В процеса на производство на торби за боклук ефективността на производството не е само скоростта на машината. Линия, движеща се с 250 обиколки в минута, все още може да загуби 30 процента от потенциалната си производителност. Тези загуби се дължат на микропрестои, отказ от отпадъци и дълги времена за смяна. Методите за подобряване на действителната производителност на машината за производство на торби за боклук включват хардуерно инженерство, контролен софтуер и проектиране на процеса. За да разберем тези методи, трябва да разгледаме максималната скорост на машината. Трябва да разберем как машините елиминират специфични видове загуби, които влошават производителността.
Разграничаване на теоретичния и продуктивния резултат
Първото правило на анализа на производителността е, че номиналната скорост и действителната производителност рядко са еднакви. Международната организация за стандартизация, чрез ISO 22400-2 относно ключови показатели за ефективност на производствените операции, определя тази празнина с общата ефективност на оборудването или OEE. OEE умножава наличността, производителността и нивата на качество. Например машина с капацитет 200 торби в минута има 12 процента престой. Той работи с 85 процента от максималната си скорост, за да се справи с промените в материала. И това прави 4 процента продукт-неотговарящ на спецификациите. Тази машина има OEE от около 63 процента. Така че 37 процента от неговия теоретичен капацитет се губи.
Модерна машина за производство на торби за боклук коригира всяка от тези три зони на загуба със специфични инженерни решения. Не разчита на оператора да следи и намалява загубите. Следващите раздели разглеждат как машината намалява всеки тип загуба.
Тандемна уплътнителна архитектура за удвояване на пропускателната способност
Най-прекият начин за подобряване на производителността е да промените дизайна на машината, а не да я накарате да работи по-бързо. Старата линия за производство на торби за боклук използва херметична станция. Всяка машина на тази станция обработва торба. Всеки цикъл има стъпки. Уплътненията се затварят. Затворете на 160-200 градуса за 0,15-0,4 секунди. След това го отворете. След това филмът премества дължината на торбата напред. Пълният цикъл отнема 0,4–0,6 секунди. Това ограничава производството до около 100-150 торби в минута.
За да се подобри ефективността на производството, машината за производство на торби за боклук приема серийно устройство за запечатване. Това означава редуване на две станции за запечатване. Станция B премества филма и се подготвя да затвори, когато станция A беше в престой. Двете станции споделят една и съща филмова пътека. Но един по един те работят в различни позиции на чантата. Това удвои производителността до 250–350 торби в минута. Това няма да намали наполовина продължителността на престоя. Това е важно, защото престой по-малък от 0,15 секунди отслабва уплътнението.
Дружеството на инженерите по пластмаси (SPE) има технически документ за високо{0}}запечатване на полиетиленов филм. Документите показват, че при нормални температури на уплътнението, времето на престой от по-малко от 0,12 секунди не позволява на полимерните вериги да се смесят напълно в уплътнението. Това ще намали якостта на обелване с 25-35 процента. Серийният дизайн поддържа добро време на престой. В същото време той удвоява броя на уплътненията, генерирани на минута от машинното време. Това доведе до 95 процента увеличение на нетната производителност спрямо дизайна с един{10}}спирка. Това увеличение е взело предвид допълнителната поддръжка на втория обект.
Серво{0}}задвижвано индексиране на филми и профилиране на ускорението
Механизмът за задвижване на тънък филм издърпва филма през станции за запечатване, перфориране и рязане. Системата е основна причина за ограниченията на скоростта и променливостта на продукта. Механичните индексатори, задвижвани от гърбица, имат фиксирани модели на ускорение. Те поставят извисяващ се етикет върху полиетиленовото фолио. Джърк е скоростта на промяна на ускорението. Това кара мембраната да се разтяга, да променя ширината и понякога да нарушава скоростта с повече от 150 обиколки в минута.
Серво задвижваните индексатори заменят гърбиците с програмируем електронен профил на гърбицата. Този профил се съхранява в контролера за движение. Серво моторът задвижва прецизни двойки ролки. Тези цилиндри обикновено са с диаметър 120–150 mm. Те са хром-и имат повърхностно покритие Ra 0,2-0,4 микрона. Ролката държи плътно фолиото и се придвижва напред според зададената дължина на торбата. Те използват S-кривата на ускорение на кривата, за да ограничат резките. IEEE Transactions on Industrial Electronics проучи това. Резултатите показват, че профилът на движение по S-кривата може да намали коефициента на пиково напрежение на филма с 40 процента в сравнение с профила на постоянно ускорение при същата циклична скорост. Това позволява на машината да работи със скорост 250+ на минута върху 12 μm LLDPE филм, без да надвишава границата на еластичността на филма.
Серво индексаторът има точност от ±0,3 mm за позициониране на дължината на торбата. Тази точност е важна, тъй като вариациите в дължината на чантата могат да повлияят на следващите стъпки. Ако хартиената торба е нарязана с повече от 2 mm дължина, картонената опаковка от 500 торби е твърде дълга. Ако платнената торба е скъсена с 2 мм, размерът на платнената торба не отговаря на изискванията. Отделът за преобразуване на TAPPI казва, че повторяемостта на размерите е била в рамките на ±0,5 mm, а обемът на отпадъците е намален с 60–70 процента в сравнение с толеранси от ±2 mm.
Автоматизирана смяна на ролката с летящо снаждане
Смяната на ролката е една от най-големите причини за непланиран престой в процеса на пакетиране. Стандартната ролка от 500 kg е широка 1200 mm, а 15 μm LDPE фолио е около 28 000 линейни метра. Това е достатъчно за приблизително 35 000 стандартни 800 мм торби. При 250 торби на минута можете да изхабите ролките за около 140 минути. Така че има 8-10 промени в обема на смяна.
Ръчното пренавиване отнема 8–15 минути наведнъж. Трябва да спрете машината, да извадите празната сърцевина, да я заредите в нов барабан, да съедините опашката на фолиото с движещия се проводник и да го навиете отново. Това се равнява на 60–120 минути загуба на производство на смяна. Производителите на торби за боклук с автоматични навиващи машини съкращават времето за всяка смяна до 30–45 секунди. Снаждаше се на пълна скорост.
Така работи -системата за наклоняване. Вторичната позиция на разгръщане държи заместващата ролка готова. Предният му ръб беше закрепен с тиксо. Лазерният сензор отчита това, когато диаметърът на движещата се ролка достигне зададения минимум. системата за управление след това ускорява ролката в режим на готовност, за да съответства на скоростта на линията. Притиска горещата мозаечна пръчка към точката на припокриване. Заряза старата мрежа. Всичко това се случва за 2-3 секунди. Машините никога не спират.
Европейската асоциация на организациите за рециклиране и оползотворяване на пластмаси (EPRO) разполага с оперативни сравнителни данни за конвертори на гъвкаво фолио. Данните показват, че автоматизираната система за снаждане намалява средното време на престой на смяна от смяната на ролките с 85 – 92 процента. Това може да възстанови 50-100 минути производствено време на смяна.
Откриване на вградени дефекти и корекция на затворен-контур
Загубата на качество е торба, направена от спецификации, която трябва да бъде изхвърлена или продадена в по-нисък клас. Те обикновено представляват 3–6 процента от машинното производство без вградена инспекция. На високоскоростната железопътна линия 250+ чанти на час-, проблем с качеството, който остава незабелязан дори за 90 секунди, доведе до 375 лоши чанти.
Съвременната система за откриване на машинно зрение има две ключови точки.
Seal Check използва 2048 – 4096 пиксела камера с висока{4}}резолюция-жично сканиране. Камерите ще заснемат долното уплътнение веднага щом бъде направено. Системата проверява равномерността на ширината на уплътнението. Открива непълно сливане или студенина. Той също така открива замърсяване като частици гел или прах, уловени в уплътнението. Асоциацията за технологии за опаковане и обработка (PMMI) каза, че вграденото термично изображение, използващо видима светлина, е открило 98 процента от дефектите на запечатването при скорости над 300 торби в минута.
Проверката на перфорацията използва втора камера. Камерата проверява дълбочината и равномерността на перфорацията. Пункция, причинена от плитък турникет. Твърде дълбоката рана причинява преждевременно разкъсване на торбичките в обвивката. Системата измерва дебелината на оставащия материален мост във всяка точка на перфорация. Маркира торбички извън обхвата на толеранс 0.5 -1.5 mm.
Когато бъде открит дефект, системата не само издава алармен сигнал. Той изпраща данни от измерванията обратно към контролерите за запечатване и перфориране. Ако температурата на уплътнението е твърде ниска и сливането е непълно, контролерът автоматично ще повиши точката на настройка с 2 – 3 градуса C. Ако дълбочината на перфорацията е твърде плитка, серво регулиране на дълбочината на острието 0,02 mm. Тази корекция на затворен -контур е одобрена в съответствие с член 8.5.1 от рамката за управление на качеството ISO 9001 на изхода от контролния процес. Намалява свързаните с качеството-отпадъци от 3–6 процента до под 0,5 процента. Това се равнява на 6 – 12 допълнителни производствени минути на час.
Инструменти за бърза-смяна за много-форматно производство
С разширяването на гамата от торби за боклук ще се разширят и размерите, като например от 20-литрови кухненски торби до 240-литрови подложки за кошчета. Габаритите също варират, от тънки торби от 12 микрона до 35 μm тежки. И различни стилове, като плосък печат, звезден печат, цип, печат и т.н. Следователно бързото превключване между тези типове е ключов фактор при изхода.
SMED методът SMED от Японската асоциация за управление. Много фабрики го използват за смяна на работа. SMED разделя времето за настройка на две части. Вътрешните настройки означават, че машината трябва да спре. Външните настройки означават, че можете да сте готови, докато машината продължава да работи. Машина за производство на торби за боклук, която следва правилата на SMED, има тези функции.
- Бързо{0}}освобождаващи се уплътнения, използващи лост за заключване на гърбица вместо резачки за болтове. В резултат на това времето, необходимо за обмен на баркодове, е намалено от 20 минути на по-малко от 3 минути.
- Предварително поставени колички за инструменти. Те държат уплътнителните пръти на следващия формат, остриетата за перфорация и сгъваемите плочи направо в машината. Те са настроени в текущото изпълнение.
- Серво настройки по рецепта. Дължината, ширината на сгъване и позицията на перфорацията на тези контролни торби. PLC ще им се обади след пет секунди. И не се нуждае от механична промяна.
- Точките на свързване на водещите релси с резба и станциите за залепване на ленти са цветни кодове. Следователно, операторът не трябва да разглежда каквото и да е ръководство, за да намери и свърже правилния път.
Правилата на ISO 22400-2 OEE се използват от Institute of Manufacturing Performance. Те откриха, че базираните на SMED машини за торбички могат да променят целия формат за шест до 10 минути. Това включва първите проверки на качеството на артикулите. Но средната машина отнема 30–45 минути. За заводи, които променят 4–6 формати на смяна, можете да спестите 90–180 минути работно време.
Прогнозна поддръжка и наличност на оборудване
Непланираният престой идва от повреда на компонент. Например, лагерите се забиват, нагревателите на уплътненията изгарят или острието на перфорацията се износва. Спирането е навредило най-много на производителността. Защото се случва без предупреждение. Трябва да откриете проблема, преди да можете да го разрешите.
Институтът на Обществото на инженерите в производството публикува някои данни. Непланираният престой на Packers отне 45 до 90 минути от прекъсване до рестартиране, показват данните. Самата диагностика отнема 25-40 минути.
Прогнозната поддръжка решава този проблем. Проверяваше изправността на частите. Дава предупреждение, когато част се влоши, но не се повреди. Правилата и забраните на производителя на машина за производство на торби за боклук включват:
Сензорите за вибрации са монтирани на лагера на уплътнителната станция. Сензорите за ускорение измерват моделите на вибрации на лагерите. Когато започне състезателното-отстраняване на лагерите, честотата на вибрациите се променя очевидно. Промяната може да бъде открита между 200 и 400 работни часа преди лагерът да се счупи напълно. Това е в съответствие с правилата на ISO 10816 за проверка на механични вибрации. Това ранно предупреждение ви дава време да смените лагерите по време на планирано спиране за поддръжка.
Проверете съпротивлението на нагревателя на уплътнението чрез наблюдение. Уплътнението съдържа патронни нагреватели. С остаряването на нагревателите намалява и тяхната устойчивост. Като разгледате тенденциите в съпротивлението, можете да видите кога нагревателите са към края на живота си. Това предотвратява неправилното функциониране на температурите на уплътнението по време на циркулация. Ако възникне такава повреда, това ще доведе до стотици счупени печати, преди някой оператор да забележи.
Перфорираните-ръбове на острието също бяха под наблюдение. Но в повечето случаи сензорът не може да се монтира директно върху острието. Вместо това измервате силата, необходима за силуети. Тази сила се чете от обратната връзка за въртящия момент на сервосистемата, задвижвана от перките. Острието се затъпява и силата се увеличава. Когато въртящият момент е с 15 – 20 процента по-висок от нормалното, това означава, че остриетата трябва да бъдат сменени. Така че можете да планирате да го шлайфате или да го смените, вместо да чакате качеството на рязане да се влоши и тогава да го поправите.
Обединени САЩ. Службата за енергийна ефективност и възобновяема енергия към Министерството на енергетиката предоставя насоки относно надеждността на производствената система. В него се казва, че предсказуемата поддръжка на устройства с мека-пакет може да намали непланирания престой с 35–45 процента. Те също така намаляват разходите за труд за поддръжка с 20–30 процента в сравнение с пасивната поддръжка.
Управление на енергията и устойчива производителност
По-високата производителност може да използва повече енергия. Това може да намали вашите спестявания. Това е особено вярно, когато цените на електроенергията са високи или се налагат въглеродни данъци. Машината за производство на торби за боклук има характеристиките за пестене на енергия и управление на потреблението на електроенергия.
- Серво регенеративното спиране е една от характеристиките. филм{1}}индексиращото серво забавя от пълна скорост до нула във всеки цикъл, моторът се превръща в генератор. Той изпраща кинетична енергия обратно към DC шината. При бързи машини, работещи с повече от 250 цикъла в минута, тази рециклирана енергия може да задоволи 15–25 процента от общата нужда от мощност на серво системата.
- Контролът на резервното уплътнение е друга функция. По време на смяна на ролки, промени на формата или кратки спирания на производството, температурите на запечатване се поддържат на 85–90 процента от точката на работна настройка. Не винаги достига стайна температура. Съвместният изследователски център на Европейската комисия (JRC) има референтен документ за преобразуване на полимерно фолио. Режимът на готовност намалява времето, необходимо за повторно загряване на уплътнителната лента, от 4–6 минути до по-малко от 60 секунди, се казва в съобщението. Използва 40 процента по-малко енергия от пълното претопляне.
- Използва се и топене с-лепило при поискване. За машини, които използват самозалепваща се лента за производство на торби с шнур, лепилото се обработва на малки партиди от 50 – 100 грама с помощта на-система за топене при поискване. Не пълнят 5 литров резервоар постоянно на 170. Това намалява консумацията на енергия на лепилната система с 35–40 процента.
Заключение
Ефективността на машината за производство на торби за боклук идва от много неща, които работят заедно. Те включват дизайна на машината (като тандемно уплътняване), контрол на движението (серво-задвижвана S-индексация на кривата), автоматизация (промени на летяща-срязваща ролка), вграден качествен контрол (визионна-базирана корекция на затворен-контур), работни методи (SMED-базиран дизайн на инструментална екипировка), планиране на поддръжката (предсказуем мониторинг въз основа на вибрации и въртящ момент) и използване на енергия (регенеративно спиране и резервен контрол на температурата).
Всяка част компенсира различен вид загуба. Тези видове загуби са от рамката на OEE. Те са използваемост, производителност и качество. И ефектите от тези части не просто се събират. Умножете двете.
Например, ако една машина увеличи всяка зона на загуба с 15 процента, общото увеличение на производителността е около 55 процента. Не 15 процента. Това се случва, защото когато производителността и качеството също се подобрят, остава повече време за производство.
Именно този мултиплициращ ефект прави една реална{0}}инженерна система за производителност различна от просто по-бърза.
Референции
- ISO 22400-2:2014.Системи за автоматизация и интеграция - Ключови показатели за ефективност (KPI) за управление на производствените операции - Част 2: Дефиниции на KPI.
- Общество на инженерите по пластмаси (SPE).Протоколи от конференцията на ANTEC - Време на престой и якост на запечатване при високо-запечатване на полиетиленов филм с висока скорост.
- IEEE.Транзакции на индустриална електроника - S-Curve Motion Profiles за гъвкаво индексиране на филми.
- Отдел за конвертиране на TAPPI.Технически насоки за повторяемост на размерите при конвертиране на филми.
- Европейска асоциация на организациите за рециклиране и оползотворяване на пластмаси (EPRO).Оперативни сравнителни данни за конвертори на гъвкаво фолио.
- Асоциация за технологии за опаковане и обработка (PMMI).Технологии за вградена инспекция за високо-скоростни опаковъчни линии.
- ISO 9001:2015.Системи за управление на качеството - Изисквания.
- Японска асоциация по мениджмънт.Методология и рамка за внедряване на-минутна размяна на матрици (SMED).
- Институт за ефективност на производството.OEE сравнителни проучвания за преобразуващо оборудване.
- Общество на производствените инженери (SME).Казуси за предсказуема поддръжка в гъвкави опаковки.
- ISO 10816.Механична вибрация - Оценка на машинната вибрация чрез измервания върху не-въртящи се части.
- Министерството на енергетиката на САЩ - Служба за енергийна ефективност и възобновяема енергия.Ръководство за надеждност и поддръжка на производствени системи.
- Съвместен изследователски център на Европейската комисия (JRC).Референтен документ за НДНТ за индустрията за преобразуване на полимерно фолио.
