En el procés de producció de bosses d'escombraries, l'eficiència de la producció no és només la velocitat de la màquina. Una línia que funciona a 250 voltes per minut encara pot perdre el 30 per cent de la seva sortida potencial. Aquestes pèrdues es deuen al microtemps d'aturada, la negativa al malbaratament i els llargs temps de canvi. Els mètodes per millorar la productivitat real d'una màquina de fabricació de bosses d'escombraries inclouen enginyeria de maquinari, programari de control i disseny de processos. Per entendre aquests mètodes, hem de mirar la velocitat màxima de la màquina. Hem d'entendre com les màquines eliminen tipus específics de pèrdues que perjudiquen la productivitat.
Distingir la producció teòrica i la productiva
La primera regla de l'anàlisi de la productivitat és que la velocitat nominal i la producció real rarament són iguals. L'Organització Internacional per a l'Estandardització, mitjançant la norma ISO 22400-2 sobre indicadors clau de rendiment per a les operacions de fabricació, defineix aquesta bretxa amb l'efectivitat global de l'equip o OEE. OEE multiplica les taxes de disponibilitat, rendiment i qualitat. Per exemple, una màquina amb 200 bosses per minut té un temps d'inactivitat del 12%. Funciona al 85 per cent de la seva velocitat màxima per gestionar la variació del material. I fa un 4% de producte fora de les especificacions-. Aquesta màquina té un OEE d'aproximadament el 63 per cent. Així doncs, es perd el 37 per cent de la seva capacitat teòrica.
Una moderna màquina de fabricació de bosses d'escombraries arregla cadascuna d'aquestes tres àrees de pèrdua amb solucions d'enginyeria específiques. No depèn de l'operador per vigilar i reduir les pèrdues. A les següents seccions s'observa com la màquina redueix cada tipus de pèrdua.
Arquitectura de segellat en tàndem per a la duplicació del rendiment
La manera més directa de millorar la productivitat és canviar el disseny de la màquina, no fer-la funcionar més ràpid. L'antiga línia de producció de bosses d'escombraries utilitza una estació hermètica. Cada màquina d'aquesta estació processa una bossa. Cada cicle té passos. Els segells es tanquen. Tanqueu a 160-200 graus durant 0,15-0,4 segons. Llavors obriu-lo. Aleshores, la pel·lícula mou la longitud d'una bossa cap endavant. El cicle complet dura entre 0,4 i 0,6 segons. Això limita la producció a unes 100-150 bosses per minut.
Per tal de millorar l'eficiència de la producció, una màquina de fabricació de bosses d'escombraries adopta un dispositiu de segellat en sèrie. Això significa alternar entre dues estacions de segellat. L'estació B està movent la pel·lícula i es prepara per tancar-se quan l'estació A estava en temps d'inactivitat. Les dues estacions comparteixen el mateix recorregut cinematogràfic. Però un a un treballen en diferents posicions de la bossa. Això ha duplicat el rendiment fins a 250-350 bosses per minut. Això no reduirà a la meitat la durada de l'estada. Això és important perquè una estada de menys de 0,15 segons debilita el segell.
La Society of Plastics Engineers (SPE) té un document tècnic sobre el segellat de pel·lícules de polietilè d'alta velocitat-. Els documents mostren que a temperatures normals de segell, un temps de residència inferior a 0,12 segons no permet que les cadenes de polímer es barregin completament al llarg del segell. Això reduirà la força de la pell en un 25-35 per cent. El disseny en sèrie manté un bon temps d'inactivitat. Al mateix temps, duplica el nombre de segells generats per minut pel temps de la màquina. Això va donar lloc a un augment del 95 per cent de la productivitat neta respecte al disseny d'una-parada. Aquest augment ha tingut en compte les tasques de manteniment addicionals al segon emplaçament.
Servo{0}}Indexació de pel·lícules i perfils d'acceleració
El mecanisme de propulsió de pel·lícula fina tira la pel·lícula a través de les estacions de segellat, perforació i tall. El sistema ha estat una de les principals causes de les limitacions de velocitat i la variabilitat del producte. Els indexadors mecànics-accionats per lleves tenen uns patrons d'acceleració fixos. Van posar una etiqueta imponent a la pel·lícula de polietilè. Jerk és la taxa de canvi en l'acceleració. Això fa que la membrana s'estiri, canviï d'amplada i, de vegades, trenqui la velocitat en més de 150 voltes per minut.
Els indexadors servoaccionats substitueixen les lleves per un perfil de lleves electrònic programable. Aquest perfil s'emmagatzema al controlador de moviment. El servomotor acciona parells de rodets de precisió. Aquests cilindres solen tenir un diàmetre de 120-150 mm. Estan cromats-i tenen un acabat superficial de Ra 0,2-0,4 micres. El corró subjecta la pel·lícula amb força i es mou cap endavant segons la longitud establerta de la bossa. Utilitzen la corba d'acceleració de la corba S-per limitar la sacsejada. L'IEEE Transactions on Industrial Electronics ho va estudiar. Els resultats mostren que el perfil de moviment de la corba S pot reduir la relació d'estrès de pel·lícula màxima en un 40 per cent en comparació amb el perfil d'acceleració constant a la mateixa velocitat cíclica. Això permet que la màquina funcioni a una velocitat de 250+ per minut amb una pel·lícula LLDPE de 12 μm sense superar el límit elàstic de la pel·lícula.
El servoindexador té una precisió de ± 0,3 mm per al posicionament de la longitud de la bossa. Aquesta precisió és important perquè les variacions en la longitud de la bossa poden afectar els passos següents. Si la bossa de paper es talla més de 2 mm de llarg, el cartró d'embalatge de 500 bosses és massa llarg. Si la bossa de tela es retalla 2 mm, la mida de la bossa de tela no compleix els requisits. La divisió de conversió de TAPPI diu que la repetibilitat dimensional estava dins de ± 0, 5 mm i la taxa de residus de volum es va reduir entre un 60 i un 70 per cent en comparació amb les toleràncies de ± 2 mm.
Canvi de rotlle automàtic amb empalmament volador
El canvi de corró és una de les principals causes del temps d'inactivitat no planificat en el procés d'envasat. El rotlle estàndard de 500 kg té 1.200 mm d'amplada i la pel·lícula LDPE de 15 μm té uns 28.000 metres lineals. Això és suficient per a aproximadament 35.000 bosses estàndard de 800 mm. Amb 250 bosses per minut, pots quedar-te sense rotllos en uns 140 minuts. Per tant, hi ha 8-10 canvis de volum per torn.
El rebobinat manual triga entre 8 i 15 minuts alhora. Heu d'aturar la màquina, treure el nucli buit, carregar-lo en un tambor nou, empalmar la cua de la pel·lícula amb el cable corrent i tornar-lo a enfilar. Això equival a 60-120 minuts de producció perduda per torn. Els fabricants de bosses d'escombraries amb màquines d'enrotllament automàtiques redueixen el temps de cada canvi a 30-45 segons. Es va empalmar a tota velocitat.
Així és com funciona el sistema d'inclinació-mosca. La posició de desplegament secundària manté a punt el rotlle de substitució. La seva vora frontal es va assegurar amb cinta adhesiva. El sensor làser ho detecta quan el diàmetre del corró de marxa arriba al mínim establert. aleshores, el sistema de control accelera el rodet d'espera perquè coincideixi amb la velocitat de la línia. Pressiona el pal de mosaic calent contra el punt de superposició. Va retallar la xarxa vella. Tot això passa en 2-3 segons. Les màquines no s'aturen mai.
L'Associació Europea d'Organitzacions de Reciclatge i Recuperació de Plàstics (EPRO) disposa de dades de referència operatives per a convertidors de pel·lícules flexibles. Les dades mostren que el sistema d'empalmament automatitzat va reduir el temps d'inactivitat mitjà per torn dels canvis de rotlle entre un 85 i un 92 per cent. Això pot restaurar 50-100 minuts de temps de producció per torn.
Detecció de defectes en línia i correcció de-bucle tancat
Les pèrdues de qualitat és una bossa feta d'especificacions que s'han de llençar o vendre en un grau inferior. Normalment representen entre el 3 i el 6 per cent de la producció de màquines sense inspecció en línia. A la línia de ferrocarril d'alta-velocitat de 250+ bosses per hora, un problema de qualitat que passa desapercebut fins i tot durant 90 segons va provocar 375 bosses defectuoses.
El modern sistema de detecció de visió artificial té dos punts clau.
Seal Check utilitza una càmera d'escaneig de 2.048 a 4.096 píxels d'alta resolució-per cable-. Les càmeres capturaran el segell inferior tan bon punt es faci. El sistema comprova la uniformitat de l'amplada del segell. Troba una fusió incompleta, o fredor. També troba contaminació com partícules de gel o pols atrapades al segell. L'Associació per a Tecnologies d'Embalatge i Processament (PMMI) va dir que la imatge tèrmica en línia amb llum visible va detectar el 98 per cent dels defectes de segellat a velocitats de més de 300 bosses per minut.
La inspecció de perforació utilitza una segona càmera. La càmera comprova la profunditat i la uniformitat de la perforació. Una punxada provocada per una bossa de torniquet poc profunda. Una ferida massa profunda provoca un trencament prematur de les bosses a l'embolcall. El sistema mesura el gruix del pont de material restant a cada punt de perforació. Marca les bosses fora de l'interval de tolerància de 0.5 -1.5 mm.
Quan es detecta un defecte, el sistema no només fa sonar l'alarma. Envia les dades de mesura als controladors de segellat i perforació. Si la temperatura del segell és massa baixa i la fusió és incompleta, el controlador augmentarà automàticament el punt de configuració de 2 a 3 graus C. Si la profunditat de perforació és massa poca, el servoajust de la profunditat de la fulla és de 0,02 mm. Aquesta correcció-de bucle tancat s'aprova d'acord amb l'article 8.5.1 del marc de gestió de la qualitat ISO 9001 sobre el resultat del procés de control. Redueix els residus-relacionats amb la qualitat del 3 al 6% a menys del 0,5%. Això equival a 6-12 minuts de producció addicionals per hora.
Eines de-canvi ràpid per a la producció de diversos-formats
A mesura que la línia de bosses d'escombraries s'amplia, també ho faran les mides, com ara des de bosses de cuina de 20-litres fins a papereres de 240 litres. Els calibres també varien, des de bosses primes de 12 micres fins a bosses resistents de 35 μm. I diferents estils, com ara segell pla, segell estrella, cremallera, segell, etc. Per tant, el canvi ràpid entre aquests tipus és un factor clau en la sortida.
El SMED el mètode SMED de la Japan Management Association. Moltes fàbriques l'utilitzen per canviar de feina. SMED divideix el temps de configuració en dues parts. La configuració interna significa que la màquina s'havia d'aturar. Els paràmetres externs us permeten estar preparats mentre la màquina segueix funcionant. Una màquina per fer bosses d'escombraries que segueix les regles SMED té aquestes característiques.
- Segells d'alliberament-ràpid mitjançant la palanca de bloqueig de lleves en lloc de talladors de cargols. Com a resultat, el temps necessari per intercanviar codis de barres s'ha reduït de 20 minuts a menys de 3 minuts.
- Carretons d'eines al seu lloc amb antelació. Agafen les barres de segellat, les fulles de perforació i les plaques plegables del següent format a la màquina. Estan configurats en l'execució actual.
- Ajusts de servo segons recepta. La longitud, l'amplada de plegat i la posició de perforació d'aquestes bosses de control. PLC els trucarà en cinc segons. I no necessita canvis mecànics.
- Els punts de connexió dels rails de guia roscats i les estacions d'unió de cinta són codis de colors. Per tant, l'operador no necessita mirar cap manual per trobar i connectar el camí correcte.
L'Institute of Manufacturing Performance utilitza les normes ISO 22400-2 OEE. Van trobar que les màquines de bosses basades en SMED van poder canviar tot el format en sis a 10 minuts. Aquest inclou controls de qualitat del primer article. Però la màquina mitjana triga entre 30 i 45 minuts. Per a les plantes amb canvis de format de 4 a 6 per torn, podeu estalviar entre 90 i 180 minuts de temps de treball.
Manteniment predictiu i disponibilitat d'equips
El temps d'inactivitat no planificat prové d'una fallada d'un component. Per exemple, els coixinets s'enganxen, els escalfadors del segell es cremen o una fulla de perforació es desgasta. L'aturada ha perjudicat més la productivitat. Perquè passa sense previ avís. Has de trobar el problema abans de poder resoldre'l.
L'Institut de la Societat d'Enginyers de Fabricació va publicar algunes dades. Les dades van mostrar que el temps d'inactivitat no planificat dels Packers va trigar entre 45 i 90 minuts des de l'aturada fins a reiniciar-se. El diagnòstic sol triga 25-40 minuts.
El manteniment predictiu resol aquest problema. S'ha comprovat la salut de les peces. Dóna un avís quan una part empitjora però no falla. Les coses a fer i a no fer d'un fabricant de màquines de fabricació de bosses d'escombraries inclouen:
Els sensors de vibració estan muntats al coixinet de l'estació de segellat. Els sensors d'acceleració mesuren els patrons de vibració dels coixinets. Quan comença la carrera-de desmuntatge dels coixinets, la freqüència de vibració canvia òbviament. El canvi es pot detectar entre 200 i 400 hores de treball abans que el coixinet es trenqui completament. Això compleix les normes ISO 10816 per a la inspecció de vibracions mecàniques. Aquest avís precoç us dóna temps per canviar els coixinets durant una parada de manteniment programada.
Comproveu la resistència de l'escalfador del segell mitjançant el control. El segell conté escalfadors de cartutxos. A mesura que els escalfadors envelleixen, també ho fa la seva resistència. Si observeu les tendències de resistència, podeu veure quan els escalfadors s'acosten al final de la seva vida útil. Això evita que les temperatures del segell funcionin malament durant la circulació. Si es produís aquesta fallada, provocaria centenars de segells trencats abans que cap operador se n'adonés.
Les vores-de les fulles de perforació també estaven sota vigilància. Però en la majoria dels casos, el sensor no es pot muntar directament a la fulla. En canvi, mesureu la força necessària per a les siluetes. Aquesta força es llegeix a partir de la retroalimentació del parell del servosistema accionat per pales. La fulla es va apagar i la força augmenta. Quan el parell és entre un 15 i un 20 per cent superior al normal, això significa que les fulles s'han de substituir. Així que podeu planejar triturar-lo o substituir-lo, en lloc d'esperar que la qualitat de tall es deteriori i després arreglar-lo.
Estats Units units. L'Oficina d'Eficiència Energètica i Energies Renovables del Departament d'Energia ofereix orientació sobre la fiabilitat del sistema de fabricació. Diu que el manteniment predictiu dels dispositius-embalats suaus pot reduir el temps d'inactivitat no planificat entre un 35 i un 45 per cent. També redueixen els costos laborals de manteniment entre un 20 i un 30 per cent en comparació amb el manteniment passiu.
Gestió energètica i productivitat sostenible
Una major productivitat pot consumir més energia. Això pot reduir els vostres estalvis. Això és especialment cert quan els preus de l'electricitat són alts o s'imposen impostos sobre el carboni. Una màquina de fabricar bosses d'escombraries té les característiques d'estalviar energia i gestionar el consum d'electricitat.
- La frenada servo regenerativa és una de les característiques. el servo d'indexació de pel·lícula-desaccelera des de la velocitat màxima fins a zero en cada cicle, el motor es converteix en un generador. Envia energia cinètica de nou al bus de corrent continu. En màquines ràpides que funcionen amb més de 250 cicles per minut, aquesta energia reciclada pot satisfer el 15-25 per cent de la necessitat d'energia total del servosistema.
- El control de còpia de seguretat del segell és una altra funció. Durant els canvis de rotlle, els canvis de format o les breus parades de producció, les temperatures de segellat es mantenen entre el 85 i el 90 per cent del punt de configuració de treball. No sempre es redueix a la temperatura ambient. El Centre Comú de Recerca (JRC) de la Comissió Europea té un document de referència sobre la conversió de pel·lícules de polímers. El mode d'espera redueix el temps que triga a reescalfar la barra de segellat de 4 a 6 minuts a menys de 60 segons, va dir. Utilitza un 40 per cent menys d'energia que el reescalfament complet.
- També s'utilitza la fusió amb-adhesiu a demanda. Per a les màquines que utilitzen cinta adhesiva per fer bosses de cordó, l'adhesiu es processa en lots petits de 50 a 100 grams mitjançant un sistema de fusió en calent-a demanda. No tenen un dipòsit ple de 5 litres a 170 tot el temps. Això redueix el consum d'energia del sistema adhesiu en un 35-40 per cent.
Conclusió
L'eficiència d'un fabricant de màquines de fabricació de bosses d'escombraries prové de moltes coses que treballen juntes. Aquests inclouen el disseny de la màquina (com ara el segellat en tàndem), el control de moviment (indexació de la corba S{{2}conduïda per servo-s{2}}), l'automatització (canvis de rodet de cisalla-mosca), el control de qualitat en línia (correcció de llaç tancat{-basat en visió), mètodes d'operació (SMED-disseny basat en planificació d'energia i monitorització de vibracions) ús (frena regenerativa i control de temperatura de reserva).
Cada part compensava un tipus de pèrdua diferent. Aquests tipus de pèrdues provenen del marc OEE. Són usabilitat, rendiment i qualitat. I els efectes d'aquestes parts no només sumen. Multiplica els dos.
Per exemple, si una màquina augmenta cada àrea de pèrdua en un 15 per cent, la productivitat total guanya un 55 per cent. No un 15 per cent. Això passa perquè quan el rendiment i la qualitat també milloren, queda més temps per a la producció.
Aquest efecte multiplicador és el que fa que un sistema d'enginyeria{0}}de productivitat real sigui diferent d'un de més ràpid.
Referències
- ISO 22400-2:2014.Sistemes d'automatització i integració - Indicadors clau de rendiment (KPI) per a la gestió d'operacions de fabricació - Part 2: definicions de KPI.
- Societat d'Enginyers Plàstics (SPE).Actes de la conferència d'ANTEC - Temps de permanència i resistència del segellat en el segellat de pel·lícules de polietilè d'alta velocitat-.
- IEEE.Transaccions en electrònica industrial - S-Perfils de moviment de corba per a la indexació de pel·lícules flexibles.
- Divisió de conversió TAPPI.Pautes tècniques per a la repetibilitat dimensional en la conversió de pel·lícules.
- Associació Europea d'Organitzacions de Reciclatge i Recuperació de Plàstics (EPRO).Dades de benchmarking operacional per a convertidors de pel·lícules flexibles.
- Associació per a Tecnologies d'Embalatge i Processament (PMMI).Tecnologies d'inspecció en línia per a línies d'envasament d'-alta velocitat.
- ISO 9001:2015.Sistemes de gestió de la qualitat - Requisits.
- Associació de Gestió del Japó.Metodologia i marc d'implementació d'intercanvi de matrius d'un -minut (SMED).
- Manufacturing Performance Institute.Estudis de Benchmarking de l'OEE per a la conversió d'equips.
- Societat d'Enginyers de Fabricació (SME).Casos pràctics de manteniment predictiu en embalatge flexible.
- ISO 10816.Vibració mecànica - Avaluació de la vibració de la màquina mitjançant mesures en peces no-giratòries.
- Departament d'Energia dels EUA - Oficina d'Eficiència Energètica i Energies Renovables.Guia de fiabilitat i manteniment dels sistemes de fabricació.
- Centre Comú de Recerca de la Comissió Europea (JRC).Document de referència BAT per a la indústria de la conversió de pel·lícules de polímer.
