Per migliorare l'efficienza del packaging è necessario prestare attenzione all'ergonomia, alla facilità di assemblaggio e all'efficienza dei costi.

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 tende a pensare a robot, veicoli a guida automatica e sistemi pick-and-place. 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 questo, 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 e imballaggio esistente in un magazzino. Sebbene limitato da vincoli progettuali complessi, l'azienda ha creato una struttura di supporto che si monta sotto il modulo esistente e integra una serie di compensato, estrusi in alluminio e cuscinetti lineari, un risultato che ha richiesto particolare attenzione all'ergonomia, alla facilità di montaggio e all'economicità.

Sfide ingegneristiche

In questa recente applicazione, un centro di distribuzione automatizzato di pacchi cercava di 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 della stazione. L'operatore viene informato di un ordine e, da lì, può estrarlo, confezionarlo e posizionarlo su un nastro trasportatore sotto gli scivoli. Il cliente desiderava integrare piattaforme di supporto nel design di questa struttura esistente, che gli operatori potessero utilizzare per inscatolare gli ordini finiti.

Inizialmente furono proposte alcune soluzioni, tra cui un sollevatore a forbice, un ripiano ribaltabile e un carrello motorizzato con ruote. Tuttavia, tutti questi sistemi avrebbero funzionato indipendentemente dal modulo esistente, senza doversi interfacciare meccanicamente con esso. Queste idee furono infine scartate perché troppo costose o presentavano problemi ergonomici, ad esempio costringendo i lavoratori a torcersi, con il rischio di infortuni.

FUYU ha risolto questi problemi con un design semplice che si collega al modulo e ne utilizza persino i fori per i bulloni esistenti. Per il piano di lavoro, gli ingegneri hanno creato dei tavoli in multistrato resistente, rivestiti con un rivestimento in plastica ABS. Questi "piani" in ABS sono stati tagliati a getto d'acqua e sono serviti da modello per fresare i tavoli dal multistrato. I tavoli sono stati quindi montati su una guida lineare, a sua volta montata in modo semplice su un estruso di alluminio standard.

Da lì, gli operatori possono far scorrere un tavolo lungo gli scivoli fino al punto in cui serve, ad esempio una stazione di nastratura. Sebbene sia previsto un tavolo ogni quattro moduli, i tavoli possono spostarsi liberamente fino a un massimo di 12 moduli, massimizzando la flessibilità di progettazione e riducendo al minimo il numero di tavoli da installare.

Ingegneria strutturale richiesta

Il successo della soluzione di FUYU è dovuto, in parte, alla flessibilità dimostrata dagli ingegneri nel corso del processo di progettazione. Ad esempio, è emerso che l'utilizzo di una barra laterale da 2,5 x 2,5 cm non sarebbe stato in grado di assorbire i carichi di momento generati dal peso dei pacchi sui piani dei tavoli. Un pacco da 45 kg posizionato all'estremità di un tavolo avrebbe generato un carico di 274 kg sulla struttura di supporto, con conseguente estrazione del cuscinetto dalla guida posteriore. Per garantire che il sistema potesse sostenere questi carichi, gli ingegneri hanno innanzitutto eseguito un test di analisi agli elementi finiti (FEA) per analizzare e confrontare le sollecitazioni del sistema sotto carico utilizzando una barra laterale da 2,5 x 2,5 cm e una da 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 progettuali, tutti dettati dalla struttura esistente del contenitore. Innanzitutto, gli ingegneri hanno dovuto trovare un modo per fissare i tavoli alla struttura senza ulteriori fori o l'uso di dadi a T. Oltre a essere più costoso dei cursori in alluminio stessi, dal punto di vista logistico, l'integrazione di dadi a T sarebbe stata un incubo progettuale. Invece, gli ingegneri hanno progettato barre preforate e filettate che, una volta inserite nelle estrusioni, si allineavano facilmente con i 4.000 fori per bulloni esistenti del binario.

Era inoltre importante che il progetto mantenesse una certa altezza per non ostacolare il passaggio del nastro trasportatore sotto il modulo di stazionamento una volta agganciato. La soluzione di FUYU ha aggiunto solo dieci centimetri di spazio verticale tra il modulo e il nastro trasportatore sottostante.

Risparmio sui costi

Inoltre, a differenza del carrello motorizzato con ruote originariamente proposto, il progetto finale di FUYU non prevedeva parti mobili complesse. Integrava una struttura semplice ed efficiente in termini di spazio, che poteva essere agganciata al modulo di staging esistente utilizzando i componenti strutturali, i fori per bulloni e le staffe della struttura esistente per un'integrazione perfetta, riducendo i costi complessivi di implementazione del 40%.