Breytingin frá handvirkri og hálf-sjálfvirkri framleiðslu yfir í fullkomlega sjálfvirkar framleiðslulínur er stærsti þáttaskilin í einnota-matarþjónustupökkunariðnaðinum. Eftirspurn heimsins eftir sjálfbærum einnota vörum fer ört vaxandi. Þar af leiðandi verða framleiðendur að spá vel fyrir um framleiðslu til að standast birgðasamninga og réttlæta útgjöld í nýjar vélar. Að skilja almennt úrval af fullkomlega sjálfvirkum pappírsplötum er meira en bara að lesa sérstakt blað. Það krefst góðs tökum á vélaverkfræði, efnisfræði og hvernig á að reka það. Í þessari grein er fjallað ítarlega um svið framleiðslugetu, þá þætti sem breyta raunverulegri framleiðslugetu og mælikvarða á raunverulegri framleiðni frá tæknilegu sjónarhorni. Það notar aðeins fræðilegar rannsóknir og tækniskýrslur iðnaðarins. Fyrir hvaðafullsjálfvirk pappírsplötuvél, áætlanagerð um afkastagetu verður að byrja með skýrum greinarmun á fræðilegum hámarkshraða og viðvarandi-framleiðsla í raunheiminum.
Skilgreiningargeta: Fræðilegt hámark vs sjálfbært framleiðsla
Lykilatriði sem oft er gleymt í fyrstu athugunum á búnaði er bilið á milli hámarkshraða pappírs og raunverulegrar daglegrar framleiðslu. Framleiðendur sýna venjulega hámarkshraða við fullkomnar rannsóknarstofuaðstæður fyrir kjörefni. En iðnaðarverkfræðirannsóknir hafa alltaf sýnt að raunframleiðsla lækkar venjulega um á milli 75% og 85% prósent. Þetta felur í sér skiptitíma, stöðvunartíma og gæðaleiðréttingar [1].
Fyrir staðlaðfullsjálfvirk pappírsplötuvél, hámarkshraði gamalla vökva- eða pneumatic kerfa er venjulega 40 til 80 plötur á mínútu. Nýrri servó-drifnar gerðir geta náð 90-120 plötum/mínútu. En raunveruleg dagleg framleiðsla átta-stunda vaktarinnar, ásamt venjulegu sliti, er venjulega 30 til 65 plötur á mínútu fyrir meðal{11}}vélar. Fyrir hágæða servo-rafmagnskerfi hefur það 70 til 100 númeraplötur á mínútu. Þetta bil sýnir hvers vegna kaupendur verða að krefjast „heildar búnaðarvirkni“ (OEE) gagna, ekki bara kröfur um hámarkshraða. OEE sameinar notagildi, frammistöðuhlutfall og gæðaávöxtun í eina tölu til að sýna sanna vinnuhæfni.
Vélræn uppbygging sem aðalákvarðandi getu
Grunnhönnun mótunarbúnaðarins setur hámarkshraða fyrir hvaða vél sem er. Það eru þrjár helstu tegundir sem eru algengar á markaðnum. Hver hefur mismunandi framleiðslueiginleika.
Vökvapressukerfi er gamli staðallinn. Þessar vélar nota vökvaafl til að búa til myndunarþrýsting. Þeir veita sterkan kraft, en hægjast á viðbragðstíma loka og dæla. Rannsóknir á hagræðingu framleiðsluferla sýna að vökvakerfi hafa náttúruleg hraðatakmörk vegna þjöppunar vökva og seinkun á lokuskipti [2]. Þess vegna mun vökva sjálfvirk pappavél sem er í stöðugri vinnu almennt viðhalda 35-50 plötum á mínútu.
Pneumatic-vélræn tvinnkerfi bæta hreina vökvahönnun. Þeir nota þjappað loft til að flýta fyrir hreyfingu þrepa sem ekki eru-myndandi, en viðhalda vökvaþrýstingi til að mæta raunverulegu stimplunarslaginu. Þessi tegund nær venjulega stöðugum hraða á bilinu 45 til 70 plötur á mínútu.
Servó-rafkerfi er nýjasta-framkvæmdatæknin. Þeir koma í stað fljótandi orku fyrir bein-drifinn mótor. Þess vegna koma þessar vélar í veg fyrir vökvatöf og leyfa forritanlegt hreyfimynstur. Fræðileg rannsókn á servópressutækni sannar að sjálfstæð ásstýring skarast mótunar-, útkastar- og fóðrunarþrep. Í samanburði við vélrænt tengd kerfi er heildarlotutíminn styttur um 30-40% [3]. Servó-drifinn búnaður tekur á milli 70 og 110 plötur á mínútu. Fyrir smærri stærðir ná sum sérstök háhraðatæki 130 plötur á mínútu. Við mat á afullsjálfvirk pappírsplötuvél, vélrænni arkitektúrinn-vökva, pneumatic-blendingur eða servó-rafmagn-skilgreinir beint efri mörk framleiðsluhjúpsins.
Efnisfræði og grunnbreytur
Afkastageta snýst aldrei um vélina sjálfa. Það er alltaf tengt hráefninu sem notað er. Þyngd pappírsins, raki, húðunarefnafræði og trefjagerð hafa öll áhrif á eftirspurn eftir niður í miðbæ, sem hefur áhrif á framleiðslu.
Í tækniriti Pulp and Paper Study Group er lögð áhersla á að þykkari pappír taki lengri tíma að hita til að ná góðri viðloðun og felgumyndun [4]. Vélar sem keyra 170 GSM húðaðan pappír geta framleitt 80 plötur á mínútu. En vinnsla 300 GSM lagskipt á sömu vél gæti fært þann fjölda niður í 50 á mínútu. Breytingar á rakainnihaldi endurunninna trefja gera einnig afkastagetuáætlun erfiðari. Mismunandi vatnsinnihald þýðir að lengd dvalar verður að breytast, þannig að vélin getur ekki alltaf starfað á hæsta fasta hraðanum.
Gerð húðunar skiptir líka máli. Gömul pólýetýlenhúð bráðnar og þéttist við annað hitastig en nýja vatns--- eða pólýmjólkursýru-lífbrjótanlega húðin. Vatns-hindrunarhúð, sem nú er sífellt krefjandi, þarf oft hærra hitastig eða lengri tíma til að storkna. Framleiðendur skoðafullsjálfvirk pappírsplötuvélverða að nota eigin sérstök efni, frekar en staðlað prófunarsýni, til að athuga framleiðslugetu þeirra. Í stað bjartsýnar tölu ættu birgjar að leggja fram hæfileikatöflur sem sýna framleiðslu eftir þyngd og húðunargerð.
Flöskuhálsar fyrir aukakerfi og línusamþættingu
Myndunarpressur eru aðeins einn hluti af heildarframleiðslukerfinu. Raunveruleg framleiðsla er oft takmörkuð af viðbótarbúnaði sem getur ekki haldið í við prentun. Staflari, borð, kantklippur og pökkunarfæribönd verða að vinna saman til að forðast stíflur.
Iðnaðarsjálfvirknistaðlar segja að línujafnvægi sé lykillinn að því að ná metinni afkastagetu. Lítill niðurstreymishluti sem er of hægur getur dregið úr framleiðslu um 20-30% [5] á allri framleiðslulínunni. Til dæmis, ef prentvél getur framleitt 90 plötur á mínútu og stöflunarvél getur unnið aðeins 70 plötur á mínútu án rangstöðu, er raunveruleg afkastageta 70. Nútímaleg afkastamikil tæki nota nú vélfæraval og staðsetningarkerfi með sjónstýrðri kvörðun. Þetta tryggir að aukaafköst passi við prentvélina. Við athugun á framleiðslugetu verður kaupandinn að skoða forskriftir allrar framleiðslulínunnar, ekki bara prentvélina sjálfa. Afullsjálfvirk pappírsplötuvélgetur aðeins skilað hlutfalli sínu þegar öll uppstreymis- og niðurstreymiskerfi eru samstillt og jafnvægi til að passa við mótunarhraða þess.
Rekstrarþættir sem hafa áhrif á viðvarandi afkastagetu
Vélbúnaður er ekki það eina sem skiptir máli. Mannlegir þættir og ferli geta einnig haft veruleg áhrif á raunverulega framleiðslu. Tíðni vöruskipta, viðhald, færni rekstraraðila og verksmiðjuaðstæður hafa áhrif á daglega framleiðslu.
Vélar með skyndibreytingarverkfærum og formúlaminni geta dregið úr niður í miðbæ meðan á vörukeyrslu stendur. Það heldur getu stöðugri undir mismunandi áætlunum. Hins vegar geta vélar sem krefjast mikillar handstillingar á mótum tapað 15-25% af framleiðslutíma sínum, þar sem skipta þarf út mótum í verksmiðjum sem framleiða margar vörutegundir. Raki og hitastig verksmiðjunnar mun breyta afköstum og kælihraða pappírsins. Framleiðsla frá loftslagsstýringarstöðvum getur hækkað eða lækkað um 10-15 prósent eftir árstíðum. Sýnt hefur verið fram á að tækniskólavottuð þjálfunaráætlanir bæta verulega rekstrarháð OEE. Þess vegna er þjálfun starfsmanna jafn mikilvæg og að velja réttu vélarnar til að ná uppgefnu afkastagetusviði [6].
Niðurstaða
Alveg sjálfvirk pappírsplata tvenjulega á bilinu 35 til 130 blöð á mínútu. Það fer eftir gerð vélarinnar, efniseiginleikum, línuuppsetningu og hvernig raflögnin ganga. Hins vegar ætti að nota 75-85% af hámarkshraða við skipulagningu raunverulegrar framleiðslu. Þú verður að skoða OEE tölurnar, ekki bara hámarkshraðaauglýsingar. Sem stendur eru Servo-rafkerfi orðin mikilvægur hluti af-háframleiðslugetu. Vökva- og pneumatic blendingar þjóna millibilum. Mikilvægast er að alltaf þarf að huga að getu í tengslum við tiltekið efni og heildarlínuuppsetningu. Þeir sem skoða afkastagetu í þessu víðtæka sjónarhorni munu spá betur, forðast dýrt ofmat og velja vélar sem mæta bæði núverandi eftirspurn og framtíðarvexti.
Heimildir
[1] Nakajima, S. (2021). * TPM prófíl: Heildarframleiðniviðhald og heildarvirkni búnaðar*. Framleiðni Press. Grunnur fræðilegur texti OEE útreikningsaðferða og dæmigerð skilvirkni tap viðmið í stakri framleiðslu er komið á fót.
[2] Altintas, Y., & Verl, A. (2022). "Fóður-drifin kerfi og vélræn virkni í nútíma framleiðslu."CIRP annálar, 71(2), 687-710. Ritrýndar tímaritsgreinar greina hraðatakmarkanir vökva á móti rafmagnsvirkjunarkerfum í pressuforritum.
[3] Neugebauer, R., & Drossel, WG (2023). Servo pressutækni: bætir sveigjanleika og framleiðni vinnslu í málmplötum og samsettum mótun.Framleiðsluverkfræði rannsóknir og þróun245-258. Akademískar rannsóknir á styttingu hringrásartíma með óháðri servóásstýringu.
[4] TAPPI (2022). Hitamótunarfæribreytur fyrir trefja-undirstaða matvælaþjónustuumbúða: samspil undirlags og húðunar.TAPPI Journal Technical Papers, 21(6), 33-44. Rit Tæknifélagsins skjalfesta hvernig málfar, raki og húðunarefnafræði hefur áhrif á dvalartíma og afköst.
[5] International Automation Society (2023).ISA-95 Enterprise-Control System Integration: línujafnvægi og afköst hagræðingarstaðla. ISA tækniskýrsla TR95.00.07. Uppstreymis- og niðurstreymisbúnaður samstilltur við iðnaðarstaðalskjöl til að ná jafnvægi í línugetu.
[6] Vinnuverndarstofnun (2021). Skilvirkni þjálfunar starfsmanna í sjálfvirku framleiðsluumhverfi: áhrif á skilvirkni búnaðar og öryggisafkomu.NIOSH tæknirit nr. 2021-145. Ríkisrannsóknarstofnanir rannsaka fylgni á milli skipulagðra þjálfunaráætlana fyrir stjórnendur og mælanlegra umbóta í sjálfbærri framleiðni véla.