A melhoria na eficiência das embalagens exigiu atenção à ergonomia, à facilidade de montagem e à relação custo-benefício.

A automação está mudando a forma como os centros de distribuição tradicionais operam, à medida que as empresas buscam novas maneiras de maximizar sua eficiência, aumentar a precisão dos pedidos e atender à demanda dos clientes. Quando se fala em tecnologia automatizada, a maioria das pessoas tende a pensar em robôs, veículos guiados automaticamente e sistemas de coleta e posicionamento. Mas tão importantes quanto esses sistemas são as estruturas menores e mais simples que precisam ser projetadas para interagir com os sistemas de alta tecnologia. E seus projetos apresentam seus próprios desafios.

Para ilustrar esse ponto, a integradora de sistemas FUYU, Inc. desenvolveu recentemente uma solução simples, porém de grande escala, para melhorar a eficiência de um módulo de preparação de embalagens em um armazém. Apesar das limitações impostas por restrições de projeto complexas, a empresa criou uma estrutura de suporte que é montada sob o módulo existente e integra uma combinação de madeira compensada, perfis de alumínio e rolamentos lineares, uma conquista que exigiu atenção à ergonomia, facilidade de montagem e custo-benefício.

Desafios de engenharia

Nesta aplicação recente, um centro automatizado de distribuição de encomendas buscava aprimorar seus módulos de embalagem. Cada módulo é composto por quatro calhas que alimentam as encomendas do topo do sistema até o operador da estação. O operador é notificado sobre um pedido e, a partir daí, pode retirá-lo, embalá-lo e colocá-lo em uma esteira transportadora abaixo das calhas. O cliente desejava incorporar plataformas de apoio ao projeto dessa estrutura existente, que os operadores pudessem usar para encaixotar os pedidos finalizados.

Inicialmente, foram propostas algumas soluções, incluindo uma plataforma elevatória tipo tesoura, uma prateleira retrátil e um carrinho motorizado com rodas. No entanto, todos esses sistemas funcionariam independentemente do módulo existente, sem necessidade de interface mecânica com ele. Essas ideias foram descartadas por serem muito caras ou apresentarem problemas ergonômicos, exigindo, por exemplo, que os trabalhadores se contorcessem, correndo o risco de se lesionarem.

A FUYU resolveu esses problemas com um design simples que se conecta ao módulo e utiliza até mesmo os furos de fixação existentes. Para a superfície de trabalho, os engenheiros criaram mesas de madeira compensada resistente, revestidas com plástico ABS. Esses tampos de ABS foram cortados a jato de água e serviram como molde para fresar as mesas na madeira compensada. As mesas foram então montadas em um trilho linear, que por sua vez foi fixado em um perfil de alumínio padrão.

A partir daí, os trabalhadores podem deslizar uma mesa ao longo das calhas até o local necessário — uma estação de aplicação de fita adesiva, por exemplo. Embora haja uma mesa para cada quatro módulos, as mesas podem se deslocar livremente por até 12 módulos, maximizando a flexibilidade do projeto e minimizando o número de mesas que precisam ser instaladas.

Engenharia estrutural necessária

O sucesso da solução da FUYU deve-se, em parte, à flexibilidade dos engenheiros ao longo do processo de projeto. Por exemplo, tornou-se evidente que o uso de uma barra lateral de 1 x 1 polegada não seria capaz de suportar os momentos de força gerados pelo peso das embalagens sobre os tampos das mesas. Uma embalagem de 45 kg (100 lb) colocada na extremidade de uma mesa criaria uma carga de 272 kg (600 lb) na estrutura de suporte, deslocando o rolamento do trilho traseiro. Para garantir que o sistema suportasse essas cargas, os engenheiros realizaram inicialmente um teste de análise de elementos finitos (FEA) para analisar e comparar a tensão do sistema sob cargas utilizando barras laterais de 1 x 1 polegada e 1 x 2 polegadas. Enquanto a barra de 1 x 1 polegada sofreu deflexão, os engenheiros descobriram que a barra de 1 x 2 polegadas suportaria as altas cargas das embalagens pesadas. Portanto, eles integraram esse novo componente ao projeto.

Projetado para montagem

A solução da FUYU superou diversas restrições de projeto, todas ditadas pela estrutura de embalagem existente. Por exemplo, os engenheiros tiveram que encontrar uma maneira de fixar as mesas à estrutura sem perfurações adicionais ou o uso de porcas em T. Além de serem mais caras do que os próprios trilhos de alumínio, a incorporação de porcas em T teria sido um pesadelo logístico. Em vez disso, os engenheiros projetaram barras pré-perfuradas e roscadas que, uma vez inseridas nas extrusões, se alinhavam facilmente com os 4.000 furos de parafuso existentes no trilho.

Também era importante que o projeto mantivesse uma certa altura para não obstruir a esteira transportadora sob o módulo de armazenamento, uma vez que este fosse acoplado. A solução da FUYU adicionou apenas quatro polegadas ao espaço vertical entre o módulo e a esteira transportadora abaixo dele.

Economia de custos

Além disso, diferentemente do carrinho motorizado com rodas originalmente proposto, o projeto final da FUYU não incluía peças móveis complexas. Ele integrava uma estrutura simples e compacta que podia ser acoplada ao módulo de palco existente utilizando os elementos estruturais, furos para parafusos e suportes da estrutura original, para uma integração perfeita — reduzindo os custos gerais de implementação em 40%.