Branża opakowań detalicznych uległa zmianie. Duże zamówienie na dany typ produktu po dotrzymaniu harmonogramów produkcyjnych. Teraz właściciel marki chce sprintu. Potrzebują dużego rozmiaru torby, projektu nadruku i rodzaju materiału. Zmiana wynika ze sprzedaży internetowej, większej liczby marek sklepów i nowych przepisów dotyczących odpadów. Dlatego sprzęt do konwersji musi zostać szybko przerobiony. Ale nadal musi być wysokiej jakości. Bagażniki detaliczne rozwiązują problem. Wykorzystuje wymienne części, pamięć ustawień cyfrowych, szybką zmianę rozmiaru i wbudowaną-kontrolę jakości. Dzięki temu konwerterzy mogą zarabiać na małych zamówieniach. Stare maszyny ze stałymi częściami nie mogły tego zrobić.
Ekonomika produkcji-małoseryjnej
Każda stara linia do produkcji toreb liczy od 50 000 do 200 000 sztuk. Koszt zmiany wynoszący od 30-do 60 minut został rozłożony na miliony toreb. Jednak średnie zamówienie spadło obecnie poniżej 10 000. Międzynarodowe Centrum Handlu (ITC) twierdzi, że zjawisko to występuje częściej wśród marek detalicznych średniej wielkości w bogatych krajach. Dlatego przejście zaczęło trwać dłużej niż czas produkcji. Zmniejsza to marżę składek o 25–40 procent.
Manufacturing Performance Institute wykorzystuje dane z normy ISO 22400-2 jako kluczowe wskaźniki wydajności. Zauważa, że w modelach hybrydowych-długotrwałe maszyny o ogólnej efektywności sprzętu (OEE) powyżej 75 procent zwykle spadają poniżej 45 procent. Spadek nie jest spowodowany mniejszą prędkością. Pochodzi z wolnego czasu na zmiany mechaniczne, gwintowanie materiału i pierwszą kontrolę jakości. Nowa maszyna do pakowania w opakowania detaliczne rozwiązuje ten problem. Skraca te etapy, które nie-tworzą wartości dodanej, poprzez wprowadzenie zmian inżynierskich, a nie dodawanie pracowników. Ten Maszyna do produkcji toreb detalicznychpodejście bezpośrednio przeciwdziała erozji marży spowodowanej częstymi zmianami walut.
Zmiana formatu sterowana serwo-
Największą zmianą jest zastosowanie części napędzanych serwo-w połączeniu z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC). Zastępują krzywki mechaniczne, połączenia o stałym skoku i ręcznie regulowane części składane. Na maszynie-z serwomechanizmem ustaw szerokość worka,-głębokość wiązania, kształt zagięcia u dołu i długość odcięcia, wywołując zapisane przepisy. Nie musisz kręcić kołem zamachowym.
Ustalenia Institution of Mechanical Engineers opublikowano w Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. Wyniki pokazały, że maszyny pakujące-napędzane serwo skróciły średni czas konwersji formatu z 35–50 minut do 4–8 minut. Spadek o 80 procent. Badanie wykazało, że poprawa wynikała z trzech źródeł. Po pierwsze, nie ma potrzeby stosowania mechanicznego rozrządu, ponieważ osie serwomechanizmu korzystają z elektronicznego profilu krzywki do synchronizacji. Po drugie, automatyczna rejestracja lokalizacji wykorzystuje enkoder do przechowywania pozycji bezwzględnej + -0.05 mm. Po trzecie, ustawienia parametrów sterowane{{13}akumulatorem przywołują jednocześnie wartości temperatury, ciśnienia i prędkości.
W przypadku producentów toreb do sprzedaży detalicznej, w których zmienia się od pięciu do ośmiu formatów na zmianę, zaoszczędzony czas może zaoszczędzić od 2,5 do 3,5 godziny czasu produkcji dziennie. To wystarczy, aby otrzymać sześć dodatkowych małych partii zamówień bez doliczania do zmian. NowoczesnyMaszyna do produkcji toreb detalicznychwykorzystuje te możliwości oparte na serwonapędach,-by przekształcić częste zmiany formatu w przewagę konkurencyjną, a nie w spadek produktywności.
Automatyczne łączenie rolek i gwintowanie materiałów
Produkcja-mała{0}}o dużej różnorodności-często oznacza zmianę substratów. Zamień brązowy kraft o gramaturze 80 g/m2 z brązowo-brązowego papieru na biały kraft o gramaturze 120 g/m2 z biało-brązowego papieru. Możesz też przejść z papieru niepowlekanego na papier poliestrowy. Lub przełączanie pomiędzy różnymi szerokościami siatki. Każda wymiana wymaga zatrzymania maszyny. Następnie ręcznie-zszywasz nowy zwój z końcem biegnącej siatki. Następnie materiał jest ponownie przewleczony przez rolki prowadzące, stół składany i otwór uszczelniający.
Europejska Unia Stowarzyszeń Papierniczych (EUROSAC) to europejska federacja producentów workowego papieru kraft. Z jego wytycznych technicznych wynika, że zautomatyzowany system-wywrotu w locie skraca czas przestoju substratów do mniej niż 45 sekund. Ręczne łączenie trwa 8–12 minut. Łączenie przelotowe polega na przyspieszaniu nowych szpul do-prędkości linii prostej za pomocą maszyny zwijającej-napędzanej powierzchniowo. Następnie przymocuj przygotowany pasek taśmy do taśmy biegnącej w odpowiednim momencie zakładki. Maszyna się nie zatrzymuje.
Po zszyciu automatyczne systemy nawlekania korzystają z pneumatycznych pasów wahadłowych lub-pasków podających wspomaganych próżniowo. Mogą przenosić nowe sieci po drodze materiału w 60–90 sekund. Rada ds. Środowiska Opakowań Papieru i Tektury (PPEC) twierdzi, że automatyzacja wyeliminowała największą przyczynę przestojów w pracy związanej z modelowaniem mieszanym. Dzieje się tak ze względu na różne umiejętności w zakresie gwintowania przez operatorów różnych gatunków materiałów. Dla każdegoMaszyna do produkcji toreb detalicznychobsługa różnorodnych zamówień, automatyczne łączenie i gwintowanie są niezbędne, aby ograniczyć-do minimum czas nieproduktywny.
Zarządzanie przepisami i cyfrowe kolejki zadań
Producent toreb do sprzedaży detalicznej, który przetwarza wiele różnych zamówień za pomocą interfejsu Manufacturing Execution System (MES). System nie tylko przechowuje przepisy. Ministerstwo MES pozyskuje zlecenia pracy drogą elektroniczną. Wykorzystuje standardowe protokoły, takie jak ISA-95 Międzynarodowego Towarzystwa Automatyki. Zadania są następnie sortowane, aby skrócić całkowity czas przezbrajania.
Sortowanie logiczne grupuje najpierw zadania według rodzaju materiału. Zmniejsza to liczbę zdarzeń splicingu. Następnie pogrupuj według szerokości torby. Zmniejsza to zróżnicowanie płyty zawiasowej w każdej grupie materiałowej. Na koniec pogrupowano je według projektu graficznego. Zmniejsza to zmienność poprzedzającej płyty drukarskiej. Instytut Towarzystwa Inżynierów Produkcji opublikował studia przypadków. Pokazują, że inteligentne sekwencjonowanie zadań może skrócić całkowity dzienny czas przezbrajania o 30–40 procent w porównaniu do samego sprzętu sterowanego-serwomotorami. Efekt ten jest czasami nazywany „elastycznością”. Nie potrzebuje nowej maszyny. Wystarczy optymalizacja oprogramowania.
Gdy zadanie dotrze na początek kolejki, MES wysyła przepis do sterownika PLC. Wszystkie ustawienia zostaną załadowane automatycznie. Uwzględnia wymiary worka, rozkład temperatury zgrzewania, zużycie kleju, pozycję cięcia i próg kontroli jakości. Zmiany w pracy operatora zmieniły się z regulacji mechanicznej na sprawdzanie. Operator potwierdza, że załadowane podłoże odpowiada materiałowi z receptury. Następnie operator zwalnia maszynę i rozpoczyna produkcję.
Weryfikacja jakości w trybie inline w przypadku krótkich serii
W przypadku długoterminowej-produkcji operatorzy mieli czas na ręczne wykrywanie i rozwiązywanie problemów z jakością. Po kilkuset jednostkach może wystąpić słabe uszczelnienie lub nierówne marszczenie. Następnie działał dalej, wytwarzając niewielką ilość odpadów. W małych partiach zamówienie na 5000 sztuk może zostać zrealizowane, zanim ktokolwiek zauważy wadę.
Aby rozwiązać ten problem, nowy producent toreb do sprzedaży detalicznej posiada wbudowane systemy wizyjne. Systemy sprawdzają każdy worek z pełną prędkością. Stowarzyszenie Technologii Pakowania i Przetwarzania (PMMI) opisuje w swoim raporcie wydajność linii pakującej. Jak podaje firma, systemy wizyjne stosowane w urządzeniach do pakowania giętkiego mogą sprawdzać ponad 400 maszyn na minutę. Są dokładne na poziomie 99,5% i wykrywają typowe wady, takie jak jakość uszczelnienia, dokładność składania, czyste cięcie i wyrównanie druku.
Te systemy wizualne dostarczają danych do statystycznej kontroli procesu. Następnie algorytm uruchamia automatyczną naprawę. Jeżeli szerokość składania zmieni się o 0,3 mm, serwosterownik przesunie położenie prasy składającej o 0,05 mm. Operatorzy nie muszą nic robić. To podejście oparte na-pętli zamkniętej jest wyraźnie akceptowane w ramach zarządzania jakością ISO 9001. Artykuł 8.5.1 stanowi, że organizacja musi „kontrolować wyniki procesu, aby zapobiec niezgodnościom”. Zautomatyzowane SPC umożliwiają-sposób spełnienia tej reguły w czasie rzeczywistym na liniach o dużej zmienności. Na tych liniach próbkowanie ręczne jest zbyt wolne, aby działać prawidłowo. AMaszyna do produkcji toreb detalicznychwyposażony w inline Vision gwarantuje, że nawet pierwsza torba z krótkiego nakładu spełnia standardy jakościowe, eliminując ryzyko skompletowania całego zamówienia przed wykryciem wady.
Modułowe narzędzia i-szybka wymiana materiałów eksploatacyjnych
Nawet w przypadku regulacji-z wykorzystaniem serwomechanizmu niektóre elementy fizyczne muszą zostać zmienione, jeśli format zbytnio się różni. Na przykład szerokość worka od 250 mm do 420 mm może wymagać nowych zakładek, zgrzewów lub cylindrów ciętych. Obecne maszyny wykorzystują metody wywodzące się z jedno-minutowego-systemu przełączania form (SMED). Japońskie Stowarzyszenie Zarządzania sformalizowało system.
Zadania niejawne to zadania wymagające wyłączenia maszyn. Są one ograniczone do minimum dzięki narzędziom umieszczonym na-szybkozłączkach z powtarzalnymi kołkami. Zewnętrzne zadania konfiguracyjne można wykonać, gdy na komputerze nadal wykonywane jest ostatnie zadanie. Obejmuje to wstępne podgrzanie uszczelki do odpowiedniej temperatury, wstępną instalację kolejnej rolki podłoża do pozycji gotowości odwijaka i wstępną instalację dyszy kleju. Po zakończeniu bieżącej operacji operator będzie wymieniał matrycę pojedynczo. Kolorowy-rozruch lokalizatora. Operatorzy podłączają podgrzane pręty do stanowisk zgrzewających i udostępniają nowe receptury. Zwykle wymaga to przestoju trwającego 90–120 sekund.
Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) posiada specyfikację techniczną zwaną CEN/TS 15901. Zajmuje się ona zautomatyzowaną inspekcją optyczną w opakowaniach. CEN twierdzi, że narzędzia do szybkiej-zmiany również pomogłyby w zapewnieniu spójności testów. Kiedy obraz referencyjny systemu wizyjnego został powiązany z formułą modułu ładującego, wskaźnik pierwszego przejścia dla nowego formatu w 50 najlepszych jednostkach wyniósł 97–98%. Gdy operatorzy ręcznie dostosowują parametry kontroli, wskaźnik pierwszego przejścia wynosi tylko 85–88 procent.
Efektywność energetyczna i materiałowa w produkcji przerywanej
Częste cykle uruchamiania i zatrzymywania zużywają więcej energii niż produkcja w stanie ustalonym. Szczęki zgrzewające muszą być ponownie-rozgrzewane po każdym ponownym uruchomieniu maszyny po wymianie. Grubość zbiornika kleju musi spełniać wymagania dotyczące aplikacji. systemy serwo muszą przejść przez profile przyspieszenia.
Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej przedstawiło branżę przetwarzania papieru i tektury w swoim dokumencie referencyjnym BAT. Mówi, że w wolnym czasie rezerwowe systemy zarządzania temperaturą uszczelniają zaciski przy temperaturze roboczej wynoszącej 85–90 procent. Systemy te zmniejszają zużycie energii podczas ponownego uruchamiania o 60 procent. Redukują także czas-retermalizacji z 4–6 minut do mniej niż 60 sekund. Systemy topienia kleju na żądanie dzielą klej topliwy na małe partie o masie od 50 g do 100 g, co nie zawsze pozwala na zapełnienie zbiornika o pojemności pięciu litrów. Systemy te zmniejszają zużycie energii klejów o 40 procent. Ograniczają także rozkład materiałów podczas długotrwałego bezczynności.
Problem marnowania materiału podczas zmian formatowania rozwiązano w systemie przewidywania odcięcia. Gdy MES zasygnalizuje zmianę zlecenia, maszyna oblicza pozostałą długość wstęgi potrzebną do zrealizowania bieżącego zamówienia. Zwalnia w miejscu przecięcia ostatniej torby. Nie biegnie po dodatkowy materiał i wyrzuca 15–25 metrów. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) udostępnia wytyczne dotyczące optymalizacji zrównoważonych materiałów opakowaniowych. Stwierdzono, że to „zakończenie przebiegu-w odpowiednim rozmiarze” zmniejszy ilość odpadów związanych z formatowaniem o 70 procent. Jest to istotne, gdy konwerter zmienia format 12 do 20 razy dziennie.
Implikacje dla siły roboczej
Przejście z maszyn mechanicznych na cyfrowe zmieniło umiejętności potrzebne operatorom. Stare maszyny potrzebowały doświadczonych techników z głębokim wyczuciem regulacji rozrządu. Maszyny serwerowe-wymagają umiejętności zarządzania recepturami, nawigacji HMI i rozwiązywania problemów. Międzynarodowa Organizacja Pracy (MOP) prowadzi badania sektorowe dotyczące zmian w umiejętnościach produkcyjnych. Z raportu wynika, że przejście na produkcję cyfrową zazwyczaj zmniejsza liczbę operatorów na każdej trasie o 30–40 procent. Jednocześnie premia za umiejętności dla pozostałego personelu zostanie zwiększona o 15–25 proc.
Dla konwerterów realizujących wiele różnych zamówień oznacza to przejrzysty plan szkoleń w zakresie zakupu toreb detalicznych. Operatorzy muszą być świadomi fizycznych etapów przenoszenia materiałów i wymiany form. Muszą także rozumieć logikę parametrów receptury. Na przykład muszą wiedzieć, dlaczego podłoża powlekane PE muszą mieć temperaturę zgrzewania o 15 stopni wyższą niż niepowlekany kraft. Musieli wiedzieć, jak sprawdzić, czy formuła odpowiada obciążeniu.
Wniosek
Zmiana sprzętu pakującego w przypadku małych zamówień-o dużej różnorodności to nie to samo. To kompletny system. Części napędzane serwo-zastępują regulację ręczną. Latające-odwijaki splotów eliminują przestoje wątku. Sekwencjonowanie zadań oparte na systemie MES-poprawia kolejność zmian. Wizja inline gwarantuje jakość od samego początku. Projektowanie narzędzi w oparciu o SMED-skraca ustawienia fizyczne do mniej niż 2 minut. Wszystkie te części współpracują ze sobą. W rezultacie maszyny pakujące do sprzedaży detalicznej mogą mieć poziom OEE na poziomie ponad 70%. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy realizuje średnio mniej niż 10 000 zamówień. Stare urządzenia często nie mogły zbliżyć się do tej liczby. Opakowania detaliczne są coraz bardziej rozproszone wśród marek prywatnych, rynków regionalnych i wydarzeń sezonowych. W rezultacie ta elastyczność produkcji zmieni się ze szczególnej korzyści w konwerter podstawowych potrzeb, który chce utrzymać się na rynku. Zintegrowany projekt nowoczesnościMaszyna do produkcji toreb detalicznychsprawia, że ten poziom elastyczności jest osiągalny, przekształcając to, co kiedyś było barierą techniczną, w podstawowy czynnik biznesowy dla przetwórców.
Referencje
- Międzynarodowe Centrum Handlu (ITC) / WTO. Wytyczne dotyczące zakupów maszyn pakujących i całkowitego kosztu posiadania dla rynków wschodzących. Genewa.
- ISO 22400-2:2014. Systemy automatyzacji i integracja - Kluczowe wskaźniki wydajności (KPI) w zarządzaniu operacjami produkcyjnymi — Część 2: Definicje KPI.
- Instytut Inżynierów Mechaników (IMechE). Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, część B: Journal of Engineering Manufacture - Wydajność przełączania sterowana serwomechanizmem-w urządzeniach do pakowania giętkiego.
- EUROSAC - Fédération Européenne des Fabricants de Papier pour Sacs. Wytyczne techniczne dotyczące operacji przetwarzania workowego papieru pakowego.
- Międzynarodowe Towarzystwo Automatyki (ISA). ANSI/ISA-95: Integracja z systemem sterowania w przedsiębiorstwie.
- Stowarzyszenie Inżynierów Produkcji (MŚP). Studia przypadków inżynierii produkcji dotyczące sekwencjonowania zadań i miękkiej elastyczności.
- Stowarzyszenie Technologii Pakowania i Przetwarzania (PMMI). Raport porównawczy wydajności linii pakującej.
- ISO 9001:2015. Systemy zarządzania jakością - Wymagania.
- Japońskie Stowarzyszenie Menedżerów. Metodologia i ramy wdrażania dotyczące jednominutowej-wymiany kości (SMED).
- Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN). CEN/TS 15901 - Zautomatyzowana kontrola optyczna w opakowaniach.
- Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej (JRC). Dokument referencyjny BAT dla przemysłu przetwórstwa papieru i tektury.
- Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO). Wytyczne dotyczące optymalizacji materiałów opakowaniowych w sposób zrównoważony.
Międzynarodowa Organizacja Pracy (MOP). Badania sektorowe dotyczące ewolucji umiejętności w produkcji cyfrowej.
