocolos para enfrentar el COVID".

Debido a que CTI ya tenía planes de automatización antes de COVID-19, no se vio afectado por los largos plazos de entrega que enfrentaron otros fabricantes que lucharon por instalar la automatización en el punto álgido de la pandemia.

A pesar de los desafíos de la pandemia, JLS pudo cumplir con la fecha límite del proyecto de CTI. Burchell dice que los componentes como los cilindros, que tradicionalmente están disponibles en una semana o menos, tardaban entre ocho y 12 semanas en entregarse.

‚ÄúHasta el d√≠a de hoy, todav√≠a estamos haciendo muchas pruebas de aceptaci√≥n de f√°brica (FAT, por su sigla en ingl√©s) virtuales, pero en este proyecto, a esta escala, todos sintieron que era importante hacerlo en persona y que pod√≠amos encontrar formas de hacerlo de manera segura en persona‚ÄĚ, a√Īade.

De hecho, CTI Foods realiz√≥ las primeras FAT, particularmente para su equipo auxiliar. ‚ÄúEl gerente de ingenier√≠a fue a las pruebas FAT e hizo una videoconferencia con nuestro equipo aqu√≠‚ÄĚ, afirma Davenport. ‚ÄúLo hicimos con la formadora de bandejas y los sistemas de transporte que compramos como parte del paquete. Cuando lleg√≥ el momento de hacer la prueba FAT principal con el equipo de JLS, un peque√Īo equipo de nosotros fue a York, Pensilvania, para presenciarlo".

En circunstancias normales, Davenport dice que la prueba FAT probablemente habría incluido un grupo un poco más grande. “Allí teníamos representantes de control de calidad, operaciones, mantenimiento e ingeniería. Probablemente hubiéramos tenido una persona de seguridad y tal vez otra persona de operaciones si pudiéramos tener, pero pudimos hacerlo a través de una conferencia web e involucrar a esas personas. Funcionó muy bien".

Will Davenport, director senior de ingeniería de CTI Foods, aconsejaría a otros que emprendan un proyecto similar de actualización de robótica para comprender a fondo todos los aspectos de la operación manual existente.Will Davenport, director senior de ingeniería de CTI Foods, aconsejaría a otros que emprendan un proyecto similar de actualización de robótica para comprender a fondo todos los aspectos de la operación manual existente.CTI también trajo un operador de tecnología a la prueba FAT y envió otro con una semana de anticipación para ayudar a ensamblar y probar el equipo para prepararse para aquellas. Esto les permitió a los trabajadores de la planta obtener una formación temprana sobre el equipo.

CTI puede extraer datos de los cuatro JLS Talons o tacobots, como el equipo de CTI ha llamado cari√Īosamente a los Talons JLS. Los datos le dicen a la gerencia de la planta el n√ļmero de recolecciones exitosas, si una recolecci√≥n no fue exitosa y por qu√© la m√°quina no la seleccion√≥, ya sea por un mal pliegue, una colocaci√≥n incorrecta de la carne o un problema de orientaci√≥n. Permite que el procesador de tacos revise los datos cada hora o diariamente para resolver problemas de producci√≥n.

CTI Foods utiliza Redzone para sus programas generales de efectividad de equipos, así como filosofías de Redzone, como las reuniones de grupo. Davenport dice que el enfoque aquí es garantizar que CTI esté midiendo las acciones correctas de la máquina. En otras palabras, enfocarse en las áreas correctas, las acciones adecuadas a tomar y qué fallas de código restablecer para que los datos sean más fáciles de entender.

JLS tambi√©n configur√≥ el monitoreo remoto de equipos para la evaluaci√≥n del desempe√Īo, actualizaciones de programas y otros servicios. Burchell dice que el sistema tiene un punto central que es para el acceso remoto, pero tambi√©n sirve como el centro neur√°lgico para recopilar datos.

El gabinete del transportador NCC sirve como el punto central de comunicación de JLS, porque hay un transportador entre cada pieza del equipo. "Estamos usando eso para permitir la alimentación de algunos datos a sus sistemas SCADA", afirma Burchell.

Comprendiendo las operaciones manuales

Trabajar en el espacio reducido de la planta de envasado de tacos existente fue definitivamente un desaf√≠o para este proyecto. ‚ÄúLa forma en que JLS abord√≥ el proyecto y no lo consider√≥ como una l√≠nea, sino que lo dividi√≥ en cuatro l√≠neas separadas con cuatro tacobots separados, ten√≠a mucho sentido‚ÄĚ, dice Davenport.

Los tacos frescos en cuatro l√≠neas ingresan al sistema de envasado rob√≥tico en CTI Foods.Los tacos frescos en cuatro l√≠neas ingresan al sistema de envasado rob√≥tico en CTI Foods.Mirando hacia atr√°s, Davenport recomendar√≠a a otros que emprendan un proyecto similar que comprendan realmente todos los aspectos de una operaci√≥n manual. ‚ÄúSiempre hemos sabido que los empleados son nuestra √ļltima l√≠nea de defensa, nuestro √ļltimo control de calidad mediante una observaci√≥n visual. Una persona puede realizar m√°s comprobaciones de atributos de calidad que las que se pueden hacer con un detector de rayos X o de metales‚ÄĚ, dice. Cuando CTI cambi√≥ a la l√≠nea automatizada, descubri√≥ que no era f√°cil captar todas las acciones que estaban realizando los empleados. Sus acciones no fueron obvias. ‚ÄúEstaban arreglando algunos de los pliegues o haciendo ajustes menores en la colocaci√≥n de la carne. Hizo que la presentaci√≥n del producto fuera a√ļn m√°s importante al instalar el equipo JLS‚ÄĚ, afirma.

Davenport dice que la ventaja de la nueva l√≠nea es un resultado predecible. ‚ÄúSabemos lo que estamos obteniendo. Sabemos que no tenemos que ajustar la l√≠nea, porque solo aparecieron 10 de los 16 empacadores manuales. Mejoramos cada d√≠a con las puestas en marcha y la operaci√≥n de los equipos. No tenemos ninguna duda de que cumpliremos los objetivos de nuestro proyecto. Estamos cada vez m√°s cerca de ellos‚ÄĚ, concluye.