Cum mărește productivitatea o mașină de fabricat saci de gunoi?

În procesul de producție a sacului de gunoi, eficiența producției nu este doar viteza mașinii. O linie care rulează cu 250 de ture pe minut poate pierde totuși 30% din potențialul său. Aceste pierderi se datorează microdowntimei, refuzului de a pierde și timpilor lungi de schimbare. Metodele de îmbunătățire a productivității efective a unei mașini de fabricat saci de gunoi includ ingineria hardware, software-ul de control și proiectarea proceselor. Pentru a înțelege aceste metode, trebuie să ne uităm la viteza maximă a mașinii. Trebuie să înțelegem cum mașinile elimină anumite tipuri de pierderi care afectează productivitatea.

Distingerea rezultatelor teoretice și productive

Prima regulă a analizei productivității este că viteza nominală și producția reală sunt rareori aceleași. Organizația Internațională pentru Standardizare, prin ISO 22400-2 privind indicatorii cheie de performanță pentru operațiunile de producție, definește acest decalaj cu Eficacitatea generală a echipamentelor sau OEE. OEE multiplică ratele de disponibilitate, performanță și calitate. De exemplu, o mașină evaluată la 200 de saci pe minut are timp de nefuncționare de 12%. Funcționează la 85% din viteza maximă pentru a face față variațiilor de material. Și face 4% din -produs cu specificații. Această mașină are un OEE de aproximativ 63 la sută. Deci 37% din capacitatea sa teoretică se pierde.

O mașină modernă de fabricare a pungilor de gunoi remediază fiecare dintre aceste trei zone de pierdere cu soluții de inginerie specifice. Nu se bazează pe operator să urmărească și să reducă pierderile. Următoarele secțiuni analizează modul în care mașina reduce fiecare tip de pierdere.

Arhitectură de etanșare tandem pentru dublarea debitului

Cea mai directă modalitate de a îmbunătăți productivitatea este să schimbi designul mașinii, nu să o faci să funcționeze mai repede. Vechea linie de producție a sacilor de gunoi folosește o stație etanșă. Fiecare mașină de la această stație procesează un sac. Fiecare ciclu are pași. Sigiliile se închid. Închideți la 160-200 de grade timp de 0,15-0,4 secunde. Apoi deschide-l. Filmul mută apoi lungimea unei pungi înainte. Ciclul complet durează 0,4–0,6 secunde. Acest lucru limitează producția la aproximativ 100-150 de saci pe minut.

Pentru a îmbunătăți eficiența producției, o mașină pentru fabricarea sacilor de gunoi adoptă un dispozitiv de etanșare în serie. Aceasta înseamnă alternarea între două stații de etanșare. Stația B mută filmul și se pregătește să se închidă când stația A era în timp nefuncțional. Cele două stații au aceeași cale de filmare. Dar unul câte unul lucrează în diferite poziții ale sacului. Acest lucru a dublat debitul la 250-350 de saci pe minut. Acest lucru nu va reduce la jumătate durata șederii. Acest lucru este important deoarece o ședere mai mică de 0,15 secunde slăbește etanșarea.

Societatea Inginerilor Plastici (SPE) are o lucrare tehnică privind etanșarea cu peliculă de polietilenă{0}}de mare viteză. Lucrările arată că la temperaturi normale de etanșare, un timp de rezidență mai mic de 0,12 secunde nu permite lanțurilor de polimeri să se amestece complet pe întregul etanș. Acest lucru va reduce rezistența la exfoliere cu 25-35 la sută. Designul în serie menține un timp bun de nefuncționare. În același timp, dublează numărul de etanșări generate pe minut de timpul mașinii. Acest lucru a dus la o creștere cu 95 la sută a productivității nete față de designul cu un singur-stop. Această creștere a luat în considerare lucrări suplimentare de întreținere la cel de-al doilea amplasament.

Servo-Indexarea filmului și profilarea accelerației

Mecanismul de propulsie a filmului subțire trage filmul prin stațiile de etanșare, perforare și tăiere. Sistemul a fost o cauză majoră a constrângerilor de viteză și a variabilității produselor. Indexatoarele mecanice cu came-au un model de accelerație fix. Au pus o etichetă falnic pe folie de polietilenă. Jerk este rata de schimbare a accelerației. Acest lucru face ca membrana să se întindă, să schimbe lățimea și, uneori, să rupă viteza cu mai mult de 150 de ture pe minut.

Indexatoarele servo-acționate înlocuiesc camele cu un profil de came electronic programabil. Acest profil este stocat în controlerul de mișcare. Servomotorul antrenează perechi de role de precizie. Acești cilindri au, de obicei, un diametru de 120-150 mm. Sunt cromate-și au un finisaj de suprafață de Ra 0,2-0,4 microni. Rola ține strâns filmul și se deplasează înainte în funcție de lungimea setată a pungii. Ei folosesc curba de accelerare a curbei S-pentru a limita smucitura. Tranzacțiile IEEE privind electronicele industriale au studiat acest lucru. Rezultatele arată că profilul de mișcare a curbei S poate reduce raportul de stres al filmului de vârf cu 40% în comparație cu profilul de accelerație constantă la aceeași viteză ciclică. Acest lucru permite mașinii să funcționeze la o rată de 250+ pe minut pe o peliculă LLDPE de 12 μm fără a depăși limita elastică a filmului.

Servoindexerul are o precizie de ±0,3 mm pentru poziționarea lungimii sacului. Această precizie este importantă deoarece variațiile în lungimea sacului pot afecta pașii următori. Dacă punga de hârtie este tăiată cu o lungime mai mare de 2 mm, cutia de ambalare de 500 de pungi este prea lungă. Dacă punga de pânză este tăiată scurt cu 2 mm, dimensiunea pungii de pânză nu îndeplinește cerințele. Divizia de conversie a TAPPI spune că repetabilitatea dimensională a fost în limitele de ± 0,5 mm și rata deșeurilor de volum a fost redusă cu 60-70 la sută în comparație cu toleranțele de ± 2 mm.

Schimbarea automată a rolei cu Flying Splice

Schimbarea cilindrului este una dintre cele mai mari cauze ale timpului de oprire neplanificat în procesul de ambalare. Rola standard de 500 kg are 1.200 mm lățime, iar filmul LDPE de 15 μm are aproximativ 28.000 de metri liniari. Este suficient pentru aproximativ 35.000 de saci standard de 800 mm. Cu 250 de pungi pe minut, puteți rămâne fără rulouri în aproximativ 140 de minute. Deci, există 8-10 modificări de volum pe schimb.

Rebobinarea manuală durează 8-15 minute o dată. Trebuie să opriți mașina, să scoateți miezul gol, să îl încărcați într-un nou tambur, să îmbinați coada filmului cu firul de rulare și să o reînfilați. Aceasta înseamnă 60-120 de minute de producție pierdută pe schimb. Producătorii de saci de gunoi cu mașini automate de bobinare scurtează timpul fiecărei schimbări la 30-45 de secunde. S-a îmbinat la viteză maximă.

Așa funcționează sistemul de-bascuire a muștei. Poziția secundară de desfășurare ține rola de înlocuire pregătită. Marginea sa din față a fost asigurată cu bandă adezivă. Senzorul laser detectează acest lucru atunci când diametrul rolei de rulare atinge minimul setat. sistemul de control accelerează apoi rularea de așteptare pentru a se potrivi cu viteza liniei. Apaseaza batonul de mozaic fierbinte pe punctul de suprapunere. A tăiat plasa veche. Toate acestea se întâmplă în 2-3 secunde. Mașinile nu se opresc niciodată.

Asociația Europeană a Organizațiilor de Reciclare și Recuperare a Plasticelor (EPRO) are date operaționale de evaluare comparativă pentru convertoarele flexibile de film. Datele arată că sistemul automat de îmbinare a redus timpul mediu de nefuncționare pe schimb de la modificările rolei cu 85 – 92 la sută. Acest lucru poate restabili 50-100 de minute de timp de producție pe schimb.

Detectarea defectelor în linie și corecția-în buclă închisă

Pierderile de calitate este un sac format din specificații care trebuie aruncat sau vândut într-un grad inferior. Acestea reprezintă de obicei 3-6% din producția de mașini fără inspecție în linie. Pe linia feroviară de mare viteză de 250+ bagaje pe oră-, o problemă de calitate care trece neobservată chiar și pentru 90 de secunde a dus la 375 de bagaje dăunătoare.

Sistemul modern de detectare a vederii artificiale are două puncte cheie.

Seal Check folosește o cameră de scanare cu fir de -rezoluție-înaltă de 2.048 – 4.096 pixeli. Camerele vor imaginea sigiliul inferior imediat ce este realizat. Verificarea sistemului uniformitatea lățimii de etanșare. Găsește fuziune incompletă sau răceală. De asemenea, găsește contaminare, cum ar fi particule de gel sau praf prinse în sigiliu. Asociația pentru Tehnologii de Ambalare și Procesare (PMMI) a declarat că imagistica termică inline folosind lumină vizibilă a detectat 98% din defectele de etanșare la viteze de peste 300 de pungi pe minut.

Inspecția perforației folosește o a doua cameră. Camera verifică adâncimea și uniformitatea perforației. O înțepătură cauzată de o pungă de garou superficial. O rană prea adâncă provoacă ruperea prematură a pungilor în ambalaj. Sistemul măsoară grosimea podului de material rămas la fiecare punct de perforare. Acesta marchează pungile în afara intervalului de toleranță de 0.5 -1.5 mm.

Când este detectată o defecțiune, sistemul nu numai că dă un semnal de alarmă. Trimite datele de măsurare înapoi la controlerele de etanșare și perforare. Dacă temperatura de etanșare este prea scăzută și fuziunea este incompletă, controlerul va ridica automat punctul de setare 2 – 3 grade C. Dacă adâncimea perforației este prea mică, reglarea servoadâncimei lamei este de 0,02 mm. Această corecție-în buclă închisă este aprobată în conformitate cu articolul 8.5.1 din cadrul de management al calității ISO 9001 privind rezultatul procesului de control. Reduce deșeurile legate de calitate{11}}de la 3–6% la sub 0,5%. Acest lucru echivalează cu 6 – 12 minute suplimentare de producție pe oră.

Schimbarea rapidă a instrumentelor-pentru producția cu mai multe-formate

Pe măsură ce linia de saci de gunoi se extinde, se vor extinde și dimensiunile, cum ar fi de la saci de bucătărie de 20-litri până la garnituri de gunoi de 240 de litri. Calibrele variază, de asemenea, de la pungi subțiri de 12 microni până la cele grele de 35 μm. Și diferite stiluri, cum ar fi sigiliu plat, sigiliu stea, fermoar, sigiliu etc. Prin urmare, comutarea rapidă între aceste tipuri este un factor cheie în ieșire.

SMED metoda SMED de către Asociația de Management din Japonia. Multe fabrici îl folosesc pentru a schimba locul de muncă. SMED împarte timpul de configurare în două părți. Setările interne înseamnă că mașina a trebuit să se oprească. Setările externe înseamnă că puteți fi pregătit pe măsură ce mașina continuă să funcționeze. O mașină de fabricat saci de gunoi care urmează regulile SMED are aceste caracteristici.

• Garnituri cu eliberare rapidă-folosind maneta de blocare a camei în loc de tăietoare de șuruburi. Ca urmare, timpul necesar pentru a schimba codurile de bare a fost redus de la 20 de minute la mai puțin de 3 minute.
• Cărucioare cu scule la loc în avans. Acestea țin barele de etanșare ale următorului format, lamele de perforare și plăcile pliabile chiar în mașină. Sunt configurate în cursul curent.
• Reglaje servo conform retetei. Lungimea, lățimea de pliere și poziția de perforare a acestor pungi de control. PLC îi va suna în cinci secunde. Și nu are nevoie de schimbare mecanică.
• Punctele de conectare ale șinelor de ghidare filetate și ale stațiilor de lipire a benzii sunt coduri de culoare. Prin urmare, operatorul nu trebuie să se uite la niciun manual pentru a găsi și conecta calea corectă.

Regulile ISO 22400-2 OEE sunt utilizate de Institutul de Performanță în Producție. Ei au descoperit că mașinile de sac bazate pe SMED au putut schimba întregul format în șase până la 10 minute. Acesta include verificări de calitate a primului articol. Dar mașina medie durează 30-45 de minute. Pentru plantele la care formatul se schimbă 4–6 pe schimb, puteți economisi 90–180 de minute de timp de lucru.

Întreținerea predictivă și disponibilitatea echipamentelor

Timpul de nefuncționare neplanificat provine din defecțiunea unei componente. De exemplu, rulmenții se blochează, încălzitoarele de etanșare se ard sau o lamă de perforare se uzează. Închiderea a afectat cel mai mult productivitatea. Pentru că se întâmplă fără avertisment. Trebuie să găsiți problema înainte de a o putea rezolva.

Institutul Societății Inginerilor de Producție a publicat câteva date. Timpul neplanificat pentru Packers a durat între 45 și 90 de minute de la întrerupere până la repornire, arată datele. Numai diagnosticul durează 25-40 de minute.

Întreținerea predictivă rezolvă această problemă. S-a verificat starea de sănătate a pieselor. Oferă un avertisment atunci când o piesă se înrăutățește, dar nu eșuează. Ceea ce trebuie făcut și ce nu trebuie făcut pentru un producător de mașini de fabricare a sacilor de gunoi includ:

Senzorii de vibrații sunt montați pe rulmentul stației de etanșare. Senzorii de accelerație măsoară modelele de vibrații ale rulmenților. Când începe cursa-decuparea rulmenților, frecvența vibrațiilor se schimbă în mod evident. Schimbarea poate fi detectată între 200 și 400 de ore de lucru înainte ca rulmentul să se rupă complet. Acesta este în conformitate cu normele ISO 10816 pentru inspecția mecanică a vibrațiilor. Această avertizare timpurie vă oferă timp să schimbați rulmenții în timpul unei opriri de întreținere programate.

Verificați rezistența încălzitorului de etanșare prin monitorizare. Sigiliul conține un cartuș de încălzire. Pe măsură ce încălzitoarele îmbătrânesc, la fel și rezistența lor. Privind tendințele de rezistență, puteți vedea când încălzitoarele se apropie de sfârșitul duratei de viață. Acest lucru previne funcționarea defectuoasă a temperaturii de etanșare în timpul circulației. Dacă ar avea loc o astfel de defecțiune, ar provoca sute de sigilii sparte înainte ca orice operator să fie observat.

Marginile-lamei de perforare au fost, de asemenea, supravegheate. Dar, în majoritatea cazurilor, senzorul nu poate fi montat direct pe lamă. În schimb, măsori forța necesară pentru siluete. Această forță este citită din feedback-ul de cuplu al servosistemului acţionat de palete. Lama s-a tocit și forța crește. Când cuplul este cu 15 – 20% mai mare decât în ​​mod normal, înseamnă că lamele trebuie înlocuite. Deci, puteți planifica să-l șlefuiți sau să îl înlocuiți, mai degrabă decât să așteptați ca calitatea tăieturii să se deterioreze și apoi să o reparați.

SUA Unite. Biroul pentru eficiență energetică și energie regenerabilă al Departamentului de Energie oferă îndrumări privind fiabilitatea sistemului de producție. Se spune că întreținerea predictivă a dispozitivelor-ambalate poate reduce timpul neplanificat cu 35-45%. Ele reduc, de asemenea, costurile cu forța de muncă de întreținere cu 20-30% în comparație cu întreținerea pasivă.

Managementul Energiei și Productivitate Durabilă

O productivitate mai mare poate folosi mai multă energie. Acest lucru vă poate reduce economiile. Acest lucru este valabil mai ales acolo unde prețurile la energie electrică sunt mari sau se impun taxe pe carbon. O mașină de fabricat saci de gunoi are caracteristicile de a economisi energie și de a gestiona consumul de energie electrică.

• Frânarea servo regenerativă este una dintre caracteristici. Servo-de indexare a filmului decelerează de la viteza maximă la zero în fiecare ciclu, motorul devine generator. Acesta trimite energia cinetică înapoi la magistrala DC. Pe mașinile rapide care rulează mai mult de 250 de cicluri pe minut, această energie reciclată poate satisface 15-25 la sută din necesarul total de putere a sistemului servo.
• Controlul sigiliului de rezervă este o altă funcție. În timpul schimbărilor rolei, schimbărilor de format sau opririlor scurte de producție, temperaturile de etanșare sunt menținute la 85–90 la sută din punctul de setare de lucru. Nu se reduce întotdeauna la temperatura camerei. Centrul Comun de Cercetare (JRC) al Comisiei Europene are o lucrare de referință privind transformarea filmului polimeric. Modul de așteptare reduce timpul necesar pentru reîncălzirea barei de etanșare de la 4-6 minute la mai puțin de 60 de secunde, se spune. Utilizează cu 40% mai puțină energie decât reîncălzirea completă.
• Se folosește și topirea cu adeziv-la cerere. Pentru mașinile care folosesc bandă adezivă pentru a face pungi cu șnur, adezivul este procesat în loturi mici de 50 – 100 de grame folosind un sistem de topire la cald la-la cerere. Nu au un rezervor plin de 5 litri la 170 tot timpul. Acest lucru reduce consumul de energie al sistemului adeziv cu 35-40 la sută.

Concluzie

Eficiența unui producător de mașini de fabricare a sacilor de gunoi provine din multe lucruri care lucrează împreună. Acestea includ proiectarea mașinii (cum ar fi etanșarea în tandem), controlul mișcării (indexarea curbei S-acționată cu servo-S-), automatizarea (modificări de rulare de forfecare fly-), controlul calității în linie (corecție-închis-pe viziune), metode de operare (SMED{-), planificarea bazată pe scule-de vibrații și planificare predictivă a energiei (pe baza de vibrații) utilizare (frânare regenerativă și control al temperaturii de rezervă).

Fiecare parte a compensat un alt tip de pierdere. Aceste tipuri de pierderi provin din cadrul OEE. Acestea sunt uzabilitate, performanță și calitate. Și efectele acelor părți nu se adună doar. Înmulțiți cele două.

De exemplu, dacă o mașină crește fiecare zonă de pierdere cu 15 la sută, productivitatea totală crește cu aproximativ 55 la sută. Nu 15 la sută. Acest lucru se întâmplă deoarece atunci când performanța și calitatea devin mai bune, rămâne mai mult timp pentru producție.

Acest efect de multiplicare este cel care face ca un sistem real de inginerie de productivitate{0}}să fie diferit de unul mai rapid.
 

Referințe

• ISO 22400-2:2014.Sisteme de automatizare și integrare - Indicatori cheie de performanță (KPI) pentru managementul operațiunilor de producție - Partea 2: Definiții KPI.
• Societatea Inginerilor Plastici (SPE).Conferința ANTEC Proceedings - Timp de așteptare și rezistență de etanșare în etanșarea cu folie de polietilenă de mare viteză-.
• IEEE.Tranzacții cu electronice industriale - S-Profile de mișcare curbă pentru indexarea flexibilă a filmului.
• Divizia de conversie TAPPI.Ghid tehnice pentru repetabilitate dimensională în conversia filmului.
• Asociația Europeană a Organizațiilor de Reciclare și Recuperare a Plasticelor (EPRO).Date de evaluare comparativă operațională pentru convertoare de film flexibile.
• Asociația pentru Tehnologii de Ambalare și Procesare (PMMI).Tehnologii de inspecție în linie pentru liniile de ambalare-de mare viteză.
• ISO 9001:2015.Sisteme de management al calității - Cerințe.
• Asociația de Management din Japonia.Metodologie și cadru de implementare pentru un singur-Minute Exchange of Die (SMED).
• Institutul de performanță în producție.OEE Benchmarking Studies for Converting Equipment.
• Societatea Inginerilor de Producție (IMM).Studii de caz de întreținere predictivă în ambalaje flexibile.
• ISO 10816.Vibrația mecanică - Evaluarea vibrațiilor mașinii prin măsurători pe piese ne-rotative.
• Departamentul de Energie al SUA - Biroul pentru Eficiență Energetică și Energie Regenerabilă.Îndrumări privind fiabilitatea și întreținerea sistemelor de producție.
• Centrul Comun de Cercetare al Comisiei Europene (JRC).Document de referință BAT pentru industria de conversie a filmelor polimerice.