В процессе производства мешков для мусора эффективность производства – это не только скорость машины. Линия, работающая со скоростью 250 кругов в минуту, все равно может потерять 30 процентов своей потенциальной производительности. Эти потери происходят из-за микропростоев, отказа от отходов и длительного времени переналадки. Методы повышения фактической производительности машины для изготовления мешков для мусора включают в себя разработку аппаратного обеспечения, управляющее программное обеспечение и проектирование технологического процесса. Чтобы понять эти методы, нам нужно посмотреть на максимальную скорость машины. Нам необходимо понять, как машины устраняют определенные типы потерь, которые снижают производительность.
Различие теоретического и продуктивного результата
Первое правило анализа производительности заключается в том, что номинальная скорость и фактическая производительность редко совпадают. Международная организация по стандартизации в стандарте ISO 22400-2 по ключевым показателям эффективности производственных операций определяет этот разрыв с общей эффективностью оборудования, или OEE. OEE увеличивает доступность, производительность и качество. Например, у машины производительностью 200 пакетов в минуту время простоя составляет 12 процентов. Он работает на 85 процентах своей максимальной скорости, чтобы справиться с изменением материала. И это составляет 4 процента-некондиционного продукта. OEE этой машины составляет около 63 процентов. Таким образом, 37 процентов его теоретической мощности потеряно.
Современная машина для изготовления мешков для мусора устраняет каждую из этих трех областей потерь с помощью специальных инженерных решений. Оператор не полагается на то, что он будет следить за потерями и сокращать их. В следующих разделах мы рассмотрим, как машина сокращает каждый тип потерь.
Тандемная архитектура уплотнения для удвоения производительности
Самый прямой способ повысить производительность — изменить конструкцию машины, а не заставить ее работать быстрее. Старая линия по производству мешков для мусора использует герметичную станцию. Каждая машина на этой станции обрабатывает мешок. Каждый цикл имеет этапы. Пломбы закрываются. Закройте при 160-200 градусах на 0,15-0,4 секунды. Затем откройте его. Затем фильм перемещает сумку вперед. Полный цикл занимает 0,4–0,6 секунды. Это ограничивает производительность примерно до 100–150 мешков в минуту.
Чтобы повысить эффективность производства, машина для изготовления мешков для мусора оснащена устройством серийной запечатывания. Это означает чередование двух станций запечатывания. Станция Б перемещает пленку и готовится к закрытию, когда станция А простаивает. Обе станции имеют один и тот же путь к фильму. Но один за другим они работают в разных положениях сумки. Это позволило удвоить пропускную способность до 250–350 мешков в минуту. Это не сократит вдвое продолжительность пребывания. Это важно, поскольку пребывание менее 0,15 секунды ослабляет уплотнение.
Общество инженеров по пластмассам (SPE) подготовило технический документ о высокоскоростной-сварке полиэтиленовой пленки. В документах показано, что при нормальной температуре уплотнения время пребывания менее 0,12 секунды не позволяет полимерным цепям полностью смешаться по всему уплотнению. Это снизит прочность отслаивания на 25–35 процентов. Серийная конструкция обеспечивает хорошее время простоя. В то же время это удваивает количество печатей, генерируемых в минуту по машинному времени. Это привело к увеличению чистой производительности на 95 процентов по сравнению с одностопорной конструкцией. Это увеличение учтено с учетом дополнительных работ по техническому обслуживанию на втором объекте.
Серво-индексирование пленки и профилирование ускорения
Механизм подачи тонкой пленки протягивает пленку через станции запечатывания, перфорации и резки. Система была основной причиной ограничений скорости и изменчивости продукции. Индексаторы с механическим кулачковым приводом-имеют фиксированные характеристики ускорения. На полиэтиленовую пленку наклеили высокую этикетку. Рывок – это скорость изменения ускорения. Это приводит к тому, что мембрана растягивается, меняет ширину и иногда замедляет скорость более чем на 150 кругов в минуту.
Индексаторы с сервоприводом заменяют кулачки программируемым электронным профилем кулачка. Этот профиль хранится в контроллере движений. Серводвигатель приводит в движение прецизионные роликовые пары. Эти цилиндры обычно имеют диаметр 120–150 мм. Они хромированы-и имеют чистоту поверхности Ra 0,2-0,4 микрона. Ролик плотно удерживает пленку и перемещается вперед на заданную длину пакета. Они используют S-кривую ускорения для ограничения рывков. Это исследовалось в журнале IEEE Transactions on Industrial Electronics. Результаты показывают, что S-образный профиль движения может снизить коэффициент пикового напряжения пленки на 40 процентов по сравнению с профилем постоянного ускорения при той же циклической скорости. Это позволяет машине работать со скоростью 250+ в минуту при работе с пленкой LLDPE толщиной 12 мкм, не превышая предела упругости пленки.
Сервоиндексатор имеет точность позиционирования мешка по длине ±0,3 мм. Эта точность важна, поскольку изменения длины мешка могут повлиять на последующие шаги. Если длина бумажного пакета превышает 2 мм, упаковочная коробка на 500 пакетов окажется слишком длинной. Если тканевый мешок обрезан на 2 мм, размер тканевого мешка не соответствует требованиям. Конверсионное подразделение TAPPI сообщает, что повторяемость размеров находилась в пределах ±0,5 мм, а объемные отходы были снижены на 60–70 процентов по сравнению с допусками ±2 мм.
Автоматическая смена рулонов с помощью системы «летающего сращивания»
Замена ролика является одной из основных причин незапланированных простоев в процессе упаковки в мешки. Стандартный рулон весом 500 кг имеет ширину 1200 мм, а пленка ПВД толщиной 15 мкм — около 28 000 погонных метров. Этого достаточно примерно для 35 000 стандартных мешков диаметром 800 мм. При скорости 250 пакетов в минуту рулоны закончатся примерно за 140 минут. То есть за смену происходит 8-10 смен объема.
Перемотка вручную занимает 8–15 минут за раз. Приходится останавливать машину, вынимать пустую сердцевину, загружать ее в новый барабан, сращивать хвост пленки с бегущей проволокой и перезаправлять ее. Это соответствует 60–120 минутам простоя в смену. Производители мешков для мусора с автоматическими сматывающими машинами сокращают время каждой смены до 30–45 секунд. Он срастался на полной скорости.
Именно так работает-система чаевых. Вторичное положение развертывания удерживает сменный рулон наготове. Его передний край был закреплен клейкой лентой. Лазерный датчик обнаруживает это, когда диаметр ходового ролика достигает установленного минимума. Затем система управления ускоряет резервный ролик, чтобы соответствовать скорости линии. Он прижимает горячую палочку для мозаики к точке перекрытия. Он подрезал старую сеть. Все это происходит за 2–3 секунды. Машины никогда не останавливаются.
Европейская ассоциация организаций по переработке и восстановлению пластмасс (EPRO) располагает данными оперативного сравнительного анализа производителей гибкой пленки. Данные показывают, что автоматизированная система сращивания сократила среднее время простоя за смену из-за замены рулонов на 85–92 процента. Это может восстановить 50-100 минут производственного времени за смену.
Оперативное обнаружение дефектов и коррекция в замкнутом-цикле
Потери качества — это мешок из спецификаций, который надо выбросить или продать в более низком сорте. Обычно на их долю приходится 3–6 процентов производства машин без встроенного контроля. На высокоскоростной железнодорожной линии 250+ мешков в час-проблема качества, которая оставалась незамеченной даже в течение 90 секунд, привела к 375 бракованным мешкам.
Современная система обнаружения машинного зрения имеет два ключевых момента.
Seal Check использует сканирующую камеру с высоким-разрешением- 2048–4096 пикселей. Камеры снимут изображение нижнего уплотнения сразу после его изготовления. Система проверяет равномерность ширины шва. Он обнаруживает неполное слияние или холодность. Он также обнаруживает загрязнения, такие как частицы геля или пыль, попавшие в уплотнение. Ассоциация технологий упаковки и обработки (PMMI) сообщила, что поточная тепловизионная камера с использованием видимого света обнаруживает 98 процентов дефектов уплотнений на скорости более 300 пакетов в минуту.
При проверке перфорации используется вторая камера. Камера проверяет глубину и равномерность перфорации. Прокол, вызванный неглубоким жгутом. Слишком глубокая рана может привести к преждевременному разрыву упаковки пакета. Система измеряет толщину оставшейся перемычки материала в каждой точке перфорации. Он маркирует пакеты за пределами диапазона допуска 0.5 -1.5 мм.
При обнаружении неисправности система не только подает сигнал тревоги. Он отправляет данные измерений обратно на контроллеры запечатывания и перфорации. Если температура сварки слишком низкая и сварка неполная, контроллер автоматически повысит точку настройки на 2–3 градуса C. Если глубина перфорации слишком мала, серворегулировка глубины лезвия составляет 0,02 мм. Эта коррекция замкнутого-контура одобрена в соответствии со статьей 8.5.1 системы управления качеством ISO 9001 на выходе процесса контроля. Это сокращает-отходы, связанные с качеством, с 3–6 процентов до менее 0,5 процента. Это соответствует 6–12 дополнительным производственным минутам в час.
Быстрая-сменная оснастка для-производства различных форматов
По мере расширения линейки мешков для мусора будут расширяться и их размеры, например, от 20-кухонных мешков до 240-литровых вкладышей для мусора. Калибры также различаются: от тонких мешков толщиной 12 микрон до сверхпрочных 35 мкм. И различные стили, такие как плоское уплотнение, звездообразное уплотнение, молния, уплотнение и т. д. Поэтому быстрое переключение между этими типами является ключевым фактором производительности.
SMED — метод SMED Японской ассоциации менеджмента. Многие фабрики используют его для смены рабочих мест. SMED делит время установки на две части. Внутренние настройки означают, что машину пришлось остановить. Внешние настройки означают, что вы можете быть готовы, поскольку машина продолжает работать. Этими функциями обладают машины для изготовления мешков для мусора, соответствующие правилам SMED.
- Быстроразъемные-уплотнения с помощью кулачкового рычага вместо болторезных приспособлений. В результате время, необходимое для обмена штрих-кодами, сократилось с 20 минут до менее 3 минут.
- Тележки с инструментами расставлены заранее. Они удерживают запечатывающие планки следующего формата, перфорационные лезвия и складные пластины прямо в машине. Они настроены в текущем запуске.
- Регулировка сервопривода согласно рецепту. Длина, ширина складывания и положение перфорации этих пакетов контролируются. ПЛК позвонит им через пять секунд. И это не требует механических изменений.
- Точки соединения резьбовых направляющих и станций склеивания ленты имеют цветовую маркировку. Таким образом, оператору не нужно просматривать какое-либо руководство, чтобы найти и подключить правильный путь.
Правила OEE ISO 22400-2 используются Институтом эффективности производства. Они обнаружили, что машины для производства пакетов на базе SMED способны изменить весь формат за шесть-десять минут. Сюда входит первая проверка качества товара. Но в среднем машина занимает 30–45 минут. Для заводов, у которых за смену 4–6 смен формата, можно сэкономить 90–180 минут рабочего времени.
Прогнозируемое техническое обслуживание и доступность оборудования
Незапланированные простои происходят из-за отказа компонента. Например, застревают подшипники, перегорают нагреватели уплотнений или изнашивается лезвие перфорации. Закрытие больше всего ударило по производительности. Потому что это происходит без предупреждения. Вы должны найти проблему, прежде чем сможете ее решить.
Институт Общества инженеров-технологов опубликовал некоторые данные. Данные показали, что незапланированный простой Packers от остановки до перезапуска занял от 45 до 90 минут. Только диагностика занимает 25-40 минут.
Профилактическое обслуживание решает эту проблему. Он проверял исправность деталей. Он предупреждает, когда деталь становится хуже, но не выходит из строя. Что следует и чего нельзя делать при производстве машин для изготовления мешков для мусора:
Датчики вибрации установлены на подшипнике уплотнительной станции. Датчики ускорения измеряют характер вибрации подшипников. Когда начинается гон-разборка подшипников, частота вибрации явно меняется. Изменение можно обнаружить через 200–400 часов работы, прежде чем подшипник полностью выйдет из строя. Это соответствует правилам ISO 10816 по контролю механической вибрации. Это раннее предупреждение дает вам время заменить подшипники во время планового технического обслуживания.
Проверьте сопротивление нагревателя уплотнения посредством мониторинга. Уплотнение содержит картриджные нагреватели. По мере старения нагревателей увеличивается и их сопротивление. Глядя на тенденции сопротивления, вы можете увидеть, когда срок службы обогревателей приближается к концу. Это предотвращает изменение температуры уплотнения во время циркуляции. Если бы такой сбой произошел, это привело бы к поломке сотен пломб, прежде чем это заметил бы какой-либо оператор.
Перфорация-краев лезвия также находилась под наблюдением. Но в большинстве случаев датчик невозможно установить непосредственно на отвал. Вместо этого вы измеряете силу, необходимую для создания силуэтов. Эта сила считывается из обратной связи по крутящему моменту сервосистемы с лопастным приводом. Лезвие затупилось, и сила возросла. Когда крутящий момент на 15–20 процентов превышает нормальный, это означает, что лезвия необходимо заменить. Таким образом, вы можете запланировать его шлифовку или замену, а не ждать, пока качество реза ухудшится, а затем исправить это.
Соединённые США. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики предоставляет рекомендации по надежности производственных систем. В нем говорится, что профилактическое обслуживание устройств в мягкой-корпусной упаковке может сократить время незапланированных простоев на 35–45 процентов. Они также сокращают трудозатраты на техническое обслуживание на 20–30 процентов по сравнению с пассивным обслуживанием.
Энергоменеджмент и устойчивая производительность
Более высокая производительность может использовать больше энергии. Это может уменьшить ваши сбережения. Это особенно верно в тех случаях, когда цены на электроэнергию высоки или введены налоги на выбросы углерода. Машина для изготовления мешков для мусора обладает характеристиками экономии энергии и управления потреблением электроэнергии.
- Серворегенеративное торможение является одной из особенностей. сервопривод индексации-фильма замедляется от полной скорости до нуля в каждом цикле, двигатель становится генератором. Он отправляет кинетическую энергию обратно в шину постоянного тока. На быстрых машинах, совершающих более 250 циклов в минуту, эта переработанная энергия может удовлетворить 15–25 процентов общей потребности сервосистемы в мощности.
- Еще одна функция — контроль резервного уплотнения. Во время смены рулонов, формата или коротких остановок производства температура сварки поддерживается на уровне 85–90 процентов от рабочей температуры. Не всегда температура достигает комнатной. Объединенный исследовательский центр (JRC) Европейской комиссии имеет справочный документ по переработке полимерных пленок. По его словам, режим ожидания сокращает время, необходимое для разогрева сварочной планки, с 4–6 минут до менее 60 секунд. При этом используется на 40 процентов меньше энергии, чем при полном разогреве.
- Также используется плавящийся клей-по требованию. На машинах, использующих клейкую ленту для изготовления пакетов на шнурке, клей обрабатывается небольшими партиями по 50–100 граммов с использованием системы горячего расплава по-по требованию. У них не всегда полный 5-литровый бак при 170. Это снижает энергопотребление клеевой системы на 35–40 процентов.
Заключение
Эффективность производителя машин для изготовления мешков для мусора достигается за счет совместной работы множества вещей. К ним относятся конструкция машины (например, тандемное уплотнение), управление движением (индексация S-кривой с сервоприводом,-управляемая-), автоматизация (смена летучих-сдвигающих валков), линейный контроль качества (коррекция замкнутого-контура на основе машинного зрения-), методы работы (проектирование оснастки на основе SMED-), планирование технического обслуживания (прогностический мониторинг на основе вибрации и крутящего момента) и энергопотребление (рекуперативное торможение и контроль резервной температуры).
Каждая часть восполняла разную потерю. Эти типы потерь взяты из структуры OEE. Это удобство использования, производительность и качество. И эффекты этих частей не просто складываются. Умножьте два.
Например, если машина увеличивает каждую зону потерь на 15 процентов, общая производительность увеличится примерно на 55 процентов. Не 15 процентов. Это происходит потому, что когда производительность и качество также улучшаются, на производство остается больше времени.
Именно этот эффект умножения отличает настоящую производительную-инженерную систему от просто более быстрой.
Ссылки
- ИСО 22400-2:2014.Системы автоматизации и интеграция - Ключевые показатели эффективности (КПЭ) для управления производственными операциями - Часть 2: Определения КПЭ.
- Общество инженеров по пластмассам (SPE).Материалы конференции ANTEC - Время выдержки и прочность сварки при высокоскоростном-склеивании полиэтиленовой пленки.
- IEEE.Сделки по промышленной электронике - S-Профили кривых движения для гибкого индексирования пленки.
- Конверсионный отдел TAPPI.Технические рекомендации по повторяемости размеров при конвертировании пленки.
- Европейская ассоциация организаций по переработке и восстановлению пластмасс (EPRO).Данные оперативного сравнительного анализа для производителей гибкой пленки.
- Ассоциация технологий упаковки и переработки (PMMI).Технологии линейного контроля для высокоскоростных упаковочных линий-.
- ИСО 9001:2015.Требования к системам менеджмента качества -.
- Японская ассоциация менеджмента.Методология и структура реализации одноминутной замены кубиков (SMED).
- Институт производительности производства.Сравнительные исследования OEE для конвертерного оборудования.
- Общество инженеров-технологов (SME).Примеры прогнозного обслуживания в гибкой упаковке.
- ИСО 10816.Механическая вибрация - Оценка вибрации машины путем измерений на не-вращающихся деталях.
- Министерство энергетики США - Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии.Руководство по надежности и техническому обслуживанию производственных систем.
- Объединенный исследовательский центр Европейской комиссии (JRC).Справочный документ по НДТ для промышленности по переработке полимерных пленок.
