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I robot raggiungono la lavorazione degli alimenti

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A causa delle variabili nell'industria alimentare, come la dimensione e la forma del prodotto, l'ultima frontiera della robotica è la lavorazione degli alimenti

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La lavorazione del cibo ad alti volumi ha tradizionalmente posto molti problemi per i robot e i cobot, ed è rimasta indietro rispetto ad altre industrie. Gli alimenti hanno una varietà di forme e dimensioni e possono essere di natura delicata. Queste variabili possono essere una sfida quando un robot cerca di afferrare un oggetto. Il delicato ha spesso requisiti rigorosi per la qualità, rendendoli ancora più difficili da afferrare (si pensi alle fragole).

Gli ordini di robot non automotive ora rappresentano il 58% del totale nordamericano. Le vendite unitarie al solo settore alimentare e dei beni di consumo sono aumentate del 29% nel 2021 rispetto al 2020, secondo l'Association for Advancing Automation (A3).

"Più industrie hanno riconosciuto che la robotica potrebbe aiutare a invertire il declino della produttività e riempire i lavori ripetitivi che i lavoratori umani non vogliono. Non è più una scelta se impiegare robot e automazione", dice Jeff Burnstein, presidente di A3. "Ora è un imperativo assoluto. Come abbiamo creduto a lungo - e gli utenti continuano a confermare - i robot aiutano le aziende a competere, creando alla fine più posti di lavoro per gestire la loro crescita"

Sia i robot che i cobot sono utilizzati in vari modi nella lavorazione primaria e secondaria degli alimenti, condivide A3. Alcune applicazioni comuni ed emergenti includono:

Pick and place di frutta e verdura

Taglio e affettatura robotizzata di frutti di mare o carne di manzo

Dosaggio robotizzato per la decorazione di torte

Pulizia robotica per mantenere gli ambienti di lavoro sicuri

Robot di smistamento guidati dalla visione per i prodotti

Pallettizzazione e depallettizzazione (imballaggio)

Alcuni robot possono anche fare pizze senza alcun intervento umano.

Cobot

A differenza dei robot industriali, i robot collaborativi lavorano a fianco dell'uomo. Non li sostituiscono. I cobot sono facili da programmare, il che permette ai produttori di alimenti e bevande di adattarsi rapidamente a nuovi prodotti e requisiti di consegna. I bracci dei robot collaborativi possono essere riprogrammati, spostati e ridistribuiti, così anche le strutture più piccole possono eseguire più linee o passare dalla produzione all'imballaggio nello stesso spazio

I cobot sono in genere più facili da programmare dei tipici robot industriali, in quanto possono essere programmati da non esperti e sono preferiti per un'implementazione veloce. Sono visti nella movimentazione dei materiali, nell'assemblaggio, nella rimozione dei materiali, nelle ispezioni di qualità e nell'imballaggio degli alimenti, tra gli altri usi.

Strumenti di estremità del braccio

Secondo A3, uno dei progressi più importanti nella tecnologia robotica per la lavorazione degli alimenti è stata l'introduzione di pinze più avanzate. Oggi ci sono pinze morbide che possono gestire rapidamente, ma delicatamente, prodotti alimentari sensibili come frutta e verdura. Altri tipi di pinze, come le pinze a vuoto, hanno anche dimostrato di essere promettenti nella manipolazione di articoli delicati o di forma irregolare. Molte pinze avanzate sono abbinate a una robusta tecnologia di visione robotica per guidare il braccio robotico, consentendogli di compensare le variazioni di forma del prodotto. Questo crea una maggiore precisione e coerenza nelle applicazioni di lavorazione.

I cobot usano delle pinze, siano esse a vuoto, pneumatiche, idrauliche o servo-elettriche, per gestire gli articoli. La pinza a vuoto utilizza una ventosa di gomma o poliuretano per prendere gli articoli e offre un alto grado di flessibilità.

Abbiamo voluto avere il punto di vista di un fornitore di robotica per farci capire come la robotica viene utilizzata nella lavorazione degli alimenti. Nigel Smith, presidente di TM Robotics, ha parlato con noi di questo argomento.

FE: Non è stato facile aggiungere robot/cobot all'industria della trasformazione alimentare a causa della natura intrinseca del cibo - diverse forme, dimensioni, ecc. Come sono stati utilizzati ultimamente i robot/cobot nell'industria di trasformazione F&B?

NS: I robot collaborativi sono ancora agli inizi rispetto ai tipi di robot tradizionali, quindi non è sorprendente che ce ne siano meno presenti nella lavorazione degli alimenti rispetto ad altre industrie. A causa della natura ad alta pressione della lavorazione degli alimenti, che richiede una produzione veloce, scarti ridotti e tempi di inattività minimi, la maggior parte delle strutture si attiene ai tipi di robot che conosce e di cui si fida, che siano SCARA, cartesiani o a 6 assi.

Una delle caratteristiche più preziose dei robot per la lavorazione degli alimenti è un sistema di visione adeguato per gestire le difficoltà nel trattare articoli di forma irregolare. TSVision3D di Shibaura Machine è un buon esempio di come gestire questo aspetto. La tecnologia utilizza diverse telecamere per migliorare la visione di un robot, permettendogli di vedere la forma di un articolo per raccoglierlo nel modo più efficace. Cosa importante per gli impianti di trasformazione alimentare, questo è possibile anche per articoli non uniformi, come frutta e verdura.

FE: A causa della carenza di manodopera, così come della pandemia, sembra che sempre più produttori di F&B si siano rivolti ai robot e/o ai cobot per riempire i ruoli. Pensa che questa sia una tendenza attuale o l'onda del futuro?

NS: I robot e l'automazione sono stati usati a lungo per migliorare la produzione in tutti i tipi di ambienti produttivi, e la loro popolarità non diminuirà molto presto.

Sappiamo che i robot sono utilizzati nel pick-and-place, nel taglio e nell'affettamento di carni e formaggi, nella pulizia e nella selezione e nell'erogazione nella produzione di prodotti da forno. Quali sono le altre applicazioni utilizzate nella lavorazione degli alimenti?

NS: Esiste già una pletora di potenziali applicazioni per i robot nella lavorazione degli alimenti. In effetti, ci sono poche applicazioni che non possono essere robotizzate con qualche tipo di automazione. TM Robotics lavora con diversi produttori di apparecchiature originali (OEM) in tutto il mondo per progettare soluzioni robotizzate uniche per applicazioni come mettere il concentrato di pomodoro sulla pizza, imballare il formaggio in vassoi, tagliare e decorare torte, per citare alcune delle applicazioni più uniche con cui siamo stati coinvolti.

Ci sono aree nella lavorazione F&B (o nell'imballaggio) che non impiegano robot o cobot, ma che dovrebbero esserlo?

NS: Uno dei vantaggi più ovvi per i robot è quello di eliminare l'uomo da compiti potenzialmente pericolosi. Nella lavorazione degli alimenti, ci sono diverse applicazioni che potrebbero rappresentare una minaccia per la sicurezza dei lavoratori. L'automazione di queste dovrebbe essere la prima cosa da fare.

Quali sono i fattori decisivi per un produttore di F&B per aggiungere robot/cobot al loro piano di produzione?

NS: Il fattore decisionale più importante prima di investire in robot è considerare il potenziale ritorno dell'investimento. Diciamo che si prevede di usare due robot SCARA. I robot funzioneranno per tre turni al giorno, sei giorni alla settimana, 48 settimane all'anno. Il lavoro equivalente di solito richiede due operatori per turno, il che equivale a sei operatori per completare la stessa produzione in una settimana lavorativa.

Usando lo stipendio medio di un operatore di produzione come esempio, a 40.000 dollari all'anno, eliminando questi ruoli si ridurrebbe il costo del lavoro di 180.000 dollari all'anno. Tuttavia, anche con un robot, il lavoro umano non è completamente eliminato. Una buona regola empirica per le stime della manodopera accanto a un robot è il 25% dei costi attuali, riducendo il budget totale della manodopera a 45.000 dollari all'anno. Togliendo questa cifra dal costo totale di acquisto del robot, si ha una stima del ROI del primo anno. Naturalmente, la maggior parte degli investimenti in robot richiedono alcuni anni per essere recuperati.

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