หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงสินค้าบนพาเลทช่วยเพิ่มความปลอดภัยอย่างไร

หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงสินค้าบนพาเลทช่วยเพิ่มความปลอดภัยอย่างไร

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบร่วมมือยกกล่องจากสายพานขึ้นไปจัดเรียงบนพาเลท ขณะที่บุคคลหนึ่งทำงานอยู่ข้างๆ โดยใช้การเคลื่อนที่ที่จำกัดแรงแทนการกักขังในเซลล์ที่มีรั้ว ผู้ให้บริการบรรจุภัณฑ์แบบสัญญาในสหราชอาณาจักรดำเนินสายการผลิตอาหารแห่งหนึ่ง ซึ่งพนักงานสองคนต้องจัดเรียงกล่องลงบนรถเข็นด้วยมือตลอดกะงาน และหุ่นยนต์ร่วมงานแบบร่วมมือทำหน้าที่ยกซ้ำๆ แทน ในขณะที่อีกหนึ่งคนควบคุมแผ่นรองและห่อพลาสติกยืดหยุ่น เซลล์นี้ช่วยลดภาระงานที่หนักที่สุดและซ้ำซากที่สุดออกไปจากวันทำงานโดยไม่จำเป็นต้องกั้นพื้นที่บนพื้นด้วยรั้ว

สายการผลิตอาหารยุติการจัดเรียงพาเลทด้วยมือ

จากพนักงานสองคนยกกล่อง เป็นเซลล์จัดเรียงพาเลทเพียงหนึ่งเซลล์

ผู้บรรจุสินค้าบรรจุกล่องอาหารแช่แข็งน้ำหนัก 12 กิโลกรัม ได้ประมาณเก้าร้อยหน่วยต่อกะ และการยกของลดลงเหลือพนักงานสองคนที่ผลัดเปลี่ยนกันทำงาน หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพาเลทไทเซอร์มาติดตั้งบนแท่นวางข้างสายการผลิตตอนปลาย หยิบสินค้าจากแผ่นกั้นด้านหลัง และจัดเรียงเป็นชั้นตามรูปแบบสี่มุมซึ่งเดิมสายการผลิตทำด้วยมือเท่านั้น หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพาเลทไทเซอร์ยังคงรักษารูปทรงกองสินค้าให้เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสอย่างสม่ำเสมอ ทำให้ฟิล์มห่อไม่หลุดและไม่จำเป็นต้องจัดเรียงใหม่ อีกทั้งขณะนี้มีเพียงพนักงานหนึ่งคนเท่านั้นที่ต้องใส่แผ่นรองลื่น (slip sheet) ส่วนอีกคนย้ายไปทำหน้าที่บรรจุภัณฑ์และการตรวจสอบคุณภาพ หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพาเลทไทเซอร์ยังรักษาระดับความเร็วในการจัดเรียงสินค้าไว้ที่สิบสองกล่องต่อนาทีอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งการจัดเรียงด้วยมือไม่สามารถรักษาความเร็วนี้ไว้ได้ในกะปลายวัน ดังนั้นสายการผลิตจึงไม่ต้องหยุดรอการจัดเรียงพาเลทอีกต่อไป

รับมือยอดขายพีคตามฤดูกาลโดยไม่ต้องจ่ายค่าล่วงเวลา

เมื่อคำสั่งซื้อในช่วงวันหยุดทำให้จำนวนกล่องเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เครื่องจักรบรรจุพาเลทแบบร่วมมือ (cobot) ก็แค่ทำงานต่อไปนานขึ้นโดยไม่เกิดความเมื่อยล้าของหลัง ทีมงานที่ทำงานด้วยมือจะต้องทำงานล่วงเวลาในวันหยุดสุดสัปดาห์และจ้างพนักงานชั่วคราวเพิ่มเติม เนื่องจาก cobot วางกล่องลงอย่างนุ่มนวลและสม่ำเสมอเหมือนกันทุกครั้ง ปัญหาการยุบตัวของกล่องจากการทิ้งกองสูงจึงหายไป และบริเวณท่าขนส่งได้รับพาเลทที่จัดเรียงอย่างเรียบร้อย ห่อด้วยฟิล์มหดได้เรียบร้อยในครั้งแรกโดยไม่ต้องแก้ไขหรือจัดเรียงใหม่ด้วยมือ เครื่องจักรบรรจุพาเลทแบบร่วมมือรักษาระดับประสิทธิภาพนี้ไว้ตลอดช่วงวันหยุดสุดสัปดาห์ ทำให้แผนกบรรจุสามารถรับคำสั่งซื้อนั้นได้โดยไม่จำเป็นต้องปฏิเสธลูกค้ารายอื่น

เหตุใดการจัดเรียงพาเลทด้วยมือจึงสร้างปัญหา

อาการบาดเจ็บจากการใช้งานซ้ำและการยกของตามมาตรฐาน OSHA

การจัดเรียงพาเลทด้วยมือซ้ำๆ ต้องใช้ท่าทางก้ม-ยกเป็นร้อยครั้งต่อกะทำงาน และข้อบังคับ OSHA 29 CFR 1910.176 รวมถึงบทบัญญัติหน้าที่ทั่วไป กำหนดให้นายจ้างควบคุมความเสี่ยงจากการยกซ้ำๆ หุ่นยนต์ร่วมงานสำหรับการจัดเรียงพาเลทจะรับน้ำหนักแทนคนงาน ทำให้คนงานเหลือเพียงการจัดการแผ่นรองและป้ายสินค้าที่ระดับเอว ซึ่งช่วยลดการก้มและการบิดตัวที่เป็นสาเหตุหลักของอาการบาดเจ็บระบบกล้ามเนื้อและกระดูกในสายการบรรจุ

ความเสี่ยงจากการถูกกดทับและการล้มที่พาเลท

พาเลทที่วางซ้อนด้วยมืออาจเคลื่อนตัวระหว่างการจัดเรียง ส่งผลให้กล่องสินค้าหลุดร่วงหรือเอียงเข้าหาคนงาน และหากก้าวพลาดใกล้ขอบพื้นที่ขนถ่ายสินค้า ก็เพิ่มความเสี่ยงต่อการล้มลง หุ่นยนต์ร่วมงานสำหรับการจัดเรียงพาเลทจะจัดตำแหน่งกล่องสินค้าตามเส้นทางที่แน่นอนและวางลงอย่างควบคุมได้ ทำให้โครงสร้างการซ้อนคงรูปเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส และคนงานไม่จำเป็นต้องเข้าไปอยู่ในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการตกจากที่สูง ข้อแนะนำ NFPA 79 ควบคุมการออกแบบระบบไฟฟ้าของเซลล์การทำงาน เพื่อให้ปุ่มหยุดฉุกเฉินและระบบล็อกสายพานทำงานร่วมกันเมื่อเกิดข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียว นอกจากนี้ หุ่นยนต์ร่วมงานสำหรับการจัดเรียงพาเลทยังควบคุมจังหวะการทำงานของสถานีห่อฟิล์ม เพราะโครงสร้างการซ้อนที่เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสใช้ฟิล์มห่อน้อยลง และสามารถต้านทานการเอียงที่อาจทำให้กล่องสินค้าล้มลงที่พื้นที่ขนถ่ายสินค้า

การทำงานอย่างปลอดภัยของหุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงสินค้าลงพาเลท

การเคลื่อนที่ที่จำกัดแรงตามมาตรฐาน ISO/TS 15066

มาตรฐาน ISO/TS 15066 กำหนดพื้นที่ทำงานแบบร่วมมือและขีดจำกัดของแรงกับความเร็วที่ทำให้หุ่นยนต์สามารถใช้พื้นที่ร่วมกับมนุษย์ได้ หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงสินค้าลงพาเลทใช้ข้อต่อที่จำกัดกำลังและแรง ซึ่งจะหยุดแขนหุ่นยนต์ทันทีเมื่อสัมผัสสิ่งใดก็ตาม ดังนั้น หากบุคคลหนึ่งเดินเข้ามาในแนวการเคลื่อนที่ของแขน แขนจะหยุดเคลื่อนที่ทันทีแทนที่จะชนผู้นั้น อย่างไรก็ตาม มาตรฐานยังคงกำหนดให้ต้องจัดทำประเมินความเสี่ยงเป็นลายลักษณ์อักษร เนื่องจากสินค้าที่เคลื่อนที่และบริเวณท่าเทียบเรือยังคงเป็นอันตรายอยู่ แม้การจำกัดความเร็วจะไม่สามารถลดความเสี่ยงเหล่านี้ได้

หัวจับแบบสุญญากาศและหัวจับแบบปรับตัวได้สำหรับบรรจุภัณฑ์ที่หลากหลาย

หุ่นยนต์ร่วมงานสำหรับการจัดเรียงสินค้าลงพาเลท (collaborative robot palletizer) ใช้เครื่องมือดูดสุญญากาศที่มีขนาดเหมาะสมกับกล่องแต่ละแบบ และเซลล์หลายแห่งสามารถเปลี่ยนระหว่างขนาดกล่องต่าง ๆ ได้ผ่านสูตรรูปแบบ (pattern recipe) หุ่นยนต์ร่วมงานสำหรับการจัดเรียงสินค้าลงพาเลทที่อ่านความสูงของกล่องจากสูตรรูปแบบจะหลีกเลี่ยงช่องว่างที่ทำให้กองสินค้าเอียงได้ และเมื่อมีการเปลี่ยน SKU ผู้ปฏิบัติงานจะเลือกสูตรรูปแบบที่เกี่ยวข้อง แล้วแขนหุ่นยนต์จะสร้างแผนผังชั้นใหม่โดยอัตโนมัติ ดังนั้นการผลิตแบบผสม (mixed runs) จึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงการจับวัตถุ (regrip) ใหม่ มาตรฐาน ANSI B155.1 ครอบคลุมด้านความปลอดภัยของเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ และกำหนดให้อุปกรณ์ป้องกัน (guarding) และระบบหยุดฉุกเฉิน (stops) ต้องสอดคล้องกับโหมดการทำงานที่เซลล์กำลังใช้งานอยู่

การเลือก การตรวจสอบ และการบำรุงรักษาเครื่องจัดเรียงสินค้าลงพาเลท

วิธีจับคู่น้ำหนักบรรทุก (payload) และรูปแบบการจัดวาง (pattern) ให้สอดคล้องกับ SKU

ปรับขนาดแขนหุ่นยนต์ให้รองรับกรณีที่หนักที่สุดคูณด้วยจำนวนชั้น ไม่ใช่กรณีที่เบากว่า และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความยาวของแขนสามารถเข้าถึงพื้นที่ทั้งหมดบนพาเลทได้ หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงพาเลทควรคงกำลังสำรองไว้เมื่อยื่นแขนออกไปเต็มที่ เพื่อให้การวางสินค้าลงมีความแม่นยำแม้เมื่อกองสินค้าสูงขึ้น ขอให้ผู้จัดจำหน่ายทดสอบกับน้ำหนักจริงของกล่องและระดับความสูงที่แท้จริงของสายพาน เพราะหากมีความไม่สอดคล้องกันตรงจุดนี้ แขนหุ่นยนต์อาจหยุดทำงานชั่วคราวหรือจับสินค้าผิดจังหวะในไลน์การผลิตที่มีความเร่งด่วนสูง หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงพาเลทควรเว้นระยะว่างด้านบนไว้เพื่อรองรับกองสินค้าที่สูงขึ้นในอนาคต หากสินค้าชนิดนั้นเปลี่ยนไปใช้พาเลทสองชั้น เพราะการเปลี่ยนรูปแบบการจัดเรียงในนาทีสุดท้ายไม่ควรถูกบังคับให้เปลี่ยนแขนหุ่นยนต์ใหม่

การติดตั้งและบำรุงรักษาประจำวัน

เมื่อเริ่มใช้งาน ให้ตรวจสอบการตั้งค่าความเร็วและการแยกระยะระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ร่วมงานตามการประเมินความเสี่ยง และทดสอบว่าแขนหุ่นยนต์หยุดเคลื่อนทันทีเมื่อถูกดันเบาๆ หุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลทจำเป็นต้องตรวจสอบไส้กรองสุญญากาศและถ้วยดูดทุกกะ รวมทั้งตรวจสอบการปรับเทียบข้อต่อและตัวจ่ายแผ่นลื่น (slip-sheet presenter) ทุกเดือน บันทึกจำนวนพาเลทที่จัดเรียงไว้เสมอ และเตรียมถ้วยดูดสำรองไว้พร้อมใช้งาน กรณีหุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลทปล่อยกล่องหลุดลงมากลางการจัดซ้อน มักเกิดจากถ้วยดูดมีซีลสึกหรอ ไม่ใช่ข้อผิดพลาดของโปรแกรม หุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลทควรได้รับการตรวจสอบแรงบิดฐาน (base torque) และการจัดแนวสายพานลำเลียงทุกปี เนื่องจากการเบี่ยงเบนเล็กน้อยบริเวณจุดเหล่านี้จะแสดงผลเป็นพาเลทที่เอียงขณะจัดซ้อนก่อนที่ระบบจะแจ้งรหัสข้อผิดพลาดใดๆ

คำถามที่พบบ่อย

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลททำหน้าที่อะไร

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพัลเลตไลเซอร์จับกล่องจากสายพานและเรียงซ้อนลงบนพาเลทตามรูปแบบที่กำหนดไว้ ในขณะที่บุคลากรทำงานอยู่ข้างๆ แขนหุ่นยนต์รับภาระการยกของหนักซ้ำๆ ทำให้พนักงานสามารถจัดการกับแผ่นรองสไลด์ ฉลาก และฟิล์มห่อได้ในระดับเอว แขนหุ่นยนต์หยุดทำงานทันทีเมื่อสัมผัสสิ่งใดสิ่งหนึ่ง ซึ่งเหมาะสำหรับสายการผลิตที่เปลี่ยน SKU บ่อย โดยใช้สูตรที่บันทึกไว้ล่วงหน้า

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพัลเลตไลเซอร์ปลอดภัยกว่าการเรียงซ้อนด้วยมือหรือไม่

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบพัลเลตไลเซอร์ช่วยกำจัดการยกของซ้ำๆ ที่ต้องก้มตัว และลดความเสี่ยงจากการถูกกดทับ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของอาการบาดเจ็บในสายการผลิตแบบใช้แรงงาน โดยหุ่นยนต์จะหยุดทำงานทันทีเมื่อสัมผัสสิ่งใดสิ่งหนึ่ง ตามมาตรฐาน ISO/TS 15066 บุคลากรยังคงอยู่ห่างจากบริเวณที่วัสดุอาจหล่นลงมา การทำงานด้วยมือยังคงเหมาะสมกับปริมาณงานที่ต่ำมาก แต่หุ่นยนต์ร่วมงานช่วยลดภาระทางร่างกายเมื่อจำนวนกล่องเพิ่มขึ้นตลอดกะการทำงาน

มาตรฐานใดบ้างที่ใช้บังคับกับการพัลเลตไลเซอร์แบบร่วมงาน

มาตรฐาน ISO/TS 15066 ครอบคลุมขีดจำกัดแรงและอัตราเร็วสำหรับการทำงานร่วมกัน ขณะที่มาตรฐาน ANSI B155.1 ครอบคลุมความปลอดภัยของเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ และมาตรฐาน ANSI/RIA R15.06 ร่วมกับ ISO 10218 ครอบคลุมความปลอดภัยของหุ่นยนต์ ส่วน OSHA 29 CFR 1910.176 เพิ่มกฎเกณฑ์การจัดการวัสดุ และ NFPA 79 ให้แนวทางการออกแบบระบบไฟฟ้า การปฏิบัติตามเริ่มต้นด้วยการประเมินความเสี่ยงเป็นลายลักษณ์อักษรสำหรับเซลล์

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลทต้องรองรับน้ำหนักบรรทุกเท่าใด

กำหนดน้ำหนักบรรทุกโดยใช้น้ำหนักกล่องที่หนักที่สุดคูณด้วยจำนวนชั้นสูงสุดที่ระยะยื่นสูงสุด โดยคงค่าสำรองไว้เมื่อความสูงของกองเพิ่มขึ้น สำหรับสายการผลิตที่มีสินค้าหลายรหัส (mixed-SKU) จะต้องใช้หัวดูดสุญญากาศที่ออกแบบให้เหมาะกับกล่องขนาดใหญ่ที่สุด พร้อมสูตรการจัดเรียงที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละรูปแบบ และควรทดสอบกับน้ำหนักจริงของกล่องก่อนตัดสินใจเลือกแขนหุ่นยนต์ เพื่อยืนยันความเหมาะสมก่อนส่งเซลล์ไปติดตั้งที่พื้นโรงงาน

หุ่นยนต์ร่วมงานแบบจัดเรียงพาเลทสามารถจัดการกับกล่องที่มีขนาดและรูปแบบต่างกันได้หรือไม่

หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงพาเลทเปลี่ยนขนาดกล่องได้ผ่านสูตรรูปแบบที่บันทึกไว้ ดังนั้นการผลิตแบบผสมจึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์จับใหม่ ผู้ปฏิบัติงานเลือก SKU แล้วแขนหุ่นยนต์จะสร้างแผนผังชั้นใหม่โดยอัตโนมัติ ความแข็งแรงของกล่องต้องสม่ำเสมอ เพราะหากกล่องยุบหรือบีบตัว จะทำให้ซีลสุญญากาศเสียหาย และการหยิบขึ้นมาอาจเกิดข้อผิดพลาดตามสายการผลิต

การบำรุงรักษาใดบ้างที่ช่วยให้เครื่องจัดเรียงพาเลททำงานได้อย่างต่อเนื่อง

ตรวจสอบถ้วยสุญญากาศและไส้กรองทุกกะ และทำความสะอาดสิ่งสกปรกออกตั้งแต่เนิ่นๆ ดำเนินการสอบเทียบประจำเดือน และตรวจสอบการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์วางแผ่นรอง (slip-sheet presenter) กับระบบลำเลียงอย่างถูกต้อง บันทึกจำนวนพาเลทที่จัดเรียง และเตรียมถ้วยสุญญากาศสำรองไว้ใกล้มือเสมอ หุ่นยนต์แบบร่วมมือสำหรับการจัดเรียงพาเลทที่ปล่อยกล่องหลุดลงมากลางการจัดซ้อน มักเกิดจากซีลของถ้วยสุญญากาศสึกหรอ หรือแรงต้านในท่อนำสุญญากาศเพิ่มสูงขึ้น