I prosessen med søppelsekkproduksjon er effektiviteten av produksjonen ikke bare hastigheten til maskinen. En linje som kjører med 250 runder i minuttet kan fortsatt miste 30 prosent av sin potensielle produksjon. Disse tapene skyldes mikrostans, nektet å kaste bort og lange overgangstider. Metodene for å forbedre den faktiske produktiviteten til en søppelsekkmaskin inkluderer maskinvareteknikk, kontrollprogramvare og prosessdesign. For å forstå disse metodene må vi se på maskinens topphastighet. Vi må forstå hvordan maskiner eliminerer spesifikke typer tap som svekker produktiviteten.
Skille teoretisk og produktiv produksjon
Den første regelen for produktivitetsanalyse er at nominell hastighet og faktisk produksjon sjelden er det samme. Den internasjonale organisasjonen for standardisering, gjennom ISO 22400-2 om nøkkelytelsesindikatorer for produksjonsoperasjoner, definerer dette gapet med Overall Equipment Effectiveness, eller OEE. OEE multipliserer tilgjengelighet, ytelse og kvalitet. For eksempel har en maskin vurdert til 200 poser per minutt 12 prosent nedetid. Den kjører med 85 prosent av topphastigheten for å håndtere materialvariasjoner. Og det utgjør 4 prosent ut{11}}produkt som ikke er spesifisert. Denne maskinen har en OEE på rundt 63 prosent. Så 37 prosent av dens teoretiske kapasitet går tapt.
En moderne søppelsekkmaskin fikser hvert av disse tre tapsområdene med spesifikke tekniske løsninger. Den er ikke avhengig av at operatøren ser etter og reduserer tap. De neste avsnittene ser på hvordan maskinen reduserer hver type tap.
Tandem-forseglingsarkitektur for gjennomstrømningsdobling
Den mest direkte måten å forbedre produktiviteten på er å endre designet på maskinen, ikke å få den til å gå raskere. Gammel søppelsekkproduksjonslinje bruker en lufttett stasjon. Hver maskin på denne stasjonen behandler en pose. Hver syklus har trinn. Tetninger lukkes. Lukk ved 160-200 grader i 0,15-0,4 sekunder. Åpne den så. Filmen flytter deretter lengden på en pose fremover. Hele syklusen tar 0,4–0,6 sekunder. Det begrenser produksjonen til rundt 100–150 poser per minutt.
For å forbedre produksjonseffektiviteten bruker A Garbage Bag Making Machine seriell forseglingsenhet. Dette betyr å veksle mellom to tettestasjoner. Stasjon B flytter film og forbereder stengning da stasjon A var i nedetid. De to stasjonene deler samme filmbane. Men en etter en jobber de i forskjellige poseposisjoner. Dette har doblet gjennomstrømningen til 250–350 poser per minutt. Dette vil ikke halvere liggetiden. Dette er viktig fordi et opphold på mindre enn 0,15 sekunder svekker forseglingen.
Society of Plastics Engineers (SPE) har en teknisk artikkel om høyhastighets-polyetylenfilmforsegling. Papirene viser at ved normale forseglingstemperaturer vil en oppholdstid på mindre enn 0,12 sekunder ikke tillate polymerkjedene å blande seg fullstendig gjennom forseglingen. Dette vil redusere skrellstyrken med 25–35 prosent. Seriell design opprettholder god nedetid. Samtidig dobler det antall forseglinger per minutt etter maskintid. Dette resulterte i en 95 prosent økning i netto produktivitet i forhold til design med enkeltstopp. Denne økningen har tatt hensyn til ytterligere vedlikeholdsarbeid på det andre stedet.
Servo-drevet filmindeksering og akselerasjonsprofilering
Tynnfilmfremdriftsmekanisme trekker filmen gjennom forseglings-, perforerings- og kuttestasjoner. Systemet har vært en viktig årsak til hastighetsbegrensninger og produktvariasjoner. Mekaniske kam-drevne indeksere har et fast akselerasjonsmønster. De satte en ruvende etikett på polyetylenfilmen. Rykk er endringshastigheten i akselerasjonen. Dette fører til at membranen strekker seg, endrer bredde, og noen ganger bryter hastigheten med mer enn 150 runder per minutt.
Servodrevne indeksere erstatter kamre med en programmerbar elektronisk kamprofil. Denne profilen er lagret i bevegelseskontrolleren. Servomotoren driver presisjonsrullepar. Disse sylindrene er vanligvis 120–150 mm i diameter. De er forkrommet- og har en overflatefinish på Ra 0,2-0,4 mikron. Rullen holder filmen tett og beveger seg fremover i henhold til den angitte lengden på posen. De bruker akselerasjonskurven for S-for å begrense rykk. IEEE Transactions on Industrial Electronics studerte dette. Resultatene viser at S-kurve bevegelsesprofil kan redusere topp filmspenningsforhold med 40 prosent sammenlignet med konstant akselerasjonsprofil ved samme sykliske hastighet. Dette gjør at maskinen kan operere med en hastighet på 250+ per minutt på en 12 μm LLDPE-film uten å overskride filmens elastiske grense.
Servoindekseren har en nøyaktighet på ±0,3 mm for poselengdeposisjonering. Denne nøyaktigheten er viktig fordi variasjoner i poselengde kan påvirke de neste trinnene. Hvis papirposen er kuttet mer enn 2 mm i lengde, er emballasjekartongen med 500 poser for lang. Hvis tøyposen klippes kort med 2 mm, oppfyller ikke størrelsen på tøyposen kravene. Konverteringsdivisjonen til TAPPI sier at den dimensjonale repeterbarheten var innenfor ±0,5 mm og volumavfallsraten ble redusert med 60–70 prosent sammenlignet med ±2 mm toleranser.
Automatisert rullebytte med Flying Splice
Byttet av valse er en av de største årsakene til uplanlagt nedetid i sekkeprosessen. Standardrullen på 500 kg er 1200 mm bred og 15 μm LDPE-filmen er omtrent 28 000 lineære meter. Det er nok til omtrent 35 000 standard 800 mm poser. Med 250 poser i minuttet kan du gå tom for rundstykker på omtrent 140 minutter. Så det er 8-10 volumendringer per skift.
Manuell tilbakespoling tar 8–15 minutter av gangen. Du må stoppe maskinen, ta ut den tomme kjernen, laste den inn i en ny trommel, skjøte filmens hale med tråden og tre den på nytt. Det tilsvarer 60–120 minutter tapt produksjon per skift. Søppelsekkprodusenter med automatiske kveilmaskiner forkorter tiden for hvert skifte til 30–45 sekunder. Den spleiset i full fart.
Det er slik flue-tippsystemet fungerer. Den sekundære utrullingsposisjonen holder erstatningsrullen klar. Forkanten var festet med gaffatape. Lasersensoren registrerer dette når diameteren på løpevalsen når det innstilte minimum. kontrollsystemet øker deretter standbyrullingen for å matche linjehastigheten. Den presser den varme mosaikkpinnen mot overlappingspunktet. Den klippet det gamle nettet. Alt dette skjer på 2–3 sekunder. Maskiner stopper aldri.
European Association of Plastics Recycling and Recovery Organisations (EPRO) har operative benchmarking-data for fleksible filmomformere. Dataene viser at automatisert skjøtesystem reduserte gjennomsnittlig nedetid per skift fra rulleforandringer med 85 – 92 prosent. Dette kan gjenopprette 50-100 minutters produksjonstid per skift.
Inline defektdeteksjon og lukket-sløyfekorrigering
Kvalitetstap er en pose laget av spesifikasjoner som må kastes eller selges i lavere klasse. Disse utgjør typisk 3–6 prosent av maskinproduksjonen uten inline-inspeksjon. På 250+ bagasjer per time høyhastighetstoglinje- resulterte et kvalitetsproblem som ikke blir lagt merke til i selv 90 sekunder i 375 dårlige sekker.
Moderne maskinsynsdeteksjonssystem har to nøkkelpunkter.
Seal Check bruker et 2048 – 4096 piksler høyoppløselig-tråd-skannerkamera. Kameraene vil avbilde bunnforseglingen så snart den er laget. Systemkontroller tetningsbreddens jevnhet. Den finner ufullstendig fusjon, eller kulde. Den finner også forurensning som gelpartikler eller støv fanget i forseglingen. Association for Packaging and Processing Technologies (PMMI) sa at inline termisk bildebehandling ved bruk av synlig lys oppdaget 98 prosent av forseglingsdefekter ved hastigheter på mer enn 300 poser per minutt.
Perforeringsinspeksjon bruker et ekstra kamera. Kameraet kontrollerer dybden og jevnheten til perforeringen. En punktering forårsaket av en grunn tourniquet-pose. Et for dypt sår forårsaker for tidlig rift i innpakningen. Systemet måler tykkelsen på gjenværende materialbro ved hvert perforeringspunkt. Den markerer poser utenfor 0.5 -1.5 mm-toleranseområdet.
Når en defekt oppdages, slår systemet ikke bare alarm. Den sender måledata tilbake til tetnings- og perforeringskontrollerne. Hvis tetningstemperaturen er for lav og sammensmeltingen er ufullstendig, vil kontrolleren automatisk heve innstillingspunktet 2 – 3 grader C. Hvis perforeringsdybden er for liten, servojustering av bladdybde 0,02 mm. Denne lukkede-sløyfekorreksjonen er godkjent i samsvar med artikkel 8.5.1 i ISO 9001 kvalitetsstyringsrammeverket for resultatet av kontrollprosessen. Det reduserer kvalitetsrelatert{11}}avfall fra 3–6 prosent til under 0,5 prosent. Dette tilsvarer 6 – 12 ekstra produksjonsminutter per time.
Rask-endre verktøy for produksjon av flere-formater
Etter hvert som søppelsekklinjen utvides, vil størrelser også utvide seg, for eksempel fra 20-liters kjøkkenposer til 240-liters søppelbokser. Målere varierer også, fra tynne poser på 12 mikron til 35 μm kraftige. Og forskjellige stiler, som flattetning, stjerneforsegling, glidelås, forsegling osv. Derfor er rask veksling mellom disse typene en nøkkelfaktor i produksjonen.
SMED SMED-metoden av The Japan Management Association. Mange fabrikker bruker den til å bytte jobb. SMED deler oppsetttiden i to deler. Interne innstillinger betyr at maskinen måtte stoppe. Eksterne innstillinger betyr at du kan være klar mens maskinen fortsetter å gå. En maskin for å lage søppelsekker som følger SMED-reglene har disse funksjonene.
- Rask-frigjøring av tetninger ved hjelp av kamlåsspak i stedet for boltkuttere. Som et resultat er tiden det tar å bytte strekkoder redusert fra 20 minutter til mindre enn 3 minutter.
- Verktøyvogner på plass på forhånd. De holder neste formats tetningsstenger, perforeringsblader og foldeplater rett i maskinen. De er satt opp i den aktuelle kjøringen.
- Servojusteringer etter oppskrift. Lengden, brettebredden og perforeringsposisjonen til disse kontrollposene. PLC vil ringe dem om fem sekunder. Og den trenger ikke mekanisk endring.
- Tilkoblingspunktene til de gjengede føringsskinnene og tapebindingsstasjonene er fargekoder. Derfor trenger ikke operatøren å se på noen håndbok for å finne og koble den riktige banen.
ISO 22400-2 OEE-regler brukes av Institute of Manufacturing Performance. De fant ut at SMED-baserte posemaskiner var i stand til å endre hele formatet på seks til 10 minutter. Denne inkluderer kvalitetssjekker for første vare. Men den gjennomsnittlige maskinen tar 30–45 minutter. For anlegg med 4–6 formatskifter per skift kan du spare 90–180 minutter arbeidstid.
Prediktivt vedlikehold og tilgjengelig utstyr
Uplanlagt nedetid kommer fra en komponentfeil. For eksempel setter lagrene seg fast, tetningsvarmere brenner ut eller et perforeringsblad slites ut. Nedleggelsen har skadet produktiviteten mest. For det skjer uten forvarsel. Du må finne problemet før du kan løse det.
Institute of The Society of Manufacturing Engineers ga ut noen data. Dataene viste at den ikke-planlagte nedetiden for Packers tok 45 til 90 minutter fra driftsstans før de startet på nytt. Diagnose alene tar 25-40 minutter.
Prediktivt vedlikehold løser dette problemet. Den har sjekket helsen til delene. Det gir en advarsel når en del blir verre, men ikke feiler. Det du bør og ikke må gjøre for en maskinprodusent for søppelpose inkluderer:
Vibrasjonssensorer er montert på lager av tetningsstasjon. Akselerasjonssensorer måler vibrasjonsmønstrene til lagrene. Når kappløpet-stripping av lagre begynner, endres vibrasjonsfrekvensen åpenbart. Endringen kan oppdages mellom 200 og 400 arbeidstimer før lageret ryker helt. Dette samsvarer med ISO 10816-regler for mekanisk vibrasjonsinspeksjon. Denne tidlige advarselen gir deg tid til å skifte lagre under et planlagt vedlikeholdsstopp.
Sjekk motstanden til tetningsvarmeren gjennom overvåking. Forseglingen inneholder en patronvarmere. Når varmeovner eldes, øker motstanden også. Ved å se på motstandstrender kan du se når varmeovner nærmer seg slutten av levetiden. Dette forhindrer at tetningstemperaturer ikke fungerer under sirkulasjon. Hvis en slik feil oppstod, ville det forårsake hundrevis av brutte forseglinger før noen operatør la merke til det.
Perforerings-bladkanter var også under overvåking. Men i de fleste tilfeller kan ikke sensoren monteres direkte på bladet. I stedet måler du kraften som kreves for silhuetter. Denne kraften avleses fra dreiemomenttilbakemeldingen til det vingedrevne servosystemet. Bladet sløvet og kraften går opp. Når dreiemomentet er 15 – 20 prosent høyere enn normalt, betyr det at bladene må skiftes. Så du kan planlegge å slipe den eller erstatte den, i stedet for å vente på at kuttkvaliteten blir dårligere og deretter fikse den.
United USA. Energy Efficiency and Renewable Energy Office ved Department of Energy gir veiledning om pålitelighet av produksjonssystem. Den sier at prediktivt vedlikehold av myk-pakkede enheter kan redusere uplanlagt nedetid med 35–45 prosent. De reduserer også vedlikeholdslønnskostnadene med 20–30 prosent sammenlignet med passivt vedlikehold.
Energiledelse og bærekraftig produktivitet
Høyere produktivitet kan bruke mer energi. Dette kan redusere besparelsene dine. Dette gjelder spesielt der strømprisene er høye eller det pålegges karbonavgifter. En maskin til å lage søppelsekker har egenskapene til å spare energi og administrere strømforbruket.
- Servo regenerativ bremsing er en av funksjonene. filmen-indekseringsservoen bremser fra full hastighet til null i hver syklus, motoren blir en generator. Den sender kinetisk energi tilbake til DC-bussen. På raske maskiner som kjører mer enn 250 sykluser per minutt, kan denne resirkulerte energien dekke 15–25 prosent av servosystemets totale strømbehov.
- Seal backup kontroll er en annen funksjon. Under rulleskift, formatendringer eller korte produksjonsstopp opprettholdes forseglingstemperaturen på 85–90 prosent av arbeidsinnstillingspunktet. Det kommer ikke alltid ned til romtemperatur. EU-kommisjonens felles forskningssenter (JRC) har et referansedokument om konvertering av polymerfilm. Standby-modusen reduserer tiden det tar å varme opp forseglingsstangen fra 4–6 minutter til mindre enn 60 sekunder, sa den. Den bruker 40 prosent mindre energi enn full oppvarming.
- Smelting med -på-forespørsel lim brukes også. For maskiner som bruker selvklebende tape til å lage poser med snøre, behandles limet i små partier på 50 – 100 gram ved hjelp av et -ondemand hot-melt-system. De har ikke en full 5-liters tank på 170 hele tiden. Dette reduserer energiforbruket til limsystemet med 35–40 prosent.
Konklusjon
Effektiviteten til en maskinprodusent for søppelpose kommer fra mange ting som jobber sammen. Disse inkluderer maskinens design (som tandemforsegling), bevegelseskontroll (servo-drevet S-kurveindeksering), automasjon (fly-skjærrullendringer), innebygd kvalitetskontroll (syn-basert lukket-sløyfekorreksjon), driftsmetoder (SMED-basert på verktøydesign og vedlikeholdsovervåking basert på verktøydesign og vedlikeholdsplanlegging), planlegging av energiovervåking og vedlikeholdsbruk. (regenerativ bremsing og reservetemperaturkontroll).
Hver del tok igjen en annen type tap. Disse tapstypene er fra OEE-rammeverket. De er brukervennlighet, ytelse og kvalitet. Og effekten av disse delene går ikke bare opp. Multipliser de to.
For eksempel, hvis en maskin øker hvert tapsområde med 15 prosent, øker den totale produktiviteten med omtrent 55 prosent. Ikke 15 prosent. Dette skjer fordi når ytelse og kvalitet også blir bedre, er det mer tid igjen til produksjon.
Det er denne multiplikasjonseffekten som gjør et virkelig produktivitets-teknisk system forskjellig fra bare et raskere.
Referanser
- ISO 22400-2:2014.Automatiseringssystemer og integrasjon - Key Performance Indicators (KPIer) for produksjonsdrift - Del 2: KPI-definisjoner.
- Society of Plastics Engineers (SPE).ANTEC Conference Proceedings - Dvel Time and Seal Strength in High- High Speed Polyethylene Film Sealing.
- IEEE.Transaksjoner på industriell elektronikk - S-Curve Motion Profiler for fleksibel filmindeksering.
- TAPPI Converting Division.Tekniske retningslinjer for dimensjonell repeterbarhet ved filmkonvertering.
- European Association of Plastics Recycling and Recovery Organizations (EPRO).Operasjonelle benchmarkingdata for fleksible filmomformere.
- Association for Packaging and Processing Technologies (PMMI).Innebygde inspeksjonsteknologier for høyhastighets-pakkelinjer.
- ISO 9001:2015.Kvalitetsstyringssystemer - Krav.
- Japan Management Association.Single-Minute Exchange of Die (SMED) metodikk og implementeringsrammeverk.
- Manufacturing Performance Institute.OEE benchmarking-studier for konvertering av utstyr.
- Society of Manufacturing Engineers (SME).Kasusstudier av prediktivt vedlikehold i fleksibel emballasje.
- ISO 10816.Mekanisk vibrasjon - Evaluering av maskinvibrasjon ved målinger på ikke-roterende deler.
- US Department of Energy - Office of Energy Efficiency and Renewable Energy.Veiledning for pålitelighet og vedlikehold av produksjonssystemer.
- Europakommisjonens felles forskningssenter (JRC).BAT Reference Document for Polymer Film Converting Industry.
