В конкурентному світі виробництва пластмасових пляшок гнучкість так само важлива, як швидкість. Споживачі вимагають широкого асортименту форм, розмірів і кольорів пляшок, часто в невеликих партіях. Здатність швидко переходити від одного дизайну пляшки до іншого — відома як «перехід» — є важливим конкурентним осягненням. Надмірно повільний перехід може займати 20-30% часу зміни, знижуючи прибуток. У цій статті розглядається технологія машин для ЕБМ із високою швидкістю переходу, особливо розроблених для пластикових пляшек, а також способи, які забезпечують підприємство «Аполлон-Чине» для мінімізації простоїв і максимального виведення продукції.
Виклик, пов'язаний з частою заміною форм у виробництві пляшок
На відміну від великих індустріальних бочок або каністр, які працюють протягом тижнів на одному штампуванні, пляшки (водопровідні, газовані, косметичні, фармацевтичні) часто потребують щоденного або навіть годин-носового мутнення форми. Стандартний перехід включає в себе:
охолодження і вилучення старого штампу;
встановлення нової форми і її центрування;
1. Quick-Mold-Change (QMC) Systems
заміну горловинного кільця і викидних гривень;
зміну програми виготовлення пляшки для нового ваги та товщини стінки;
налаштування параметрів екструзії та кріплення;
нагрів і виготовлення тестових зразків до встановлення стабільності якості.
Цей процес може займати 2-4 години на старих машинах. Модели з високою швидкістю переходу мають на меті скоротити цей час до менше 30 хвилин. Вартість простоїв велика. Якщо лінія виготовляє 2000 пляшок за годину при прибутку 0,05 дол. США за одну, простої протягом години коштують 100 дол. США втраченого прибутку. За рік це обчислюється десятками тисяч доларів.
Ключові технології для швидкого переходу
Найважчою і найбільш часозатратною частиною переходу є форма. Тривалі традиційні форми прикручували прямо до планшета за допомогою великих гайкових болтів, що потрібні для ключа. Системи QMC використовують гідравлічні кріпильні елементи або механізми, що дозволяють оператору розблокувати, висунути й замінити форму за кілька хвилин без інструментів. Системи QMC компанії «Аполлон-Чине» мають: – самозатягувальні кріпильні елементи, які забезпечують безпеку форми під великим тиском; – тележки для форми, оснащені колесами та підйомними гідрокачками для підтримки важкої форми (часто 1-2 тони) за межами машини; – центруючі кільця (конічні/циліндричні), які забезпечують автоматичне ідеальне розташування нової форми при їїSlide в місце, що виключає необхідність ручного регулювання за допомогою фіксувальних загородок (які можуть забирати кілька годин). – Використання системи QMC може скоротити час зміни форми з 60 хвилин до 15 хвилин.
4. Індукційне нагрівання для штампів
Нагрівання великого стального штампа до 180 °C за допомогою електричних смугових нагрівачів може займати 1-2 години. Індукційні нагрівальні каable, які розташовані безпосередньо на площині штампа, можуть нагріти штамп за 15-20 хвилин. Це змінило динаміку завдяки швидкому зміну оборотів. Хоча системи індукційного нагрівання є більш дорогими на початковому етапі, економія енергії та час, заощаджені завдяки цьому, виправдовують витрати в умовах виробництва з високими показниками переходу і обсягу.
Аналіз витрат: Fast Changeover vs. Standard Machine
Інвестування в модель швидкої заміни передбачає додаткову плату. Приймімо, що потрібно розрахувати економічні показники.
Сценарій А: Вартість звичайної машини EBM: $ 180 000 Час зміни: 3 години Коефіцієнт витрат на час простоя (2000 бтс * $ 0,05 * 3 год.): $ 300 За умову, що 1 зміна міняється за добу, 300 днів на рік: $ 90 000 на рік утрат продукції.
Scenario B: Fast Changeover EBM Machine (Apollo Model)
Price: $230,000 (Premium of $50,000)
Changeover Time: 30 minutes (0.5 hours)
Downtime Cost per Changeover: $50
Annual Downtime Cost: $15,000/year
Заощадження: $ 75 000 на рік. Окупність додаткової плати: додаткові $ 50 000 вартості окупаються за 8 місяців ($ 50 000 / $ 75 000 * 12 місяців). За 5-річний термін експлуатації швидкова машина для зміни штампів заощадить $ 375 000 виключно за рахунок витрат на простежування, без врахування вартості можливості приймати менші, більш прибуткові замовлення.
Розрахунки витрат: швидка заміна та звичайна машина
Щоб максимально збільшити швидкість зміни, саме дизайн штампа необхідно оптимізувати. Apollo-China працює з виробниками для забезпечення: – Легкої конструкції з застосуванням алюмінію або берилієво-меди використовуються, можливо,– Стандартизовані пристрої для підключення води (щітки з швидким ослабленим кріпленням), щоб не потрібно було відкручувати шланги окремо. – Інтегровані механізми керування, що не вимагають ручної асемблі. – Накладки на найбільш потерті частини (наприклад, на рукоятці) можуть бути замінені швидко, без потреби відправляти весь штамп до виробника.
Вартість якісного, швидко-мінюваного штампа вища ($ 15 000- $ 25 000 до $ 8 000 за стандартний штамп), але він є необхідною частиною системи із швидким переключенням.
Зменшення браку під час установки (огляд першого виробництва)
Хоча за допомогою швидкого механічного переключення, перші кілька десятків пляшок часто іде непроизводительно, оскільки параметри ще не відрегульовані. Цей «брак при установці» є прихованим рахунком. Розвинені машини EBM використовують: – Системи вбудованої візуалізації для вимірювання ваги пляшки та товщини стін на реальному часі та автоматичного регулювання екструдера. – Пристрої для відбору проб, які одразу подають відгук у ПЛК на регулювання сили кріплення або тиску ударного струму. – Програмне забезпечення для моделювання, що передбачає оптимальні налаштування для нового штампа на основі моделі CAD, тим самим скорочуючи період «спроб та помилок».
Системи Apollo-China досягають «огляду першого виробництва» на рівні понад 95%, що означає, що лише 5% стартового виробництва є непридатним, у порівнянні зі 20-30% на старших машинах. Для випуску 100 000 пляшок це означає економію матеріалу на суму 15 000 пляшок (приблизно на $ 3000–5000, залежно від вартості смоли).
Maintenance for Changeover Systems
Системи швидкого переключення мають рухомі деталі, які вимагають обслуговування. Затирочні пристосування QMC потрібні регулярно. Центрувальні кільця слід підтримувати в чистому стані і без зазубрин, щоб не страждав калібрований похибок. Гумові шланги на молдових вагонах слід перевіряти на предмет витоків. Електричні конектори для опалювального пристрою форм і сенсорів (часто військово-спеціальні конектори для довговічності) потрібно перевіряти на корозію. Слід ввести графік технічного обслуговування, зокрема для системи швидкого переключення, наприклад, під час тижневого перерву виробництва.
Модульний підхід Apollo-China до виготовлення пляшок методом ЕБМ
Apollo-China розуміє, що не всім замовникам потрібно повністю автоматизована багатозонова лінія. Вони пропонують модульні рішення. Замовник може починати з простого однозонового пристрою і в подальшому модернізувати його до двокінцевої або роторної системи. Система керування тягне за собою можливість її модифікації. Для виробників пляшок компанія Apollo пропонує можливість застосування опції “голівки акумулятора”, яка є життєво необхідною для виготовлення великих пляшок (1 л+) для забезпечення швидкої екструзії без застосування гризок. Також вони пропонують спеціальні формні головки для багатошарового виготовлення пляшок (бариерова EVOH), які є загальними для упаковки харчових продуктів і хімічних препаратів. Здатність модернізувати стандартний пристрій Apollo до системи QMC пізніше є важливим варіантом, який захищає майбутні інвестиції замовника.
Майбутні тенденції: майбутня система монтажу з використанням технології на основі машинного навчання (AI)
Наступним кроком в системі швидкого переключення є відмова від використання людини як оператора процесу встановлення. За допомогою цифрових двійників та технологій машинного навчання (AI) машина сканує нову форму (через коду QR або RFID), завантажує дані CAD і автоматично регулює всі параметри. Машина проводить модельне змалювання, передбачає оптимальне налаштування і починає випуск із майже ідеальним результатом у процесі першого циклу. Хоч на сьогодні це ще нова тенденція, компанія Apollo-China впроваджує функції «Інтернету речей», які дозволяють віддаленим фахівцям керувати місцевого оператора за допомогою окулярів розширеної реальності під час виконання складних процедур зміни, фактично «телепортуючи» спеціалізовані знання на завод своєї компанії.
висновок
Для виробників пляшок з пластику швидкість процесу зміни форми прямо пропорційна до прибутковості. Система ЕБМ із швидкого переключення не є розкішшю; вона є необхідністю для управління високомикстовими маловідпускними замовленнями, які поширені на сучасному ринку. Вкладаючи кошти в технології, такі як системи QMC, автоматичні формні головки для зміни кільця судини і інтелектуальний контроль рецепт, виробники здатні скоротити робочий час від декількох годин до декількох хвилин. Будівництво ліній екструзійних блендових машин, представлених компанією Apollo-China, здійснюється з урахуванням таких факторів ефективності, які дозволяють отримувати привабливий коефіцієнт самозахищеності завдяки скороченню відходів, нижчим витратам на працівників і можливості перехідної реакції на вимоги ринку. При оцінюванні нової лінії потурбуйтеся про не тільки строку циклу, а запитайте: «Як швидко я можу поміняти форму?» Відповідь впливатиме на ваш реальний потенціал виробництва.
