Kartonnen dozen op maat en zonder afval

Sinds een paar jaar heeft Neopost Technologies een nieuwe machine in de markt staan. De CVP-500 is geen couverteersysteem waar de engineers in Drachten om bekendstaan, maar een verpakkingsmachine die een eind maakt aan de verspilling van karton. En ook nog eens veel bespaart op kosten.

‘We zijn in 2012, 2013 begonnen met de ontwikkeling van de CVP-500, ons nieuwe concept voor verpakkingsmachines’, vertelt Neopost-projectmanager Cornelis Kooistra, die nauw betrokken is bij de ontwikkeling. ‘Het idee van deze nieuwe machine komt voort uit de ergernis van een van onze managers. Hij zag dat producten bijna altijd worden verpakt in te grote dozen. Vooral dozen die door webshops worden verstuurd, zijn gemiddeld voor meer dan de helft leeg.’ Afgezien dan van de vulmiddelen waarvan de lege ruimte wordt voorzien.

De oorzaak van deze verspilling is dat veel webshops geen oplossing zien voor het verpakken van verschillende producten. ‘Daar komt bij dat webshops erg onder tijdsdruk moeten opereren’, aldus Kooistra. ‘Hun slogan is niet voor niets ‘vandaag besteld, morgen bezorgd’. De verzenders moeten in een zo kort mogelijke levertijd werken. Een klein product in een te grote doos stoppen is dan ook logisch. Zeker als de verzender vanwege efficiency niet meer dan twee maten wil gebruiken. Dus wordt er veel karton verspild.’

Dit werkt door in het vervoer over de weg. Ook al staan de vrachtauto’s van pakketdiensten helemaal vol met dozen, in feite zijn ze slechts voor de helft gevuld  met producten. Deze manier van verpakken leidt dus niet alleen tot veel kartonverspilling, maar ook tot extra transportkosten, veel energieverspilling, veel CO2-uitstoot en verlies van kostbare arbeidsuren. Kooistra: ‘Om al die nadelen te overwinnen, hebben we de CVP-500 ontwikkeld, de eerste machine die kartonnen dozen maakt die worden geoptimaliseerd in drie dimensies. En ook nog eens financieel winst oplevert.’

De nieuwe Neopost-machine is bijzonder, zo bijzonder zelfs dat de engineers in Drachten zeven internationale prijzen hebben gewonnen voor de ontwikkeling van de CVP-500: drie in Frankrijk, twee in Nederland en twee in de VS. Kooistra: ‘De CVP-500 is inmiddels al bij enkele tientallen bedrijven in gebruik. We hebben in de beginperiode gekozen voor samenwerking met early adopters; klanten die zelf ook graag met de nieuwste machines werken. De allereerste gebruiker was Docdata, het fulfillmentbedrijf dat onder meer voor Bol.com werkt. Nu zijn we al weer een stuk verder. Gebruikers zijn gewend aan het systeem en hebben er al miljoenen pakketjes mee verpakt. Dat betekent dat de CVP-500 zich ook als een zeer succesvolle machine heeft bewezen.’

Duurzaamheid en kostenreductie

Waar bestaat dat succes uit? Kooistra: ‘De machines hebben de afgelopen periode al zo veel gedraaid dat we rustig kunnen zeggen wat de prestaties zijn. De machine kan elke zeven seconden een product verpakken. Handmatig uitgevoerd zou je er zeker tien keer zo lang over doen. Doordat de dozen in de CVP-500 altijd de vorm van het product aannemen, is het volume van de vracht tot vijftig procent kleiner dan voorheen. Vooral de transportkosten worden hierdoor gereduceerd; zeker omdat ook de grote en middelgrote producten worden verpakt in aangepaste dozen. Ten slotte heeft de CVP-500 tot twintig procent minder karton nodig om dezelfde producten te verpakken.’

Naast deze besparing op karton verbruikt de CVP-500 ook geen vulmateriaal. ‘De verpakking heeft immers geen lege ruimte die moet worden opgevuld. Het enige dat overblijft bij de productie is het karton dat wordt afgesneden. Dit restproduct wordt echter gerecycled en weer verwerkt tot nieuw karton. Duurzaamheid en kostenreductie gaan dus in deze machine prima samen.’

Voor een beter begrip van zowel het proces als de opbouw van de CVP-500 is het nuttig de belangrijkste technische onderdelen stuk voor stuk te behandelen. ‘Misschien wel het belangrijkste voor het proces zijn de mechatronische componenten die ervoor zorgen dat de rol karton precies wordt afgerold, gepositioneerd en gesneden’, aldus Kooistra. In concreto gaat het over ongeveer honderdvijftig i/o’s zoals sensoren, veiligheidsdeuren, lampen en kleppen. Maar ook om zestien gelijkstroommotoren, drieëntwintig synchrone wisselstroommotoren, zes trommelmotoren en drie transportbanden.

Een ander onmisbaar onderdeel is de hmi-module voor het volgen, ingrijpen en onderhoud van de machine. Een industriële pc zorgt voor de verbinding met het warehousemanagement- en erp-systeem van de klant. Voor het lezen van de opdracht is de machine uitgerust met een barcodescanner. Om de producten op te meten, is er een 3d-scanner die een beeld maakt van de gehele oppervlakte van het product. Het verpakte product wordt verder precies gewogen zodat ook die data worden meegenomen in de beschrijving. Uiteraard heeft de machine een labelprinter die het label op de juiste plaats aanbrengt op de doos. Optioneel kan een robotmodule een factuur in de doos leggen.

Big data

Sinds eind 2015 heeft Neopost contact met Beckhoff. ‘Eind vorig jaar zijn we voor het eerst gestart met hun producten’, vertelt Kooistra. ‘Belangrijk voor ons zijn de flexibele multi-assige AX8000-servomotoren en -drives. We zijn gestart met acht exemplaren. Twincat 3 was al bekend bij ons. Nu gebruiken we in de CVP-500 de embedded CX2020-plc van Beckhoff. De servomotor wordt met een kabel verbonden, wat betekent dat een en dezelfde kabel zowel de data als de voeding verzorgt. Verder gebruiken we Safety Ethercat IO voor machineveiligheid en acht camera’s voor de bewaking van het proces. Deze camera’s maken beelden van belangrijke momenten tijdens het produceren van de doos. Is er een onderbreking of afwijking, dan ontvangt de opdrachtgever de betreffende beelden daarvan. Zodoende kan hij zien wat er is gebeurd.’

‘Onze keuze voor Ethercat wordt vooral bepaald door de vereiste nauwkeurigheid en voorspelbaarheid van het verpakkingsproces’, gaat Kooistra verder. ‘Alle acties en stappen worden hierbij gelogd. Onze machines produceren in feite big data die via internet in een server kunnen worden bewaard en verwerkt. Zowel onze klanten als wijzelf willen over die data kunnen beschikken, bijvoorbeeld voor predictive maintenance, analyse van incidenten of prestaties van onze machines. Met Ethercat kunnen we in realtime besturen, maar ook data snel volgen en beschikbaar stellen aan interne en vooral externe analisten. Remote maintenance is bij ons heel belangrijk, vooral voor de ondersteuning van onze klanten, die over de hele wereld zijn gevestigd.’

Een groot voordeel van Ethercat is dat het een standaard protocol is, vindt Kooistra. ‘Veel fabrikanten maken hun automatiseringscomponenten geschikt voor gebruik met Ethercat. De keuze voor producten die communiceren via Ethercat is dus erg groot. Ook voor oem’s is dat heel gunstig. We kunnen al onze eigen softwareblokken via Ethercat makkelijk uitbreiden met nieuwe blokken. En we kunnen bestaande blokken verdubbelen. Voor bedrijven die gewend zijn aan Ethercat is het ook heel gemakkelijk om te werken met softwareblokken, ook als deze door externe partijen zijn ontwikkeld. Dit open karakter van Ethercat is wel bijzonder. Andere protocollen zijn hoogstens voor een deel transparant. Daarom vinden wij het alleen maar logisch om te kiezen voor Ethercat.’