У процесі виробництва мішків для сміття ефективність виробництва залежить не лише від швидкості машини. Лінія, що працює зі швидкістю 250 кіл на хвилину, все ще може втратити 30 відсотків своєї потенційної продуктивності. Ці втрати спричинені мікропростоями, відмовою від відходів і тривалим часом переналаштування. Методи підвищення фактичної продуктивності машини для виготовлення мішків для сміття включають розробку апаратного забезпечення, програмне забезпечення для керування та проектування процесу. Щоб зрозуміти ці методи, нам потрібно поглянути на максимальну швидкість машини. Нам потрібно зрозуміти, як машини усувають конкретні види втрат, які погіршують продуктивність.
Розрізнення теоретичної та продуктивної продукції
Перше правило аналізу продуктивності полягає в тому, що номінальна швидкість і фактична продуктивність рідко збігаються. Міжнародна організація стандартизації в стандарті ISO 22400-2 про ключові показники продуктивності виробничих операцій визначає цю прогалину за допомогою загальної ефективності обладнання (OEE). OEE підвищує доступність, продуктивність і якість. Наприклад, машина з потужністю 200 мішків за хвилину має 12 відсотків простою. Він працює на 85 відсотків своєї максимальної швидкості, щоб впоратися з різницею матеріалу. І це становить 4 відсотки продукту-від специфікації. Ця машина має OEE близько 63 відсотків. Таким чином, 37 відсотків його теоретичної потужності втрачено.
Сучасна машина для виготовлення мішків для сміття виправляє кожну з цих трьох зон втрати за допомогою спеціальних інженерних рішень. Він не покладається на те, що оператор стежить за втратами та зменшує їх. У наступних розділах розглядається, як машина скорочує кожен тип втрат.
Тандемна герметизуюча архітектура для подвоєння пропускної здатності
Найпряміший спосіб підвищити продуктивність — змінити конструкцію машини, а не пришвидшити її роботу. У старій лінії виробництва мішків для сміття використовується герметична станція. Кожна машина на цій станції обробляє мішок. Кожен цикл має кроки. Пломби закриваються. Закрийте при 160-200 градусах на 0,15-0,4 секунди. Потім відкрийте його. Потім плівка пересуває мішок вперед. Повний цикл займає 0,4–0,6 секунди. Це обмежує виробництво до 100–150 мішків за хвилину.
Щоб підвищити ефективність виробництва, машина для виготовлення мішків для сміття використовує серійний пристрій для запечатування. Це означає чергування між двома станціями запечатування. Станція B переміщує плівку та готується до закриття, коли станція A була в простої. Дві станції мають один і той самий фільм. Але один за одним вони працюють у різних позиціях сумки. Це подвоїло пропускну здатність до 250–350 мішків за хвилину. Це не зменшить тривалість перебування вдвічі. Це важливо, тому що перебування менше 0,15 секунди послаблює ущільнення.
Товариство інженерів із пластмас (SPE) має технічну документацію щодо високошвидкісного зварювання поліетиленовою плівкою-. Документи показують, що при нормальній температурі ущільнення час перебування менше 0,12 секунди не дозволяє полімерним ланцюгам повністю змішатися з ущільненням. Це зменшить міцність на відрив на 25–35 відсотків. Серійна конструкція забезпечує хороший час простою. У той же час він подвоює кількість ущільнень, створених за хвилину машинним часом. Це призвело до 95-відсоткового збільшення чистої продуктивності в порівнянні з-однозупинковим дизайном. Це збільшення врахувало додаткові роботи з технічного обслуговування на другому майданчику.
Серво{0}}кероване індексування плівки та профіль прискорення
Механізм руху тонкої плівки тягне плівку через станції запаювання, перфорації та різання. Система була основною причиною обмеження швидкості та мінливості продукту. Механічні індексатори з кулачковим- приводом мають фіксовані схеми прискорення. На поліетиленову плівку наклеюють височенний ярлик. Ривок — швидкість зміни прискорення. Це змушує мембрану розтягуватися, змінювати ширину, а іноді й порушувати швидкість більш ніж на 150 кіл за хвилину.
Індексатори з сервоприводом замінюють кулачки програмованим електронним профілем кулачка. Цей профіль зберігається в контролері руху. Серводвигун приводить в рух точні пари роликів. Зазвичай ці циліндри мають діаметр 120–150 мм. Вони хромовані-і мають поверхню Ra 0,2-0,4 мікрона. Ролик щільно утримує плівку і рухається вперед відповідно до заданої довжини мішка. Вони використовують S-криву прискорення, щоб обмежити ривок. Це досліджував IEEE Transactions on Industrial Electronics. Результати показують, що профіль руху S-кривої може зменшити піковий коефіцієнт напруги плівки на 40 відсотків порівняно з профілем постійного прискорення за тієї самої циклічної швидкості. Це дозволяє машині працювати зі швидкістю 250+ за хвилину на плівці LLDPE товщиною 12 мкм без перевищення межі пружності плівки.
Сервоіндексатор має точність ±0,3 мм для позиціонування довжини мішка. Ця точність важлива, оскільки коливання довжини мішка можуть вплинути на наступні кроки. Якщо довжина паперового мішка перевищує 2 мм, пакувальна коробка на 500 мішків задовга. Якщо тканинний мішок обрізаний на 2 мм, розмір тканинного мішка не відповідає вимогам. Відділ перетворення TAPPI каже, що повторюваність розмірів була в межах ±0,5 мм, а обсяг відходів зменшився на 60–70 відсотків порівняно з допусками ±2 мм.
Автоматизоване перемикання рулонів з літаючим з’єднанням
Зміна ролика є однією з найбільших причин незапланованих простоїв у процесі фасування. Стандартний рулон вагою 500 кг має ширину 1200 мм, а плівка LDPE товщиною 15 мкм становить приблизно 28 000 погонних метрів. Цього достатньо для приблизно 35 000 стандартних мішків діаметром 800 мм. При 250 мішках на хвилину ви можете закінчити рулони приблизно за 140 хвилин. Тож за зміну відбувається 8-10 змін гучності.
Ручне перемотування займає 8–15 хвилин за раз. Ви повинні зупинити машину, вийняти порожній сердечник, завантажити його в новий барабан, з’єднати хвіст плівки з дротом, що біжить, і знову намотати його. Це дорівнює 60–120 хвилинам втрати продуктивності за зміну. Виготовлювачі мішків для сміття з автоматичними змотувачами скорочують час кожної зміни до 30–45 секунд. Він зрощувався на повній швидкості.
Ось як працює-система підказки. Друге положення розгортання утримує рулон для заміни готовим. Його передній край був закріплений скотчем. Лазерний датчик виявляє це, коли діаметр рухомого ролика досягає заданого мінімуму. потім система керування прискорює резервний рулон відповідно до швидкості лінії. Він притискає гарячу мозаїчну паличку до місця накладання. Він обрізав стару сітку. Все це відбувається за 2-3 секунди. Машини ніколи не зупиняються.
Європейська асоціація організацій з переробки та відновлення пластмас (EPRO) має робочі дані порівняльного аналізу для перетворювачів гнучкої плівки. Дані показують, що автоматизована система зварювання скоротила середній час простою за зміну на 85–92 відсотки. Це може відновити 50-100 хвилин виробничого часу за зміну.
Вбудоване виявлення дефектів і виправлення-замкненого циклу
Втрата якості - це мішок, зроблений зі специфікацій, який потрібно викинути або продати в нижчому класі. Зазвичай на них припадає 3–6 відсотків машинного виробництва без поточного контролю. На лінії 250+ мішків на годину-високошвидкісної залізниці проблема з якістю, яка залишалася непоміченою навіть протягом 90 секунд, призвела до 375 поганих мішків.
Сучасна система виявлення машинного зору має два ключових моменти.
У Seal Check використовується дротова скануюча камера з високою-роздільністю-від 2048 до 4096 пікселів. Камери знімуть нижню пломбу, як тільки вона буде зроблена. Система перевірки рівномірності ширини ущільнення. Він знаходить неповне злиття, або холодність. Він також виявляє забруднення, такі як частинки гелю або пил, що потрапили в пломбу. Асоціація технологій упаковки та обробки (PMMI) заявила, що вбудоване тепловізор із використанням видимого світла виявив 98 відсотків дефектів ущільнення при швидкості понад 300 пакетів на хвилину.
Для огляду перфорації використовується друга камера. Камера перевіряє глибину і рівномірність перфорації. Прокол, викликаний неглибоким джгутовим мішком. Занадто глибока рана викликає передчасний розрив мішків в обгортці. Система вимірює товщину моста, що залишився, у кожній точці перфорації. Він позначає мішки за межами діапазону допуску 0.5 -1.5 мм.
При виявленні несправності система не тільки подає звуковий сигнал. Він надсилає дані вимірювань назад до контролерів ущільнення та перфорації. Якщо температура ущільнення занадто низька, а зварювання не завершене, контролер автоматично підвищить точку налаштування на 2–3 градуси C. Якщо глибина перфорації занадто мала, серворегулювання глибини леза 0,02 мм. Ця корекція-замкнутого циклу схвалена відповідно до статті 8.5.1 рамок управління якістю ISO 9001 на виході процесу контролю. Це зменшує відходи,-пов’язані з якістю, з 3–6 відсотків до менше 0,5 відсотків. Це дорівнює 6–12 додатковим виробничим хвилинам на годину.
Швидкі-інструменти для багато-форматного виробництва
З розширенням лінійки сміттєвих мішків збільшаться й розміри, наприклад, від 20--літрових кухонних мішків до 240-літрових вкладишів для сміття. Калібри також різні: від тонких мішків 12 мікрон до 35 мкм важких. І різні стилі, такі як плоска печатка, зірчаста печатка, блискавка, печатка тощо. Тому швидке перемикання між цими типами є ключовим фактором у виході.
SMED метод SMED Японської асоціації менеджменту. Багато фабрик використовують його для зміни роботи. SMED ділить час налаштування на дві частини. Внутрішні налаштування означають, що машина повинна була зупинитися. Зовнішні налаштування означають, що ви можете бути готові, оскільки машина продовжує працювати. Машина для виготовлення мішків для сміття, яка відповідає правилам SMED, має ці функції.
- Швидко{0}}знімні ущільнювачі з використанням важеля кулачкового замка замість болторізів. У результаті час, необхідний для обміну штрих-кодами, скоротився з 20 хвилин до менш ніж 3 хвилин.
- Інструментальні візки на місці заздалегідь. Вони тримають ущільнювальні планки наступного формату, леза для перфорації та складні пластини прямо в машині. Вони налаштовані в поточному циклі.
- Регулювання сервоприводу за рецептом. Довжина, ширина складання та положення перфорації цих контрольних пакетів. PLC викличе їх за п'ять секунд. І не потребує механічних змін.
- Точки з’єднання різьбових напрямних рейок і станцій для склеювання стрічок мають кольорові коди. Таким чином, оператору не потрібно переглядати жодну інструкцію, щоб знайти та підключити правильний шлях.
Правила ISO 22400-2 OEE використовуються Інститутом продуктивності виробництва. Вони виявили, що машини для пакетів на основі SMED здатні змінити весь формат за 6-10 хвилин. Це включає першу перевірку якості товару. Але в середньому машина займає 30–45 хвилин. Для заводів, які змінюють 4–6 форматів за зміну, можна заощадити 90–180 хвилин робочого часу.
Прогнозне технічне обслуговування та доступність обладнання
Незапланований простой виникає через несправність компонента. Наприклад, заїдають підшипники, перегорають нагрівачі ущільнень або зношується лопатка перфорації. Відключення найбільше вдарило по продуктивності. Тому що це відбувається без попередження. Ви повинні знайти проблему, перш ніж ви зможете її вирішити.
Інститут Товариства інженерів-технологів оприлюднив деякі дані. Дані показали, що незапланований простой для Packers займав від 45 до 90 хвилин від збою до перезапуску. Сама діагностика займає 25-40 хвилин.
Прогнозне обслуговування вирішує цю проблему. Він перевіряв справність деталей. Він дає попередження, коли частина погіршується, але не виходить з ладу. Рекомендації та заборони виробника машини для виготовлення мішків для сміття включають:
Датчики вібрації встановлені на підшипнику ущільнювальної станції. Датчики прискорення вимірюють вібрацію підшипників. Коли починається зачистка підшипників-, частота вібрації помітно змінюється. Зміну можна виявити між 200 і 400 робочими годинами до того, як підшипник повністю зламається. Це відповідає правилам ISO 10816 щодо перевірки механічної вібрації. Це раннє попередження дає вам час для заміни підшипників під час запланованої зупинки на технічне обслуговування.
Перевірте опір нагрівача ущільнення за допомогою моніторингу. Ущільнювач містить патронні нагрівачі. Зі старінням обігрівачів зменшується і їх опір. Переглядаючи тенденції опору, ви можете побачити, коли обігрівачі наближаються до кінця свого терміну служби. Це запобігає несправній температурі ущільнювача під час циркуляції. Якби така несправність сталася, це спричинило б сотні зламаних пломб, перш ніж будь-який оператор помітить це.
Перфорація-країв леза також була під наглядом. Але в більшості випадків датчик не можна встановити безпосередньо на лезо. Замість цього ви вимірюєте силу, необхідну для силуетів. Ця сила зчитується зі зворотного зв’язку крутного моменту сервосистеми з приводом лопаток. Лезо затупилося і сила зростає. Коли крутний момент на 15–20 відсотків перевищує нормальний, це означає, що леза потрібно замінити. Таким чином, ви можете запланувати його відшліфувати або замінити, а не чекати, поки якість різу погіршиться, а потім ремонтувати.
Сполучені США. Управління енергоефективності та відновлюваних джерел енергії Міністерства енергетики надає рекомендації щодо надійності виробничих систем. Зазначається, що прогнозне технічне обслуговування пристроїв із м’якою-пакетом може скоротити незапланований простой на 35–45 відсотків. Вони також зменшують витрати на технічне обслуговування на 20–30 відсотків порівняно з пасивним обслуговуванням.
Управління енергією та стабільна продуктивність
Вища продуктивність може використовувати більше енергії. Це може зменшити ваші заощадження. Це особливо вірно там, де ціни на електроенергію високі або введені податки на вуглець. Машина для виготовлення мішків для сміття має характеристики економії енергії та керування споживанням електроенергії.
- Сервогенераторне гальмування є однією з особливостей. плівка-індексуючий сервопривід сповільнюється від повної швидкості до нуля в кожному циклі, двигун стає генератором. Він посилає кінетичну енергію назад до шини постійного струму. На швидкісних машинах, що працюють понад 250 циклів на хвилину, ця перероблена енергія може задовольнити 15–25 відсотків загальної потреби в електроенергії сервосистеми.
- Контроль резервного копіювання ущільнення є ще однією функцією. Під час зміни рулонів, формату або короткочасних зупинок виробництва температура зварювання підтримується на рівні 85–90 відсотків робочої точки налаштування. Вона не завжди опускається до кімнатної температури. Спільний дослідницький центр Європейської комісії (JRC) має довідковий документ про перетворення полімерної плівки. Зазначається, що режим очікування скорочує час, потрібний для повторного нагріву герметизуючого бруска, з 4–6 хвилин до менш ніж 60 секунд. Він споживає на 40 відсотків менше енергії, ніж повне повторне нагрівання.
- Також використовується розплавлення з-клеєм на вимогу. Для машин, які використовують клейку стрічку для виготовлення пакетів на шнурках, клей обробляється невеликими партіями по 50–100 грамів за-системою гарячого розплаву на вимогу. Вони не заливають весь час повний 5-літровий бак на 170. Це зменшує споживання енергії клейовою системою на 35–40 відсотків.
Висновок
Ефективність машини для виготовлення мішків для сміття залежить від спільної роботи багатьох речей. До них належать конструкція машини (така як тандемне ущільнення), керування рухом (серво-керована S-індексація кривої), автоматизація (зміни ходового-зсувного ролика), вбудований контроль якості (-корекція замкнутого-контура на основі зору), методи роботи (дизайн інструментів на основі SMED-), планування технічного обслуговування (передбачуваний моніторинг на основі вібрації та крутного моменту) та використання енергії (рекуперативне гальмування та резервний контроль температури).
Кожна частина компенсувала різні втрати. Ці типи втрат походять із структури OEE. Це зручність використання, продуктивність і якість. І ефекти цих частин не просто додаються. Помножте два.
Наприклад, якщо машина збільшує кожну зону втрат на 15 відсотків, загальний приріст продуктивності становить приблизно 55 відсотків. Не 15 відсотків. Це відбувається тому, що коли продуктивність і якість також покращуються, залишається більше часу для виробництва.
Саме цей мультиплікаційний ефект відрізняє справжню продуктивну-технічну систему від просто швидшої.
Список літератури
- ISO 22400-2:2014.Системи автоматизації та інтеграція - Ключові показники ефективності (KPI) для управління виробничими операціями - Частина 2: Визначення KPI.
- Товариство інженерів пластмас (SPE).Матеріали конференції ANTEC - Час витримки та міцність герметизації високошвидкісної поліетиленової плівки-.
- IEEE.Трансакції промислової електроніки - S-Профілі руху кривих для гнучкого індексування плівки.
- Відділ конвертації TAPPI.Технічні вказівки щодо відтворюваності розмірів при конвертуванні плівки.
- Європейська асоціація організацій з переробки та відновлення пластмас (EPRO).Дані операційного порівняльного аналізу для конвертерів гнучкої плівки.
- Асоціація технологій упаковки та обробки (PMMI).Технології вбудованої інспекції для високошвидкісних пакувальних ліній.
- ISO 9001:2015.Системи управління якістю - Вимоги.
- Японська асоціація менеджменту.Методологія-Single{0}}Minute Exchange of Die (SMED) методологія та структура впровадження.
- Інститут продуктивності виробництва.Порівняльні дослідження OEE для конверсійного обладнання.
- Товариство інженерів-виробників (SME).Прогнозне технічне обслуговування в гнучкій упаковці.
- ISO 10816.Механічна вібрація - Оцінка вібрації машини шляхом вимірювань на не-обертових частинах.
- Міністерство енергетики США - Управління енергоефективності та відновлюваних джерел енергії.Керівництво з надійності та технічного обслуговування виробничих систем.
- Спільний дослідницький центр Європейської комісії (JRC).Довідковий документ BAT для промисловості з виробництва полімерної плівки.
