I processen med produktion af skraldeposer er effektiviteten af produktionen ikke kun maskinens hastighed. En linje, der kører med 250 omgange i minuttet, kan stadig miste 30 procent af sit potentielle output. Disse tab skyldes mikronedetid, afvisning af spild og lange omstillingstider. Metoderne til at forbedre den faktiske produktivitet af en skraldeposefremstillingsmaskine omfatter hardwareteknik, kontrolsoftware og procesdesign. For at forstå disse metoder skal vi se på maskinens tophastighed. Vi skal forstå, hvordan maskiner eliminerer specifikke typer tab, der forringer produktiviteten.
At skelne mellem teoretisk og produktivt output
Den første regel for produktivitetsanalyse er, at nominel hastighed og faktisk output sjældent er ens. Den Internationale Standardiseringsorganisation definerer gennem ISO 22400-2 om nøglepræstationsindikatorer for produktionsoperationer denne kløft med Overall Equipment Effectiveness eller OEE. OEE multiplicerer tilgængelighed, ydeevne og kvalitet. For eksempel har en maskine vurderet til 200 poser i minuttet 12 procent nedetid. Den kører med 85 procent af sin tophastighed for at håndtere materialevariation. Og det udgør 4 procent ud{11}}uden for specifikationer. Denne maskine har en OEE på omkring 63 procent. Så 37 procent af dens teoretiske kapacitet går tabt.
En moderne skraldeposefremstillingsmaskine løser hvert af disse tre tabsområder med specifikke tekniske løsninger. Den er ikke afhængig af, at operatøren holder øje med og reducerer tab. De næste afsnit ser på, hvordan maskinen reducerer hver type tab.
Tandem tætningsarkitektur til fordobling af gennemstrømningen
Den mest direkte måde at forbedre produktiviteten på er at ændre maskinens design, ikke at få den til at køre hurtigere. Gammel skraldeposeproduktionslinje bruger en lufttæt station. Hver maskine på denne station behandler en pose. Hver cyklus har trin. Tætninger lukker. Luk ved 160-200 grader i 0,15-0,4 sekunder. Åbn den derefter. Filmen flytter derefter længden af en pose fremad. Den fulde cyklus tager 0,4-0,6 sekunder. Det begrænser produktionen til omkring 100-150 poser i minuttet.
For at forbedre produktionseffektiviteten anvender A Garbage Bag Making Machine seriel forseglingsenhed. Det betyder, at der veksles mellem to tætningsstationer. Station B flytter film og gør klar til at lukke, da Station A var i nedetid. De to stationer deler samme filmsti. Men én efter én arbejder de i forskellige taskestillinger. Dette har fordoblet gennemløbet til 250-350 poser i minuttet. Dette vil ikke halvere opholdets længde. Dette er vigtigt, fordi et ophold på mindre end 0,15 sekunder svækker forseglingen.
Society of Plastics Engineers (SPE) har et teknisk papir om højhastigheds-polyethylenfilmforsegling. Papirerne viser, at ved normale forseglingstemperaturer tillader en opholdstid på mindre end 0,12 sekunder ikke polymerkæderne at blande sig fuldstændigt gennem forseglingen. Dette vil reducere skrælningsstyrken med 25-35 procent. Seriel design opretholder god nedetid. Samtidig fordobler det antallet af forseglinger, der genereres pr. minut med maskintid. Dette resulterede i en stigning på 95 procent i nettoproduktiviteten i forhold til enkelt{10}}stop-design. Denne stigning har taget højde for yderligere vedligeholdelsesarbejde på det andet sted.
Servo-drevet filmindeksering og accelerationsprofilering
Tyndfilmsfremdrivningsmekanisme trækker filmen gennem tætnings-, perforerings- og skærestationer. Systemet har været en væsentlig årsag til hastighedsbegrænsninger og produktvariabilitet. Mekaniske kam-drevne indeksere har et fast accelerationsmønster. De satte en tårnhøj etiket på polyethylenfilmen. Ryk er hastigheden af ændring i acceleration. Dette får membranen til at strække sig, ændre bredden og nogle gange bryde hastigheden med mere end 150 omgange i minuttet.
Servodrevne indeksere erstatter knaster med en programmerbar elektronisk knastprofil. Denne profil er gemt i bevægelsescontrolleren. Servomotoren driver præcisionsrullepar. Disse cylindre er normalt 120-150 mm i diameter. De er forkromede- og har en overfladefinish på Ra 0,2-0,4 mikron. Rullen holder filmen tæt og bevæger sig fremad i henhold til posens indstillede længde. De bruger S--kurvens accelerationskurve til at begrænse ryk. IEEE Transactions on Industrial Electronics undersøgte dette. Resultaterne viser, at S-kurve-bevægelsesprofilen kan reducere peak-filmspændingsforholdet med 40 procent sammenlignet med konstant accelerationsprofil ved samme cykliske hastighed. Dette gør det muligt for maskinen at arbejde med en hastighed på 250+ pr. minut på en 12 μm LLDPE-film uden at overskride filmens elastiske grænse.
Servoindekseren har en nøjagtighed på ±0,3 mm til poselængdepositionering. Denne nøjagtighed er vigtig, fordi variationer i taskens længde kan påvirke de næste trin. Hvis papirposen er skåret mere end 2 mm i længden, er emballagekartonen med 500 poser for lang. Hvis stofposen er afskåret med 2 mm, opfylder størrelsen af stofposen ikke kravene. Konverteringsafdelingen af TAPPI siger, at den dimensionelle repeterbarhed var inden for ±0,5 mm, og mængden af spild blev reduceret med 60-70 procent sammenlignet med ±2 mm tolerancer.
Automatiseret rulleskift med Flying Splice
Skiftet af rulle er en af de største årsager til uplanlagt nedetid i sækkeprocessen. Standardrullen på 500 kg er 1.200 mm bred, og 15 μm LDPE-filmen er omkring 28.000 lineære meter. Det er nok til omkring 35.000 standard 800 mm poser. Ved 250 poser i minuttet kan du løbe tør for rundstykker på cirka 140 minutter. Så der er 8-10 lydstyrkeændringer pr. skift.
Manuel tilbagespoling tager 8-15 minutter ad gangen. Du skal stoppe maskinen, tage den tomme kerne ud, fylde den i en ny tromle, splejse filmens ende med den løbende wire og tråde den igen. Det svarer til 60-120 minutters tabt produktion pr. skift. Skraldeposefremstillere med automatiske rullemaskiner forkorter tiden for hvert skift til 30-45 sekunder. Den splejsede i fuld fart.
Det er sådan, flue-tipsystemet fungerer. Den sekundære udrulningsposition holder udskiftningsrullen klar. Dens forkant var fastgjort med gaffatape. Lasersensoren registrerer dette, når diameteren på den kørende rulle når det indstillede minimum. kontrolsystemet fremskynder derefter standbyrullen, så den matcher linjehastigheden. Den presser den varme mosaikpind mod overlapningspunktet. Det klippede det gamle net. Alt dette sker på 2-3 sekunder. Maskiner stopper aldrig.
European Association of Plastics Recycling and Recovery Organisations (EPRO) har operationelle benchmarkingdata for fleksible filmkonvertere. Dataene viser, at automatiseret splejsningssystem reducerede den gennemsnitlige nedetid pr. skift fra rulleskift med 85 – 92 procent. Dette kan genoprette 50-100 minutters produktionstid pr. skift.
Inline-defektdetektion og lukket-løkkekorrektion
Kvalitetstab er en taske lavet af specifikationer, der skal smides ud eller sælges i en lavere kvalitet. Disse tegner sig typisk for 3-6 procent af maskinproduktionen uden inline-inspektion. På højhastighedstoget 250+ sække i timen- resulterede et kvalitetsproblem, der forbliver ubemærket i selv 90 sekunder, i 375 dårlige sække.
Moderne maskinsynsdetektionssystem har to nøglepunkter.
Seal Check bruger et 2.048 – 4.096 pixels høj-lednings-scanningskamera. Kameraerne vil afbilde bundforseglingen, så snart den er lavet. Systemkontroller tætningsbreddens jævnhed. Den finder ufuldstændig fusion eller kulde. Den finder også forurening som gelpartikler eller støv fanget i forseglingen. Association for Packaging and Processing Technologies (PMMI) sagde, at inline termisk billeddannelse ved hjælp af synligt lys opdagede 98 procent af forseglingsdefekter ved hastigheder på mere end 300 poser i minuttet.
Perforeringsinspektion bruger et andet kamera. Kameraet kontrollerer dybden og ensartetheden af perforeringen. En punktering forårsaget af en lavvandet tourniquet-taske. Et for dybt sår forårsager for tidlig rift i indpakningen. Systemet måler tykkelsen af den resterende materialebro ved hvert perforeringspunkt. Den markerer poser uden for toleranceområdet for 0.5 -1.5 mm.
Når en defekt opdages, slår systemet ikke kun alarm. Den sender måledata tilbage til tætnings- og perforeringsregulatorerne. Hvis forseglingstemperaturen er for lav, og sammensmeltningen er ufuldstændig, hæver regulatoren automatisk indstillingspunktet 2 – 3 grader C. Hvis perforeringsdybden er for lav, justeres klingedybden servo 0,02 mm. Denne lukkede-sløjfe-korrektion er godkendt i overensstemmelse med artikel 8.5.1 i ISO 9001 kvalitetsstyringsrammen for output af kontrolprocessen. Det reducerer{11}kvalitetsrelateret affald fra 3-6 procent til under 0,5 procent. Det svarer til 6 – 12 ekstra produktionsminutter i timen.
Hurtig-ændring af værktøj til multi-formatproduktion
Efterhånden som affaldssækkelinjen udvides, vil størrelser også udvide sig, f.eks. fra 20-liters køkkenposer til 240-liters skraldespande. Målerne varierer også, fra tynde poser på 12 mikron til 35 μm kraftige poser. Og forskellige stilarter, såsom flad forsegling, stjerneforsegling, lynlås, forsegling osv. Derfor er hurtig skift mellem disse typer en nøglefaktor i output.
SMED SMED-metoden af The Japan Management Association. Mange fabrikker bruger det til at skifte job. SMED deler opsætningstiden i to dele. Interne indstillinger betyder, at maskinen måtte stoppe. Eksterne indstillinger betyder, at du kan være klar, mens maskinen bliver ved med at køre. En skraldeposefremstillingsmaskine, der følger SMED-reglerne, har disse funktioner.
- Hurtigudløser-tætninger ved hjælp af knastlåsehåndtag i stedet for boltskærere. Som følge heraf er tiden det tager at udveksle stregkoder blevet reduceret fra 20 minutter til mindre end 3 minutter.
- Værktøjsvogne på plads i forvejen. De holder det næste formats tætningsstænger, perforeringsblade og foldeplader lige i maskinen. De er sat op i den aktuelle kørsel.
- Servojusteringer efter opskrift. Længden, foldebredden og perforeringspositionen af disse kontroltasker. PLC vil kalde dem på fem sekunder. Og det behøver ikke mekanisk ændring.
- Forbindelsespunkterne for gevindstyreskinner og tapelimningsstationer er farvekoder. Derfor behøver operatøren ikke at kigge i nogen manual for at finde og forbinde den korrekte vej.
ISO 22400-2 OEE-regler bruges af Institute of Manufacturing Performance. De fandt ud af, at SMED-baserede posemaskiner var i stand til at ændre hele formatet på seks til 10 minutter. Denne inkluderer kvalitetstjek af første vare. Men den gennemsnitlige maskine tager 30-45 minutter. For anlæg med 4-6 formatskift pr. skift kan du spare 90-180 minutters arbejdstid.
Forudsigelig vedligeholdelse og tilgængelighed af udstyr
Uplanlagt nedetid kommer fra en komponentfejl. For eksempel sætter lejer sig fast, tætningsvarmere brænder ud, eller en perforeringsklinge bliver slidt. Nedlukningen har skadet produktiviteten mest. For det sker uden varsel. Du skal finde problemet, før du kan løse det.
Institute of The Society of Manufacturing Engineers udgav nogle data. Den uplanlagte nedetid for Packers tog 45 til 90 minutter fra udfald til genstart, viste dataene. Alene diagnose tager 25-40 minutter.
Forudsigende vedligeholdelse løser dette problem. Den har tjekket delenes sundhed. Det giver en advarsel, når en del bliver værre, men ikke fejler. Dos and don'ts for en skraldeposefremstillingsmaskine inkluderer:
Vibrationssensorer er monteret på leje af tætningsstation. Accelerationssensorer måler lejernes vibrationsmønstre. Når kapløbet-stripping af lejer begynder, ændres vibrationsfrekvensen tydeligvis. Ændringen kan registreres mellem 200 og 400 arbejdstimer, før lejet går helt i stykker. Dette overholder ISO 10816-reglerne for mekanisk vibrationsinspektion. Denne tidlige advarsel giver dig tid til at skifte lejer under et planlagt vedligeholdelsesstop.
Kontroller tætningsvarmerens modstand gennem overvågning. Forseglingen indeholder en patronvarmere. Efterhånden som varmeapparater ældes, bliver deres modstand også større. Ved at se på modstandstrends kan du se, hvornår varmeapparater nærmer sig slutningen af deres levetid. Dette forhindrer tætningstemperaturer i at fungere fejl under cirkulation. Hvis en sådan fejl opstod, ville det forårsage hundredvis af knækkede forseglinger, før nogen operatør bemærkede det.
Perforerings-bladkanter var også under overvågning. Men i de fleste tilfælde kan sensoren ikke monteres direkte på bladet. I stedet måler du den kraft, der kræves til silhuetter. Denne kraft aflæses fra momentfeedbacket fra det vingedrevne servosystem. Klingen sløvede, og kraften stiger. Når drejningsmomentet er 15-20 procent højere end normalt, betyder det, at knivene skal udskiftes. Så du kan planlægge at slibe den eller udskifte den i stedet for at vente på, at snitkvaliteten forringes og derefter rette den.
Forenede USA. Energy Efficiency and Renewable Energy Office i Department of Energy giver vejledning om produktionssystemers pålidelighed. Den siger, at forudsigelig vedligeholdelse af bløde-enheder kan reducere uplanlagt nedetid med 35-45 procent. De reducerer også vedligeholdelseslønomkostningerne med 20-30 procent sammenlignet med passiv vedligeholdelse.
Energiledelse og bæredygtig produktivitet
Højere produktivitet kan bruge mere energi. Dette kan reducere din besparelse. Dette gælder især, hvor elpriserne er høje, eller der pålægges kulstofafgifter. En skraldeposefremstillingsmaskine har de egenskaber, at den sparer energi og styrer elforbruget.
- Servo regenerativ bremsning er en af funktionerne. filmen-indekseringsservoen decelererer fra fuld hastighed til nul i hver cyklus, motoren bliver en generator. Det sender kinetisk energi tilbage til DC-bussen. På hurtige maskiner, der kører mere end 250 cyklusser i minuttet, kan denne genbrugte energi dække 15-25 procent af servosystemets samlede strømbehov.
- Seal backup kontrol er en anden funktion. Under rulleskift, formatændringer eller korte produktionsstop holdes forseglingstemperaturerne på 85-90 procent af arbejdsindstillingspunktet. Det kommer ikke altid ned til stuetemperatur. Europa-Kommissionens Fælles Forskningscenter (JRC) har et referencedokument om polymerfilmkonvertering. Standbytilstanden reducerer den tid, det tager at genopvarme forseglingsstangen fra 4-6 minutter til mindre end 60 sekunder, hedder det. Den bruger 40 procent mindre energi end fuld genopvarmning.
- Der anvendes også smeltning med-on-demand klæbemiddel. For maskiner, der bruger klæbende tape til at lave snoreposer, behandles klæbemidlet i små partier på 50 – 100 gram ved hjælp af et -on-demand hot melt-system. De har ikke en fuld 5-liters tank ved 170 hele tiden. Dette reducerer klæbesystemets energiforbrug med 35-40 procent.
Konklusion
Effektiviteten af en skraldeposefremstillingsmaskine kommer fra en masse ting, der arbejder sammen. Disse omfatter maskinens design (såsom tandem-forsegling), bevægelseskontrol (servo-drevet S-kurveindeksering), automatisering (flyve-forskydningsrulleændringer), inline kvalitetskontrol (vision-baseret lukket-sløjfekorrektion), betjeningsmetoder (SMED-baseret på værktøjsdesign og vedligeholdelsesovervågning baseret på værktøjsdesign og vedligeholdelsesplanlægning), forudsigelig brug af værktøj og vedligeholdelsesplanlægning. (regenerativ bremsning og backup temperaturkontrol).
Hver del opvejede en anden form for tab. Disse tabstyper er fra OEE-rammen. De er brugervenlighed, ydeevne og kvalitet. Og virkningerne af disse dele hænger ikke bare sammen. Gang de to.
For eksempel, hvis en maskine øger hvert tabsområde med 15 procent, øges den samlede produktivitet med omkring 55 procent. Ikke 15 pct. Det sker, fordi når ydeevne og kvalitet også bliver bedre, er der mere tid tilbage til produktionen.
Det er denne multiplikationseffekt, der gør et reelt produktivitets-tekniksystem anderledes end blot et hurtigere.
Referencer
- ISO 22400-2:2014.Automatiseringssystemer og integration - Key Performance Indicators (KPI'er) for produktionsstyring - Del 2: KPI-definitioner.
- Society of Plastics Engineers (SPE).ANTEC Conference Proceedings - Dvæletid og forseglingsstyrke i høj-polyethylenfilmforsegling.
- IEEE.Transaktioner på industriel elektronik - S-Kurvebevægelsesprofiler til fleksibel filmindeksering.
- TAPPI Konverteringsdivision.Tekniske retningslinjer for dimensionel repeterbarhed ved filmkonvertering.
- European Association of Plastics Recycling and Recovery Organisations (EPRO).Operationelle benchmarkingdata for fleksible filmkonverterere.
- Association for Packaging and Processing Technologies (PMMI).Inline-inspektionsteknologier til højhastigheds-pakkelinjer.
- ISO 9001:2015.Kvalitetsstyringssystemer - Krav.
- Japan Management Association.Single-Minute Exchange of Die (SMED) metodologi og implementeringsramme.
- Manufacturing Performance Institute.OEE Benchmarking-undersøgelser til konvertering af udstyr.
- Society of Manufacturing Engineers (SMV).Forudsigende vedligeholdelsescasestudier i fleksibel emballage.
- ISO 10816.Mekanisk vibration - Evaluering af maskinvibration ved målinger på ikke-roterende dele.
- US Department of Energy - Office of Energy Efficiency and Renewable Energy.Vejledning om pålidelighed og vedligeholdelse af produktionssystemer.
- Europa-Kommissionens Fælles Forskningscenter (JRC).BAT-referencedokument for polymerfilmkonverteringsindustrien.
