A szemeteszsákos gyártás folyamatában a termelés hatékonysága nem csak a gép sebességén múlik. A 250 kör/perc sebességgel futó vonal még mindig elveszítheti potenciális teljesítményének 30 százalékát. Ezeket a veszteségeket a mikroleállások, a pazarlás elutasítása és a hosszú átállási idők okozzák. A szemeteszsákgyártó gép tényleges termelékenységének javítására szolgáló módszerek közé tartozik a hardverfejlesztés, a vezérlőszoftver és a folyamattervezés. Ahhoz, hogy megértsük ezeket a módszereket, meg kell vizsgálnunk a gép végsebességét. Meg kell értenünk, hogyan szüntetik meg a gépek bizonyos típusú veszteségeket, amelyek rontják a termelékenységet.
Az elméleti és a produktív kimenet megkülönböztetése
A termelékenységelemzés első szabálya az, hogy a névleges sebesség és a tényleges teljesítmény ritkán egyezik meg. A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet a gyártási műveletek kulcsfontosságú teljesítménymutatóiról szóló ISO 22400{10}}2 szabványon keresztül ezt a különbséget az Overall Equipment Effectiveness vagy OEE-vel határozza meg. Az OEE megsokszorozza a rendelkezésre állást, a teljesítményt és a minőséget. Például egy 200 zsák/perc sebességű gép 12 százalékos állásidővel rendelkezik. A maximális sebesség 85 százalékán működik, hogy kezelje az anyagváltozásokat. És 4 százalékot tesz ki{11}}a speciális termékből. Ennek a gépnek az OEE-értéke körülbelül 63 százalék. Tehát elméleti kapacitásának 37 százaléka elvész.
Egy modern szemeteszsákgyártó gép e három veszteségterület mindegyikét speciális mérnöki megoldásokkal rögzíti. Nem a kezelőtől kell figyelni és csökkenteni a veszteségeket. A következő részek azt vizsgálják, hogyan csökkenti a gép az egyes veszteségtípusokat.
Tandem tömítési architektúra a teljesítmény megkétszerezéséhez
A termelékenység javításának legközvetlenebb módja a gép kialakításának megváltoztatása, nem pedig a gyorsabb működés. A régi szemeteszsák gyártósor légmentesen záródó állomást használ. Ezen az állomáson minden gép egy zacskót dolgoz fel. Minden ciklusnak vannak lépései. A pecsétek bezárulnak. Zárja be 160-200 fokon 0,15-0,4 másodpercre. Ezután nyissa ki. A fólia ezután egy zacskó hosszát előremozdítja. A teljes ciklus 0,4-0,6 másodpercet vesz igénybe. Ez a termelést körülbelül 100–150 tasak/percre korlátozza.
A termelés hatékonyságának javítása érdekében a szemeteszsákgyártó gép soros tömítőeszközt alkalmaz. Ez azt jelenti, hogy váltakozva kell két tömítőállomást használni. A B állomás mozgatja a filmet, és bezárásra készül, amikor az A állomás állásidőben volt. A két állomás ugyanazon a filmpályán osztozik. De egyenként különböző táskapozíciókban dolgoznak. Ezzel megduplázódott a teljesítmény, 250–350 tasak/perc. Ez nem fogja felére csökkenteni a tartózkodási időt. Ez azért fontos, mert a 0,15 másodpercnél rövidebb tartózkodás gyengíti a tömítést.
A Műanyagmérnökök Társaságának (SPE) műszaki dokumentuma van a nagy sebességű{0}}polietilén fóliazárásról. A papírok azt mutatják, hogy normál tömítési hőmérsékleten a 0,12 másodpercnél rövidebb tartózkodási idő nem teszi lehetővé, hogy a polimer láncok teljesen összeolvadjanak a tömítésben. Ez 25-35 százalékkal csökkenti a héj szilárdságát. A sorozatos kialakítás jó állásidőt biztosít. Ugyanakkor gépidővel megduplázza a percenként generált tömítések számát. Ez a nettó termelékenység 95 százalékos növekedését eredményezte az egyszeri{10}}megállásos tervezéshez képest. Ez a növekedés figyelembe vette a második telephelyen végzett további karbantartási munkákat.
Szervo-vezérelt filmindexelés és gyorsulási profilalkotás
A vékony film meghajtó mechanizmus áthúzza a fóliát a tömítő-, perforáló- és vágóállomásokon. A rendszer a sebességkorlátozások és a termékek változékonyságának fő oka. A mechanikus bütykös{2}}indexelőknek rögzített gyorsulási mintái vannak. A polietilén fóliára tornyosuló címkét tettek. A rángatás a gyorsulás változásának mértéke. Emiatt a membrán több mint 150 körrel percenként megnyúlik, szélessége megváltozik, és néha megszakad a sebesség.
A szervóhajtású indexelők a bütyköket programozható elektronikus bütyökprofilra cserélik. Ezt a profilt a mozgásvezérlő tárolja. A szervomotor precíziós görgőpárokat hajt meg. Ezek a hengerek általában 120-150 mm átmérőjűek. Krómozottak, felületük Ra 0,2-0,4 mikron. A görgő szorosan tartja a fóliát, és a táska beállított hosszának megfelelően halad előre. Az S-görbe gyorsulási görbéjét használják a rángatás korlátozására. Az IEEE Transactions on Industrial Electronics tanulmányozta ezt. Az eredmények azt mutatják, hogy az S-görbe mozgásprofilja 40 százalékkal csökkentheti a maximális filmfeszültség-arányt az azonos ciklikus sebesség melletti állandó gyorsulási profilhoz képest. Ez lehetővé teszi, hogy a gép percenként 250+ sebességgel működjön 12 μm-es LLDPE fólián anélkül, hogy túllépné a fólia rugalmassági határát.
A szervoindexelő pontossága ±0,3 mm a táska hosszának pozicionálásához. Ez a pontosság azért fontos, mert a táska hosszának eltérései hatással lehetnek a következő lépésekre. Ha a papírzacskót 2 mm-nél hosszabbra vágják, az 500 zacskós csomagolókarton túl hosszú. Ha a textilzacskót 2 mm-rel rövidre vágják, akkor a szövettáska mérete nem felel meg a követelményeknek. A TAPPI konvertáló részlege azt állítja, hogy a méretmegismételhetőség ±0,5 mm-en belül volt, és a térfogathulladék aránya 60-70 százalékkal csökkent a ±2 mm-es tűrésekhez képest.
Automatikus tekercsváltás repülő toldással
A hengercsere az egyik legnagyobb oka a zsákolási folyamat nem tervezett leállásainak. A szabványos 500 kg-os tekercs 1200 mm széles, a 15 μm-es LDPE fólia pedig körülbelül 28 000 lineáris méter. Ez nagyjából 35 000 normál 800 mm-es zsákhoz elegendő. Percenkénti 250 zacskónál körülbelül 140 perc alatt elfogy a tekercs. Tehát műszakonként 8-10 hangerőváltás van.
A kézi visszatekerés egyszerre 8-15 percet vesz igénybe. Le kell állítani a gépet, ki kell venni az üres magot, új dobba rakni, a fólia farkát a futóhuzallal összeilleszteni, majd újrafűzni. Ez műszakonként 60–120 percnyi termeléskiesést jelent. Az automata tekercselő gépekkel rendelkező szemeteszsákkészítők 30-45 másodpercre rövidítik le az egyes cserék idejét. Teljes sebességgel toldott.
Így működik a legy{0}}borratási rendszer. A másodlagos kibontási pozíció készen tartja a cseretekercset. Elülső szélét ragasztószalaggal rögzítették. A lézerszenzor ezt akkor érzékeli, amikor a futógörgő átmérője eléri a beállított minimumot. A vezérlőrendszer ezután felgyorsítja a készenléti tekercset a vonal sebességének megfelelően. A forró mozaik rudat az átfedési ponthoz nyomja. Levágta a régi hálót. Mindez 2-3 másodperc alatt megtörténik. A gépek soha nem állnak le.
A Műanyag-újrahasznosító és -visszanyerő Szervezetek Európai Szövetsége (EPRO) rendelkezik működő benchmark adatokkal a rugalmas fólia-átalakítókra vonatkozóan. Az adatok azt mutatják, hogy az automatizált toldórendszer 85-92 százalékkal csökkentette a hengercsere miatti műszakonkénti átlagos állásidőt. Ezzel műszakonként 50-100 perc gyártási időt lehet visszaállítani.
Soron belüli hibaészlelés és zárt{0}}hurkos korrekció
A minőségi veszteség egy specifikációkból készült táska, amelyet ki kell dobni vagy alacsonyabb minőségben kell eladni. Ezek jellemzően a gépi gyártás 3-6 százalékát teszik ki soron belüli ellenőrzés nélkül. A 250+ poggyász per óra nagysebességű-vasúti vonalon egy minőségi probléma, amely akár 90 másodpercig is észrevétlen marad, 375 rossz poggyászt eredményezett.
A modern gépi látásérzékelő rendszernek két kulcsfontosságú pontja van.
A Seal Check 2048–4096 pixeles nagy-felbontású vezetékes-szkennelő kamerát használ. A kamerák leképezik az alsó tömítést, amint elkészül. A rendszer ellenőrizze a tömítés szélességének egyenletességét. Hiányos fúziót vagy hidegséget talál. Szennyezést is talál, például gélrészecskéket vagy port, amely a tömítésben rekedt. A Csomagolási és Feldolgozási Technológiák Szövetsége (PMMI) szerint a látható fényt használó beépített hőképalkotás a tömítési hibák 98 százalékát percenként több mint 300 zacskó sebességénél észlelte.
A perforáció vizsgálata egy második kamerát használ. A kamera ellenőrzi a perforáció mélységét és egyenletességét. Egy sekély érszorítótáska okozta defekt. A túl mély seb a csomagolás idő előtti elszakadását okozza. A rendszer minden perforációs ponton méri a megmaradt anyaghíd vastagságát. A 0.5 -1.5 mm-es tűréshatáron kívül eső zacskókat jelöli.
Ha hibát észlel, a rendszer nem csak riasztást ad. A mérési adatokat visszaküldi a tömítési és perforációs vezérlőknek. Ha a tömítés hőmérséklete túl alacsony, és az ömlesztés nem teljes, a vezérlő automatikusan megemeli a beállítási pontot 2-3 °C-kal. Ha a perforálási mélység túl sekély, a pengemélység szervo beállítása 0,02 mm. Ezt a zárt hurkú{7}}korrekciót az ISO 9001 minőségirányítási keretrendszer 8.5.1. cikkelyének megfelelően hagyták jóvá az ellenőrzési folyamat kimenetére vonatkozóan. 3–6 százalékról 0,5 százalék alá csökkenti a minőségi{11}}hulladék mennyiségét. Ez óránként 6-12 plusz gyártási percet jelent.
Gyors-módosítási eszközök több-formátumú gyártáshoz
Ahogy a szemeteszsákok sora bővül, úgy nőnek a méretek is, például 20{5}}literes konyhai zacskóktól a 240 literes szemetestartályokig. A mérőeszközök is változnak, a vékony, 12 mikronos zacskóktól a 35 μm-es nagy teherbírású tasakokig. Különböző stílusok, például lapos tömítés, csillagtömítés, cipzár, tömítés stb. Ezért az e típusok közötti gyors váltás kulcsfontosságú tényező a teljesítményben.
A SMED a SMED módszer a Japán Menedzsment Szövetségtől. Sok gyár használja munkahelyváltásra. Az SMED a beállítási időt két részre osztja. A belső beállítások azt jelentik, hogy a gépnek le kellett állnia. A külső beállítások azt jelentik, hogy készen állhat a gép működésére. Az SMED szabályokat követő szemeteszsákkészítő gépek rendelkeznek ezekkel a tulajdonságokkal.
- Gyorsan{0}}kioldható tömítések bütykös rögzítőkarral csavarvágó helyett. Ennek eredményeként a vonalkódok cseréjéhez szükséges idő 20 percről kevesebb mint 3 percre csökkent.
- Szerszámkocsik előre a helyükön. Közvetlenül a gépben tartják a következő formátum tömítőrudait, perforációs pengéit és összecsukható lemezeit. A jelenlegi futásban vannak beállítva.
- Szervóbeállítások recept szerint. Ezeknek az ellenőrző tasakoknak a hossza, felhajtási szélessége és perforációs helyzete. A PLC öt másodpercen belül felhívja őket. És nem igényel mechanikai változtatást.
- A menetes vezetősínek és a szalagragasztó állomások csatlakozási pontjai színkódok. Ezért a kezelőnek nem kell semmilyen kézikönyvet néznie a megfelelő útvonal megtalálásához és csatlakoztatásához.
Az ISO 22400-2 OEE szabályt az Institute of Manufacturing Performance használja. Azt találták, hogy az SMED-alapú zacskógépek hat-tíz perc alatt képesek megváltoztatni a teljes formátumot. Ez magában foglalja az első tétel minőségi ellenőrzését. De egy átlagos gép 30-45 percet vesz igénybe. Azon üzemeknél, amelyek műszakonként 4-6 formátumot váltanak, 90-180 perc munkaidőt takaríthat meg.
Előrejelző karbantartás és berendezések rendelkezésre állása
A nem tervezett leállás az alkatrész meghibásodásából ered. Például a csapágyak elakadnak, a tömítésfűtők kiégnek, vagy a perforációs penge elhasználódik. A leállás rontotta leginkább a termelékenységet. Mert ez figyelmeztetés nélkül történik. Meg kell találnia a problémát, mielőtt megoldhatja.
Az Institute of the Society of Manufacturing Engineers közzétett néhány adatot. Az adatok szerint a Packers nem tervezett leállása 45-90 percet vett igénybe a kimaradástól az újraindulásig. A diagnózis önmagában 25-40 percet vesz igénybe.
A prediktív karbantartás megoldja ezt a problémát. Ellenőrizte az alkatrészek állapotát. Figyelmeztetést ad, ha egy alkatrész rosszabbodik, de nem hibásodik meg. Az aa szemeteszsák-készítő gép gyártójának tanácsai és tiltásai a következők:
A rezgésérzékelők a tömítőállomás csapágyára vannak felszerelve. A gyorsulásérzékelők mérik a csapágyak vibrációs mintázatát. Amikor elkezdődik a csapágy-csupaszítás, a rezgési frekvencia nyilvánvalóan megváltozik. A változás 200 és 400 munkaóra között észlelhető, mielőtt a csapágy teljesen eltörik. Ez megfelel az ISO 10816 mechanikai rezgésvizsgálatra vonatkozó szabályainak. Ez a korai figyelmeztetés időt ad a csapágycserére egy ütemezett karbantartási leállás során.
Ellenőrizze a tömítés fűtőelemének ellenállását felügyelettel. A tömítés egy patronos melegítőt tartalmaz. A fűtőtestek öregedésével csökken az ellenállásuk is. Ha megnézi az ellenállási trendeket, láthatja, hogy a fűtőberendezések mikor járnak élettartamuk végéhez. Ez megakadályozza, hogy a tömítés hőmérséklete hibásan működjön a keringés során. Ha ilyen meghibásodás történne, az több száz tömítés töréséhez vezethet, mielőtt bármelyik kezelő észrevenné.
A perforált{0}}pengeéleket is megfigyelték. De a legtöbb esetben az érzékelőt nem lehet közvetlenül a pengére felszerelni. Ehelyett megméri a sziluettekhez szükséges erőt. Ezt az erőt a lapáttal hajtott szervorendszer nyomaték-visszacsatolásából olvassuk ki. A penge eltompult, és az erő megnő. Ha a forgatónyomaték 15-20 százalékkal nagyobb a normálnál, ez azt jelenti, hogy a késeket ki kell cserélni. Tehát megtervezheti a csiszolását vagy cseréjét, ahelyett, hogy megvárná, amíg a vágás minősége romlik, majd megjavíthatja.
Egyesült USA. Az Energiaügyi Minisztérium Energiahatékonysági és Megújuló Energia Hivatala útmutatást ad a gyártási rendszerek megbízhatóságára vonatkozóan. Azt mondja, hogy a lágy-csomagolt eszközök előrejelző karbantartása 35–45 százalékkal csökkentheti a nem tervezett leállást. A passzív karbantartáshoz képest 20-30 százalékkal csökkentik a karbantartási munkaerőköltségeket is.
Energiagazdálkodás és fenntartható termelékenység
A nagyobb termelékenység több energiát fogyaszthat. Ez csökkentheti a megtakarításait. Ez különösen igaz ott, ahol magasak az áramárak vagy szén-dioxid-adót vetnek ki. A szemeteszsák-készítő gép energiatakarékossági és villamosenergia-fogyasztás-kezelési jellemzőkkel rendelkezik.
- A szervo regeneratív fékezés az egyik jellemző. a film-indexelő szervo minden ciklusban teljes sebességről nullára lassul, a motor generátorrá válik. Kinetikus energiát küld vissza az egyenáramú buszra. A percenként több mint 250 ciklust futtató gyors gépeken ez az újrahasznosított energia a szervorendszer teljes energiaszükségletének 15-25 százalékát fedezi.
- A pecsétmentés vezérlése egy másik funkció. A tekercsváltások, formátumváltások vagy rövid gyártási leállások során a tömítés hőmérséklete a munkabeállítási pont 85–90 százaléka között marad. Nem mindig süllyed le szobahőmérsékletre. Az Európai Bizottság Közös Kutatóközpontja (JRC) rendelkezik referenciaanyaggal a polimer filmek átalakításával kapcsolatban. A készenléti üzemmód 4-6 percről kevesebb mint 60 másodpercre csökkenti a tömítőrúd újramelegítéséhez szükséges időt. 40 százalékkal kevesebb energiát használ, mint a teljes újramelegítés.
- Az igény szerinti ragasztóval történő olvasztást is alkalmazzák. Azoknál a gépeknél, amelyek ragasztószalagot használnak húzózsinóros zacskók készítéséhez, a ragasztót kis, 50–100 grammos tételekben dolgozzák fel egy igény szerinti forró olvadékrendszerrel. Nem teli 5 literes tankot töltenek állandóan 170-en. Ez 35-40 százalékkal csökkenti a ragasztórendszer energiafogyasztását.
Következtetés
Az aa szemeteszsák-készítő gép hatékonysága sok dolog közös munkájából ered. Ide tartozik a gép kialakítása (például tandem tömítés), mozgásvezérlés (szervo-vezérelt S-görbeindexelés), automatizálás (fly-nyírógördülési változtatások), soron belüli minőség-ellenőrzés (látás-alapú zárt-hurkú korrekció), működési módszerek (SMED-alapú tervezés és karbantartási tervezés (rezgés-energia-felhasználás és eszközhasználat), (regeneratív fékezés és tartalék hőmérséklet szabályozás).
Mindegyik rész más-más veszteséget pótolt. Ezek a veszteségtípusok az OEE keretrendszerből származnak. Ezek a használhatóság, a teljesítmény és a minőség. És ezeknek a részeknek a hatása nem csak összeadódik. Szorozzuk meg a kettőt.
Például, ha egy gép minden veszteségi területet 15 százalékkal növel, a teljes termelékenység körülbelül 55 százalékkal nő. Nem 15 százalék. Ez azért történik, mert amikor a teljesítmény és a minőség is javul, több idő marad a gyártásra.
Ez a megsokszorozó hatás az, amitől egy valódi termelékenységet növelő{0}}mérnöki rendszer különbözik a gyorsabbtól.
Hivatkozások
- ISO 22400-2:2014.Automatizálási rendszerek és integráció - Kulcsteljesítmény-mutatók (KPI-k) a gyártási műveletek irányításához - 2. rész: KPI-definíciók.
- Műanyagmérnökök Társasága (SPE).ANTEC konferencia anyaga - Tartózkodási idő és tömítési szilárdság a nagy sebességű-polietilén fóliatömítésben.
- IEEE.Tranzakciók az ipari elektronikával - S-Curve Motion Profiles for Flexible Film Indexing.
- TAPPI Átalakító Divízió.Műszaki irányelvek a méret-ismételhetőséghez filmkonverzióban.
- Műanyag-újrahasznosítási és -hasznosítási szervezetek európai szövetsége (EPRO).Flexibilis filmkonverterek működési összehasonlító adatai.
- Csomagolási és Feldolgozási Technológiák Szövetsége (PMMI).Soron belüli ellenőrzési technológiák nagy sebességű{0}}csomagolósorokhoz.
- ISO 9001:2015.Minőségirányítási rendszerek - Követelmények.
- Japán Menedzsment Szövetség.Single{0}}Minute Exchange of Die (SMED) módszertan és megvalósítási keret.
- Manufacturing Performance Institute.OEE benchmarking tanulmányok átalakító berendezésekhez.
- Gyártómérnökök Társasága (SME).Prediktív karbantartási esettanulmányok a rugalmas csomagolásban.
- ISO 10816.Mechanikus vibráció - A gép vibrációjának értékelése nem-forgó alkatrészeken végzett mérésekkel.
- Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma - Energiahatékonysági és Megújuló Energia Hivatal.Útmutató a gyártórendszerek megbízhatóságához és karbantartásához.
- Európai Bizottság Közös Kutatóközpontja (JRC).BAT referenciadokumentum a polimer fólia átalakító ipar számára.
