محلات السوبر ماركت تستخدم الأكياس البلاستيكية بمعدل ينذر بالخطر. يمكن لسلسلة البيع بالتجزئة-المتوسطة الحجم استخدام أكثر من مليون كيس أسبوعيًا في جميع متاجرها. الشركات المصنعة التي تزود هذه الحقائب تعمل تحت ضغط مستمر. هوامش الربح منخفضة. مواعيد التسليم صارمة. فترة التوقف عن العمل لا تعني ضياع الوقت فحسب، بل تعني أيضًا خسارة العقود. ماكينة تصنيع اكياس السوبر ماركتالنماذج ليست غير فعالة فحسب، بل لا يمكنها العمل بالسرعة الكافية. إنه ليس خيارًا تجاريًا جيدًا.
تقدم هذه الورقة طريقة الهندسة والتشغيل لصنع الحديثآلة صنع أكياس السوبر ماركتتعمل الأنظمة بشكل مستمر بسرعة 400 وحدة في الدقيقة. ويجب أيضًا الحفاظ على دقة أبعاد منخفضة وقوة الختم وفقدان المواد.
إطار التشغيل المستمر
أنظمة الحركة المؤازرة-تحل محل الكاميرات الميكانيكية
استخدم صانعو الأكياس القديمة أنظمة الكامات الميكانيكية للختم والقطع والطي. عملت هذه الأنظمة بشكل جيد، ولكن مع قيود واضحة. مع كل تغيير للمنتج، يمكنك ضبط الكاميرا يدويًا. مع تضاؤل متابعي الكاميرا، يتضاءل الوقت أيضًا. مع مرور الوقت، أدى هذا إلى تفاقم جودة الإخراج.
تتجه الآلة الجديدة بالكامل تقريبًا نحو التصميمات التي تعتمد على المؤازرة-. كل محطة رئيسية-وحدة تغذية الأفلام، وشريط الختم، وآلة القطع، وآلة الطي، ومكدس الأكياس-تحتوي على محرك مؤازر خاص بها. تقوم وحدة التحكم في الحركة المركزية بتنسيق كل هذا. هذا يلغي الاتصال الميكانيكي بين المحطات. كما يسمح لك بتغيير إعدادات التوقيت رقميًا في ثوانٍ. ليس عليك إعادة تكوين الأشياء يدويًا.
تُظهر الأبحاث التي أجريت في معاملات IEEE في مجال المعلوماتية الصناعية أن آلات التغليف المستندة إلى المؤازرة -حققت توافرًا ميكانيكيًا بنسبة 99.2% خلال 30 يومًا متتاليًا من التشغيل. الآلات التي تعمل بالكام هي 94.5٪ فقط. ويعني هذا الفارق-5 نقاط مئوية تقريبًا-آلاف الحقائب الإضافية في كل وردية عمل (IEEE, 2021).
مثل هذه الموثوقية الضعيفة ليست جيدة لصانعي أكياس السوبر ماركت. إنه يحدد ما إذا كنت ستواجه أو ستفتقد تسليمًا أسبوعيًا إلى مركز التوزيع الخاص بالمتجر.
تسليم المواد بشكل مستمر عبر Flying Connection
أكبر مشكلة في الأكياس الخلفية-إلى-الأكياس هي تدحرجها. يمكن أن تدوم لفة أكياس البقالة القياسية في فيلم البوليمر من 20 إلى 45 دقيقة بأقصى سرعة. عند انتهاء التمرير، إما أن يتوقف الجهاز، أو يقوم بعمل وصلة طيران إذا كان لديه النظام الصحيح.
عندما تكون أسطوانة التشغيل فارغة تقريبًا، يعثر عليها نظام لصق الطيران. لقد أدى إلى تسريع لفة جديدة لتتناسب مع السرعة. ثم قم بربط أطراف اللفات القديمة ببداية اللفات الجديدة. لا تؤدي العملية برمتها إلى إبطاء الشبكة أو إيقاف الإخراج. في الأجهزة التي لا تحتوي على هذه الميزة، يلزم وقت توقف يتراوح من 3 إلى 7 دقائق لكل تغيير في الأسطوانة. وهذا يعادل 40 إلى 90 دقيقة من الإنتاج المفقود في وردية واحدة.
في مبادئها التوجيهية الفنية بشأن كفاءة مواد التعبئة والتغليف، ذكرت منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) أن أنظمة الربط الأوتوماتيكية تقلل من هدر المواد بنسبة 2.5٪ تقريبًا. ويمكنها أيضًا تحسين الكفاءة الإجمالية للمعدات بشكل كبير أثناء عمليات التحويل الجماعية (منظمة الأغذية والزراعة، 2022).
التحميل الآلي للفة وترابط الويب
بالإضافة إلى الربط، يعد وضع لفة جديدة من الفيلم على رف التحرير طريقة أخرى لإبطاء السرعة. تزن اللفة الكاملة لأكياس البقالة ما بين 800 و1200 كيلوغرام. يتطلب التحميل والتفريغ اليدوي رافعة شوكية وعاملين وفترة توقف تتراوح من 10 إلى 15 دقيقة.
جديدآلة صنع أكياس السوبر ماركتتحتوي الأنظمة على مفرشة كهربائية وأنظمة ظرف هيدروليكية أو هوائية. يمكنهم إزالة بكرات جديدة مباشرة من ناقل التغذية. بمجرد اكتمال عملية الخياطة، يبدأ المشغل في تسلسل خيوط الويب تلقائيًا. سيتم إغلاق ذلك من خلال أسطوانة الرقص الخاصة بالجهاز، سلسلة قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي قابلة للطي مع حزام - سلسلة مدفوعة. ليس عليك أن تسحب بيديك. وهذا يقلل وقت معالجة الخيط من 15 دقيقة إلى أقل من 3 دقائق. كما أنه يزيل خطر إصابة العمال عند سحب الشبكة من خلال آلة تعمل على شد الإنتاج.
إدارة الحرارة تحت الحمل المستمر
تبريد شريط الختم الحراري واستقرار درجة الحرارة
يتم إغلاق أكياس البقالة البلاستيكية بالحرارة. تتطلب كل دورة ختم قضيب إغلاق بدرجة 160-200 درجة. يضغط على الفيلم ويسحبه للخلف. بمعدل 400 كيس في الدقيقة، يدور الختم سبع مرات تقريبًا في الثانية. إذا لم تتمكن من التحكم في الحرارة بشكل جيد، فسوف ترتفع درجة حرارة البار مع الحرارة. ويؤدي هذا إلى الإفراط في الغلق-، مما يؤدي إلى إضعاف الطبقة بجوار الختم. وإلا فإنه سيؤدي إلى ضعف الختم والترابط.
يعمل صانع أكياس السوبر ماركت-المصمم جيدًا على حل هذه المشكلة باستخدام موانع تسرب التبريد النشطة. تحتوي قنوات التبريد الخاصة بالقضيب على سوائل يتم التحكم في درجة حرارتها، وعادةً ما تكون عبارة عن ماء أو خليط من الماء-جليكول. هذا يأخذ الحرارة الزائدة بين الدورات. توفر المستشعرات الحرارية-تعليقًا فوريًا لوحدة التحكم في درجة الحرارة في عدة نقاط على القضيب. تقوم وحدة التحكم بعد ذلك بتغيير قوة السخان بالمللي ثانية.
وجدت دراسة منشورة في مجلة علوم التصنيع والهندسة أنه في أنظمة الختم الحراري المستمر، أدى التحكم النشط في درجة الحرارة إلى تقليل التباين في قوة الختم بنسبة 60% مقارنة بالقضبان المبردة بالحمل الحراري السلبي-. كما أنه يزيل فعليًا عيوب الختم البارد التي تحدث في الأنظمة غير المبردة-عالية السرعة (ASME, 2020).
تحمل وقيادة الرصد الحراري
التشغيل المستمر لا يسخن فقط في محطة الختم، ولكن أيضًا في الأجزاء الدوارة للآلة. سوف تسخن المحامل وأتباع كامات الختم وحامل القطع الموجود على أعمدة المحرك الرئيسية تحت حمل ثابت. إذا لم تكن حذرًا، فقد يؤدي ارتفاع درجة حرارة التحمل إلى إتلاف زيت التشحيم. يؤدي هذا إلى تسريع التآكل ويمكن أن يؤدي إلى أعطال كبيرة.
تقوم الآلات عالية الأداء-بتركيب أجهزة استشعار لدرجة الحرارة في نقاط المحامل الرئيسية. عندما تتجاوز درجة حرارة التشغيل الحد المحدد، سيصدر نظام التحكم إنذارًا. وفي بعض الحالات، يقوم النظام نفسه بإبطاء الإنتاج وتبريد الأجزاء. هذا سيمنع الأعطال دون الحاجة إلى التوقف.
الصيانة التنبؤية وهندسة وقت التشغيل
مراقبة الحالة من خلال تحليل الاهتزازات
يعد الفرق بين الصيانة المخططة والفشل غير المخطط له مقياسًا رئيسيًا للإنتاج المستمر. يمكن أن يؤدي الانقطاع غير المتوقع في خط التعبئة إلى تكلفة إنتاجية مفقودة تزيد عن 200 دولار في الدقيقة. كما أنه يسبب تأخير التسليم.ماكينة تصنيع اكياس السوبر ماركتتم تصميم الوحدات للعمل على مدار 24 ساعة يوميًا ويجب اكتشاف المشكلات قبل حدوثها.
تستخدم الآلات الحديثة مقاييس التسارع في الأجزاء الرئيسية. المحمل بشكل أساسي، وعلبة التروس، والمحركات المؤازرة، ومجموعة القطع. تكتشف هذه المستشعرات إشارات الاهتزاز باستمرار. عندما يبدأ المحمل في التشقق أو يبدأ الترس في التشقق، فإن نمط تردد الاهتزاز يتغير بشكل واضح. يمكن لبرامج التعلم الآلي- المدربة في وضع الاهتزاز العادي اكتشاف هذه التغييرات قبل أيام أو حتى أسابيع من فشل الأجزاء فعليًا.
هذه المنظمة الدولية للمعايير التي تغطيها ISO 10816. توفر هذه المواصفة القياسية قواعد لتقييم شدة اهتزاز الآلات الصناعية. تهدف الآلات المصممة للاستخدام المتواصل عادةً إلى مستويات اهتزاز أقل من حد المنطقة ISO 10816. وهي تحذر تلقائيًا عندما تدخل القراءة إلى B (ISO, 2017).
إدارة ارتداء الأدوات
القواطع وأسطح القضبان هي أجزاء بالية. قد يلزم استبدال أو صقل حافة القطع المصنوعة من كربيد التنجستن في ماكينة صنع الأكياس-عالية السرعة بعد 8 مليون إلى 12 مليون دورة. أي حوالي 2-3 أسابيع من الإنتاج المستمر. لا ينتظر نظام التنبؤ جودة القطع الرديئة، ولكنه يحسب إجمالي دورة القطع منذ آخر تغيير للأداة. ومن ثم تتم جدولة الاستبدال خلال وقت الصيانة المقرر.
هذه الطريقة، إلى جانب بيانات التحكم الإحصائية في دقة حجم الكيس، تسمح لفريق الصيانة بتغيير القالب قبل أن تبدأ الجودة في الانخفاض. لن يؤدي هذا إلى إطالة عمر الخدمة للأداة فحسب، بل لن ينتج أيضًا منتجات أقل جودة.
ضمان جودة سرعة الإنتاج
أنظمة الرؤية المضمنة
الإنتاج الضخم عديم الفائدة إذا كان الإنتاج لا يتوافق مع اللوائح. إن أخذ العينات يدويًا، حيث يتم أخذ كيس للفحص كل 500 أو 1000 وحدة، لا يلتقط العيوب العشوائية التي تحدث بين عمليات التفتيش.
ماكينة تصنيع اكياس السوبر ماركتتتميز النماذج بأنظمة رؤية مضمنة للإنتاج المستمر. يقومون بفحص كل كيس أثناء مغادرته محطة القطع. تلتقط الكاميرا عالية السرعة- منطقة الختم وتتعامل مع القطع وحجم الكيس الإجمالي بأقصى سرعة. يقوم برنامج معالجة الصور بمقارنة كل كيس بنموذج مرجعي. فهي تحدد مشاكل مثل الأختام غير المكتملة، أو قطع المقبض المفقودة، أو حدود خطأ الحجم، أو الأسطح المتسخة.
تتعامل المواصفات الفنية للجنة الأوروبية للمعايير (CEN) CEN/TS 15901 مع الفحص البصري التلقائي في إنتاج التغليف. وتوصي بإجراء عمليات فحص عبر الإنترنت بنسبة 100% للمنتجات التي يمكن أن تشكل أعطالها الهيكلية خطرًا على سلامة المستهلكين. تعتبر أكياس البقالة التي تحمل أشياء ثقيلة أو ساخنة مثالًا جيدًا (CEN، 2021).
كفاءة الطاقة في ظل الحمل المستمر
إن تشغيل الآلة لأسابيع متواصلة يتطلب الكثير من الطاقة. يمكن أن تعمل خطوط إنتاج الأكياس عالية السرعة-من 25 إلى 40 كيلووات. ولذلك فإن كفاءة الطاقة مهمة لكل من البيئة والميزانية.
من الطبيعي أن تكون الآلات التي تعمل بمحرك مؤازر أكثر كفاءة من الآلات الهيدروليكية أو الهوائية. إنهم يستخدمون القوة فقط عندما وأينما يحتاجون إليها. يلتقط محرك المؤازرة المتجدد الطاقة من الخطوات البطيئة، كما هو الحال عندما يتم سحب شريط الختم إلى الخلف. يرسلون الطاقة مرة أخرى إلى نظام الطاقة الخاص بالآلة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل إدارة الطاقة الاحتياطية على إيقاف تشغيل الأجزاء غير المرغوب فيها، مثل السخانات والأحزمة الناقلة والأضواء، في وقت قصير. سيؤدي ذلك إلى تقليل هدر الطاقة أثناء فترة الراحة.
خاتمة
إن تلبية الحاجة إلى الإنتاج الضخم لا تعني بناء آلات أسرع. فهو يتطلب منهجًا على مستوى النظام-يأخذ في الاعتبار كل الاختناقات المحتملة. تتضمن هذه الخطوات تغذية المواد، والتحكم في الحرارة، وتآكل الأجزاء، وفحص الجودة، واستخدام الطاقة. يحقق عمال تعبئة الأكياس في السوبر ماركت إنتاجًا مستقرًا من خلال -الدقة المؤازرة، والتعامل التلقائي مع اللفائف، وإدارة الحرارة النشطة، والصيانة التنبؤية، وفحص الجودة عبر الإنترنت. تعمل كل هذه العناصر معًا للحفاظ على تدفق الأكياس بمعدل عدة مئات في الدقيقة، بالتناوب وبقليل من المساعدة. تم ضبطها جيدًا-.آلة صنع أكياس السوبر ماركتيقوم بمزامنة جميع هذه الأنظمة لتحقيق مخرجات متسقة مع الحفاظ على سلامة الحقيبة عبر كل وحدة.
نظرًا لأن سلاسل توريد البيع بالتجزئة تستمر في المطالبة بمهل زمنية أقصر وجداول زمنية للتسليم، فإن التعقيد الهندسي لهذه المعدات سيكون أكثر أهمية بالنسبة لتكلفة وأداء إنتاج التغليف المرن.
مراجع
IEEE. (2021).آلات التعبئة والتغليف التي تعتمد على المؤازرة-: تحليل الموثوقية وسهولة الاستخدام في بيئات الإنتاج المستمر. معاملات IEEE في المعلوماتية الصناعية، 17(8)، 5462-5471.
منظمة الأغذية والزراعة (منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة) (2022).المبادئ التوجيهية الفنية بشأن كفاءة مواد التعبئة والتغليف في سلسلة توريد الأغذية بالتجزئة. روما: منظمة الأغذية والزراعة.
الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) (2020).التنظيم الحراري النشط في أنظمة الختم الحراري المستمر: التأثير على تغيرات قوة الختم. مجلة علوم وهندسة التصنيع، 142(11)، 111004.
ISO (المنظمة الدولية للمعايير 2017).ISO 10816: الاهتزاز الميكانيكي-تقييم اهتزاز الآلة عن طريق قياس الأجزاء غير الدوارة-. جنيف: المنظمة الدولية للتوحيد القياسي.
CEN (اللجنة الأوروبية للمعايير) (2021).CEN/TS 15901: متطلبات الفحص البصري الآلي في إنتاج التغليف -وطرق الاختبار. بروكسل: CEN.
