Gıda sektöründe robotların ve malzeme yönetim sistemlerinin kullanılması

Gıda sektöründe robotların ve malzeme yönetim sistemlerinin kullanılması

 

1-GIDA ÜRETİMİNDE PROSES YAPISI
Gıda üretiminin tarihçesi insanlığın tarihçesi ile paralel gelişmiştir. İnsanın büyük topluluklar biçiminde yaşaması ile gıda üretimi usta tipi üretimden, seri imalat şekline dönüşmüştür. Gıda üretiminde kullanılan manuel makinalar de kitle üretimi yapan büyük makinalara dönüşmüştür.

Çok uzun yıllardır hamurlar büyük yoğurma makinalarında yoğrulmakta, krakerler budinöze ya da kıyma makinasına benzer makinalarda sicim gibi çekilerek üretilmekte, sıvı içecekler ise dolum makinalarında şişelenmektedir.

Gıda üretiminde nakliye işlemlerinin çoğu büyük konveyörler tarafından gerçekleştirmektedir. Bir kısım taşıma ise boru içinde pnömatik taşıma denen bir sistemle gerçekleştirilmektedir. Çubuk kraker üretiminde sicim gibi çekilen hamur konveyör ile taşınarak, çekme noktasından uzaklaştırılıp sonsuz bir ip şekline dönüştürülmekte ve daha sonra kesilerek bildiğimiz çubuk kraker şekline dönüştürülmektedir.
Ayrıca kimya endüstrisinde kullanılan tanklar, kazanlar, basınçlı ekipmanlar ve sıvı taşıma sistemleri de bu sektörde yoğun olarak kullanılmaya devam edilmektedir.
Ambalaj operasyonu ise hala işe özel ambalaj makinalarında yapılmaktadır.

2-ROBOTLARIN GIDA ENDÜSTRİSİNDE KULLANILDIÐI ALANLAR
Daha ucuz ve kaliteli gıda üretimi ihtiyacı doğunca robotlar bu endüstriye de giriş yaptılar. Ancak bu sektörün ana proses yapısı içinde kullanılan özel makina ve konveyör ikilisi tüm dünyada hala kullanılmaya devam edilmektedir ve robotların bu ikilinin yerini alması için daha uzun yıllar geçeceğe benzemektedir. Taşıma işlemlerinin bir kısmı ise konveyör yerine pnömatik taşıma veya sıvı nakil sistemleri ile gerçekleştirilmektedir.

Robotların bu sektörde kullanıldığı noktaları detaylandırmak gerekir ise:
a-Ana proses yapısı içinde robotlar kendilerine çok fazla bir yer bulamamışlardır.

b-Ürünün ambalajı genellikle ürüne özel ambalaj makinalarında yapılmaktadır. Ambalaj makinalarının veya bantlarının kullanıldığı yerlerde robotlar makinaya veya banda ürünün taşınması veya ürünün bu ekipmanlardan uzaklaştırılması  amacıyla kullanılmaktadır.

c-Ürünün etiketlendirilmesi ya da ürünün veya ambalajının üstüne yazı yazılması için genellikle banda entegre çalışan bir etiket makinası (örnek:Willet) veya inkjet tipinde bir makina kullanılmakta, veya ambalajın üstüne yazılan bir kısım marka bilgisi ise önceden ambalaj malzemesi üstüne matbaada basılmaktadır. Yine de etiketlemeyi robot vasıtasıyla yapan firmalar da bulunmaktadır.


Şekil 1: Paketleme Robotu



Şekil 2: Paletleme Robotu

 

Özel bir ray sistemi veya konveyör vasıtasıyla palet otomatik olarak beslenebilir ve yine istenir ise üstüne ürün kutularının yerleştirildiği paletlerle aynı hat üstünde otomatik veya yarı otomatik olarak çemberlenebilir ve shrinklenebilir. Palet üstüne vurulan etiketler de etiket makinaları veya barkod sistemleri vasıtasıyla otomatik olarak uygulanabilir.

f-Prosesin her noktasında özellikle bireysel ambalajı yapılmış ürünün taşınmasında robotlar yoğun olarak kullanılmaktadır. Böylece ürünle ilgili hijyen şartları da azami seviyede sağlanmış olur. Şişelerin taşınması için özel griper’lerin tasarımını
yapmak gerekir, bazı ambalaj tipleri vakum ile taşınmaya uygundur, bazen de ürünü basit bir pick-and-place operasyonu ile taşımak mümkündür.

g-Son yıllarda açınım şeklinde hattın önünde tutulan karton, özel karton kutu yapma makinaları sayesinde kutuya veya koliye dönüştürülmekte ve gerektiği yerde hatta beslenmektedir (Şekil 4).

h-Paletin taşınması amacıyla bir ERP sistemine entegre çalışan robot forkliftler kullanılabilir. Bu forklifler paletlenmiş ürünü alarak ERP sistemi tarafından yönetilen depoya teslim ederler. Forkliftler paletlenmiş ürünü, yerini yalnızca
bilgisayar sisteminin bileceği şekilde içine rulolu konveyörler döşenmiş ve asansör sistemine entegre edilmiş dinamik raf sistemine teslim ederek sevkiyat sürecine kadar saklarlar. Sevkiyat sırasında da barkodlanmış ve adreslenmiş ürün
robot forklifler tarafından kolaylıkla bulunarak, sevkiyat aracına konur ve otomatik olarak stoktan düşülür.

Aşağıdaki çizimde (Şekil 3) seri imalat hatlarına paralel çalışan örnek bir paketleme hattı bilgilerinize sunulmuştur. Bu hatta birçok ambalaj bileşeninin nakli otomatik sistemlerle yapılmakta ve paletlenmiş ürün hattan robot forkliftlerle çekilerek, bilgisayar sisteminin yönettiği bir depoya taşınmaktadır.



Şekil 3: Robotik ambalaj ve paketleme hattı


Şekil 4: Karton kutu oluşturma makinası

3-ROBOTLARIN GIDA ENDÜSTRİSİNDE SAÐLADIÐI YARARLAR
Her zaman belirttiğim gibi robotları prosesin tek yapıtaşı olarak düşünmemek gerekir. Robotu entegrasyonun yapılacağı üretim hattı ve tüm hat üstündeki üretim zamanlarının dağılımı, botlle neck dediğimiz darboğaz proses ve gerekli destek elemanları ve ekipmanları ile mütalaa etmek gerekir.

Aşağıda bu destek ekipmanları ve elemanlarının listesi bilgilerinize sunulmaktadır:

a-Hat üstündeki makinalar ve taşıma sistemleri (konveyör, pnömatik taşıma vs.),
b-Hat üstündeki makinaların iletişimini sağlayan sistem (PC bazlı, PLC bazlı vs.)  ve haberleşme şekli (fieldbus veya ilgili protokol),
c-Barkod sistemi,
d-Hat üstündeki poka yoke’ler (hata önleyici sistemler) ve görsel destek sistemleri (kamera sistemleri), sensörler,
d-ERP sistemi veya malzeme yönetim sistemi,
e-Kanban ve FIFO yönetim sistemleri.

Doğru şekilde projelendirilmiş robot uygulaması bize aşağıdaki yararları sağlamaktadır:

a-Özellikle değer yaratmayan taşıma işçiliklerinin insandan alınması yoluyla direkt  işçiliğin düşürülmesini sağlarlar. Ayrıca taşıma ve üretim hızları da insandan daha yüksektir, bu da direkt işçiliğin düşmesine sebep olur,
b-Kamera sistemleriyle beraber kullanıldığı zaman kontrol işçiliğinin düşmesine neden olurlar,
c-Hatlarda işçi sayısının düşürülmesi nedeniyle, belirli bir işçi adedi başına atanacak formen veya şef tipindeki endirekt giderlerin düşürülmesine neden olurlar,
d- Robotlar doğru şekilde kullanılır ise üretim verimliliğinin artmasını sağlarlar,
e-Ürüne insan elinin değmemesi nedeniyle operasyon hijyeninin sağlanmasını, veya hijyen seviyesinin arttırılmasını sağlarlar,
f-Firelerin azalmasını sağlayarak, kalitesizlik maliyetinin düşmesini sağlarlar,
g-Uygun şekilde kullanılmaları durumunda üretim artışı sağlayarak toplam cironun artmasını sağlarlar,
h-Özellikle insanların çalışmasının zor olduğu yerlerde, konumlama hassasiyetinin gerektiği yerlerde, insan inisiyatifinin en az şekilde kullanılması gereken yerlerde kalitenin artmasını sağlarlar,
ı-Robotların esnek ekipmanlar olması ve değişik ürünler için sadece program değişikliği vasıtasıyla üretimine devam edebilmesi nedeniyle seri değişiklik zamanları düşer, hatların devrede kalma zamanları artar ve bu şekilde firma, yatırımlarından daha uzun süre faydalanabilir ve daha esnek yatırımlar tasarlayabilir,
i-Sistemin tümüyle her an iletişim kurarak manuel raporlama gerektiren yerlerde gerekli dokümantasyon işçiliğini düşürürler,
j-Tehlikeli ortamlarda çalışma kabiliyetleri sayesinde uygun güvenlik önlemleri ile beraber imalat biriminin emniyet seviyesini yükseltirler,
k-Bira fıçısı gibi ağır nesnelerini taşınmasını ve dizilmesini kolayca gerçekleştirerek insan sağlığını zorlayan bu operasyonların otomatikleşmesini sağlarlar,
l-Robot forkliftler bir ERP sistemi ile uyum içinde çalışarak sistemin olası insan hatalarından etkilenmesini önlerler ve depo yönetimini kolaylaştırırlar,
m-Robot genel olarak kararlı bir üretim aracıdır. Bu nedenle imalat biriminin güvenilirliğini arttırır,
n-Robotları birbirleri ile veya bir üretim hattı ile entegre etmek kolaydır.

4-ROBOTLARIN SİSTEME GETİRDİÐİ YÜKLER VE DEZAVANTAJLARI
Robot yatırımları sağladığı büyük avantajlar yanında aşağıdaki dezavantajları da içermekte ve sisteme bir miktar ilave yük getirmektedirler:

a-Robotlar pahalı üretim araçlarıdır. Bu nedenle gerekli üretim analizleri yapılarak gerekli ise satın alınmalıdırlar. Bu nedenle özellikle yatırımın geri ödeme süresi (payback) hesaplanmalıdır, gerekli fizibilitelerde toplam proje maliyeti göz önüne alınmalıdır,

b-Basit pick-and-place uygulamaları için bazen taşınacak ürüne özel manipülatörler, eksen sistemleri veya pnömatik taşıma ekipmanları da aynı işi görmektedir. 
Burada önemli kriter robotun bize sağlayacağı esnekliğe ihtiyacımız olup olmadığıdır. Zaten çoğu zaman robot ürünü tutma işini pnömatik griper’ler veya vakum sistemleri vasıtasıyla yapmaktadır. Eğer ilgili eksen sistemlerini hassas bir biçimde yönetmek ve çok sayıda ürün referansı için otomatik olarak değiştirmek gerekmez ise robot bu ekipmanlarla karşılaştırılınca pahalı kalacaktır. Tabi bu arada pnömatik ekipmanların da en pahalı enerji tipi olan basınçlı havayı  cömertçe kullandığı göz önüne alınmalıdır. Bu görevle ilgili olarak robotun olası alternatiflerinden birisi de ucuz servo motorlarla desteklenmiş kartezyen eksen sistemleridir,

c-Robotları dünyada belirli şirketlerin üretmesi nedeniyle robotlar ülke dışına veya şirket dışına bağımlılık yaratmaktadır. Bu da çok ciddi maliyetler ortaya çıkartmakta, üretimin durmasına neden olmaktadır. Ambalaj ve paketleme için kullanılan robotları üreten bir takım uzman Tayvanlı üretici tanınmış robotik şirketleri ile ciddi bir rekabet içine girmişlerdir,

d-Robotların bakım maliyetleri özellikle parça değiştirmek gerektiği zaman çok yüksek olmaktadır. Arıza durumunda oluşan maliyet de klasik makinalara göre daha yüksek olacaktır,

e-Robotları işletmek için gereken eğitim de ilave maliyet kalemi yaratmaktadır,

f-Robotları işletmek ve ayakta tutmak için gereken ekibin maliyeti de klasik bir bakım ekibine göre çok daha yüksektir,

g-Kalibrasyon maliyetleri de öngörülmesi gereken maliyetler arasındadır,

h-Firma robotu çalışır durumda tutmak için birtakım yedek parçaları önceden temin etmiş ve envanterine dahil etmiş olmalıdır,

ı-Robotları emniyetle kullanabilmek için gereken emniyet malzemeleri de öngörülmesi gereken maliyet kalemleri arasındadır,

i-Robot hücrelerinde hijyenin sağlanması için birtakım ek önlemler alınması gerekir.

5-ROBOT PROJELERİNİN YÜRÜTÜLMESİ VE GEREKLİ SEÇİMLERİN YAPILMASI
Gıda endüstrisinde robotik projelerin yürütülmesi ve gerekli seçimlerin yapılması “Nisan 2010 tarihli Sektörel Tanıtım Robotik Mekatronik Dergisinde (Sayı 8)” yer alan ‘Robot Yatırımlarının Yürütülmesi’ adlı makalemde belirtilen esaslara uygun olarak yapılır. Yine de burada ilgili akışın Gıda Sektörü’ne uyarlanmış özetini bilgilerinize sunmaya çalışacağım.

Robot alımı, özellikle ilk alım için firma tarafından bir proje kapsamı içinde mütalaa edilmelidir.

Robot alımı aşağıdaki iş adımları şeklinde gerçekleştirilmelidir:

a-Bir proje grubu oluşturulmalı ve bir Proje Sorumlusu (Pilot) seçilmelidir. Burada bu proje grubu ilgili firmanın kendi iç organizasyonuna uygun olarak yapılır. Gıda Sektörü’nde üretim yapan firmaların iç organizasyonu genellikle diğer sektörlerde üretim yapan firmalardan farklıdır. Bu nedenle pilot var ise Proses Bölümü’nden, veya Bakım Bölümü’nden seçilmelidir. Aynı şekilde Proje Grubu da Bakım Bölümü’nden, Üretim Bölümü’nden, var ise Proses Bölümü’nden, ve Kalite Bölümü’nden temin edilen elemanlarla yapılır. Satınalma Bölümü’nden bir elemanın da gruba dahil edilmesinde büyük fayda vardır. Mevcut uygulamalarda bu tip alımlarda genellikle esas aktör bakım bölümü olmaktadır, ya da bu tip firmaların bağlı olduğu Şirket Grubu’nda bu tip yatırımlarla ilgilenen firmalar bu yatırımı yönetmektedirler. Bu durumda da yatırımın yapılacağı fabrikadan yukarıda saydığım ekip en azından alım toplantılarına katılır ise iletişim kopukluğunu önlemek için çok önemli bir adım atılmış olur,

b-Robot projesi mutlaka beraber çalışacağı proseslerle beraber ele alınmalıdır,

c-Proje Ekibi gerekli ihtiyaçları tarif eden Robot Alım Şartnamesi’ni mutlaka hazırlamalıdır. Bu şartnamenin içinde robotun tipi, eksen sayısı, çalışma hızı, gerçekleştireceği prosesin detaylı açıklaması, üretilecek ürünlerin tanımı, var ise prosesin robotun yerleştirilmesinden önceki manuel çalışma şekline ait iş talimatları, kalite talimatları, makina ve proses yeterliliklerine ait bilgiler, iş ortamının tarifi, iş güvenliği talimatları, hijyen koşulları, mutlaka yer almalıdır.  Bu şartnamede ürünün nasıl tutulacağı da (vakum, griper vs.) çok önemli bir husus olarak karşımıza çıkmaktadır. Unutmamalıdır ki ürünü en iyi onu üreten firma tanımaktadır. Ayrıca robotun kabulünde kullanılacak ana kriterler de belirlenmelidir,

d-Robot Alım Şartnamesi ile beraber mutlaka projenin takvimi, talep edilen teslim tarihiyle beraber teminciye bildirilmelidir. Robot Alım Şartnamesi hazırlanırken alternatif robot temincileri ile beraber çalışılabilir ve ilgili şartname beraberce hazırlanabilir. Olası Temincilerin gıda sektöründe deneyimli olması her zaman için tercih sebebidir.

e-Robot Alım Şartnamesi satınalma tarafından teslim alındıktan sonra ilgili temincilere gönderilerek fiyat bilgisi ya da teklifi istenir. Bu fiyat teklifinin içeriğinde robotun fiyatı dışında aşağıdaki hususların da cevaplanması talep edilir:

• Nakliye ve ambalaj masrafları ve bu konularla ilgili hususlar,
• Önemli yedek parçalar temincinin enventerinde mi duracak, yoksa müşteri Firma tarafından satın mı alınacak?  Firmanın bu parçaları satınalması gerekiyor ise ilgili parça listesinin tanımı ve maliyeti nedir? Firma’nın eline ulaşması ne kadar sürecektir?
• Acil durumda yedek parça veya müdahale gerektiği zaman temincinin müdahale süresi ve şartları nelerdir? Robotlar için gereken bakım ne şekilde yapılacaktır?
• Garanti şartları nelerdir?
• Eğitim için nasıl bir maliyet öngörülmektedir, eğitimler ülkemizde mi yoksa yurtdışında mı öngörülüyor?
• Kullanılacak kurulu güç nedir? Bu bilgi üretim maliyetinin hesaplanması için kullanılacaktır. Projede hava kullanılıyor mu ve ortalama harcama ne kadar?
• Griper ve vakum sistemleri değiştirme süreleri nedir? Robot istenilen yardımcı ekipmanları kullanabiliyor mu?
• ‘Teminci firma’ya robot onaylanana veya yerleşene kadar iletişimde bulunabilecek bir sorumlu atayabiliyor mu? Bu sorumlu ile iletişim nasıl gerçekleşecek?
• Teminci gereken griper’leri ve vakum sistemlerini kendisi temin edebiliyor mu? Yoksa bunlar ‘müşteri firma’nın sorumluluğunda mı gerçekleşecek? Yurtiçinde mi, yurtdışında mı üretilecek?
• Eğer bir Uzakdoğu ürünü bir robot satınalınıyor ise müşteri gerekli kritik robot parçalarını kendi ulaşabileceği parçalardan seçebilecek şekilde şartnamesini hazırlayabilir. Örneğin şartnameye servomotorlar ……..marka olacak, veya arayüz Türkçe veya İngilizce olacak şeklinde şartlar koyabilir. Tabi bu durumda temincinin de bunları karşılayabilecek imkanları olması gerekecektir.
• Robotun kalibrasyonu nasıl gerçekleşecek ve nasıl bir maliyet oluşacak?
• Robot ve diğer ekipmanların (griper, vakum sistemi vs.) montajı nasıl gerçekleşecek?
• Ödeme şartları.

f-Toplam maliyetler elimize geçtikten sonra, mutlaka yatırımın geri ödeme süresi (payback) hesaplanarak robotun gerekliliği tekrar sorgulanmalıdır. Ayrıca robotun entegre edileceği prosesin ve/veya üretim hattının bütünü gözönüne alınarak aynı faydanın basit bir Kaizen aktivitesi ile sağlanıp sağlanmadığı da mütalaa edilmelidir,

g-Şartnamedeki hususları karşılayan ve uygun fiyatı veren teminci, proje ekibi tarafından seçilir. Bu seçimde sadece robotun fiyatı değil toplam proje maliyeti ve gerekli hususların karşılanması göz önüne alınır. Ayrıca robotun kullanım kolaylığı, arayüzünün yapısı da çok önemli kriterlerdir,

h-En uygun teminci tipi, yerel bir robot üreticisi veya stoğunda yeterli sayıda robot bulunduran buna ilaveten griper imalatında ve diğer muhtelif üretimlerde de aktif olarak görev alarak müşteriye yardımcı olabilen ve gıda sektöründe deneyimi olan üretici tipidir. İdeal bir robot temincisinin müşteriye en az bir adet müşteri sorumlusu ataması beklenir. Maalesef sadece distribütör bazında satış yapan, kısıtlı kaynaklara sahip yetkili satıcılarla yapılan projeler sıkıntı 
yaratabilir,

ı-Ayrıca teminci temin ettiği robotun dokümanlarını ve arayüzünü ideal olarak Türkçe veya en azından İngilizce olarak sağlar ise robotun müşteriye entegrasyonu çok daha kolay olarak gerçekleşecektir. Satış sonrasında bir sürprizle karşılaşmamak için bu husus mutlaka ilgili şartnameye dahil edilmiş olmalıdır,

i-İdeal temincinin olası arıza ve kalibrasyon ihtiyaçları için gerekli ekibi, yedek parçaları ve ekipmanları elinde bulundurması istenir,

j-Proje Sorumlusu projenin gereken zamanda bitirilebilmesi için proje takvimi takip eder. Proje ekibinin teminciye yapacağı ziyaretler de yerinde takip için çok etkin bir yol olacaktır,

k-Teminci’nin robotun, griper’in ve emniyet ekipmanlarının montajını yapmasından sonra deneme üretimlerine başlanır. Deneme üretimi mutlaka proje grubunun takibinde gerçekleştirilmelidir. Kalite Bölümü gerekli ölçümleri ve testleri yaparak sadece üretilen ürünlerin uygunluğunu kontrol etmez, ayrıca prosesin kararlılığına da kontrol eder. Tercihte makina ve proses yeterliliği kriterleri mutlaka göz önüne alınmalıdır. Ayrıca gıda endüstrisinde en önemli hususlardan birisi de taşınan ürünün zarar görmemesidir.

Kaynak robotları gibi ağır işleri gerçekleştiren robotları veya genel amaçlı robotları üreten robot temincilerine alternatif olarak Tayvan orijinli sadece ambalaj sektörü için robot üreten üreticiler de bulunmaktadır. Bu üreticilerden bazıları son derece kaliteli robotlar üreterek, bu robotları tanınmış firmalara göre çok daha ucuz fiyatla hizmetimize sunmaktadır. Bu firmalar arasında ABD’ye robot ihraç edenler de bulunmaktadır.

Geçmiş yıllarda bu firmalardan bazıları ile iletişime geçmiş ve görüşmüştüm. Eğer tüm iletişiminizi İngilizce bilen bir sekreter vasıtasıyla yapmaya katlanabilir iseniz bu firmalar oldukça uygun fiyatlarla robot satmaktadırlar. Fakat bu robotların çok azının teknik desteği ülkemizde verilmektedir. Bu durum da Şartname’nin hazırlanması olayını çok önemli bir husus haline getirmektedir.

SONUÇ
Son yıllarda gıda sektöründe de robotlar kendilerine yer edinmeye başlamışlardır. Ancak gıda sektörüne ait organizasyon şemalarında bu yatırım tipi ile direkt olarak ilgilenecek bölümler olmaması da bu yatırımların önünü tıkamaktadır. Genellikle gıda sektöründe çalışan firmalarda Metod Bölümü gibi bir bölüm bulunmamaktadır. Bu sektörde çalışan firmaların bünyelerinde doğaları gereği ‘robotik veya mekatronik’ görevlisi de bulundurmamaktadır. Bu nedenle de bu tip ekipmanların alımında yükü Bakım Bölümü ve Satınalma Bölümü çekmektedir. Bu tip bir alım planlayan firmanın ilk yapması gereken iş organizasyon şemasında bir muhatap yaratmaktır. Daha sonra yukarıda belirttiğim adımlar takip edilerek gerekli adımlar atılmalıdır. Yatırım bir ekip çalışması şeklinde mütalaa edilmelidir. Yoksa robot yatırımı bir köşede çürüyen bir ekipmana veya sadece bir gösteriş unsuruna dönüşür ve gerçek anlamda bir fayda üretmez.


HABERİN DEVAMI İÇİN AŞAÐIDAKİ LİNKLERİ TIKLAYINIZ:

Gıda endüstrisinde robotlar

Sağlıklı ön etüd çalışması ile hayalden gerçeğe

Gıda sektöründe robotların ve malzeme yönetim sistemlerinin kullanılması

Güncelleme Tarihi: 23 Haziran 2010, 19:04
YORUM EKLE
Dergiler
Partnerler