W procesie produkcji worków na śmieci wydajność produkcji to nie tylko prędkość maszyny. Linia pracująca z prędkością 250 okrążeń na minutę może nadal stracić 30 procent swojej potencjalnej wydajności. Straty te wynikają z mikroprzestojów, odmowy marnotrawstwa i długich czasów przezbrajania. Metody poprawy rzeczywistej produktywności maszyny do produkcji worków na śmieci obejmują inżynierię sprzętu, oprogramowanie sterujące i projektowanie procesów. Aby zrozumieć te metody, musimy przyjrzeć się maksymalnej prędkości maszyny. Musimy zrozumieć, w jaki sposób maszyny eliminują określone rodzaje strat, które pogarszają produktywność.
Rozróżnianie wyników teoretycznych i produkcyjnych
Pierwszą zasadą analizy produktywności jest to, że prędkość znamionowa i rzeczywista moc wyjściowa rzadko są takie same. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna, poprzez normę ISO 22400-2 dotyczącą kluczowych wskaźników wydajności operacji produkcyjnych, definiuje tę lukę jako ogólną efektywność sprzętu (OEE). OEE zwielokrotnia wskaźniki dostępności, wydajności i jakości. Na przykład maszyna o wydajności 200 worków na minutę ma 12% przestojów. Działa z prędkością 85 procent maksymalnej, aby poradzić sobie ze zmianami materiału. A stanowi to 4% produktu-poza specyfikacją. Ta maszyna ma OEE na poziomie około 63 procent. W ten sposób traci się 37 procent jego teoretycznej wydajności.
Nowoczesna maszyna do produkcji worków na śmieci naprawia każdy z tych trzech obszarów strat za pomocą specjalnych rozwiązań inżynieryjnych. Nie jest zależne od operatora, czy będzie obserwował i ograniczał straty. W kolejnych sekcjach omówiono, w jaki sposób maszyna ogranicza każdy rodzaj strat.
Architektura uszczelnienia tandemowego zapewniająca podwojenie przepustowości
Najbardziej bezpośrednim sposobem na poprawę produktywności jest zmiana konstrukcji maszyny, a nie przyspieszenie jej pracy. Stara linia do produkcji worków na śmieci wykorzystuje hermetyczną stację. Każda maszyna na tej stacji przetwarza torbę. Każdy cykl ma etapy. Uszczelki zamykają się. Zamknij w temperaturze 160-200 stopni na 0,15-0,4 sekundy. Następnie otwórz go. Następnie folia przesuwa długość torby do przodu. Pełny cykl trwa 0,4–0,6 sekundy. Ogranicza to produkcję do około 100–150 worków na minutę.
Aby poprawić wydajność produkcji, maszyna do produkcji worków na śmieci wykorzystuje seryjne urządzenie uszczelniające. Oznacza to naprzemienną pracę dwóch stanowisk zgrzewania. Stacja B przenosi film i przygotowuje się do zamknięcia, gdy Stacja A miała przestój. Obie stacje dzielą tę samą ścieżkę filmową. Ale jeden po drugim pracują w różnych pozycjach worków. Podwoiło to przepustowość do 250–350 worków na minutę. Nie skróci to o połowę długości pobytu. Jest to ważne, ponieważ pobyt krótszy niż 0,15 sekundy osłabia uszczelnienie.
Stowarzyszenie Inżynierów Tworzyw Sztucznych (SPE) opublikowało dokument techniczny na temat-zgrzewania folią polietylenową o dużej szybkości. Artykuły pokazują, że przy normalnych temperaturach uszczelnienia czas przebywania krótszy niż 0,12 sekundy nie pozwala na całkowite zmieszanie się łańcuchów polimerowych z uszczelnieniem. Zmniejszy to wytrzymałość na odrywanie o 25–35 procent. Konstrukcja seryjna zapewnia dobre przestoje. Jednocześnie podwaja liczbę uszczelek generowanych na minutę w stosunku do czasu pracy maszyny. Spowodowało to 95-procentowy wzrost produktywności netto w porównaniu z projektem z jednym{10}przystankiem. Wzrost ten uwzględnia dodatkowe prace konserwacyjne w drugiej lokalizacji.
Serwo-Indeksowanie folii i profilowanie przyspieszenia
Mechanizm napędowy cienkiej folii przeciąga folię przez stanowiska zgrzewania, perforowania i cięcia. System jest główną przyczyną ograniczeń prędkości i zmienności produktów. Mechaniczne indeksatory napędzane-krzywką mają stałe wzorce przyspieszenia. Umieścili potężną etykietę na folii polietylenowej. Szarpnięcie to szybkość zmiany przyspieszenia. Powoduje to, że membrana rozciąga się, zmienia szerokość, a czasami zmniejsza prędkość o ponad 150 okrążeń na minutę.
Serwonapędzane indeksatory zastępują krzywki programowalnym elektronicznym profilem krzywki. Profil ten jest przechowywany w kontrolerze ruchu. Serwomotor napędza precyzyjne pary rolek. Cylindry te mają zwykle średnicę 120–150 mm. Są chromowane-i mają wykończenie powierzchni Ra 0,2-0,4 mikrona. Rolka mocno trzyma folię i przesuwa się do przodu zgodnie z ustawioną długością worka. Wykorzystują krzywą przyspieszenia krzywej S-, aby ograniczyć szarpnięcie. Zbadano to w ramach IEEE Transactions on Industrial Electronics. Wyniki pokazują, że profil ruchu po krzywej S może zmniejszyć szczytowy współczynnik naprężeń folii o 40 procent w porównaniu do profilu stałego przyspieszenia przy tej samej prędkości cyklicznej. Umożliwia to maszynie pracę z szybkością 250+ na minutę na folii LLDPE o grubości 12 μm bez przekraczania granicy sprężystości folii.
Serwopodajnik ma dokładność pozycjonowania długości worka wynoszącą ±0,3 mm. Dokładność ta jest ważna, ponieważ różnice w długości worka mogą mieć wpływ na kolejne kroki. Jeśli torba papierowa zostanie przecięta na długość większą niż 2 mm, karton opakowaniowy na 500 torebek jest za długi. Jeśli torba materiałowa zostanie skrócona o 2 mm, rozmiar torby materiałowej nie spełnia wymagań. Dział Converting Division firmy TAPPI twierdzi, że powtarzalność wymiarowa mieściła się w granicach ±0,5 mm, a ilość odpadów objętościowych została zmniejszona o 60–70 procent w porównaniu z tolerancjami ±2 mm.
Automatyczna zmiana rolek z funkcją Flying Splice
Zmiana walca jest jedną z najczęstszych przyczyn nieplanowanych przestojów w procesie pakowania. Standardowa rolka o wadze 500 kg ma szerokość 1200 mm, a folia LDPE o grubości 15 μm ma około 28 000 metrów bieżących. To wystarczy na około 35 000 standardowych worków 800 mm. Przy prędkości 250 worków na minutę rolki mogą się wyczerpać po około 140 minutach. Zatem na zmianę następuje 8–10 zmian głośności.
Ręczne przewijanie trwa jednorazowo 8–15 minut. Należy zatrzymać maszynę, wyjąć pusty rdzeń, załadować go do nowego bębna, spiąć końcówkę folii z biegnącym drutem i nawlec ją ponownie. Odpowiada to 60–120 minutom utraconej produkcji na zmianę. Wytwórnie worków na śmieci wyposażone w automatyczne zwijarki skracają czas każdej wymiany do 30–45 sekund. Łączono z pełną prędkością.
Tak działa system-wywrotki. W drugiej pozycji rozwinięcia zamienna rolka jest gotowa. Jej przednią krawędź zabezpieczono taśmą klejącą. Czujnik laserowy wykrywa to, gdy średnica walca jezdnego osiągnie ustawione minimum. następnie system sterowania przyspiesza rolkę w trybie gotowości, aby dopasować ją do prędkości linii. Dociska gorący kij mozaikowy do punktu nakładania się. Przeciął starą sieć. Wszystko to dzieje się w ciągu 2–3 sekund. Maszyny nigdy się nie zatrzymują.
Europejskie Stowarzyszenie Organizacji ds. Recyklingu i Odzysku Tworzyw Sztucznych (EPRO) dysponuje operacyjnymi danymi porównawczymi dla przetwórców folii elastycznej. Dane pokazują, że zautomatyzowany system łączenia skrócił średni czas przestoju na zmianę wynikający ze zmiany rolek o 85–92 procent. Może to przywrócić 50–100 minut czasu produkcji na zmianę.
Wbudowane wykrywanie defektów i korekta-zamkniętej pętli
Straty jakościowe to torba wykonana ze specyfikacji, którą należy wyrzucić lub sprzedać w niższej klasie. Stanowią one zazwyczaj 3–6 procent produkcji maszyn bez inspekcji na linii produkcyjnej. Na linii kolei dużych prędkości250+ worków na godzinę-problem z jakością, który pozostawał niezauważony nawet przez 90 sekund, spowodował, że powstało 375 uszkodzonych worków.
Nowoczesny system detekcji wizyjnej maszyny ma dwa kluczowe punkty.
Funkcja Seal Check wykorzystuje kamerę skanującą o-przewodowej-przewodowej rozdzielczości od 2048 do 4096 pikseli. Kamery zarejestrują dolną uszczelkę zaraz po jej wykonaniu. System sprawdza równość szerokości uszczelki. Znajduje niepełną fuzję lub chłód. Wykrywa również zanieczyszczenia, takie jak cząstki żelu lub kurz uwięziony w uszczelce. Stowarzyszenie Technologii Pakowania i Przetwarzania (PMMI) stwierdziło, że obrazowanie termowizyjne na linii produkcyjnej przy użyciu światła widzialnego wykryło 98 procent defektów zgrzewów przy prędkości ponad 300 worków na minutę.
Kontrola perforacji wykorzystuje drugą kamerę. Kamera sprawdza głębokość i równomierność perforacji. Przebicie spowodowane płytką torbą z opaską uciskową. Zbyt głęboka rana powoduje przedwczesne rozdarcie opakowania worka. System mierzy grubość pozostałego mostka materiałowego w każdym punkcie perforacji. Oznacza torby poza zakresem tolerancji 0.5 -1.5 mm.
W przypadku wykrycia usterki system nie tylko włącza alarm. Wysyła dane pomiarowe z powrotem do sterowników zgrzewania i perforacji. Jeżeli temperatura zgrzewu będzie zbyt niska i zgrzanie nie zostanie zakończone, sterownik automatycznie podniesie nastawę o 2 – 3 stopnie C. Jeżeli głębokość perforacji jest zbyt mała, regulacja głębokości ostrza wynosi 0,02 mm. Ta korekta-zamkniętej pętli jest zatwierdzana zgodnie z art. 8.5.1 ram zarządzania jakością ISO 9001 w zakresie wyników procesu kontroli. Zmniejsza ilość odpadów-jakościowych z 3–6% do poniżej 0,5%. Odpowiada to 6–12 dodatkowym minutom produkcji na godzinę.
Narzędzia-szybkiej wymiany do produkcji wieloformatowej-
W miarę poszerzania się asortymentu worków na śmieci będą rosły także ich rozmiary, od 20-litrowych toreb kuchennych po 240-litrowe worki na śmieci. Różnią się także grubością worków, od cienkich worków o grubości 12 mikronów po worki o grubości 35 µm o dużej wytrzymałości. Oraz różne style, takie jak płaska uszczelka, uszczelka gwiazdowa, zamek błyskawiczny, uszczelka itp. Dlatego szybkie przełączanie między tymi typami jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wydajność.
Metoda SMED Metoda SMED opracowana przez Japońskie Stowarzyszenie Menedżerów. Wiele fabryk używa go do zmiany pracy. SMED dzieli czas konfiguracji na dwie części. Ustawienia wewnętrzne oznaczają, że maszyna musiała się zatrzymać. Ustawienia zewnętrzne oznaczają, że możesz być gotowy, gdy maszyna będzie działać. Maszyna do produkcji worków na śmieci zgodna z zasadami SMED ma te funkcje.
- Szybkie-zwalnianie uszczelek za pomocą dźwigni blokady krzywkowej zamiast nożyc do śrub. W rezultacie czas wymiany kodów kreskowych został skrócony z 20 minut do niecałych 3 minut.
- Wózki narzędziowe na miejscu z wyprzedzeniem. Trzymają listwy zgrzewające, ostrza perforacyjne i płyty składane następnego formatu bezpośrednio w maszynie. Są one ustawione w bieżącym przebiegu.
- Regulacja serwa zgodnie z recepturą. Długość, szerokość składania i pozycja perforacji tych torebek kontrolnych. PLC zadzwoni do nich za pięć sekund. I nie wymaga zmian mechanicznych.
- Punkty połączeń gwintowanych szyn prowadzących i stacji klejenia taśmą są oznaczone kolorami. Dlatego operator nie musi zaglądać do żadnej instrukcji, aby znaleźć i podłączyć właściwą ścieżkę.
Zasady ISO 22400-2 OEE są stosowane przez Instytut Wydajność Produkcji. Odkryli, że maszyny workowe oparte na SMED były w stanie zmienić cały format w ciągu sześciu do 10 minut. Ten obejmuje kontrolę jakości pierwszego przedmiotu. Ale przeciętnej maszynie zajmuje to 30–45 minut. W przypadku zakładów, w których format zmienia się 4–6 na zmianę, można zaoszczędzić 90–180 minut czasu pracy.
Konserwacja predykcyjna i dostępność sprzętu
Nieplanowane przestoje wynikają z awarii komponentu. Na przykład łożyska się blokują, przepalają się grzejniki uszczelek lub zużywają się ostrze perforacyjne. Przerwa w pracy najbardziej zaszkodziła produktywności. Ponieważ dzieje się to bez ostrzeżenia. Musisz znaleźć problem, zanim będziesz mógł go rozwiązać.
Instytut Towarzystwa Inżynierów Produkcji opublikował pewne dane. Z danych wynika, że nieplanowany przestój Packers trwał od 45 do 90 minut od przestoju do ponownego uruchomienia. Sama diagnoza zajmuje 25-40 minut.
Konserwacja predykcyjna rozwiązuje ten problem. Sprawdzał stan części. Daje ostrzeżenie, gdy część się pogarsza, ale nie zawodzi. Zalecenia i zakazy producenta maszyn do produkcji worków na śmieci obejmują:
Czujniki drgań montowane są na łożysku stacji zgrzewającej. Czujniki przyspieszenia mierzą wzorce drgań łożysk. Kiedy rozpoczyna się wyścig-zdejmowanie łożysk, częstotliwość wibracji oczywiście się zmienia. Zmianę można wykryć w okresie od 200 do 400 godzin pracy, zanim łożysko całkowicie się zepsuje. Jest to zgodne z zasadami ISO 10816 dotyczącymi kontroli drgań mechanicznych. To wczesne ostrzeżenie daje czas na wymianę łożysk podczas zaplanowanej przerwy konserwacyjnej.
Sprawdź rezystancję grzałki uszczelki poprzez monitorowanie. Uszczelnienie zawiera grzałki kasetowe. Wraz ze starzeniem się grzejników zmniejsza się ich rezystancja. Obserwując trendy rezystancji, można zobaczyć, kiedy żywotność grzejników dobiega końca. Zapobiega to nieprawidłowemu działaniu temperatury uszczelnień podczas cyrkulacji. Jeśli taka awaria wystąpi, spowoduje to uszkodzenie setek uszczelek, zanim zauważy to jakikolwiek operator.
Perforacja-krawędźi ostrzy również była monitorowana. Jednak w większości przypadków czujnika nie można zamontować bezpośrednio na ostrzu. Zamiast tego mierzysz siłę wymaganą dla sylwetek. Siłę tę odczytuje się ze sprzężenia zwrotnego momentu obrotowego układu serwo napędzanego łopatkami. Ostrze stępiło się i siła wzrosła. Gdy moment obrotowy jest o 15–20 procent wyższy niż normalnie, oznacza to, że należy wymienić ostrza. Możesz więc zaplanować jego zmielenie lub wymianę, zamiast czekać, aż jakość cięcia ulegnie pogorszeniu, a następnie go naprawić.
Zjednoczone USA. Biuro ds. Efektywności Energetycznej i Energii Odnawialnej Departamentu Energii udziela wskazówek dotyczących niezawodności systemu produkcyjnego. Mówi, że konserwacja predykcyjna urządzeń-w pakiecie miękkim może skrócić nieplanowane przestoje o 35–45 procent. Obniżają także koszty pracy związanej z konserwacją o 20–30 procent w porównaniu z konserwacją pasywną.
Zarządzanie energią i zrównoważona produktywność
Wyższa produktywność może spowodować zużycie większej ilości energii. Może to zmniejszyć Twoje oszczędności. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku wysokich cen energii elektrycznej lub nakładanych podatków od emisji dwutlenku węgla. Maszyna do produkcji worków na śmieci charakteryzuje się oszczędzaniem energii i zarządzaniem zużyciem energii elektrycznej.
- Jedną z funkcji jest hamowanie regeneracyjne serwo. serwo indeksujące-filmu zwalnia od pełnej prędkości do zera w każdym cyklu, silnik staje się generatorem. Wysyła energię kinetyczną z powrotem do szyny prądu stałego. W szybkich maszynach pracujących z częstotliwością ponad 250 cykli na minutę odzyskana energia może pokryć 15–25 procent całkowitego zapotrzebowania na moc serwomechanizmu.
- Kontrola tworzenia kopii zapasowych uszczelnień to kolejna funkcja. Podczas zmiany rolek, zmian formatu lub krótkich przestojów w produkcji temperatura zgrzewania utrzymuje się na poziomie 85–90 procent punktu nastawy roboczej. Nie zawsze chodzi o temperaturę pokojową. Wspólne Centrum Badawcze (JRC) Komisji Europejskiej dysponuje dokumentem referencyjnym na temat przetwarzania folii polimerowej. Tryb gotowości skraca czas potrzebny do ponownego nagrzania listwy zgrzewającej z 4–6 minut do mniej niż 60 sekund. Zużywa o 40 procent mniej energii niż pełne dogrzewanie.
- Stosowane jest również topienie za pomocą kleju-na żądanie. W przypadku maszyn używających taśmy samoprzylepnej do produkcji torebek ze sznurkiem klej jest przetwarzany w małych partiach po 50–100 gramów przy użyciu-systemu topienia na żądanie. Nie mają cały czas pełnego 5-litrowego zbiornika przy 170. Zmniejsza to zużycie energii systemu klejącego o 35–40 procent.
Wniosek
Wydajność maszyny do produkcji worków na śmieci wynika z współdziałania wielu czynników. Obejmują one konstrukcję maszyny (np. uszczelnienie tandemowe), sterowanie ruchem (indeksowanie krzywej S-napędzane serwomechanizmem), automatyzację (zmiany rolek ścinających w trybie-w ruchu), kontrolę jakości na linii produkcyjnej (korekta zamkniętej-pętli w oparciu o wizję-), metody operacyjne (projektowanie oprzyrządowania w oparciu o SMED-), planowanie konserwacji (monitorowanie predykcyjne na podstawie wibracji i momentu obrotowego) oraz zużycie energii (hamowanie regeneracyjne i kontrola temperatury rezerwowej).
Każda część rekompensowała inny rodzaj straty. Te typy strat pochodzą z ram OEE. Są to użyteczność, wydajność i jakość. A efekty tych części nie sumują się. Pomnóż dwa.
Na przykład, jeśli maszyna zwiększa każdy obszar strat o 15 procent, całkowity wzrost produktywności wynosi około 55 procent. Nie 15 proc. Dzieje się tak, ponieważ gdy wydajność i jakość również się poprawiają, pozostaje więcej czasu na produkcję.
To właśnie ten efekt mnożenia sprawia, że prawdziwy-system inżynierii produktywności różni się od tylko szybszego.
Referencje
- ISO 22400-2:2014.Systemy automatyzacji i integracja - Kluczowe wskaźniki wydajności (KPI) w zarządzaniu operacjami produkcyjnymi - Część 2: Definicje KPI.
- Towarzystwo Inżynierów Tworzyw Sztucznych (SPE).Materiały konferencyjne ANTEC - Czas przebywania i wytrzymałość zgrzewania w-szybkiej folii polietylenowej.
- IEEE.Transakcje dotyczące elektroniki przemysłowej - S-Profile ruchu krzywej do elastycznego indeksowania filmów.
- Dział Konwersji TAPPI.Wytyczne techniczne dotyczące powtarzalności wymiarowej w przetwarzaniu folii.
- Europejskie Stowarzyszenie Organizacji ds. Recyklingu i Odzysku Tworzyw Sztucznych (EPRO).Operacyjne dane porównawcze dla elastycznych konwerterów folii.
- Stowarzyszenie Technologii Pakowania i Przetwarzania (PMMI).Technologie kontroli inline dla-szybkich linii pakujących.
- ISO 9001:2015.Systemy zarządzania jakością - Wymagania.
- Japońskie Stowarzyszenie Menedżerów.Metodologia i ramy wdrażania dotyczące jednominutowej-wymiany kości (SMED).
- Instytut Wydajność Produkcyjna.Badania porównawcze OEE w zakresie konwersji sprzętu.
- Stowarzyszenie Inżynierów Produkcji (MŚP).Studia przypadków dotyczące konserwacji predykcyjnej w opakowaniach elastycznych.
- ISO10816.Wibracje mechaniczne - Ocena wibracji maszyny na podstawie pomiarów na-częściach nieobrotowych.
- Departament Energii Stanów Zjednoczonych - Biuro ds. Efektywności Energetycznej i Energii Odnawialnej.Wytyczne dotyczące niezawodności i konserwacji systemów produkcyjnych.
- Wspólne Centrum Badawcze Komisji Europejskiej (JRC).Dokument referencyjny BAT dla przemysłu przetwórstwa folii polimerowej.
