V procesu proizvodnje vreč za smeti učinkovitost proizvodnje ni le hitrost stroja. Proga, ki teče s hitrostjo 250 krogov na minuto, lahko še vedno izgubi 30 odstotkov svoje potencialne proizvodnje. Te izgube so posledica mikro izpadov, zavračanja odpadkov in dolgih preklopnih časov. Metode za izboljšanje dejanske produktivnosti stroja za izdelavo vrečk za smeti vključujejo inženiring strojne opreme, nadzorno programsko opremo in načrtovanje procesa. Da bi razumeli te metode, moramo pogledati najvišjo hitrost stroja. Razumeti moramo, kako stroji odpravljajo določene vrste izgub, ki zmanjšujejo produktivnost.
Razlikovanje med teoretičnim in produktivnim rezultatom
Prvo pravilo analize produktivnosti je, da sta nazivna hitrost in dejanska moč le redko enaki. Mednarodna organizacija za standardizacijo s standardom ISO 22400-2 o ključnih kazalnikih uspešnosti za proizvodne operacije to vrzel opredeljuje s splošno učinkovitostjo opreme (OEE). OEE pomnoži stopnje razpoložljivosti, zmogljivosti in kakovosti. Na primer, stroj z zmogljivostjo 200 vrečk na minuto ima 12 odstotkov izpadov. Deluje pri 85 odstotkih najvišje hitrosti, da lahko obvlada spremembe materiala. In predstavlja 4 odstotke-izdelka, ki ne ustreza specifikacijam. Ta stroj ima OEE približno 63 odstotkov. Tako je izgubljenih 37 odstotkov njegove teoretične zmogljivosti.
Sodoben stroj za izdelavo vrečk za smeti popravi vsako od teh treh območij izgube s posebnimi inženirskimi rešitvami. Ne zanaša se na operaterja, da bo opazoval in zmanjševal izgube. Naslednji razdelki obravnavajo, kako stroj zmanjša vsako vrsto izgube.
Tandemska tesnilna arhitektura za podvojitev pretoka
Najbolj neposreden način za izboljšanje produktivnosti je sprememba zasnove stroja, ne pa njegovo hitrejše delovanje. Stara linija za proizvodnjo vreč za smeti uporablja nepredušno postajo. Vsak stroj na tej postaji obdela vrečko. Vsak cikel ima korake. Tesnila se zaprejo. Zaprite pri 160-200 stopinjah za 0,15-0,4 sekunde. Nato ga odprite. Film nato premakne dolžino vrečke naprej. Celoten cikel traja 0,4–0,6 sekunde. To omejuje proizvodnjo na približno 100–150 vrečk na minuto.
Da bi izboljšali učinkovitost proizvodnje, stroj za izdelavo vrečk za smeti sprejme napravo za serijsko tesnjenje. To pomeni izmenično uporabo dveh tesnilnih postaj. Postaja B premika film in se pripravlja na zaprtje, ko postaja A ni delovala. Obe postaji delita isto filmsko pot. Toda eden za drugim delajo v različnih položajih vrečk. To je podvojilo pretok na 250–350 vrečk na minuto. S tem se čas bivanja ne bo prepolovil. To je pomembno, ker zadrževanje, krajše od 0,15 sekunde, oslabi tesnjenje.
Društvo inženirjev plastike (SPE) ima tehnični dokument o -hitrostnem tesnjenju polietilenskega filma. Dokumenti kažejo, da pri normalnih temperaturah tesnila čas zadrževanja, krajši od 0,12 sekunde, ne omogoča, da bi se polimerne verige popolnoma zlile skozi tesnilo. To bo zmanjšalo moč lupljenja za 25–35 odstotkov. Serijska zasnova ohranja dobre čase izpada. Hkrati podvoji število tesnil, ki jih stroj ustvari na minuto. To je privedlo do 95-odstotnega povečanja neto produktivnosti v primerjavi z eno{10}}zasnovo. To povečanje je upoštevalo dodatna vzdrževalna dela na drugi lokaciji.
Servo{0}}pognano indeksiranje filma in profiliranje pospeška
Pogonski mehanizem tankega filma potegne film skozi postaje za tesnjenje, perforiranje in rezanje. Sistem je bil glavni vzrok za omejitve hitrosti in spremenljivost izdelkov. Mehanski kazalci na odmični- pogon imajo fiksne vzorce pospeševanja. Na polietilensko folijo so nalepili visoko oznako. Sunek je stopnja spremembe pospeška. To povzroči, da se membrana raztegne, spremeni širino in včasih zmanjša hitrost za več kot 150 krogov na minuto.
Servo gnani kazalniki nadomeščajo odmikače s programabilnim elektronskim profilom odmikačev. Ta profil je shranjen v krmilniku gibanja. Servo motor poganja natančne pare valjev. Ti valji imajo običajno premer 120–150 mm. So kromirani-in imajo površinsko obdelavo Ra 0,2-0,4 mikrona. Valj tesno drži folijo in se premika naprej glede na nastavljeno dolžino vrečke. Za omejitev sunkov uporabljajo S-krivuljo pospeška. IEEE Transactions on Industrial Electronics je to proučeval. Rezultati kažejo, da lahko profil gibanja krivulje S zmanjša razmerje največje napetosti filma za 40 odstotkov v primerjavi s profilom konstantnega pospeška pri enaki ciklični hitrosti. To omogoča stroju, da deluje s hitrostjo 250+ na minuto na 12 μm LLDPE filmu, ne da bi presegla mejo elastičnosti filma.
Servo indekser ima natančnost ±0,3 mm za pozicioniranje dolžine vrečke. Ta natančnost je pomembna, ker lahko razlike v dolžini vrečke vplivajo na naslednje korake. Če je papirnata vrečka odrezana za več kot 2 mm, je embalažna škatla za 500 vrečk predolga. Če je vreča iz blaga skrajšana za 2 mm, velikost vreče iz blaga ne ustreza zahtevam. Oddelek za pretvorbo TAPPI pravi, da je bila dimenzijska ponovljivost znotraj ±0,5 mm in da se je količina odpadkov zmanjšala za 60–70 odstotkov v primerjavi z tolerancami ±2 mm.
Samodejna menjava zvitka z letečim spojem
Menjava valja je eden največjih vzrokov za nenačrtovane izpade v procesu pakiranja v vreče. Standardni 500-kilogramski zvitek je širok 1.200 mm, 15 μm LDPE film pa je dolg približno 28.000 linearnih metrov. To je dovolj za približno 35.000 standardnih 800 mm vrečk. Pri 250 vrečkah na minuto vam lahko zmanjka zvitkov v približno 140 minutah. Torej je 8-10 sprememb glasnosti na izmeno.
Ročno previjanje traja 8–15 minut naenkrat. Stroj morate ustaviti, vzeti prazno jedro, ga naložiti v nov boben, spojiti rep filma s tekočo žico in ga ponovno naviti. To pomeni 60–120 minut izgubljene proizvodnje na izmeno. Izdelovalci vrečk za smeti z avtomatskimi zvijalnimi stroji skrajšajo čas vsake menjave na 30–45 sekund. Spojilo se je s polno hitrostjo.
Tako deluje-sistem za odlaganje. Sekundarni položaj odvijanja drži nadomestni zvitek pripravljen. Njegov sprednji rob je bil pritrjen z lepilnim trakom. Laserski senzor to zazna, ko premer tekočega valja doseže nastavljeni minimum. nadzorni sistem nato pospeši zvitek v pripravljenosti, da ustreza hitrosti linije. Vročo mozaično palico pritisne na točko prekrivanja. Prerezalo je staro mrežo. Vse to se zgodi v 2–3 sekundah. Stroji se nikoli ne ustavijo.
Evropsko združenje organizacij za recikliranje in predelavo plastike (EPRO) ima operativne primerjalne podatke za pretvornike upogljivih folij. Podatki kažejo, da je avtomatiziran sistem za spajanje zmanjšal povprečni čas izpadov na izmeno zaradi menjave zvitkov za 85 – 92 odstotkov. To lahko obnovi 50-100 minut proizvodnega časa na izmeno.
Vgrajeno odkrivanje napak in popravljanje zaprte{0}}zanke
Izguba kakovosti je vreča iz specifikacij, ki jo je treba zavreči ali prodati v nižjem razredu. Ti običajno predstavljajo 3–6 odstotkov strojne proizvodnje brez inline kontrole. Na železniški progi za visoke hitrosti 250+ vrečk na uro-je težava s kakovostjo, ki ostane neopažena celo 90 sekund, povzročila 375 slabih vrečk.
Sodobni sistem zaznavanja strojnega vida ima dve ključni točki.
Seal Check uporablja 2048–4096 slikovnih pik visoko{4}}ločljivostno žično-kamero za skeniranje. Kamere bodo posnele spodnji pečat takoj, ko bo narejen. Sistem preveri enakomernost širine tesnila. Najde nepopolno zlitost ali hladnost. Najde tudi kontaminacijo, kot so delci gela ali prah, ujeti v tesnilo. Združenje za tehnologije pakiranja in predelave (PMMI) je dejalo, da je vgrajeno termično slikanje z uporabo vidne svetlobe zaznalo 98 odstotkov napak pri tesnjenju pri hitrostih več kot 300 vrečk na minuto.
Pregled perforacije uporablja drugo kamero. Kamera preverja globino in enakomernost perforacije. Punkcija, ki jo povzroči plitka podvezna vrečka. Pregloboka rana povzroči prezgodnje raztrganje vrečk v ovoju. Sistem meri debelino preostalega materialnega mostu na vsaki točki perforacije. Označuje vrečke zunaj tolerančnega območja 0.5 -1.5 mm.
Ko je zaznana napaka, sistem ne le sproži alarm. Podatke meritev pošlje nazaj v krmilnike za tesnjenje in perforacijo. Če je temperatura tesnila prenizka in je fuzija nepopolna, bo krmilnik samodejno dvignil nastavitveno točko za 2 – 3 stopinje C. Če je globina perforacije premajhna, servo prilagoditev globine rezila 0,02 mm. Ta popravek -zaprte zanke je odobren v skladu s členom 8.5.1 okvira vodenja kakovosti ISO 9001 na izhodu kontrolnega procesa. Zmanjšuje kakovostne{11}}odpadke s 3–6 odstotkov na manj kot 0,5 odstotka. To pomeni 6–12 dodatnih produkcijskih minut na uro.
Hitro-zamenljivo orodje za več-formatno produkcijo
S širitvijo linije vreč za smeti se bodo širile tudi velikosti, na primer od 20-litrskih kuhinjskih vrečk do 240-litrskih podlog za smeti. Tudi merilniki so različni, od tankih vrečk z 12 mikroni do 35 μm težkih vrečk. In različni slogi, kot so ploščati pečat, zvezdasti pečat, zadrga, pečat itd. Zato je hitro preklapljanje med temi vrstami ključni dejavnik pri izpisu.
SMED je metoda SMED Japonskega združenja menedžmenta. Številne tovarne ga uporabljajo za zamenjavo delovnih mest. SMED čas nastavitve razdeli na dva dela. Notranje nastavitve pomenijo, da se je stroj moral ustaviti. Zunanje nastavitve pomenijo, da ste lahko pripravljeni, saj stroj še naprej deluje. Stroj za izdelavo vrečk za smeti, ki upošteva pravila SMED, ima te funkcije.
- Hitro{0}}sprostitvena tesnila z uporabo vzvoda odmične ključavnice namesto rezil za vijake. Posledično se je čas, potreben za izmenjavo črtnih kod, zmanjšal z 20 minut na manj kot 3 minute.
- Vnaprej nameščeni vozički za orodje. Držijo tesnilne palice naslednjega formata, rezila za luknjanje in zložljive plošče neposredno v stroju. Nastavljeni so v tekočem teku.
- Servo prilagoditve po receptu. Dolžina, pregibna širina in položaj perforacije teh kontrolnih vrečk. PLC jih bo poklical v petih sekundah. In ne potrebuje mehanske spremembe.
- Priključne točke navojnih vodil in postaj za lepljenje traku so barvne kode. Zato operaterju ni treba pogledati nobenega priročnika, da bi našel in povezal pravilno pot.
Pravila ISO 22400-2 OEE uporablja Institute of Manufacturing Performance. Ugotovili so, da lahko stroji za vrečke, ki temeljijo na SMED, spremenijo celoten format v šestih do desetih minutah. Ta vključuje prve preglede kakovosti artiklov. Toda povprečni stroj traja 30–45 minut. Pri obratih, ki menjajo 4–6 formatov na izmeno, lahko prihranite 90–180 minut delovnega časa.
Predvideno vzdrževanje in razpoložljivost opreme
Do nenačrtovanih izpadov pride zaradi okvare komponente. Na primer, ležaji se zagozdijo, grelniki tesnil pregorijo ali se obrabi rezilo za perforacijo. Zaustavitev je najbolj prizadela produktivnost. Ker se zgodi brez opozorila. Težavo morate najti, preden jo lahko rešite.
Inštitut Društva proizvodnih inženirjev je objavil nekaj podatkov. Podatki so pokazali, da je nenačrtovani izpad za Packers trajal od 45 do 90 minut od izpada do ponovnega zagona. Sama diagnoza traja 25-40 minut.
Prediktivno vzdrževanje rešuje ta problem. Preverjalo je zdravje delov. Opozori, ko se del poslabša, vendar ne odpove. Pravila in nepravilnosti izdelovalca stroja za izdelavo vrečk za smeti vključujejo:
Senzorji vibracij so nameščeni na ležaju tesnilne postaje. Senzorji pospeška merijo vzorce tresljajev ležajev. Ko se začne-odstranjevanje ležajev, se frekvenca vibracij očitno spremeni. Spremembo je mogoče zaznati med 200 in 400 delovnimi urami, preden se ležaj popolnoma zlomi. To je v skladu s pravili ISO 10816 za pregled mehanskih vibracij. To zgodnje opozorilo vam daje čas za zamenjavo ležajev med načrtovanim vzdrževalnim postankom.
Z nadzorom preverite odpornost grelnika tesnila. Tesnilo vsebuje grelnike kartuš. S staranjem grelnikov se zmanjšuje tudi njihova odpornost. Če pogledate trende odpornosti, lahko vidite, kdaj se grelniki bližajo koncu svoje življenjske dobe. To preprečuje nepravilno delovanje tesnilnih temperatur med kroženjem. Če bi prišlo do take okvare, bi povzročilo na stotine polomljenih pečatov, preden bi kateri koli operater opazil.
Pod nadzorom so bili tudi-perforirani robovi rezila. Toda v večini primerov senzorja ni mogoče namestiti neposredno na rezilo. Namesto tega merite silo, potrebno za silhuete. Ta sila se odčita iz povratne informacije o navoru servo sistema, ki ga poganjajo lopatice. Rezilo je otopelo in sila se poveča. Ko je navor za 15–20 odstotkov večji od običajnega, je treba rezila zamenjati. Zato ga lahko načrtujete za brušenje ali zamenjavo, namesto da čakate, da se kakovost reza poslabša, in ga nato popravite.
Združene ZDA. Urad za energetsko učinkovitost in obnovljivo energijo Ministrstva za energijo zagotavlja smernice o zanesljivosti proizvodnega sistema. Pravi, da lahko predvideno vzdrževanje mehko-zapakiranih naprav zmanjša nenačrtovane izpade za 35–45 odstotkov. Zmanjšajo tudi stroške dela za vzdrževanje za 20–30 odstotkov v primerjavi s pasivnim vzdrževanjem.
Upravljanje z energijo in trajnostna produktivnost
Večja produktivnost lahko porabi več energije. To lahko zmanjša vaše prihranke. To še posebej velja tam, kjer so cene električne energije visoke ali so uvedeni davki na ogljik. Stroj za izdelavo vrečk za smeti ima značilnosti varčevanja z energijo in upravljanja porabe električne energije.
- Servo regenerativno zaviranje je ena od funkcij. film-indeksni servo upočasni s polne hitrosti na nič v vsakem ciklu, motor postane generator. Pošilja kinetično energijo nazaj v vodilo DC. Pri hitrih strojih, ki delujejo več kot 250 ciklov na minuto, lahko ta reciklirana energija zadosti 15–25 odstotkom celotne potrebe po moči servo sistema.
- Varnostni nadzor tesnila je še ena funkcija. Med menjavo zvitka, spremembo formata ali kratkimi zaustavitvami proizvodnje se temperature tesnil vzdržujejo na 85–90 odstotkih delovne nastavitvene točke. Ne spusti se vedno na sobno temperaturo. Skupno raziskovalno središče Evropske komisije (JRC) ima referenčni dokument o pretvorbi polimernih filmov. Način pripravljenosti skrajša čas, potreben za ponovno segrevanje tesnilne palice, s 4–6 minut na manj kot 60 sekund, je dejal. Porabi 40 odstotkov manj energije kot polno pogrevanje.
- Uporablja se tudi taljenje z-lepilom na zahtevo. Pri strojih, ki za izdelavo vrečk z vrvico uporabljajo lepilni trak, se lepilo obdeluje v majhnih serijah po 50–100 gramov s-sistemom vročega taljenja na zahtevo. Polnega 5-litrskega rezervoarja ne napolnijo ves čas na 170. To zmanjša porabo energije lepilnega sistema za 35–40 odstotkov.
Zaključek
Učinkovitost izdelovalca stroja za izdelavo vrečk za smeti izhaja iz skupnega delovanja številnih stvari. Ti vključujejo zasnovo stroja (kot je tandemsko tesnjenje), nadzor gibanja (servo-pogon S-indeksiranja krivulje), avtomatizacijo (spremembe letečega-strižnega valja), nadzor kakovosti (popravek zaprte-zanke-na podlagi vida), metode delovanja (zasnova orodij na podlagi SMED-), načrtovanje vzdrževanja (napovedno spremljanje na podlagi vibracij in navora) in porabo energije (regenerativno zaviranje in rezervni nadzor temperature).
Vsak del je nadomestil drugačno izgubo. Te vrste izgub so iz okvira OEE. So uporabnost, zmogljivost in kakovost. In učinki teh delov se ne seštevajo kar tako. Pomnoži to dvoje.
Na primer, če stroj poveča vsako območje izgube za 15 odstotkov, se skupna produktivnost poveča za približno 55 odstotkov. Ne 15 odstotkov. To se zgodi, ker ko se izboljšata tudi zmogljivost in kakovost, ostane več časa za proizvodnjo.
Zaradi tega multiplikacijskega učinka se pravi{0}}inženirski sistem produktivnosti razlikuje od zgolj hitrejšega.
Reference
- ISO 22400-2:2014.Sistemi avtomatizacije in integracija - Ključni kazalniki uspešnosti (KPI) za upravljanje proizvodnih operacij - 2. del: Definicije KPI.
- Društvo inženirjev plastike (SPE).Zbornik konference ANTEC - Čas zadrževanja in trdnost tesnila pri tesnjenju-hitrostnega polietilenskega filma.
- IEEE.Transakcije na področju industrijske elektronike - S-Profili gibanja krivulje za prilagodljivo indeksiranje filma.
- Oddelek za pretvorbo TAPPI.Tehnične smernice za dimenzijsko ponovljivost pri pretvorbi filma.
- Evropsko združenje organizacij za recikliranje in predelavo plastike (EPRO).Operativni primerjalni podatki za pretvornike fleksibilnih filmov.
- Združenje za pakirne in predelovalne tehnologije (PMMI).Inline Inspekcijske tehnologije za hitre-pakirne linije.
- ISO 9001:2015.Sistemi vodenja kakovosti - Zahteve.
- Japonsko združenje managementa.Metodologija in izvedbeni okvir-Minute Exchange of Die (SMED).
- Manufacturing Performance Institute.Primerjalne študije OEE za opremo za predelavo.
- Združenje proizvodnih inženirjev (SME).Študije primerov predvidenega vzdrževanja pri fleksibilni embalaži.
- ISO 10816.Mehanske vibracije - Vrednotenje strojnih vibracij z meritvami na ne-rotacijskih delih.
- Ministrstvo za energijo ZDA - Urad za energetsko učinkovitost in obnovljivo energijo.Navodila za zanesljivost in vzdrževanje proizvodnih sistemov.
- Skupno raziskovalno središče Evropske komisije (JRC).Referenčni dokument BAT za industrijo predelave polimerne folije.
