V procese výroby vriec na odpad nie je efektívnosť výroby len rýchlosť stroja. Linka s rýchlosťou 250 kôl za minútu môže stratiť 30 percent svojho potenciálneho výkonu. Tieto straty sú spôsobené mikroprestojmi, odmietnutím plytvania a dlhými časmi na zmenu. Metódy na zlepšenie skutočnej produktivity stroja na výrobu vriec na odpadky zahŕňajú hardvérové inžinierstvo, riadiaci softvér a návrh procesov. Aby sme pochopili tieto metódy, musíme sa pozrieť na maximálnu rýchlosť stroja. Musíme pochopiť, ako stroje eliminujú špecifické typy strát, ktoré zhoršujú produktivitu.
Rozlišovanie teoretického a produktívneho výstupu
Prvým pravidlom analýzy produktivity je, že menovitá rýchlosť a skutočný výkon sú len zriedka rovnaké. Medzinárodná organizácia pre normalizáciu prostredníctvom normy ISO 22400-2 o kľúčových ukazovateľoch výkonnosti výrobných operácií definuje túto medzeru pomocou celkovej efektívnosti zariadení (OEE). OEE znásobuje mieru dostupnosti, výkonu a kvality. Napríklad stroj s výkonom 200 vriec za minútu má 12 percent výpadkov. Beží na 85 percent svojej maximálnej rýchlosti, aby zvládla zmeny materiálu. A tvorí 4 percentá{11}}výrobku, ktorý nespĺňa špecifikácie. Tento stroj má OEE približne 63 percent. Stratilo sa tak 37 percent jeho teoretickej kapacity.
Moderný stroj na výrobu vriec na odpadky opravuje každú z týchto troch oblastí strát pomocou špecifických technických riešení. Nespolieha sa na to, že operátor bude sledovať a znižovať straty. Nasledujúce časti sa zaoberajú tým, ako stroj znižuje jednotlivé typy strát.
Architektúra tandemového tesnenia pre zdvojnásobenie výkonu
Najpriamejším spôsobom zvýšenia produktivity je zmena konštrukcie stroja, nie jeho zrýchlenie. Stará linka na výrobu vriec na odpadky používa vzduchotesnú stanicu. Každý stroj na tejto stanici spracováva vrece. Každý cyklus má kroky. Tesnenia sa zatvárajú. Zatvorte pri teplote 160-200 stupňov na 0,15-0,4 sekundy. Potom ho otvorte. Fólia potom posúva dĺžku vrecka dopredu. Celý cyklus trvá 0,4 – 0,6 sekundy. To obmedzuje výrobu na približne 100 až 150 vriec za minútu.
Aby sa zlepšila efektívnosť výroby, stroj na výrobu vreciek na odpadky využíva sériové tesniace zariadenie. To znamená striedanie dvoch zatavovacích staníc. Stanica B posúva film a pripravuje sa na zatvorenie, keď bola stanica A v odstávke. Obe stanice zdieľajú rovnakú filmovú cestu. Ale jeden po druhom pracujú v rôznych polohách tašky. Tým sa zdvojnásobila priepustnosť na 250 – 350 vriec za minútu. Tým sa dĺžka pobytu neskráti na polovicu. To je dôležité, pretože pobyt kratší ako 0,15 sekundy oslabuje tesnenie.
Society of Plastics Engineers (SPE) má technický dokument o vysokorýchlostnom{0}}tesnení polyetylénovou fóliou. Dokumenty ukazujú, že pri normálnych teplotách tesnenia doba zotrvania menej ako 0,12 sekundy neumožňuje, aby sa polymérne reťazce úplne zmiešali v tesnení. Tým sa zníži pevnosť odlupovania o 25–35 percent. Sériový dizajn zachováva dobré prestoje. Zároveň zdvojnásobuje počet pečatí generovaných za minútu strojovým časom. To viedlo k 95-percentnému zvýšeniu čistej produktivity v porovnaní s{10}}jednorazovým dizajnom. Toto zvýšenie zohľadnilo dodatočné údržbárske práce na druhom mieste.
Indexovanie filmu riadené servo-filmom a profilovanie zrýchlenia
Pohonný mechanizmus tenkej fólie ťahá fóliu cez tesniace, perforovacie a rezacie stanice. Systém bol hlavnou príčinou obmedzení rýchlosti a variability produktov. Mechanické vačkové-poháňané indexéry majú pevné vzory zrýchlenia. Na polyetylénovú fóliu umiestnili vysoký štítok. Trhnutie je miera zmeny zrýchlenia. To spôsobí, že sa membrána natiahne, zmení šírku a niekedy preruší rýchlosť o viac ako 150 kôl za minútu.
Servopoháňané indexery nahrádzajú vačky programovateľným elektronickým profilom vačky. Tento profil je uložený v pohybovom ovládači. Servomotor poháňa presné páry valcov. Tieto valce majú zvyčajne priemer 120–150 mm. Sú pochrómované-a majú povrchovú úpravu Ra 0,2-0,4 mikrónov. Valček pevne drží fóliu a posúva sa dopredu podľa nastavenej dĺžky vrecka. Na obmedzenie trhania používajú krivku zrýchlenia S-krivky. Skúmali to IEEE Transactions on Industrial Electronics. Výsledky ukazujú, že profil pohybu krivky S môže znížiť maximálny pomer napätia filmu o 40 percent v porovnaní s profilom konštantného zrýchlenia pri rovnakej cyklickej rýchlosti. To umožňuje stroju pracovať rýchlosťou 250+ za minútu na 12 μm LLDPE fólii bez prekročenia elastického limitu fólie.
Servoindexer má presnosť ±0,3 mm pre polohovanie dĺžky vrecka. Táto presnosť je dôležitá, pretože odchýlky v dĺžke vrecka môžu ovplyvniť ďalšie kroky. Ak je papierové vrecko narezané na dĺžku viac ako 2 mm, balenie 500 vreciek je príliš dlhé. Ak je látkové vrecko skrátené o 2 mm, veľkosť látkového vrecka nespĺňa požiadavky. Konverzná divízia TAPPI tvrdí, že opakovateľnosť rozmerov bola v rozmedzí ±0,5 mm a miera objemového odpadu sa znížila o 60–70 percent v porovnaní s toleranciami ±2 mm.
Automatizovaná výmena kotúča s lietajúcim spojom
Výmena valca je jednou z najväčších príčin neplánovaných prestojov v procese vrecovania. Štandardná rolka s hmotnosťou 500 kg je široká 1 200 mm a 15 μm LDPE fólia má približne 28 000 lineárnych metrov. To stačí na približne 35 000 štandardných 800 mm vriec. Pri 250 vreciach za minútu vám rolky minú asi za 140 minút. Čiže za zmenu je 8-10 zmien hlasitosti.
Manuálne prevíjanie trvá 8 až 15 minút. Musíte zastaviť stroj, vybrať prázdne jadro, vložiť ho do nového bubna, spojiť koniec fólie s bežiacim drôtom a znova ho navliecť. To sa rovná 60 – 120 minútam straty produkcie za zmenu. Vrecia na odpadky s automatickými navíjacími strojmi skracujú čas každej výmeny na 30–45 sekúnd. Splietalo sa v plnej rýchlosti.
Takto funguje systém tipovania-muší. Sekundárna rozvinutá poloha drží náhradný kotúč pripravený. Jeho predná hrana bola zaistená lepiacou páskou. Laserový senzor to zaznamená, keď priemer bežiaceho valca dosiahne nastavené minimum. riadiaci systém potom zrýchli pohotovostný chod tak, aby zodpovedal rýchlosti linky. Pritlačí horúcu mozaikovú tyčinku proti bodu prekrytia. Pretrhlo to starú sieť. To všetko sa deje za 2-3 sekundy. Stroje sa nikdy nezastavia.
Európska asociácia organizácií pre recykláciu a obnovu plastov (EPRO) má prevádzkové porovnávacie údaje pre flexibilné konvertory filmov. Údaje ukazujú, že automatizovaný systém spájania znížil priemerné prestoje za zmenu v dôsledku výmeny kotúčov o 85 – 92 percent. To môže obnoviť 50-100 minút výrobného času za zmenu.
Vnorená detekcia defektov a uzavretá{0}}oprava slučky
Straty kvality je taška vyrobená zo špecifikácií, ktorá sa musí vyhodiť alebo predať v nižšej triede. Tie zvyčajne predstavujú 3 – 6 percent strojovej výroby bez inline kontroly. Na vysokorýchlostnej železničnej linke 250+ vriec za hodinu- spôsobil problém s kvalitou, ktorý zostal nepovšimnutý dokonca 90 sekúnd, 375 chybných vriec.
Moderný systém detekcie strojového videnia má dva kľúčové body.
Seal Check používa 2 048 – 4 096 pixelov s vysokým -drôtovým{5}}skenovacím fotoaparátom s rozlíšením. Kamery zaznamenajú spodné tesnenie hneď po jeho zhotovení. Systém skontrolujte rovnomernosť šírky tesnenia. Nájde neúplné splynutie alebo chlad. Nájde tiež kontamináciu, ako sú častice gélu alebo prach zachytený v tesnení. Asociácia pre obalové a spracovateľské technológie (PMMI) uviedla, že termovízne zobrazovanie pomocou viditeľného svetla odhalilo 98 percent defektov tesnenia pri rýchlostiach viac ako 300 vriec za minútu.
Kontrola perforácie využíva druhú kameru. Kamera kontroluje hĺbku a rovnomernosť perforácie. Prepichnutie spôsobené plytkým vreckom na škrtidlo. Príliš hlboká rana spôsobuje predčasné roztrhnutie vrecúšok v obale. Systém meria hrúbku zostávajúceho materiálového mostíka v každom bode perforácie. Označuje vrecká mimo rozsahu tolerancie 0.5 -1.5 mm.
Pri zistení závady systém nielen spustí alarm. Posiela namerané údaje späť do ovládačov tesnenia a perforácie. Ak je teplota zvaru príliš nízka a tavenie je neúplné, ovládač automaticky zvýši bod nastavenia 2 – 3 stupne C. Ak je hĺbka perforácie príliš malá, nastavenie hĺbky čepele je 0,02 mm. Táto korekcia uzavretého cyklu je schválená v súlade s článkom 8.5.1 rámca riadenia kvality ISO 9001 na výstupe procesu kontroly. Znižuje{11}}odpad súvisiaci s kvalitou z 3 – 6 percent na menej ako 0,5 percenta. To sa rovná 6 – 12 produkčným minútam navyše za hodinu.
Nástroje na rýchlu{0}}zmenu pre produkciu vo viacerých{1}}formátoch
S rozširovaním radu vriec na odpadky sa budú rozširovať aj veľkosti, napríklad od 20- vreciek do kuchyne po 240-litrové vložky do košov. Meradlá sa tiež líšia, od tenkých vrecúšok s hrúbkou 12 mikrónov až po 35 μm vysokovýkonné. A rôzne štýly, ako je ploché tesnenie, hviezdicové tesnenie, zips, tesnenie atď. Preto je rýchle prepínanie medzi týmito typmi kľúčovým faktorom výkonu.
SMED metóda SMED od Japonskej manažérskej asociácie. Mnoho tovární ho používa na zmenu zamestnania. SMED rozdeľuje čas nastavenia na dve časti. Vnútorné nastavenia znamenajú, že stroj sa musel zastaviť. Externé nastavenia znamenajú, že môžete byť pripravení, pretože stroj stále beží. Stroj na výrobu vriec na odpadky, ktorý dodržiava pravidlá SMED, má tieto vlastnosti.
- Rýchlo{0}}uvoľnite tesnenia pomocou páčky vačkového zámku namiesto nožov na skrutky. V dôsledku toho sa čas potrebný na výmenu čiarových kódov skrátil z 20 minút na menej ako 3 minúty.
- Vozíky na náradie na mieste vopred. Držia tesniace lišty, perforačné čepele a skladacie dosky ďalšieho formátu priamo v stroji. Sú nastavené v aktuálnom chode.
- Úpravy serva podľa receptu. Dĺžka, šírka skladania a poloha perforácie týchto kontrolných tašiek. PLC ich zavolá do piatich sekúnd. A nepotrebuje mechanickú zmenu.
- Spojovacie body vodiacich líšt so závitom a staníc na lepenie pásky sú označené farebnými kódmi. Obsluha teda nemusí nazerať do žiadneho manuálu, aby našla a spojila správnu cestu.
Pravidlá ISO 22400-2 OEE používa Institute of Manufacturing Performance. Zistili, že sáčkovacie stroje na báze SMED boli schopné zmeniť celý formát za šesť až 10 minút. Tento zahŕňa kontroly kvality prvej položky. Ale priemerný stroj trvá 30-45 minút. Pre závody, ktoré 4 – 6 zmien formátu za zmenu, môžete ušetriť 90 – 180 minút pracovného času.
Prediktívna údržba a dostupnosť vybavenia
Neplánovaný prestoj pochádza z poruchy komponentu. Napríklad sa zaseknú ložiská, vyhoria ohrievače tesnení alebo sa opotrebuje perforačná čepeľ. Odstávka najviac poškodila produktivitu. Pretože sa to deje bez varovania. Musíte nájsť problém, než ho budete môcť vyriešiť.
Inštitút Spoločnosti výrobných inžinierov zverejnil niektoré údaje. Neplánovaný výpadok pre Packers trval od výpadku po reštart 45 až 90 minút, ukázali údaje. Samotná diagnostika trvá 25-40 minút.
Tento problém rieši prediktívna údržba. Kontroluje sa stav dielov. Dáva varovanie, keď sa časť zhorší, ale nezlyhá. Medzi výhody a nevýhody výrobcu stroja na výrobu vreciek na odpadky patria:
Snímače vibrácií sú namontované na ložisku tesniacej stanice. Senzory zrýchlenia merajú vzory vibrácií ložísk. Keď sa začne závodné-odstraňovanie ložísk, frekvencia vibrácií sa samozrejme mení. Zmenu možno zistiť medzi 200 a 400 pracovnými hodinami predtým, než sa ložisko úplne zlomí. Toto je v súlade s pravidlami ISO 10816 pre kontrolu mechanických vibrácií. Toto včasné varovanie vám dáva čas na výmenu ložísk počas plánovanej údržby.
Skontrolujte odpor ohrievača tesnenia prostredníctvom monitorovania. Tesnenie obsahuje kazetové ohrievače. So starnutím ohrievačov rastie aj ich odpor. Pri pohľade na trendy odporu môžete vidieť, kedy sa ohrievače blížia ku koncu svojej životnosti. Tým sa zabráni nesprávnemu fungovaniu teplôt tesnenia počas obehu. Ak by k takémuto zlyhaniu došlo, spôsobilo by to stovky rozbitých plomb, než by si to nejaký operátor všimol.
Perforácia-okrajov čepele bola tiež pod dohľadom. Vo väčšine prípadov však snímač nemožno namontovať priamo na čepeľ. Namiesto toho meriate silu potrebnú pre siluety. Táto sila sa odčíta zo spätnej väzby krútiaceho momentu servosystému poháňaného lopatkami. Čepeľ sa otupila a sila stúpa. Keď je krútiaci moment o 15 – 20 percent vyšší ako normálne, znamená to, že je potrebné vymeniť nože. Môžete teda naplánovať jeho brúsenie alebo výmenu, než čakať na zhoršenie kvality rezu a potom ho opraviť.
Spojené USA. Úrad pre energetickú efektívnosť a obnoviteľnú energiu ministerstva energetiky poskytuje usmernenia o spoľahlivosti výrobného systému. Hovorí sa, že prediktívna údržba mäkkých-zariadení môže znížiť neplánované prestoje o 35 až 45 percent. Znižujú tiež náklady na údržbu o 20 – 30 percent v porovnaní s pasívnou údržbou.
Energetický manažment a udržateľná produktivita
Vyššia produktivita môže spotrebovať viac energie. To môže znížiť vaše úspory. Platí to najmä tam, kde sú vysoké ceny elektriny alebo sú uvalené uhlíkové dane. Stroj na výrobu vriec na odpadky má vlastnosti šetrenia energie a riadenia spotreby elektrickej energie.
- Jednou z funkcií je servo regeneratívne brzdenie. filmové-servo indexovania sa v každom cykle spomaľuje z plnej rýchlosti na nulu, motor sa stáva generátorom. Posiela kinetickú energiu späť do jednosmernej zbernice. Na rýchlych strojoch s rýchlosťou vyššou ako 250 cyklov za minútu môže táto recyklovaná energia pokryť 15 až 25 percent celkovej spotreby energie servosystému.
- Ďalšou funkciou je kontrola zálohovania tesnenia. Počas výmeny kotúčov, zmien formátu alebo krátkych prestávok vo výrobe sa teploty tesnenia udržiavajú na 85 až 90 percentách pracovného nastavenia. Nie vždy klesne na izbovú teplotu. Spoločné výskumné centrum Európskej komisie (JRC) má referenčný dokument o konverzii polymérneho filmu. Pohotovostný režim skracuje čas potrebný na opätovné zahriatie zváracej lišty zo 4–6 minút na menej ako 60 sekúnd. Spotrebuje o 40 percent menej energie ako úplné ohriatie.
- Používa sa aj tavenie-adhezívom. V prípade strojov, ktoré používajú lepiacu pásku na výrobu vreciek so sťahovacou šnúrkou, sa lepidlo spracováva v malých dávkach 50 – 100 gramov pomocou-systému horúcej taveniny na požiadanie. Nemajú plnú 5-litrovú nádrž pri 170 stále. Tým sa zníži spotreba energie lepiaceho systému o 35–40 percent.
Záver
Účinnosť stroja na výrobu vreciek na odpadky pochádza z mnohých vecí, ktoré spolupracujú. Patrí medzi ne konštrukcia stroja (ako je tandemové tesnenie), riadenie pohybu (servo-poháňané S-indexovanie kriviek), automatizácia (zmeny-strižných kotúčov), riadená kontrola kvality (korekcia-zatvorenej slučky na základe videnia), prevádzkové metódy (navrhnutie nástrojov na základe SMED{6}}), plánovanie údržby (na základe vibrácií a prediktívnej kontroly krútiaceho momentu).
Každá časť kompenzovala iný druh straty. Tieto typy strát pochádzajú z rámca OEE. Sú nimi použiteľnosť, výkon a kvalita. A účinky týchto častí sa len tak nesčítajú. Vynásobte dve.
Napríklad, ak stroj zvýši každú stratovú oblasť o 15 percent, celková produktivita sa zvýši o 55 percent. Nie 15 percent. Stáva sa to preto, že keď sa zlepší aj výkon a kvalita, zostane viac času na výrobu.
Práve tento znásobujúci efekt robí skutočný{0}}systém produktivity odlišným od rýchlejšieho.
Referencie
- ISO 22400-2:2014.Automatizačné systémy a integrácia - Kľúčové ukazovatele výkonnosti (KPI) pre riadenie výrobných operácií - Časť 2: Definície KPI.
- Spoločnosť plastických inžinierov (SPE).ANTEC Conference Proceedings - Dwell Time and Seal Strength in High-Speed Polyethylene Film Sealing.
- IEEE.Transakcie s priemyselnou elektronikou - S-Curve Motion Profiles pre flexibilné indexovanie filmov.
- Konverzná divízia TAPPI.Technické pokyny pre opakovateľnosť rozmerov pri konverzii filmu.
- Európska asociácia organizácií pre recykláciu a obnovu plastov (EPRO).Prevádzkové porovnávacie údaje pre flexibilné filmové konvertory.
- Združenie pre obalové a spracovateľské technológie (PMMI).Inline kontrolné technológie pre-vysokorýchlostné baliace linky.
- ISO 9001:2015.Systémy manažérstva kvality - Požiadavky.
- Japonská manažérska asociácia.Metodológia a implementačný rámec-jednominútovej výmeny kociek (SMED).
- Inštitút výkonnosti výroby.Porovnávacie štúdie OEE pre konverziu zariadení.
- Spoločnosť výrobných inžinierov (SME).Prípadové štúdie prediktívnej údržby vo flexibilnom balení.
- ISO 10816.Mechanické vibrácie - Hodnotenie vibrácií stroja meraniami na nerotujúcich častiach-.
- Ministerstvo energetiky USA - Úrad pre energetickú účinnosť a obnoviteľnú energiu.Návod na spoľahlivosť a údržbu výrobných systémov.
- Spoločné výskumné centrum Európskej komisie (JRC).Referenčný dokument o BAT pre priemysel spracovania polymérnych filmov.
