Prijelaz s ručne i polu-automatske proizvodnje na potpuno automatizirane proizvodne linije najveća je prekretnica u-industriji pakiranja hrane za jednokratnu upotrebu. Svjetska potražnja za održivom robom za jednokratnu upotrebu brzo raste. Kao rezultat toga, proizvođači moraju dobro predvidjeti proizvodnju kako bi ispunili ugovore o nabavi i opravdali trošenje na nove strojeve. Razumijevanje općeg raspona potpuno automatiziranih papirnatih tanjura više je od pukog čitanja specifikacijskog lista. Zahtijeva dobro poznavanje strojarstva, znanosti o materijalima i kako njime upravljati. U ovom radu se s tehničkog gledišta detaljno raspravlja o opsegu proizvodnog kapaciteta, faktorima koji mijenjaju stvarni proizvodni kapacitet i standardu mjerenja stvarne produktivnosti. Koristi samo akademska istraživanja i tehnička izvješća industrije. Za bilo kojepotpuno automatski stroj za papirne ploče, planiranje kapaciteta mora započeti jasnom razlikom između teorijske vršne brzine i stvarnog{0}}održivog učinka.
Definiranje kapaciteta: teoretski maksimum u odnosu na održivi učinak
Ključna točka koja se često zanemaruje u ranim provjerama opreme je razlika između maksimalne brzine papira i stvarne dnevne proizvodnje. Proizvođači obično pokazuju vršne stope ciklusa u savršenim laboratorijskim uvjetima za idealne materijale. Ali istraživanja industrijskog inženjerstva uvijek su pokazivala da stvarna proizvodnja obično pada između 75% i 85% posto. To uključuje vremena prijelaza, vremena zaustavljanja i popravke kvalitete [1].
Za standardpotpuno automatski stroj za papirne ploče, maksimalna brzina starih hidrauličkih ili pneumatskih sustava obično je 40 do 80 ploča u minuti. Noviji modeli sa servo-pogonom mogu doseći 90-120 ploča/minuti. Ali stvarni dnevni učinak u osmo-satnoj smjeni, u kombinaciji s normalnim trošenjem i habanjem, obično je 30 do 65 ploča u minuti za-strojeve srednje klase. Za vrhunske servo-električne sustave ima 70 do 100 registarskih pločica u minuti. Ovaj jaz pokazuje zašto kupci moraju zahtijevati podatke o "ukupnoj učinkovitosti opreme" (OEE), a ne samo tvrdnje o vršnoj brzini. OEE kombinira upotrebljivost, stopu performansi i prinos kvalitete u jednu brojku kako bi pokazao pravu obradivost.
Mehanička struktura kao primarna determinanta kapaciteta
Osnovni dizajn mehanizma za oblikovanje postavlja maksimalnu granicu brzine za bilo koji stroj. Postoje tri glavne vrste koje su uobičajene na tržištu. Svaki ima drugačija izlazna svojstva.
Sustavi hidrauličkih preša stari su standard. Ovi strojevi koriste snagu tekućine za stvaranje tlaka za oblikovanje. Oni daju veliku snagu, ali su usporeni zbog vremena odziva ventila i pumpi. Studije optimizacije proizvodnog procesa pokazuju da hidraulički sustavi imaju prirodnu granicu brzine zbog kompresivnosti fluida i kašnjenja prebacivanja ventila [2]. Stoga će hidraulički automatski stroj za karton postavljen u procesu stabilnog rada općenito održavati 35-50 ploča u minuti.
Pneumatski-mehanički hibridni sustavi poboljšavaju čisti hidraulički dizajn. Koriste komprimirani zrak da ubrzaju kretanje koraka koji se ne-oblikuju, ali održavaju hidraulički tlak kako bi se prilagodili stvarnom udaru štancanja. Ovaj tip obično postiže stabilnu brzinu od 45 do 70 ploča u minuti.
Servo{0}}električni sustavi najnovija su vrhunska-tehnologija. Oni zamjenjuju tekući pogon motorom s-izravnim pogonom. Kao rezultat toga, ovi strojevi eliminiraju hidrauličko kašnjenje i omogućuju programabilne obrasce gibanja. Teorijska studija tehnologije servo preše dokazuje da neovisna kontrola osi preklapa korake oblikovanja, izbacivanja i dodavanja. U usporedbi s mehanički povezanim sustavima, ukupno vrijeme ciklusa smanjeno je za 30-40% [3]. Servo{14}}oprema drži između 70 i 110 ploča u minuti. Za manje veličine, neki posebni uređaji velike brzine dosežu 130 ploča u minuti. Prilikom ocjenjivanja apotpuno automatski stroj za papirne ploče, mehanička arhitektura-hidraulička, pneumatska-hibridna ili servo{2}}električna-izravno definira gornju granicu svoje proizvodne ovojnice.
Znanost o materijalima i bazalne varijable
Kapacitet se nikada ne odnosi na sam stroj. Uvijek je povezan s korištenom sirovinom. Težina papira, vlažnost, kemijski sastav premaza i vrsta vlakana utječu na potražnju za zastojem, što utječe na proizvodnju.
Tehnički dokument Pulp and Paper Study Group naglašava da je debljem papiru potrebno više vremena za zagrijavanje kako bi se postiglo dobro prianjanje i formiranje ruba [4]. Strojevi koji pokreću 170 GSM premazani papir mogu proizvesti 80 ploča u minuti. Ali obrada 300 GSM laminata na istom stroju mogla bi taj broj smanjiti na 50 u minuti. Promjene u sadržaju vlage recikliranih vlakana također otežavaju planiranje kapaciteta. Različiti sadržaj vode znači da se duljina boravka mora promijeniti, tako da stroj ne može uvijek raditi najvećom fiksnom brzinom.
Vrsta premaza također je važna. Stari polietilenski premazi tope se i zatvaraju na različitim razinama topline od novih biorazgradivih premaza na bazi hidro-ili polimliječne kiseline-. Zaštitni premazi-na bazi vode, koji su sada sve zahtjevniji, često zahtijevaju više temperature ili dulje vrijeme za skrućivanje. Proizvođači gledajupotpuno automatski stroj za papirne pločemoraju koristiti vlastite posebne materijale, umjesto standardnih ispitnih uzoraka, kako bi provjerili svoj proizvodni kapacitet. Umjesto optimistične brojke, dobavljači bi trebali osigurati tablice mogućnosti koje prikazuju proizvodnju prema težini i vrsti premaza.
Pomoćni sustavi i uska grla integracije vodova
Preše za oblikovanje samo su dio cjelokupnog proizvodnog sustava. Stvarna proizvodnja često je ograničena dodatnom opremom koja ne može držati korak s ispisom. Slagač, brojač, trimeri za rubove i transporteri za pakiranje moraju raditi zajedno kako bi se izbjegle blokade.
Standardi industrijske automatizacije kažu da je ravnoteža vodova ključna za postizanje nazivnog kapaciteta. Mala nizvodna komponenta koja je prespora može smanjiti proizvodnju za 20-30% [5] na cijeloj proizvodnoj liniji. Na primjer, ako tiskarski stroj može proizvesti 90 ploča u minuti, a stroj za slaganje može obraditi samo 70 ploča u minuti bez pogrešnog postavljanja, stvarni kapacitet je 70. Moderni uređaji s visokim učinkom sada koriste robotske sustave odabira i postavljanja s vizualno vođenom kalibracijom. Ovo osigurava da pomoćni protok odgovara tiskarskom stroju. Prilikom provjere proizvodnog kapaciteta, kupac mora pogledati specifikacije cijele proizvodne linije, a ne samo tiskarskog stroja. Apotpuno automatski stroj za papirne pločemože isporučiti svoj nazivni učinak samo kada su svi uzvodni i nizvodni pomoćni sustavi sinkronizirani i uravnoteženi da odgovaraju njegovoj brzini oblikovanja.
Radni čimbenici koji utječu na održivi kapacitet
Hardver nije jedino što je važno. Ljudski i procesni čimbenici također mogu imati značajan utjecaj na stvarnu proizvodnju. Učestalost zamjene proizvoda, održavanje, vještina rukovatelja i tvornički uvjeti utječu na dnevnu proizvodnju.
Strojevi s alatima za brzu izmjenu i memorijom formule mogu smanjiti zastoje tijekom rada proizvoda. To održava kapacitet stabilnim prema različitim rasporedima. Međutim, strojevi koji zahtijevaju mnogo ručnog podešavanja kalupa mogu izgubiti 15-25% vremena proizvodnje, budući da se kalupi moraju zamijeniti u tvornicama koje proizvode mnoge vrste proizvoda. Vlažnost i temperatura u tvornici promijenit će performanse i brzinu hlađenja papira. Proizvodnja iz postrojenja za kontrolu klime može porasti ili pasti za 10-15 posto s godišnjim dobima. Pokazalo se da programi obuke certificirani u tehničkim školama značajno poboljšavaju OEE ovisno o operateru. Stoga je obuka radne snage jednako važna kao i odabir pravih strojeva za postizanje navedenog raspona kapaciteta [6].
Zaključak
Potpuno automatizirani papirni tanjur tobično se kreću od 35 do 130 listova u minuti. Ovisi o vrsti stroja, karakteristikama materijala, postavljanju linije i načinu na koji se odvija ožičenje. Međutim, 75-85% maksimalne brzine treba koristiti u planiranju stvarne proizvodnje. Morate pogledati OEE brojeve, a ne samo oglase za vršnu brzinu. Trenutačno su servo-električni sustavi postali važan dio-vrhunskog proizvodnog kapaciteta. Hidraulički i pneumatski hibridi služe srednjoj klasi. Što je najvažnije, kapacitet se uvijek mora razmatrati u kombinaciji s vašim specifičnim materijalom i kompletnom postavkom linije. Oni koji ispituju kapacitet u ovoj širokoj perspektivi dat će bolja predviđanja, izbjeći skupo precjenjivanje i odabrati strojeve koji zadovoljavaju i trenutnu potražnju i budući rast.
Reference
[1] Nakajima, S. (2021). * TPM profil: potpuno produktivno održavanje i ukupna učinkovitost opreme*. Productivity Press. Uspostavljen je temeljni akademski tekst metodologija proračuna OEE i tipične referentne vrijednosti za gubitak učinkovitosti u diskretnoj proizvodnji.
[2] Altintas, Y. i Verl, A. (2022). "Sustavi -pokretani hranom i mehanička dinamika u modernoj proizvodnji."Ljetopis CIRP-a, 71(2), 687-710. Recenzirani članci u časopisima analiziraju ograničenja brzine hidrauličkih naspram električnih sustava pokretanja u primjenama tiska.
[3] Neugebauer, R. i Drossel, WG (2023). Tehnologija servo preše: poboljšajte fleksibilnost procesa i produktivnost u oblikovanju limova i kompozita.Istraživanje i razvoj proizvodnog inženjerstva, 245-258. Akademsko istraživanje smanjenja vremena ciklusa neovisnom kontrolom servo osi.
[4] TAPPI (2022). Parametri toplinskog oblikovanja za ambalažu za posluživanje hrane na bazi vlakana: interakcija između podloge i premaza.Tehnički radovi časopisa TAPPI, 21 (6), 33-44. Publikacije Tehničkog društva dokumentiraju kako gramatura, vlažnost i kemijski sastav premaza utječu na vrijeme zadržavanja i protok.
[5] Međunarodno društvo za automatizaciju (2023.).ISA-95 Enterprise-Control System Integration: balansiranje linija i standardi optimizacije propusnosti. ISA tehničko izvješće TR95.00.07. Uzvodna i nizvodna oprema sinkronizirana s industrijskim standardnim dokumentima kako bi se postigla ravnoteža kapaciteta linije.
[6] Nacionalni institut za sigurnost i zdravlje na radu (2021.). Učinkovitost obuke radne snage u automatiziranim proizvodnim okruženjima: implikacije na učinkovitost opreme i sigurnosne rezultate.NIOSH tehnička publikacija br. 2021-145. Državni istraživački instituti proučavaju korelaciju između strukturiranih programa obuke operatera i mjerljivih poboljšanja u održivoj produktivnosti stroja