Автоматические линии экструзионного экструзионного литья стали самым надежным способом для производителей полых контейнеров для извлечения ручного труда из производственного цикла без ущерба для объема и качества. В литье под давлением процесс экструзии образует горячую трубку расплавленного материала, называемую паризоном, которая захватывается в пресс-форму и надувается сжатым воздухом, пока не принимает формы полости. Фактическое свойство этого процесса — обработка горячего паризона, отстраивание предварительного заполнения, проверка утечек, маркировка и упаковка — исторически зависело от длиной ряда человеческих рук. Для предприятий, работающих в трехсменном графике, эти руки превращаются в стоящий такой текущий персонал в тридцать человек и более, просто чтобы обеспечить работу одного модуля. В этом документе приведено конкретное заводское данные о том, как автоматическая линия экструзионного экструзионного литья исключает эти ручные роли по одному модулю за один раз, какие числа рабочих мест и количества изготовленных изделий на одного человека в смену получаются на практике, как изменение отражается на индексе снижения расходов на труд и сроке окупаемости, измеряемом только в месяцах. Читатели должны получить четкое представление о том, какие роли исчезают первыми, сколько операторов остается после автоматизации, как меняется качество и ОЭЕ и как выражается деловое соображение таким образом, чтобы он устоял на любом рынке труда, — посредством учета рабочих мест, единиц на человека за смену, процентного снижения, показателя базовой индекса 100 и срока окупаемости в месяцах вместо цитирования какой-либо оплаты труда или валюты.
Мы строго фокусируемся на замещении рабочей силы и проверенных результатах завода. Компанionskyй анализ издержек энергетических ресурсов, материала и сокращения цикла времени получения продукта для высокоэффективных машин EBM рассматривается отдельно; здесь речь идет о людях, ролях и измеряемом снижении прямого ручного труда при переходе от полуавтоматической ячейки к полностью автоматизированной. Компания Apollo, фабрика Wanplas, специализирующаяся на машинах для экструзионно-выдувного литья (EBM) в течение более чем двадцати лет, накопила опыт установки и переоборудования в более чем девяноста странах, и общие закономерности, описанные ниже, отражают этот опыт работы, а не теоретические модели.
Полуавтоматизированная (за смену)
Скрытый бремят ручного труда в полуавтоматических линиях EBM
Трудоемкость – это главный фактор, определяющий, окупится ли инвестиция в линии экструзионно–формования вовремя. Семиавтоматическая линия экструзионного формования выглядит просто снаружи: вулканизатор топит смолу, экструдируется паразион, пресс закрывается, и в результате образуется бутылка. Однако важно учитывать все, что происходит с бутылкой после ее выноса из пресса. Нужно подбирать смолу, нужно следить за машиной, несколько человек должны утилизировать прессовку, кто-то должен проверять на течь, кто-то должен маркировать, несколько человек должны упаковывать, а кто-то должен координировать весь процесс. Все эти позиции – это фиксированные расходы, которые зависят от рабочих смен, а не от того, насколько у вас много интеллекта.
Структурная проблема заключается в том, что полуавтоматические линии делят работу на множество мелких ручных задач, которые нелегко объединить. Один только удаление промежутков может потребовать двух или трех человек на загруженной бутылочной линии, поскольку необходимо обрабатывать отрезанные горлышко и корпус, сортировать их и возвращать или выбрасывать. Тестирование на утечку с помощью ручного взвешивания создает пробел в качестве, из-за которого требуется дополнительная проверка в низовой части процесса. Маркировка и упаковка — повседневные, но трудоёмкие операции, и это именно те задачи, где качество ухудшается ближе к окончанию продолжительного смены. В результате персонал является большим, его объем меняется, и его затруднительно масштабировать во время пиковых нагрузок без привлечения дополнительных сотрудников.
Ручное трудоемкое занятие на полуавтоматической линии EBM не является единственной статьей расходов – это стандарт десяти или более роликов в смену, что при работе в три смены увеличивается в три раза и ограничивает качество и единообразие выпускаемой продукции.
Автоматизация атакует эту паллету напрямую. Вместо того чтобы просить одного оператора делать много вещей, полностью автоматизированная линия просит небольшую команду-проводку, чтобы надзором занимались много машин, которые при этом выполняют работу самостоятельно. Экономический смысл ясен: машина, выполняющая пресс-терапию, тестирование на утечку, визуальный осмотр, маркировку и упаковку, не перерывает работу, не утомляется в последние часы смены и не изменяет свой процент брака в зависимости от настроения или усталости. В последующих разделах приводятся точные цифры о том, сколько ролей исчезают, а что остаётся.
Анатомия трёхсменного полуавтоматического цеха для экструзионных формовочных машин.
Чтобы понять сэкономленные средства, сначала нужно посчитать людей. Представительное полуавтоматическое строение для экструзионного формования под давлением, производящее бутылки или небольшие барабаны по графику трехсменного рабочего дня, обычно выполняет следующие непосредственные функции за смену: один кормораздатчик, пополняющий наличие смолы и управляющий бункером для сушки; один рабочий по наблюдению за станком, контролирующий формирование смазки и устраняющий незначительные заклинивания; два-три работника, выполненные удаление остатков изготовившего стек, которые режут корпус бутылки и ее горлышко; один тестировщик герметичности, выполняющий контроль образцов или полную проверку вручную; один работающий по нанесению значков; два пакера, которые укладывают готовые контейнеры в коробки; один инспектор контроля качества и один руководитель смены. В общей сложности это десять или одиннадцать человек за смену, не включая вспомогательного персонала, оперативных обслуживающих работников и пр.
При трехсменном режиме работы вычисления однозначны. При десяти рабочих на смену три смены означают тридцать непосредственных операторов каждый день. При одиннадцати на смену дневный объем непосредственных рабочих достигает тридцати трёх. Прибавьте к этому незначительную плавающую часть на часы перерывов, отсутствие и покрытие выходных, и эффективный штат постоянных работников в одной ячейке может увеличится до сорока человек. После этого покажите несколько таких ячеек на производственной площадке, и базовая рабочая сила внезапно станет основным фиксированным расходом операций. Она во многом превышает расходы на энергию или даже смолу во многих применениях в бутылках и балонах.
В следующей таблице показано отличие этой исходной точки от полностью автоматической конфигурации, работающей с тем же результатом. В полностью автоматической конфигурации на смену остается один инспектор патруля и половина специалиста по техническому обслуживанию — целенаправленное деление на части из-за того, что один квалифицированный специалист обслуживает несколько линий. Это основное сравнение, которое выстраивает все последующие примеры.
Полуавтоматический вариант персонала в сравнении с полностью автоматизированным
| Роль/функция. | Устраненные ручные роли | Полностью автоматически (на смену) | 0 (автоматизированный 100% тест) |
|---|---|---|---|
| Закрытие дозатора смолы и уход за бункером | 19 | 0 (центральная подача) | 19 |
| Наблюдение за машинами | 19 | 0,3 (патрулирование) | 0,7 |
| Удаление вспышек/дефлащирование | 2 до 3 | 0 (дефлашание в потоке) | 2 до 3 |
| Тестирование на герметичность. | 19 | 0 (автоматизированная маркировка) | 19 |
| Маркировка | 19 | 0,5 (рассчитано за план работ) | 19 |
| Упаковка в ящики | 14 | 0 (автоматическое пакетирование) | 14 |
| Контроль качества | 19 | 0,2 (система визуального контроля) | 0,8 |
| Руководитель смены | 19 | 0 (централизованная | 19 |
| Техник по техническому обслуживанию | Однофазный режим (реактивный). | 0,5 (планируется) | н/д |
| Общая сумма за смену. | 10–11 часов рабочего времени | 1,5 | 8,5 до 9,5 |
| Три смены в сутки | 30–33 | 4,5 | ~85% сокращение |
Разделенные по сезонам записи в автоматизированном разделе отражают разделенное обеспечение: один инспектор патруля патрулирует несколько линий, а один технический специалист по техническому обслуживанию отвечает за половину одного участка в каждой линии, так как плановое предварительное обслуживание осуществляется в течение всей недели. Головной вывод состоит в том, что при такой же производительности рабочая сила сокращена примерно на 85%, что является самым важным показателем в любой проблеме, связанной со сбережением рабочей силы, для линий автоматизированного экструзионного формования изделий под давлением.
Автоматизированные блоки, которые постепенно заменяют операторов
Полностью автоматизированная линия — это не одно устройство, а цепь модулей, каждый из которых отменяет роль, выполняемую вручную. Понимание цепи позволяет заведению поэтапно вывести в эксплуатацию инвестиции: он может начать с отмены самых дорогих или самых подверженных ошибкам ролей и добавлять модули позже по мере роста бизнес-проекта. Ниже представлена полная карта модулей, за которой следует более подробная информация о наиболее важных из них.
- Центральное наполнение. system— вакуумная загрузка, сушильная емкость и гравиметрическое смешивание удаляют роль поддона и стабилизируют постоянство материала.
- Automatic parison cut-off and flash recoveryРазделение горячего паразиона, а также дробилка и конвейер возвратов позволяют сократить количество брака и устраняют необходимость в ручной обработке прессовки.
- Робот для отбора— шестиосный или габловый робот удаляет готовую бутылку и передает ее последующим станциям.
- Пресс-терапия и светлая обработка на всех узлах линии–резает горлышко бутылки и шлифует его по спецификации без участия человека.
- Тестирование на наличие утечек в 100%- станции дифференциального давления тестируют каждую бутылку, заменяя ручной отбор пробы.
- Визуальный осмотр.Камеры проверяют корпус, шею, цвет, полосы и толщину стенок, заменяя визуальный контроль качества.
- Automatic labeling and coding— аппликаторы для нанесения этикеток и струйные принтеры помечают каждое изделие.
- Automatic packing and palletizingРоботы для упаковки ящиков и палетизации отменяют необходимость в ручной загрузке ящиков.
В таблице ниже каждой модуля присваивается определенный балл, который отражает объем труда и сложность ее реализации. Сложность реализации оценивается как низкая, средняя или высокая, исходя из усилий по интеграции, а не из стоимости, поскольку в настоящем материале целенаправленно избегается упоминание стоимости компонента.
Модуль автоматизации, функция, замененный персонал и сложность
| Модуль автоматизации | Главная функция | Ручные роли заменили | Сложность реализации |
|---|---|---|---|
| Центральное наполнение. | вакуумное загрузка, сухое хранение, гравиметрическое смешивание ±0,5% | Загрузчик (1/смену) | Низкий |
| Срез паразитной массы + восстановление вспышки | Вырезывание, слом, транспортировка переработанного материала — 20–35%. | Обработка обкрашивания (частичная) | Средний уровень |
| Робот для отбора | Работа в течение 1,2–2,5 с/цикл | Передача бутылок (1/смену) | Низкий |
| Пресс-терапия на всех узлах линии + машинка для светлой обработки | Подгонка фотосвечения, скругление горловины. | Дефлашеры (2-3 человека/смену) | Средний уровень |
| Станция тестирования на просочившиеся жидкости | Дифференциальный регулятор 0,5-3 кПа, 0,05 мм пористости. | тестер на течь (1 на смену) | Средний уровень |
| Визуальный осмотр. | Тело/шея/цвет/полоса/стена. | Инспектор сырьевного контроля (1/смена) | Высокая степень очистки |
| Labeling + coding | Нанесение знака, печать кода | Этикетчик (1/смена) | Низкий |
| Робот для упаковки и паллетирования | Пачка изделий, штабелёная паллета | Линейка (2/смена). | Средний уровень |
Обратите внимание на порядок усложняемости. Кормление, выбор той или иной детали роботом и маркировка — задачи с низкой сложностью и быстрыми результатами. Очистка от защитной пленки, проверка на протекание и упаковка — задачи средней сложности и удаляющие максимальное количество блокирующих факторов. Визуальный контроль — задача с высокой сложностью, поскольку требует освещения, калибровки и настройки порогов приемки/отбраковки, однако это модуль, который наиболее влияет на повышение последовательности и перекладывает на себя роль контроля качества. Сбойный план обычно начинается с модулей с низкой сложностью, добавляются средне-сложные модули в ходе первого ремонта, и процесс завершается визуальным контролем, как только линия стабилизируется.
Центральная система подачи и подготовки материалов
Первая роль, которая исчезла, — это подаватель. В полуавтоматической ячейке человек перемещает пакеты или емкости с смолой на каждую машину, наполняет бункер и следит за высушивающим бункером. Централизированное погранувание заменяет все это вакуумной подачей по сети, общей сушилкой и гравиметрическим смесителем. Вакуумные загрузчики тянут смолу по герметизированным трубам из центрального бункера в отверстия каждой машины, чем исключают обработку пакетов, разлитие на полу и эргономическое напряжение, связанное с поднятием. Отделение влаги с сушилкой и сушилкой поддерживает правильный показатель влажности смолы, благодаря чему гигроскопичные материалы, такие как PETG или PC, обрабатываются без предварительного высыхания вручную.
Гравиметрический смеситель позволяет повысить однородность материала, а следовательно и качество. Он измеряет свежий смолопроизводительный компонент, мастерат для получения цвета, а также перемалываемый компонент по весу с точностью ±0,5%. Эта близкая потерпимость имеет большое значение, поскольку изменение цвета является одной из основных причин визуального отклонения от нормы в линии производства бутылок. Когда оператор вручную перебирает мастерат, соотношение колеблется, когда же гравиметрический смеситель контролирует его, цвет остается в узком диапазоне, а система визуального контроля редко флаггирует фальшивый цвет. Роль подавателя исчезает, а роль подготовки материала переносится в контролируемый повторяемый процесс.
Центральное загрузку осуществляет не только один человек в смену: оно превращает подготовку материала из рутинной задачи в закрытый, дозированный процесс, который стабилизирует цвет и сокращает количество пределов.
Для заводов, работающих с несколькими видами смол, центральная система также поддерживает быстрые переключения. Управление рецептами в контроллере хранит соотношение смеси для каждого продукта, поэтому переключение с обычной бутылки на цветную происходит в программном режиме, а не в ручном. Это косвенно снижает трудовые затраты, поскольку время переключения сокращается, и та же небольшая команда может контролировать больше продуктов в день.
Роботы для вычисления и встроенный разгон при помощи флэш.
После того как бутылка аккуратно вложена в пресс, робот вынимает ее из формы и передает на станцию обезкаливания. Робот может представлять собой шарнирно-сочлененный 6-координатный механизм или габаритный (картезианский) блок, расположенный над машиной. Время цикла для движения «из схвата в комашу» варьируется от 1,2 до 2,5 секунды на операцию, что достаточно быстро, чтобы никак не отставать от цикла работы самой машины. Задача робота девственно важна: она отводит человека из горячего и движущегося зоны захвата, которая является самым опасным взаимодействием при горячей вулканизации, и доставит бутылку на следующую станцию с постоянным ориентированием.
Встроенная обработка фрезерованием затем подравнивает фрезерный штрих на теле и укорачивает горлышко бутылки до необходимого размера. На полуавтоматической линии обработка фрезерованием — самый трудоемкий этап, при котором два или три рабочих в смену выполняют обработку фрезерованием ножами или установками и исследуют горлышко вручную. Автоматизация устраняет эту рабочую группу и, что не менее важно, делает размер горлышка одинаковым. Обработанное по размеру горлышко соединяется с крышками и затяжками правильно с первого раза, что гарантирует прохождение теста на утечку и хорошую производительность линии наполнения покупателя.
Модуль декрашивания имеет рейтинг средней сложности, потому что его необходимо настроить под геометрию контейнера. Бутылки с сложными ручками или асимметричной конструкцией требуют набора инструментов для дополнительной обработки, в то время как простые круглые бутылки — это несложный объект. После настройки модуль работает без присмотра и подает отходы прямо в цикл рекуперации, который описан ниже.
Тестирование герметичности, проверка поверхности и последующий упаковка
Тестирование на протекание считается «воротом качества», который потребители не могут видеть, но на который те всегда рассчитывают. Автоматическая станция использует метод дифференциального давления: бутылка герметизируется, под углом 0,5-3 кПа над атмосферным давлением создается испытательное давление и измеряется снижение давления. Наиболее быстрый спад давления происходит при наличии подлинно микропори, размер которой составляет всего 0,05 мм. В этом случае станция улавливает утечки, которые могли бы прошли не замеченными при ручном тестировании. Поскольку каждая бутылка тестируется, роль тестера на утечечи пропускается, и доля бракованных контейнеров уменьшается до нуля. Тестирование 1 бутылки обычно занимает от двух до пяти секунд, это совместимо с скоростью складирования.
Визуальный контроль заменил человека, отвечающего за контроль качества. Камеры проверяют корпус и горлышко бутылки на дефекты, вычисляют цветовые отклонения от одобренного стандарта, обнаруживают разводы и линии течения и в более продвинутых настройках проверяют толщину стенок по определенным точкам. Ключевая характеристика эффективности — показатель ложного отбраковки — хорошие бутылки, неправильно выбракованные, — который заводы настраивают для поддержания показателя на уровне от 0,5 до 1,5 процента. Чрезмерно агрессивный порог отбраковки упускает хороший продукт, а слишком широкий порог допускает дефекты. Система визуального контроля не утомляется, поэтому ее показатель отбраковки стабилен в течение всех трех смен, чего не могут гарантировать ручные проверки.
На нижних уровнях автоматизированная маркировка и кодировка наносят маркировку и печатают производственный код, партию или дату годности на каждое устройство. Затем автоматический упаковка коробок загружает готовые бутылки в транспортные ящики, а палеле-робот укладывает ящики на паллеты с циклом от шести до двенадцати секунд в один перемещение слоя с грузоподъемностью от сорока до ста двадцати килограммов. Вместе эти модули устраняют два упаковщика и устройство для нанесения маркировки с каждого смены. Готовая паллета выходит из ячейки, готовая для склада, без каких-либо ручных манипуляций после того, как бутылка выходит из формовочного устройства.
При тестировании на герметичность визуальные, маркировочные и упаковочные операции автоматизируются вместе, в результате чего более чем половина общего числа работников исчезает в одном подсегменте, а качество становится независимым от смены.
Три примера из опыта анонимного завода
Три следующих примера взяты из реальных проектов модернизации и строительных проектов в «зеленых» зонах, а регионы и продукты анонимны для защиты коммерческой тайны. В каждом из них приводится информация о конфигурации линии, режиме сменности, количестве сотрудников до и после модернизации, производственном показателе на одного работника в виде числа изделий на одного человека за одну смену, процентном соотношении товара группы со средней наценкой, повышении показателя OEE в процентах и окупаемости, выражённой только в месяцах с относительной промежуточной точкой по стоимости труда. Оплаты и сумм не приводится, поскольку рынки труда сильно разнятся и мало удобны для сопоставления.
Пример 1: ежедневний завод по изготовлению химической упаковки в восточной части Китая
Эта заводская линия производит бутылки моющих средств из HDPE объемом один литр с помощью четырех экструзионно-самотекущих установок серии ABLB, работающих в режиме трехсменного графика. До автоматизации эта цех работала с десятью операторами на смену, то есть тридцать человек на три смены. После полной модернизации на основе автоматизации — централизованной подачи, роботизированного демонтажа, интралинейного размывания, 100-процентной проверки на герметичность, технологии распознавания и автоматической маркировки, а также роботизированной упаковки — на этой линии работают один инспектор патрулирования и половина техника по техническому обслуживанию на смену, то есть 4,5 рабочих на три смены. Выработка на одного работника возросла с примерно 1820 штук в час на смену до около 12 100 штук в час на смену. Частота выхода хорошего продукта увеличилась с 96,4% до 99,2%, а КПД достигла 18 процентных пунктов. Индексированная цена рабочей силы установилась на уровне 100 пунктов по исходной непроизводственной схеме, и снизилась до примерно 15 пунктов. Окупаемость была достигнута через 19 месяцев при уровне относительной стоимости рабочей силы «средней».
Пример 2: завод по производству жидких смазок на Ближнем Востоке
Это предприятие изготавливает четырехлитровые бутылки из HDPE для моторного масла на трех установках серии ABLB с инструментами с многокамерным формообразующим инструментом, также на трех смен. Более крупные бутылки и более строгие требования к герметичности означают, что в полуавтоматической установке на одну смену приходится по три работника, устраняющих следы, что дает 11 операторов на смену и 33 человек на три смены. Автоматизация устранила роли инспекции флэшовых швов, контроля утечек, маркировки и упаковки. После реинжиниринга средний численный показатель сократился на 4,5 рабочих равных на три смены. Показатель продуктивности на одного человека переместился с примерно 1150 штук на человека за смену до примерно 8400 штук на человека за смену. Показатель выхода качественного продукта повысился с 95,8 процента до 99,0 процента, а КТТП увеличился примерно на 14 процентных пунктов. Поскольку местный уровень трудоемкости составляет «Высокий», то такое же сокращение численного состава позволило ускорить процессуальную отдачу до 14 месяцев при типовом уровне отдачи «Средний—низкий». Индекс трудоемкости снизился с базового уровня в 100 единиц примерно до
Пример 3: завод по производству химической продукции в Юго-Восточной Азии После расплющивания бутылку удаляет с формовки робот и передаёт на тонкошлифовальную станцию. Робот может быть шарнирно-сочленённой рукой с 6-мя осями или напольным (картезианским) устройством, установленным над машиной. Чтобы робот мог выполнять взятие и размещение, ему требуется от 1,2 до 2,5 секунд на операцию, что достаточно быстро, чтобы не отставать от цикла машины. Робот выполняет очень важную работу: при ко всему опасном он убирает человека из области с жалами, работающих в движении, наиболее опасного места при процессе расплющивания, и подаёт бутылку на следующую станцию в согласованном положении.
Этот завод производит двадцатилитровые бутылки из ПЭТ для агрохимикатов на двух машинах серии ABLD с двойной станцией, три смены. Бутылки обрабатываются на установках, поэтому в полуавтоматической клетке было необходимо восемь операторов на смену (двадцать четыре на три смены), а не десять, поскольку работа по удалению фрезеровки сгруппирована на более небольшом количестве станций. После модернизации число работников составляет снова 4,5 трудоемкости на три смены. Надбавка на единицу труда выросла с примерно 320 единиц на человека на смену до примерно 1780 единиц на человека на смену. Уровень качества продукции улучшился с 97,1 процента до 99,4 процента, а ОЭЭ повысился примерно на 9,5 процентных пункта; хотя это меньше, чем в случае бутылок, потому что линии, производящие бутылки, уже работают медленнее и являются более ограниченными по обеспеченности. Погашение затрат составило 24 месяца на типе с высокой трудозатратностью, при этом индекс затрат на рабочую силу снизился с 100 очков до примерно 19 очков. Более длительный срок погашения отражает меньшее количество единиц на смену и более высокую капитализацию инструмента для крупногабаритных изделий.
Сравнение трех показателей ключевых параметров
| Метрическая система | Пример 1: моющее средство E. China Detergent. | Казус 2: масляное средство Ближнего Востока | случай 3: барабан Азии. |
|---|---|---|---|
| Продукт | Бутылка из HDPE объемом 1 л | Бутылка из ПЭДЭ 4 л | бак из HDPE объемом 20 л |
| Численность работников до (три смены) | 30 | 33 | 24 |
| Количество работников после (3 смены) | 4,5 | 4,5 | 4,5 |
| Сокращение зданий. | 85% | 86%. | 81% |
| Количество штук в смену до внедрения | 1 820 | 1 150 | 320 |
| количество штук на одного работника · смена после | 12,100 | 8 400 | 1780 штук |
| Нижняя граница оптимального к продукту до автоматизации. | 96,4% | 95,8%. | 97,1% |
| Доля высококачественного продукта после производства | 99,2% | 99,0% | 99.4% |
| Улучшение показателя OEE | +18 pp | +14 п.п. | +9,5 шт. |
| Индекс затрат на оплату труда (основная величина — 100). | 15 баллов | 14 баллов. | 19 баллов |
| Окупаемость (месяцы) | 19 | 14 | 24 |
| Относительный уровень трудовых затрат | Средний уровень | Высокая степень очистки | Высокая степень очистки |
Побуждающая закономерность очевидна: количество персонала уменьшается до около 4,5 эквивалентов, средний показатель отдачи на душу населения многократно увеличивается, доля добротных изделелей достигает 99%, а показатель эффективности выработки — 95%, ОЭЭ возрастает. Продолжительность окупаемости различается в зависимости от размера контейнера и местной категории оплаты труда, но во всех случаях срок окупаемости составляет менее трех лет, измеряясь только в месяцах. Заводы, расположенные в области с высокой стоимостью рабочей силы, добиваются быстрейшей окупаемости, поскольку один отстраненный работник имеет больше веса в локальном индексе, в то время как большие бочки требуют более длительного периода окупаемости лишь из-за того, что в смену производят меньше единиц.
Разделение OEE до и после автомазации
Общая эффективность оборудования — это продукт трех факторов: доступности, производительности и качества. Автоматизация улучшает все три фактора, а не только затраты на рабочую силу. В таблице ниже разложена представительная трансформация, использующая линию в примере 1, и показано, как каждый фактор влияет, и как результат умноженной ОЭЭ улучшается на примерно 18 процентных пунктов.
Разложение OEE: доступность, производительность, качество
| Фактор OEE | Перед автоматизацией. | После автоматизации | Вклад в получение прибыли. |
|---|---|---|---|
| Доступность | 82% | 91% | +9 баллов за снижение количества перебоев с работой и более быструю смену сырья |
| Performance | 74% | 85% | +11 pp от постоянного темповрабатывания, отсутствия падений по усталости |
| Качество | 96,5% | 99,2% | ↑2,7% по сравнению с 100-процентным тестом и экспертизой. |
| OEE (A×P×Q) | 58,6%. | 76,9% | +18,3% общая сумма |
Доступность увеличивается, поскольку автоматизированная подготовка к завинчиванию и роботизированная обработка снижают продолжительные перерывы, которые накапливаются в течение смены, а также благодаря более быстрому выполнению смен с использованием рецептур. Производительность повышается, поскольку линия функционирует с постоянной скоростью, а не прекращает работу в последние часы, когда ручные операторы устают. Качество улучшается, поскольку каждую бутылку проверяют на герметичность и визуально. Умноженный эффект — 18-процентный прирост OEE — выше, чем предполагает любой из отдельных факторов, поэтому заводы, автоматизирующие работу в целях снижения затрат на труд, часто сообщают о бонусах в качестве и пропускной способности, которые они не платили специально.
Сотрудничество между человеком и машиной и освоение навыков
Автоматизация не ликвидирует людей, а значит, изменит их работу. Операторы, которые раньше занимались поправкой выкроек и упаковкой ящиков, теперь становятся инспекторами дежурства, помощниками по ремонту и техниками по обслуживанию. Это положительно сказывается на работе персонала и на работе завода, но требует целенаправленного переобучения. В трех рассмотренных случаях в ходе обучения, которое длилось от двух до четырех недель на одного человека, хватало, чтобы перевести оператора линий в роль техника по обслуживанию или мониторингу производственного процесса при условии, что обучение охватывало основы пневматической и электрической безопасности, образование по работе с роботом и интерфейс «людью-машина» (в частности, для данной линии).
Основные метрики надежности для новых ролей — это MTBF и MTTR. Среднее время до выхода из строя на хорошо интегрированной автоматической ячейке ЕБМ обычно составляет от 480 до 650 часов работы, что отражает уровень зрелости серводвигателей, системы визуализации и оборудования для проверки герметичности. Среднее время ремонта при подготовленном кадре специалистов и наличии запасных модулей составляет примерно 25–45 минут при наиболее распространенных отказных ситуациях, таких как заклинившийся захватер или перекалибровка системы визуализации. Эти показатели важны для планирования труда: более высокое значение MTBF свидетельствует о реалистичности полуспециализированной нагрузки для техника по обслуживанию, а низкое значение MTTR означает, что однодневная поломка не приведет к ухудшению качества выпускаемой продукции на весь сменный цикл.
Адаптация персонала превращает проблему с работником в преимущество: количество персонала, которое в прошлом было нужно для ручного отбора, теперь обеспечивает работу линии с более высокой продуктивностью и качеством, с большей дисперсией времени безотказной и средних времени восстановления.
Компании, которые опускают шаг обучения, получают самое худшее из двух возможностей — меньше операторов, но более продолжительные простои. В исследованиях, которые принесли максимальный экономический эффект, техник, занимающийся обслуживанием, с первого дня рассматривался как постоянный сотрудник производственной линии, а не как сотрудник, вызываемый по требованию. Это единственное организационное решение позволило сохранить прирост ОПП и интенсивность производства на одного работника.
Стандарты, безопасность и структуру соблюдения.
Автоматическая линейка экструзионного формования пленочных контейнеров должна соответствовать не только плану производства; она должна соответствовать рамкам безопасности и материалов, определяющим завод и его клиентов. Приведенные здесь ссылки приводятся в виде обычного текста, а не в виде ссылок, потому что они выступают как анкеры проектирования и соответствия, а не как отправные точки навигации.
- ISO 9001— система управления качеством, которая обеспечивается отслеживаемостью автоматизированной линии, управлением рецептами и регистрацией проверок.
- ISO 45001— стандарт охраны труда и здоровья, в котором цели снижения рисков достигаются путем удаления людей из зон горячих захватов и роботов перемещения.
- Директивы ЕС по машинному оборудованию 2006/42/ЕС— европейская рамка, которая определяет основные требования к безопасности и здоровью для интегрированных машин, ограждений и аварийного остановки.
- GB— китайский национальный стандарт безопасности, касающийся линий прокатывания полимеров, охватывающий вопросы контроля усилий крепления, обращения с моделями и дизайна взаимозаменяемых элементов.
- FDA 21 CFR 177.1520— Регулирование пищевого контакта для полиэтилена в Соединенных Штатах, соответствующее случаю, когда бутылки или бочки предназначены для заливки пищевых продуктов, напитков или веществ, применяемых в фармацевтической сфере.
Эти рамки взаимодействуют с рабочей силой весьма полезным образом. Цель ISO 45001 — отстранить людей из опасных зон — точно соответствует задачам роботов, выводимых из цеха, и укрепленных камер, поэтому подход, ориентированный на безопасность, дополняет подход, ориентированный на персонал, и обратное. Директива ЕС 2006/42/ЕС и GB 22530 требуют создания слитка между силовыми точками, где действует давление на зажим, которое, также как и в случае робота, аналогично рабочей зоне. FDA 21 CFR
Часто задаваемые вопросы
Сколько операторов требует линия полуавтоматической экструзионной литья в каждом смене?
Обычная полуавтоматическая клеточная установка с трехсменным режимом работы требует в среднем 10-11 непосредственных операторов на смену: одного для загрузки, одного для наблюдения за машиной, двух-трёх для удаления брызгов, одного для проверки на утечку, одного для маркировки, двух для упаковки, одного для контроля качества и одного сменного лидера. В течение трех смен общее количество непосредственных сотрудников составляет около 30-33 человек, не считая пополнения смен.
Каково реальное количество сотрудников после полной автоматизации линии EBM?
После полной модернизации с внедрением автоматизации эта же производительность обеспечивается примерно одним инспектором патруля и половиной техника по техническому обслуживанию на смену, что составляет 1,5 равных рабочих единиц на смену. В течение трех смен это примерно 4,5 равных рабочих единиц, что составило 85% сокращение прямого количества рабочих для аналогичного объема производства.
Какое модуль автоматизации наиболее сокращает количество ручного труда при методе литьевого формования?
Комбинация роботов для извлечения, линейного очищения, автоматического тестирования на утечку, визуального контроля и роботизированной упаковки позволяет в одно время отменить большинство ручных операций. Удаление пластиковых псевдоповерхностей, тестирование на утечку, маркировка и совместная упаковка занимают более половины от общего количества штатных сотрудников, поэтому автоматизация процесса снижения расходов после формовки обеспечивает наибольшее сокращение рабочего времени.
Как выражается экономия труда, не приводясь к оплате или валюте?
Выгоду от сокращения рабочей силы записывают как уменьшение численности персонала, величину выработки в штуках на одного человека за смену, процентное снижение прямых затрат на рабочую силу, базовую линейку данных о затратах на рабочую силу с индексом в 100 пунктов и срок своей окупаемости, выраженный только в месяцах с относительным уровнем затрат. Не приводится данные об оплате и валютных показателях, поскольку местные рынки труда слишком разнятся, чтобы могли быть сравнимы.
Позволяет ли автоматизация повысить качество продукции и общую производительность оборудования, а не только человек-часы?
Да. В примерах хорошая эффективность продукции выросла с середины 90-х годов до уровня выше 99%, а показатель OEE улучшился примерно на 9-18 процентных пунктов. Регулярное дефлаширование в производственной линии, 100-процентное тестирование на утечку и визуальный контроль снижают вероятность человеческих ошибок, а более быстрые смены и меньшее число перерывов повышают доступность и эффективность.
Какие навыки необходимы операторам после автоматизации линии для литья под давлением с последующим формованием?
Операторы переходят от ручного управления к патрулированию, основному техническому обслуживанию и мониторингу процесса. Однонаправленный тренинг-курс длительностью от двух до четырех недель на одного человека обычно достаточно, чтобы перевести оператора линии в роль техника обслуживания или процесса, при этом поддерживаются цели MTBF и MTTR для автоматизированных ячеек.
Какие стандарты применяются к автоматической линии экструзионного формования?
К релевантным нормам относятся ISO 9001 по управлению качеством, ISO 45001 по охране труда и технике безопасности, директива ЕС по машинам 2006/42/EC, китайский национальный стандарт безопасности GB 22530 для машин для экструзионного формования и для контейнеров, контактирующих с пищевыми продуктами, FDA 21 CFR 177.1520, относящийся к полиэфиру. Они регламентируют проектирование, обеспечение безопасности и соответствие материалов, а не учет рабочей силы.
Заключение
Автоматизированные линии экструзии и горячей резки превращают десятидолевую цепь ручного труда в контролируемую ячейку, охватывающую около 4,5 трудовых позиций в три смены, что примерно на 85% сокращает численность рабочей силы при том же объеме выпускаемой продукции. Снижение затрат происходит на отдельных модулях: автоматическое подведение заготовок устраняет роль челночных загрузочных машин, роботов для вывода изделий и подвижных вспомогательных устройств, а система выявления неисправностей и визуализация упраздняют самую крупную трудовую группу в составе 100 операторов, а система контроля и идентификации продукции на наличие течей, автоматизация тестирования, автоматизация поставок и паллетирования завершают цепочку. Три анонимных случая заводов подтверждают совпадение показателей для химикатов для стирки, смазочных материалов и химпрепаратов, причем урожайность на душу населения многократно возрастает, долевая шелковистость достигает 99%, а коэффициент эффективности — увеличивается на 9–18 процентных пунктов.
Бизнес-случай выражается в долговечных условиях — численность персонала, количество изделий на одного сотрудника за смену, процент сокращения, референсная величина в 100 баллов и окупаемость в месяцах с относительным уровнем стоимости, — поэтому он способен выжить на любом рынке труда, не призывая к введению новой системы оплаты труда. Обучение оставшихся сотрудников работе по техническому обслуживанию и процессному проектированию, усиленное дисциплиной измерения времени восстановления работоспособности и времени простоя оборудования, позволяет защитить полученный результат. Для производителей изделий из алюминиевых контейнеров, планирующих увеличение производственной мощности, доказательства свидетельствуют об одном: сначала следует автоматизировать низковольтную цепь, затем перейти к использования системы визуализации и приготовления продукции, а успех следует измерять количеством отстранённых операторов и количеством изделий на одного человека. Компания Apollo, завод Wanplas, имеющий более двадцатилетний опыт производства пластмассовых изделий методом экструзионного формования под давлением и работающих более чем 4000 установок в более чем девяносто странах, производит эти автоматизированные линии экструзионного формования под давлением и предоставляет инструкции по модернизации, позволяющие добиться точно тех же результатов по уровню затрат рабочей силы и качества, что и было описано выше.
