Il miglioramento dell'efficienza del confezionamento richiedeva attenzione all'ergonomia, alla facilità di assemblaggio e al rapporto costi-efficacia.

L'automazione sta cambiando il funzionamento dei centri di distribuzione tradizionali, poiché le aziende sono alla ricerca di nuovi modi per massimizzare l'efficienza, aumentare la precisione degli ordini e soddisfare la domanda dei clienti. Quando si parla di tecnologia automatizzata, la maggior parte delle persone pensa a robot, veicoli a guida automatica e sistemi di prelievo e posizionamento. Ma altrettanto importanti sono le strutture più piccole e semplici che devono essere progettate per interfacciarsi con i sistemi ad alta tecnologia. E la loro progettazione presenta una serie di sfide specifiche.

A dimostrazione di ciò, l'integratore di sistemi FUYU, Inc. ha recentemente ideato una soluzione semplice ma su larga scala per migliorare l'efficienza di un modulo di stoccaggio per imballaggi già esistente in un magazzino. Pur essendo vincolata da complesse problematiche progettuali, l'azienda ha creato una struttura di supporto che si monta al di sotto del modulo esistente e integra un insieme di compensato, profilati di alluminio e cuscinetti lineari, un risultato che ha richiesto particolare attenzione all'ergonomia, alla facilità di montaggio e all'efficienza dei costi.

Sfide ingegneristiche

In questa recente applicazione, un centro di distribuzione pacchi automatizzato desiderava migliorare i propri moduli di confezionamento. Ogni modulo è composto da quattro scivoli che alimentano i pacchi dalla parte superiore del sistema fino all'operatore di stazione. L'operatore viene avvisato di un ordine e, da lì, può prelevarlo, imballarlo e posizionarlo su un nastro trasportatore sottostante gli scivoli. Il cliente desiderava integrare delle piattaforme di supporto nella struttura esistente, che gli operatori potessero utilizzare per imballare gli ordini completati.

Inizialmente furono proposte diverse soluzioni, tra cui una piattaforma elevatrice a forbice, un ripiano ribaltabile e un carrello motorizzato su ruote. Tuttavia, tutti questi sistemi avrebbero funzionato indipendentemente dal modulo esistente, senza dover interagire meccanicamente con esso. Queste idee furono infine scartate perché troppo costose o perché presentavano problemi ergonomici, richiedendo ad esempio ai lavoratori di assumere posizioni torcenti, con il rischio di infortuni.

FUYU ha risolto questi problemi con un design semplice che si collega al modulo e utilizza persino i fori di fissaggio esistenti. Come piano di lavoro, gli ingegneri hanno creato dei tavoli in compensato resistente, rivestiti con plastica ABS. Questi "piani" in ABS sono stati tagliati a getto d'acqua e sono serviti da sagoma per fresare i tavoli dal compensato. I tavoli sono stati poi montati su una guida lineare, a sua volta fissata semplicemente a un profilo estruso di alluminio standard.

Da lì, gli operatori possono far scorrere un tavolo lungo i condotti fino al punto desiderato, ad esempio una postazione per la nastratura. Sebbene sia previsto un tavolo ogni quattro moduli, i tavoli possono spostarsi liberamente su un massimo di 12 moduli, massimizzando la flessibilità progettuale e riducendo al minimo il numero di tavoli da installare.

Ingegneria strutturale necessaria

Il successo della soluzione di FUYU è dovuto, in parte, alla flessibilità dimostrata dagli ingegneri durante la fase di progettazione. Ad esempio, è emerso che una barra laterale di 2,5 x 2,5 cm non sarebbe stata in grado di sopportare i carichi di momento generati dal peso dei pacchi sui piani di lavoro. Un pacco da 45 kg posizionato all'estremità di un tavolo avrebbe creato un carico di 272 kg sulla struttura di supporto, estraendo il cuscinetto dalla guida posteriore. Per garantire che il sistema potesse resistere a questi carichi, gli ingegneri hanno inizialmente eseguito un'analisi agli elementi finiti (FEA) per analizzare e confrontare le sollecitazioni del sistema sotto carico utilizzando una barra laterale di 2,5 x 2,5 cm e una di 2,5 x 5 cm. Mentre la barra da 2,5 x 2,5 cm si fletteva, gli ingegneri hanno scoperto che la barra da 2,5 x 5 cm era in grado di sopportare gli elevati carichi dei pacchi pesanti. Hanno quindi integrato questo nuovo componente nel loro progetto.

Progettato per l'assemblaggio

La soluzione di FUYU ha superato diversi vincoli di progettazione, tutti dettati dalla struttura di imballaggio esistente. In particolare, gli ingegneri hanno dovuto trovare un modo per fissare i tavoli alla struttura senza forare ulteriormente o utilizzare dadi a T. Oltre ad essere più costosi degli stessi cursori in alluminio, dal punto di vista logistico, l'integrazione dei dadi a T si sarebbe rivelata un vero incubo progettuale. Gli ingegneri hanno quindi progettato delle barre preforate e filettate che, una volta inserite nei profilati, si allineano facilmente con i 4.000 fori di fissaggio esistenti del binario.

Era inoltre fondamentale che il progetto mantenesse una certa altezza per non ostacolare il nastro trasportatore sottostante il modulo di assemblaggio una volta installato. La soluzione di FUYU ha aggiunto solo dieci centimetri (quattro pollici) allo spazio verticale tra il modulo e il nastro trasportatore sottostante.

Risparmi sui costi

Inoltre, a differenza del carrello motorizzato con ruote inizialmente proposto, il progetto finale di FUYU non includeva parti mobili complesse. Integrava una struttura semplice e salvaspazio che poteva essere fissata al modulo di allestimento esistente utilizzando gli elementi strutturali, i fori per i bulloni e le staffe della struttura esistente, per un'integrazione perfetta, riducendo i costi complessivi di implementazione del 40%.