كيف تعمل آلة صنع أكياس القمامة على زيادة الإنتاجية؟

في عملية إنتاج أكياس القمامة، كفاءة الإنتاج ليست مجرد سرعة الآلة. يمكن للخط الذي يعمل بسرعة 250 لفة في الدقيقة أن يفقد 30 بالمائة من إنتاجه المحتمل. ترجع هذه الخسائر إلى وقت التوقف الجزئي، ورفض الهدر، وأوقات التغيير الطويلة. تتضمن طرق تحسين الإنتاجية الفعلية لآلة تصنيع أكياس القمامة هندسة الأجهزة وبرامج التحكم وتصميم العمليات. لفهم هذه الأساليب، علينا أن ننظر إلى السرعة القصوى للآلة. ويتعين علينا أن نفهم كيف تقضي الآلات على أنواع معينة من الخسائر التي تضعف الإنتاجية.

التمييز بين المخرجات النظرية والإنتاجية

القاعدة الأولى لتحليل الإنتاجية هي أن السرعة المقدرة والإنتاج الفعلي نادرًا ما يكونان متماثلين. تحدد المنظمة الدولية للمعايير، من خلال ISO 22400-2 بشأن مؤشرات الأداء الرئيسية لعمليات التصنيع، هذه الفجوة من خلال الفعالية الشاملة للمعدات، أو OEE. يضاعف OEE التوافر والأداء ومعدلات الجودة. على سبيل المثال، الآلة التي تم تصنيفها بـ 200 كيس في الدقيقة لديها وقت توقف بنسبة 12 بالمائة. يعمل بسرعة 85 بالمائة من سرعته القصوى للتعامل مع اختلاف المواد. ويتم إنتاج 4%-منتج خارج المواصفات. يحتوي هذا الجهاز على OEE يبلغ حوالي 63 بالمائة. وبذلك يتم فقدان 37% من قدرتها النظرية.

تعمل آلة تصنيع أكياس القمامة الحديثة على إصلاح كل منطقة من مناطق الخسارة الثلاثة هذه بحلول هندسية محددة. ولا يعتمد على المشغل لمراقبة الخسائر وتقليلها. تتناول الأقسام التالية كيفية تقليل الآلة لكل نوع من أنواع الخسارة.

بنية الختم الترادفي لمضاعفة الإنتاجية

الطريقة الأكثر مباشرة لتحسين الإنتاجية هي تغيير تصميم الآلة، وليس جعلها تعمل بشكل أسرع. يستخدم خط إنتاج أكياس القمامة القديم محطة محكمة الإغلاق. تقوم كل آلة في هذه المحطة بمعالجة كيس. كل دورة لها خطوات. يتم إغلاق الأختام. أغلق عند 160-200 درجة لمدة 0.15-0.4 ثانية. ثم افتحه. يقوم الفيلم بعد ذلك بتحريك طول الكيس للأمام. تستغرق الدورة الكاملة 0.4-0.6 ثانية. وهذا يحد من الإنتاج إلى حوالي 100-150 كيسًا في الدقيقة.

من أجل تحسين كفاءة الإنتاج، آلة صنع أكياس القمامة تعتمد جهاز الختم التسلسلي. وهذا يعني بالتناوب بين محطتين الختم. تقوم المحطة B بنقل الفيلم وتستعد للإغلاق عندما تكون المحطة A في فترة التوقف. تشترك المحطتان في نفس مسار الفيلم. لكنهم يعملون واحدًا تلو الآخر في أوضاع مختلفة للأكياس. وقد أدى ذلك إلى مضاعفة الإنتاجية إلى 250-350 كيسًا في الدقيقة. وهذا لن يخفض مدة الإقامة إلى النصف. وهذا أمر مهم لأن البقاء لمدة أقل من 0.15 ثانية يضعف الختم.

لدى جمعية مهندسي البلاستيك (SPE) ورقة فنية حول -ختم أفلام البولي إيثيلين عالي السرعة. تظهر الأبحاث أنه في درجات حرارة الختم العادية، فإن فترة البقاء التي تقل عن 0.12 ثانية لا تسمح لسلاسل البوليمر بالاندماج بشكل كامل في جميع أنحاء الختم. سيؤدي ذلك إلى تقليل قوة التقشير بنسبة 25-35 بالمائة. يحافظ التصميم التسلسلي على وقت توقف جيد. وفي الوقت نفسه، فإنه يضاعف عدد الأختام التي يتم إنشاؤها في الدقيقة الواحدة بواسطة وقت الآلة. وقد أدى ذلك إلى زيادة بنسبة 95 بالمائة في صافي الإنتاجية مقارنة بتصميم التوقف الفردي. وقد أخذت هذه الزيادة في الاعتبار أعمال الصيانة الإضافية في الموقع الثاني.

مؤازرة-فهرسة الأفلام الموجهة وتوصيف التسريع

تعمل آلية دفع الأغشية الرقيقة على سحب الفيلم من خلال محطات الختم والتثقيب والقطع. لقد كان النظام سببًا رئيسيًا لقيود السرعة وتقلب المنتج. تحتوي المفهرسات الميكانيكية - على أنماط تسارع ثابتة. لقد وضعوا ملصقًا شاهقًا على فيلم البولي إيثيلين. الرعشة هي معدل التغير في التسارع. يؤدي هذا إلى تمدد الغشاء وتغيير عرضه، وأحيانًا كسر سرعته بأكثر من 150 لفة في الدقيقة.

تستبدل المفهرسات المؤازرة الكاميرات بملف تعريف كاميرا إلكتروني قابل للبرمجة. يتم تخزين ملف التعريف هذا في وحدة التحكم في الحركة. يقوم المحرك المؤازر بتشغيل أزواج بكرات دقيقة. يبلغ قطر هذه الأسطوانات عادة 120-150 ملم. وهي مطلية بالكروم- ولها تشطيب سطحي يبلغ Ra 0.2-0.4 ميكرون. تحمل الأسطوانة الفيلم بإحكام وتتحرك للأمام وفقًا للطول المحدد للكيس. ويستخدمون منحنى تسارع المنحنى S- للحد من الاهتزاز. لقد درست معاملات IEEE على الإلكترونيات الصناعية هذا الأمر. أظهرت النتائج أن ملف الحركة ذو المنحنى S يمكن أن يقلل من نسبة إجهاد الفيلم القصوى بنسبة 40 بالمائة مقارنة بملف التسارع الثابت بنفس السرعة الدورية. يتيح ذلك للآلة أن تعمل بمعدل 250+ في الدقيقة على فيلم LLDPE بحجم 12 ميكرومتر دون تجاوز حد مرونة الفيلم.

يتمتع المفهرس المؤازر بدقة تبلغ ± 0.3 مم لتحديد موضع طول الكيس. هذه الدقة مهمة لأن الاختلافات في طول الكيس يمكن أن تؤثر على الخطوات التالية. إذا تم قطع الكيس الورقي بطول أكثر من 2 مم، فإن كرتونة التغليف ذات 500 كيس طويلة جدًا. إذا تم قطع كيس القماش بمقدار 2 مم، فإن حجم كيس القماش لا يفي بالمتطلبات. يقول قسم التحويل في TAPPI أن تكرار الأبعاد كان ضمن ±0.5 مم، وانخفض معدل هدر الحجم بنسبة 60-70 بالمائة مقارنة بتفاوتات ±2 مم.

التغيير الآلي للفة باستخدام Flying Splice

يعد تغيير الأسطوانة أحد أكبر أسباب التوقف غير المخطط له في عملية التعبئة. يبلغ عرض اللفة القياسية التي يبلغ وزنها 500 كجم 1200 ملم ويبلغ طول فيلم LDPE 15 ميكرومتر حوالي 28000 متر خطي. وهذا يكفي لحوالي 35000 كيس قياسي مقاس 800 مم. عند إنتاج 250 كيسًا في الدقيقة، يمكن أن تنفد اللفات في حوالي 140 دقيقة. لذلك هناك 8-10 تغييرات في الحجم لكل وردية.

تستغرق عملية إعادة اللف اليدوية من 8 إلى 15 دقيقة في المرة الواحدة. يجب عليك إيقاف الماكينة، وإخراج القلب الفارغ، وتحميله في أسطوانة جديدة، وربط ذيل الفيلم بالسلك الجاري، وإعادة ربطه. وهذا يعادل 60-120 دقيقة من الإنتاج المفقود في كل وردية عمل. يقوم صانعو أكياس القمامة باستخدام آلات اللف الأوتوماتيكية بتقصير وقت كل تغيير إلى 30-45 ثانية. انها تقسم بأقصى سرعة.

هذه هي الطريقة التي يعمل بها نظام -القلب الطائر. يؤدي وضع البسط الثانوي إلى إبقاء لفة الاستبدال جاهزة. تم تأمين حافتها الأمامية بشريط لاصق. يكتشف مستشعر الليزر ذلك عندما يصل قطر أسطوانة التشغيل إلى الحد الأدنى المحدد. يقوم نظام التحكم بعد ذلك بتسريع لفة الاستعداد لتتناسب مع سرعة الخط. يضغط بعصا الفسيفساء الساخنة على نقطة التداخل. لقد قطعت الشبكة القديمة. كل هذا يحدث في 2-3 ثواني. الآلات لا تتوقف أبدا.

لدى الرابطة الأوروبية لمنظمات إعادة تدوير واستعادة البلاستيك (EPRO) بيانات مرجعية تشغيلية لمحولات الأفلام المرنة. تظهر البيانات أن نظام الربط الآلي قلل متوسط ​​وقت التوقف عن العمل لكل نوبة عمل من تغييرات اللفة بنسبة 85 - 92 بالمائة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى استعادة 50-100 دقيقة من وقت الإنتاج لكل نوبة عمل.

اكتشاف العيوب المضمّنة وتصحيح الحلقات-المغلقة

خسائر الجودة هي حقيبة مصنوعة من المواصفات التي يجب التخلص منها أو بيعها بدرجة أقل. تمثل هذه عادةً ما بين 3 إلى 6 بالمائة من إنتاج الماكينة دون إجراء فحص مضمن. في خط السكة الحديدية عالي السرعة 250+ أكياس في الساعة-، أدت مشكلة الجودة التي ظلت دون أن يلاحظها أحد لمدة 90 ثانية إلى ظهور 375 كيسًا سيئًا.

يحتوي نظام الكشف عن رؤية الآلة الحديث على نقطتين رئيسيتين.

يستخدم Seal Check كاميرا مسح سلكية ذات دقة عالية تبلغ 2048 - 4096 بكسل. ستقوم الكاميرات بتصوير الختم السفلي بمجرد تصنيعه. يقوم النظام بفحص توازن عرض الختم. يجد اندماجًا غير كامل، أو برودة. كما أنها تجد تلوثًا مثل جزيئات الهلام أو الغبار المحصور في الختم. وقالت جمعية تقنيات التعبئة والتغليف والمعالجة (PMMI) إن التصوير الحراري المضمن باستخدام الضوء المرئي اكتشف 98 بالمائة من عيوب الختم بسرعات تزيد عن 300 كيس في الدقيقة.

يستخدم فحص التثقيب كاميرا ثانية. تتحقق الكاميرا من عمق وانتظام الثقب. ثقب ناجم عن كيس عاصبة ضحلة. الجرح العميق جدًا يسبب تمزق الأكياس قبل الأوان في الغلاف. يقوم النظام بقياس سمك جسر المادة المتبقية عند كل نقطة ثقب. يتم وضع علامة على الأكياس خارج نطاق التسامح 0.5 -1.5 ملم.

عند اكتشاف خلل، لا يقوم النظام فقط بإصدار الإنذار. يرسل بيانات القياس مرة أخرى إلى وحدات التحكم في الختم والثقب. إذا كانت درجة حرارة الختم منخفضة جدًا وكان الدمج غير مكتمل، فسوف تقوم وحدة التحكم تلقائيًا برفع نقطة الإعداد من 2 إلى 3 درجات مئوية. إذا كان عمق التثقيب ضحلًا جدًا، فسيتم ضبط مؤازر عمق الشفرة بمقدار 0.02 مم. تمت الموافقة على تصحيح الحلقة-المغلقة هذا وفقًا للمادة 8.5.1 من إطار عمل إدارة الجودة ISO 9001 بشأن مخرجات عملية التحكم. فهو يقلل من النفايات المرتبطة بالجودة{11}}من 3 إلى 6 بالمائة إلى أقل من 0.5 بالمائة. وهذا يعادل 6 - 12 دقيقة إنتاج إضافية في الساعة.

تغيير سريع في-أدوات الإنتاج-التنسيقات المتعددة

مع توسع خط أكياس القمامة، تتوسع أيضًا الأحجام، مثل أكياس المطبخ سعة 20-لترًا وصناديق القمامة التي تبلغ سعتها 240 لترًا. تختلف المقاييس أيضًا، من الأكياس الرقيقة بقطر 12 ميكرون إلى الأكياس الثقيلة بقطر 35 ميكرومتر. وأنماط مختلفة، مثل الختم المسطح، والختم النجمي، والسحاب، والختم، وما إلى ذلك. لذلك، يعد التبديل السريع بين هذه الأنواع عاملاً رئيسياً في الإخراج.

SMED طريقة SMED من قبل جمعية الإدارة اليابانية. تستخدمه العديد من المصانع لتبديل الوظائف. يقسم SMED وقت الإعداد إلى قسمين. الإعدادات الداخلية تعني أن الجهاز يجب أن يتوقف. تعني الإعدادات الخارجية أنه يمكنك أن تكون جاهزًا بينما يستمر تشغيل الجهاز. تتميز ماكينة تصنيع أكياس القمامة التي تتبع قواعد SMED بهذه الميزات.

• -تحرير موانع التسرب سريعًا باستخدام ذراع قفل الكامة بدلاً من قواطع البراغي. ونتيجة لذلك، تم تقليل الوقت المستغرق لتبادل الرموز الشريطية من 20 دقيقة إلى أقل من 3 دقائق.
• عربات الأدوات في مكانها مقدما. إنهم يحتفظون بقضبان الختم الخاصة بالتنسيق التالي وشفرات التثقيب والألواح القابلة للطي مباشرة في الجهاز. تم إعدادها في التشغيل الحالي.
• تعديلات مؤازرة حسب الوصفة. الطول وعرض الطي وموضع الثقب لأكياس التحكم هذه. سوف يقوم PLC بالاتصال بهم خلال خمس ثوان. ولا يحتاج إلى تغيير ميكانيكي.
• نقاط الاتصال الخاصة بقضبان التوجيه الملولبة ومحطات ربط الأشرطة هي رموز ألوان. لذلك، لا يحتاج المشغل إلى الاطلاع على أي دليل للعثور على المسار الصحيح وتوصيله.

يتم استخدام قواعد ISO 22400-2 OEE بواسطة معهد أداء التصنيع. ووجدوا أن آلات الأكياس المعتمدة على SMED كانت قادرة على تغيير الشكل بالكامل خلال ست إلى 10 دقائق. يتضمن هذا فحوصات جودة العنصر الأول. لكن الآلة المتوسطة تستغرق من 30 إلى 45 دقيقة. بالنسبة للمحطات التي يتغير تنسيقها من 4 إلى 6 في كل وردية عمل، يمكنك توفير ما بين 90 إلى 180 دقيقة من وقت العمل.

الصيانة التنبؤية وتوافر المعدات

يأتي التوقف غير المخطط له من فشل أحد المكونات. على سبيل المثال، تتعطل المحامل، أو تحترق سخانات الختم، أو تتآكل الشفرة المثقوبة. لقد أضر الإغلاق بالإنتاجية أكثر من غيره. لأنه يحدث دون سابق إنذار. عليك أن تجد المشكلة قبل أن تتمكن من حلها.

أصدر معهد جمعية مهندسي التصنيع بعض البيانات. وأظهرت البيانات أن فترة التوقف غير المخطط لها لشركة Packers استغرقت من 45 إلى 90 دقيقة من الانقطاع إلى إعادة التشغيل. يستغرق التشخيص وحده 25-40 دقيقة.

الصيانة التنبؤية تحل هذه المشكلة. لقد تم التحقق من صحة الأجزاء. إنه يعطي تحذيرًا عندما يصبح الجزء أسوأ ولكنه لا يفشل. تتضمن الأمور التي يجب تجنبها في صانع ماكينة تصنيع أكياس القمامة ما يلي:

يتم تركيب أجهزة استشعار الاهتزاز على محمل محطة الختم. تقوم أجهزة استشعار التسارع بقياس أنماط اهتزاز المحامل. عندما يبدأ السباق- بتجريد المحامل، يتغير تردد الاهتزاز بشكل واضح. يمكن اكتشاف التغيير خلال فترة تتراوح بين 200 و400 ساعة عمل قبل أن ينكسر المحمل تمامًا. يتوافق هذا مع قواعد ISO 10816 الخاصة بفحص الاهتزاز الميكانيكي. يمنحك هذا التحذير المبكر وقتًا لتغيير المحامل أثناء توقف الصيانة المجدولة.

تحقق من مقاومة سخان الختم من خلال المراقبة. يحتوي الختم على سخانات خرطوشة. مع تقدم عمر السخانات، كذلك تتقدم مقاومتها. من خلال النظر إلى اتجاهات المقاومة، يمكنك معرفة متى تقترب السخانات من نهاية عمرها الافتراضي. وهذا يمنع درجات حرارة الختم من الخلل أثناء الدورة الدموية. إذا حدث مثل هذا الفشل، فإنه قد يتسبب في مئات من الأختام المكسورة قبل أن يلاحظها أي عامل.

كانت حواف الشفرة المثقوبة-تحت المراقبة أيضًا. لكن في معظم الحالات، لا يمكن تركيب المستشعر مباشرة على الشفرة. بدلاً من ذلك، يمكنك قياس القوة المطلوبة للصور الظلية. تتم قراءة هذه القوة من ردود عزم الدوران لنظام المؤازرة الذي يحركه الريشة. تبلد النصل وترتفع القوة. عندما يكون عزم الدوران أعلى بنسبة 15-20 بالمائة من المعتاد، فهذا يعني أن الشفرات بحاجة إلى الاستبدال. لذلك يمكنك التخطيط لطحنه أو استبداله، بدلاً من الانتظار حتى تتدهور جودة القطع ثم إصلاحه.

الولايات المتحدة المتحدة. يقدم مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة إرشادات حول موثوقية نظام التصنيع. وتقول إن الصيانة التنبؤية للأجهزة-المعبأة بالبرمجيات يمكن أن تقلل من وقت التوقف غير المخطط له بنسبة 35-45 بالمائة. كما أنها تقلل من تكاليف أعمال الصيانة بنسبة 20-30 بالمائة مقارنة بالصيانة السلبية.

إدارة الطاقة والإنتاجية المستدامة

الإنتاجية الأعلى يمكن أن تستهلك المزيد من الطاقة. هذا قد يقلل من مدخراتك. وينطبق هذا بشكل خاص عندما تكون أسعار الكهرباء مرتفعة أو يتم فرض ضرائب على الكربون. تتميز آلة صنع أكياس القمامة بخصائص توفير الطاقة وإدارة استهلاك الكهرباء.

• تعد الكبح المتجدد المؤازر إحدى الميزات. يتباطأ مؤازرة فهرسة الفيلم - من السرعة الكاملة إلى الصفر في كل دورة، ويصبح المحرك مولدًا. يرسل الطاقة الحركية مرة أخرى إلى ناقل التيار المستمر. في الأجهزة السريعة التي تعمل بأكثر من 250 دورة في الدقيقة، يمكن لهذه الطاقة المعاد تدويرها أن تلبي ما بين 15 إلى 25 بالمائة من إجمالي احتياجات الطاقة لنظام المؤازرة.
• التحكم في النسخ الاحتياطي للختم هو وظيفة أخرى. أثناء تغييرات اللفة، أو تغييرات التنسيق، أو توقفات الإنتاج القصيرة، يتم الحفاظ على درجات حرارة الختم عند 85-90 بالمائة من نقطة إعداد العمل. لا يصل دائمًا إلى درجة حرارة الغرفة. لدى مركز الأبحاث المشترك التابع للمفوضية الأوروبية (JRC) ورقة مرجعية حول تحويل أفلام البوليمر. ويعمل وضع الاستعداد على تقليل الوقت المستغرق لإعادة تسخين شريط الختم من 4 إلى 6 دقائق إلى أقل من 60 ثانية. فهو يستخدم طاقة أقل بنسبة 40 بالمائة من إعادة التسخين الكامل.
• كما يتم أيضًا استخدام الصهر باستخدام مادة لاصقة عند الطلب-. بالنسبة للآلات التي تستخدم الشريط اللاصق لصنع الأكياس ذات الرباط، تتم معالجة المادة اللاصقة على دفعات صغيرة تتراوح من 50 إلى 100 جرام باستخدام نظام الذوبان الساخن حسب الطلب. إنهم لا يمتلئون بخزان سعة 5 لتر عند 170 طوال الوقت. وهذا يقلل من استهلاك الطاقة للنظام اللاصق بنسبة 35-40 بالمائة.

خاتمة

تأتي كفاءة صانع أكياس القمامة من العديد من الأشياء التي تعمل معًا. يتضمن ذلك تصميم الماكينة (مثل الختم الترادفي)، والتحكم في الحركة (فهرسة منحنى S-المدارة مؤازرة)، والأتمتة (تغييرات لفة القص-)، ومراقبة الجودة المضمنة (تصحيح الحلقة المغلقة-المستندة إلى الرؤية)، وطرق التشغيل (تصميم الأدوات المستند إلى SMED-)، وتخطيط الصيانة (المراقبة التنبؤية القائمة على الاهتزاز وعزم الدوران)، واستخدام الطاقة (الكبح المتجدد والتحكم في درجة الحرارة الاحتياطية).

كل جزء يتكون من نوع مختلف من الخسارة. أنواع الخسارة هذه مأخوذة من إطار عمل OEE. فهي سهولة الاستخدام والأداء والجودة. وتأثيرات تلك الأجزاء لا تضيف ما يصل فقط. اضرب الاثنين.

على سبيل المثال، إذا قامت الآلة بزيادة كل مساحة خسارة بنسبة 15 بالمائة، فإن إجمالي زيادة الإنتاجية يبلغ حوالي 55 بالمائة. ليس 15 بالمئة. يحدث هذا لأنه عندما يتحسن الأداء والجودة أيضًا، يتبقى المزيد من الوقت للإنتاج.

وهذا التأثير المضاعف هو الذي يجعل نظام الهندسة الإنتاجية الحقيقي -مختلفًا عن النظام الأسرع.
 

مراجع

• آيزو 22400-2:2014.أنظمة التشغيل الآلي والتكامل - مؤشرات الأداء الرئيسية (KPIs) لإدارة عمليات التصنيع - الجزء 2: تعريفات مؤشرات الأداء الرئيسية.
• جمعية مهندسي البلاستيك (SPE).وقائع مؤتمر ANTEC - إطالة الوقت وقوة الختم في إغلاق طبقة البولي إيثيلين عالية السرعة-.
• IEEE.المعاملات المتعلقة بالإلكترونيات الصناعية - S-ملفات تعريف الحركة المنحنية لفهرسة الأفلام المرنة.
• قسم تحويل TAPPI.المبادئ التوجيهية الفنية لتكرار الأبعاد في تحويل الأفلام.
• الرابطة الأوروبية لمنظمات إعادة تدوير واستعادة البلاستيك (EPRO).بيانات المقارنة المعيارية التشغيلية لمحولات الأفلام المرنة.
• جمعية تقنيات التعبئة والتغليف والمعالجة (PMMI).تقنيات الفحص المضمّنة لخطوط التغليف-عالية السرعة.
• الأيزو 9001:2015.أنظمة إدارة الجودة - المتطلبات.
• جمعية الإدارة اليابانية.منهجية -دقيقة واحدة لتبادل القالب (SMED) وإطار التنفيذ.
• معهد أداء التصنيع.دراسات قياس الأداء OEE لتحويل المعدات.
• جمعية مهندسي التصنيع (SME).دراسات حالة الصيانة التنبؤية في التغليف المرن.
• ايزو 10816.الاهتزاز الميكانيكي - تقييم اهتزاز الآلة عن طريق القياسات على الأجزاء غير الدوارة-.
• وزارة الطاقة الأمريكية - مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة.موثوقية أنظمة التصنيع وإرشادات الصيانة.
• مركز البحوث المشتركة للمفوضية الأوروبية (JRC).الوثيقة المرجعية لأفضل التقنيات المتاحة لصناعة تحويل أفلام البوليمر.