Produzione a misura di cliente

Neil Bentley, Business Manager e Jesse Mendenhall, Product Marketing Manager, Rockwell Automation

Sara e suo marito Antonio adorano le arachidi, e le consumano sia come snack veloce che in cucina per vari tipi di preparazioni. Qualche volta comprano delle piccole confezioni nel negozio sotto casa per mangiarle subito, altre, invece, comprano delle confezioni più grandi e di varie dimensioni in occasione di qualche festa o per preparare biscotti, croccanti o altre prelibatezze per familiari e amici. Cercano sempre il prodotto a basso contenuto di sale, vogliono che l'imballaggio sia rispettoso dell'ambiente e a volte ordinano le noccioline online per riceverle il giorno successivo.

Questo è solo uno delle migliaia di esempi di personalizzazione di massa in cui sempre più prodotti e consegne personalizzati stanno diventando la norma. Oggi molti consumatori fanno gran parte dei loro acquisti online e si aspettano una consegna direttamente a casa entro un giorno o perfino meno. E chi è abituato a ordinare articoli personalizzati, che siano scarpe sportive o cioccolatini, si aspetta sempre varie opzioni per soddisfare i propri desideri.

Inoltre, la tendenza verso famiglie sempre più piccole ha stimolato la crescita dell'offerta dei prodotti monoporzione. Contemporaneamente, una maggiore richiesta di risparmio ha portato alla nascita di un maggior numero di opzioni multi-pack.

Sebbene il concetto di "lot size of one" o lotto unitario non sia ancora diffuso, la spinta verso una maggiore personalizzazione e SKU multipli sta avendo un impatto straordinario sui produttori di beni di consumo confezionati (CPG) e sugli OEM che li servono.

Per tenere il passo, le aziende di CPG e i copacker richiedono attrezzature di imballaggio altamente produttive e agili. Per gli OEM, la sfida è progettare macchine dal costo contenuto che possano soddisfare le nuove esigenze di flessibilità nelle applicazioni di imballaggio primario, secondario e terziario.

I principali ostacoli all'agilità nel packaging

Trasportare in modo efficiente i prodotti da un punto A a un punto B è fondamentale per qualsiasi applicazione di imballaggio. Sebbene le apparecchiature tradizionali siano state generalmemte progettate per un’elevata velocità di produzione, si trovano in difficoltà quando si tratta di prodotti altamente variabili.

Qual è il problema? La capacità dell'apparecchiatura di rispondere immediatamente ad un mix di prodotti diversificato è limitata dai metodi di trasporto convenzionali basati su motori rotativi e movimento indicizzato. Questi sistemi sono progettati per far avanzare i prodotti sulla linea su un percorso preconfigurato e ad una velocità fissa.

Su una linea di confezionamento tradizionale, il "passo", cioè la spazio tra un prodotto e l’altro, è determinato in fase iniziale e basato sullo scenario “worst-case” . Il passo è limitato dalla dimensione massima del prodotto nella direzione di marcia, dalla stazione di imballaggio più grande e dal passo massimo consentito dal sistema.

Allo stesso modo, un sistema convenzionale non può variare il numero di prodotti movimentati in ogni stazione o il tempo necessario per ogni operazione. Il "parallelismo" - il movimento sincronizzato dei prodotti sulla linea - è fisso e determinato dai requisiti di produttività del sistema e dal processo che impiega più tempo per essere completato.

Il risultato è un sistema uniforme, ma molto poco flessibile. Ad esempio, se la stazione più grande deve essere lunga 500 mm, ogni altra stazione sarà lunga 500 mm. Se una stazione deve gestire tre prodotti contemporaneamente per soddisfare i requisiti di produttività, tutte le stazioni possono gestire un massimo di tre prodotti, indipendentemente dalla durata effettiva di ciascuna operazione. E la velocità complessiva della linea è determinata dal processo più lento sulla linea.

Sfruttare al meglio la situazione

Nonostante le limitazioni, i sistemi convenzionali possono raggiungere velocità notevoli quando si confezionano prodotti uniformi. L'efficienza scende però precipitosamente con il crescere del mix di prodotti.

Perché? Per soddisfare la domanda variabile dei consumatori, i produttori devono affidarsi sempre più spesso a cambi prodotto più frequenti per far fronte a cicli di produzione più brevi e personalizzati.

Purtroppo, la modifica di una linea di imballaggio convenzionale per adattarla ad esempio a una diversa dimensione può richiedere ore o giorni per essere completata. Composti da centinaia di componenti meccanici, tra cui catene, cinghie, fermi a scomparsa e altro ancora, questi sistemi sono sia difficili da sostituire che soggetti a manutenzione.

Anche i produttori e i copacker devono far fronte ad una crescente domanda retail di specifiche combinazioni di prodotti. Ad esempio, un rivenditore potrebbe richiedere "confezioni speciali" personalizzate con shampoo e balsamo in un unico imballo per la vendita esclusiva nei propri punti vendita.

Sebbene entrambi i prodotti possano essere realizzati nello stesso stabilimento, molti produttori devono ancora escogitare un modo efficiente per gestire questo livello di personalizzazione dell'imballaggio. Infatti, molti continuano a gestire i prodotti attraverso le tradizionali linee di imballaggio ad alta velocità, trasportando poi gli skid di entrambi i prodotti in un'altra area dove vengono depallettizzati manualmente e riconfezionati nelle combinazioni desiderate.

Una tecnologia innovativa per ripensare il processo

I progressi nei motori lineari e nella tecnologia di movimentazione a carrelli independenti (ICT) portano un nuovo livello di intelligenza nelle operazioni di confezionamento e consentono ai produttori di pensare in modo diverso riguardo al flusso dei prodotti.

Come? I motori lineari cambiano la prospettiva grazie alla propulsione magnetica direct drive di più carrelli portaprodotti lungo un binario.

I motori lineari consentono il controllo indipendente di ogni carrello mediante un software di controllo e sensori incorporati che calcolano continuamente la posizione del carrello. Accelerazioni, decelerazioni, velocità e posizioni sono programmabili.

Invece di viaggiare a velocità fissa, i prodotti si spostano indipendentemente da stazione a stazione man mano che le operazioni di imballaggio vengono completate. E una volta che il sistema inizia a funzionare, regola con precisione la velocità e la distanza in base alle esigenze del processo.

In altre parole, il passo e il parallelismo della linea sono variabili e modificati dinamicamente per gestire il flusso del traffico.

Immaginate una linea di confezionamento che regola automaticamente il passo per adattarsi alle dimensioni del cartone prima piatto e poi piegato. Oppure un sistema che passa senza soluzione di continuità dalla formazione di scatole da tre prodotti al riempimento di quattro fino al carico di otto. Tutto ciò è possibile con l’ICT.

Altrettanto importante è che la possibilità di passare da un formato di prodotto o di imballaggio ad un altro è programmabile e gestita da un'interfaccia operatore guidata da ricetta.

E poiché l'ICT utilizza molte meno parti mobili rispetto ai tradizionali sistemi di trasporto fissi, la complessità delle macchine e la manutenzione sono ridotte al minimo. 

Il risultato finale è un sistema straordinariamente efficiente che aumenta al massimo la produttività, la flessibilità e il tempo di disponibilità.

Tracciamento dei prodotti

Per i produttori che desiderano realizzare prodotti altamente personalizzati, è fondamentale la capacità di tracciare individualmente i prodotti dalle applicazioni di processo fino al confezionamento.

Immaginate una situazione in cui un produttore offre la possibilità di ordinare online prodotti personalizzati per la cura della persona o per la casa. Indipendentemente dal fatto che si applichino o meno i requisiti normativi, il successo di tale iniziativa dipende dalla capacità del produttore di fornire costantemente il prodotto o la combinazione di prodotti corretta al consumatore corretto.

Poiché l'ICT si basa sullo stabilire e mantenere la posizione del carrello in ogni momento, crea intrinsecamente un registro “track-and-trace” ad alta fedeltà per facilitare il processo. Per i prodotti che devono soddisfare i requisiti normativi, questa funzionalità può anche semplificare la validazione e la conformità.

Certamente le capacità intrinseche di track and trace aprono anche nuove strade di efficienza per le industrie che tradizionalmente non hanno utilizzato l'automazione. Ad esempio, immaginate se un cliente potesse scegliere online ogni singolo ingrediente di un piatto di riso o di pasta e poi farselo consegnare a domicilio confezionato e personalizzato! In realtà tutto questo succede già oggi, con l'ICT.  

Un nuovo approccio

La tecnologia ICT consente un nuovo livello di libertà di progettazione che non era possibile nei tradizionali modelli a passo e parallelismo fissi. Per sfruttarla al meglio, OEM e utilizzatori finali devono ripensare il loro approccio alla progettazione delle macchine.

Se molti elementi di base delle apparecchiature tradizionali possono essere riadattati, l'ICT offre l'opportunità di migliorare i flussi di lavoro e di aggiungere l'automazione ad operazioni precedentemente manuali. Questo aiuta gli utilizzatori finali e i rivenditori a consegnare le noccioline a Sara e a suo marito esattamente come e quando le vogliono.

^{The Journal di Rockwell Automation e della nostra rete PartnerNetwork™ è pubblicato da Putman Media, Inc.}