उत्पादन क्षमता में परिवर्तन: स्वचालित पायसीकारी उपकरण पर एक केस स्टडी
1. परियोजना की पृष्ठभूमि
ऐसे क्षेत्र में जहां सटीक मिश्रण और लगातार उत्पाद की गुणवत्ता बाजार की मांगों को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है, उच्च-चिपचिपापन तरल फॉर्मूलेशन में विशेषज्ञता वाली उत्पादन सुविधा को बढ़ती चुनौतियों का सामना करना पड़ा। वर्षों तक, यह सुविधा अर्ध-स्वचालित इमल्सीफाइंग सिस्टम पर निर्भर रही, जिसके लिए मिश्रण गति को समायोजित करने से लेकर तापमान के स्तर की निगरानी और कच्चे माल को लोड करने तक निरंतर मैन्युअल हस्तक्षेप की आवश्यकता होती थी। इस मैन्युअल निर्भरता के कारण न केवल उत्पाद की गुणवत्ता में असंगतता आई (बनावट और स्थिरता में बैच-दर-बैच भिन्नता के साथ) बल्कि उत्पादन क्षमता भी सीमित हो गई। चूँकि 12-महीने की अवधि में ग्राहकों के ऑर्डर में 35% की वृद्धि हुई, मौजूदा सेटअप को बनाए रखने के लिए संघर्ष करना पड़ा, जिसके परिणामस्वरूप लीड समय बढ़ गया और ऑर्डर पूर्ति में कभी-कभी देरी हुई।
सुविधा की मुख्य आवश्यकताएं स्पष्ट थीं: इसे एक ऐसे समाधान की आवश्यकता थी जो मानवीय त्रुटि को कम कर सके, उत्पादन स्थिरता बढ़ा सके और उत्पाद अखंडता से समझौता किए बिना बड़े पैमाने पर उत्पादन कर सके। इसके अतिरिक्त, संक्रमण के दौरान डाउनटाइम को कम करने के लिए समाधान को सुविधा की मौजूदा उत्पादन लाइन (सामग्री भंडारण टैंक और पैकेजिंग इकाइयों सहित) के साथ एकीकृत करना था। ऊर्जा दक्षता एक अन्य महत्वपूर्ण विचार था, क्योंकि अर्ध-स्वचालित प्रणालियों में असमान संचालन चक्रों के कारण अत्यधिक बिजली की खपत होती थी। टीम ने एक संभावित उत्तर के रूप में स्वचालित इमल्सीफाइंग उपकरण पर शोध करना शुरू किया, उन प्रणालियों पर ध्यान केंद्रित किया जो विभिन्न उत्पाद फॉर्मूलेशन के अनुकूल लचीलेपन की पेशकश करते हुए महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को स्वचालित कर सकते हैं।
2. स्वचालित इमल्सीफाइंग मशीन का परिचय
परियोजना के लिए चयनित स्वचालित इमल्सीफाइंग मशीन को उन्नत स्वचालन, सटीक इंजीनियरिंग और अनुकूली प्रौद्योगिकी के संयोजन के माध्यम से सुविधा के दर्द बिंदुओं को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इसके मूल में, मशीन उच्च-कतरनी मिश्रण के सिद्धांत पर काम करती है, जो तीव्र यांत्रिक कतरनी बल बनाने के लिए एक घूर्णन रोटर और स्थिर स्टेटर का उपयोग करती है - कणों को तोड़ना और तरल मैट्रिक्स में अवयवों का एक समान फैलाव सुनिश्चित करना। हालाँकि, जो चीज़ इस प्रणाली को अलग करती थी, वह थी इसकी पूर्णतः स्वचालित नियंत्रण प्रणाली और एकीकृत स्मार्ट सुविधाएँ।
मुख्य तकनीकी विशिष्टताओं में शामिल हैं:
- स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण: टचस्क्रीन इंटरफेस के साथ एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) ऑपरेटरों को विभिन्न उत्पाद व्यंजनों के लिए पैरामीटर (मिश्रण गति, तापमान, दबाव और मिश्रण अवधि) पूर्व-निर्धारित करने की अनुमति देता है। एक बार शुरू होने के बाद, मशीन ने वास्तविक समय में इन मापदंडों को स्वचालित रूप से समायोजित कर लिया, जिससे मैन्युअल बदलाव की आवश्यकता समाप्त हो गई। उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम को पूर्व-निर्धारित सीमा से परे तापमान वृद्धि का पता चलता है, तो यह स्वचालित रूप से मिश्रण गति को कम कर देगा और स्थिरता बनाए रखने के लिए शीतलन प्रणाली को सक्रिय कर देगा।
- एकीकृत सामग्री प्रबंधन: मशीन में सुविधा के कच्चे माल के भंडारण टैंकों से जुड़े स्वचालित इनलेट वाल्व लगे हैं। वज़न सेंसर का उपयोग करके, यह प्रत्येक घटक की आवश्यक मात्रा को सटीक रूप से माप और वितरित कर सकता है (±0.5% की सटीकता के साथ) - अर्ध-स्वचालित प्रणाली के मैन्युअल डालने पर एक महत्वपूर्ण सुधार, जिसके कारण अक्सर अधिक या कम खुराक होती है।
- वास्तविक समय की निगरानी और डेटा लॉगिंग: एंबेडेड सेंसर पूरे उत्पादन चक्र के दौरान महत्वपूर्ण मेट्रिक्स (तापमान, दबाव, कतरनी दर और बैच समय) को ट्रैक करते हैं। डेटा स्वचालित रूप से लॉग किया गया था और क्लाउड-आधारित प्लेटफ़ॉर्म में संग्रहीत किया गया था, जिससे सुविधा की टीम को बैच रिकॉर्ड की समीक्षा करने, रुझानों की पहचान करने और दूर से समस्याओं का निवारण करने की अनुमति मिली।
- ऊर्जा-कुशल डिजाइन: मशीन की वैरिएबल-फ़्रीक्वेंसी ड्राइव (वीएफडी) ने आवश्यक कतरनी बल के आधार पर मोटर गति को समायोजित किया, बिजली उत्पादन को वास्तविक मांग से मेल करके ऊर्जा खपत को कम किया। अर्ध-स्वचालित प्रणालियों के विपरीत, जो लगातार पूरी गति से चलती थीं, स्वचालित मॉडल मिश्रण प्रक्रिया के प्रत्येक चरण के लिए केवल आवश्यक शक्ति का उपयोग करता था।
- एकाधिक फॉर्मूलेशन के लिए लचीलापन: 50+ प्री-प्रोग्रामेबल रेसिपी स्लॉट के साथ, मशीन 10 मिनट से कम समय में विभिन्न उत्पाद प्रकारों (उदाहरण के लिए, गाढ़ी क्रीम, लोशन और औद्योगिक कोटिंग्स) के बीच स्विच कर सकती है - जो पुराने सिस्टम के 45 मिनट के चेंजओवर समय से कहीं अधिक तेज है।
इन सुविधाओं ने सामूहिक रूप से सुविधा की जरूरतों को संबोधित किया: स्वचालन ने मानवीय त्रुटि को कम किया, सटीक इंजीनियरिंग ने उत्पाद स्थिरता में सुधार किया, और ऊर्जा-कुशल डिजाइन ने परिचालन लागत को कम किया।
3. स्थापना और प्रारंभिक समायोजन
इंस्टॉलेशन प्रक्रिया उपकरण आपूर्तिकर्ता की तकनीकी टीम द्वारा विस्तृत साइट मूल्यांकन के साथ शुरू हुई, जिन्होंने मौजूदा उत्पादन लाइन को मैप करने और स्वचालित इमल्सीफाइंग मशीन के लिए इष्टतम प्लेसमेंट की पहचान करने के लिए सुविधा के इंजीनियरों के साथ सहयोग किया। लक्ष्य चल रहे परिचालन में व्यवधान को कम करना था, इसलिए इंस्टॉलेशन को सप्ताहांत शटडाउन के दौरान निर्धारित किया गया था - जिससे डाउनटाइम केवल 48 घंटे कम हो गया।
पहले दिन, टीम ने पुरानी अर्ध-स्वचालित प्रणाली को हटा दिया और मौजूदा सामग्री हस्तांतरण पाइप और विद्युत कनेक्शन के साथ संरेखण सुनिश्चित करते हुए नई मशीन के लिए नींव तैयार की। स्वचालित इमल्सीफाइंग मशीन को तब तैनात किया गया, सुरक्षित किया गया और सुविधा की बिजली आपूर्ति, जल शीतलन प्रणाली और कच्चे माल के टैंक से जोड़ा गया। सटीक सामग्री वितरण सुनिश्चित करने के लिए वज़न सेंसर और इनलेट वाल्व को कैलिब्रेट करने पर विशेष ध्यान दिया गया था, क्योंकि यह उत्पाद की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण था।
प्रारंभिक समायोजन चरण अगले सोमवार को शुरू हुआ, जिसमें तीन प्रमुख चरणों पर ध्यान केंद्रित किया गया:
- रेसिपी प्रोग्रामिंग: सुविधा की उत्पादन टीम ने पीएलसी में अपने सबसे आम उत्पाद व्यंजनों में से 12 को इनपुट करने के लिए आपूर्तिकर्ता के तकनीशियनों के साथ काम किया। प्रत्येक रेसिपी के लिए, मिश्रण गति (1,500 से 3,000 आरपीएम तक), तापमान सीमा (35 डिग्री सेल्सियस से 65 डिग्री सेल्सियस), और मिश्रण समय (20 से 45 मिनट) जैसे मापदंडों को प्रोग्राम और परीक्षण किया गया था।
- ड्राई रन परीक्षण: मशीन को कच्चे माल के बिना चलाया गया ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि वाल्व संचालन, गति समायोजन और तापमान नियंत्रण सहित सभी स्वचालित कार्य-जैसा कि इरादा था, काम किया। इस चरण के दौरान, टीम ने शीतलन प्रणाली के प्रतिक्रिया समय के साथ एक छोटी सी समस्या की पहचान की, जिसे पीएलसी की तापमान सीमा सेटिंग्स को समायोजित करके हल किया गया था।
- पायलट बैच उत्पादन: वास्तविक दुनिया के परिदृश्य में मशीन के प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए सुविधा के सबसे अधिक बिकने वाले उत्पाद के तीन छोटे पैमाने के बैच (50 लीटर प्रत्येक) का उत्पादन किया गया था। प्रत्येक बैच के नमूने विश्लेषण के लिए गुणवत्ता नियंत्रण (क्यूसी) प्रयोगशाला में भेजे गए, जहां बनावट, कण आकार वितरण और स्थिरता के लिए उनका मूल्यांकन किया गया। परिणामों में शून्य बैच-दर-बैच भिन्नता दिखाई दी, जो अर्ध-स्वचालित प्रणाली की 8-10% भिन्नता दर पर एक महत्वपूर्ण सुधार है।
पहले सप्ताह के अंत तक, मशीन पूरी तरह से उत्पादन लाइन में एकीकृत हो गई थी, और ऑपरेटरों ने पीएलसी इंटरफ़ेस, रखरखाव प्रक्रियाओं और समस्या निवारण पर प्रशिक्षण का एक पूरा दिन पूरा कर लिया था।
4. प्रथम चरण में परिचालन प्रदर्शन
ऑपरेशन का पहला चरण तीन महीने तक चला, जिसके दौरान स्वचालित इमल्सीफाइंग मशीन का उपयोग 12 अलग-अलग उत्पाद फॉर्मूलेशन का उत्पादन करने के लिए किया गया था - जो सुविधा के कुल उत्पादन का लगभग 60% था। इस अवधि के दौरान एकत्र किए गए प्रदर्शन डेटा से प्रमुख मैट्रिक्स में पर्याप्त सुधार का पता चला:
उत्पाद गुणवत्ता संगति
क्यूसी परीक्षण से पता चला कि मशीन ने बैच-टू-बैच भिन्नता को 8-10% (अर्ध-स्वचालित प्रणाली के साथ) से घटाकर 2% से भी कम कर दिया है। इसका श्रेय मशीन के सटीक पैरामीटर नियंत्रण और स्वचालित घटक वितरण को दिया गया। उदाहरण के लिए, एक उच्च-स्थिरता लोशन के उत्पादन में, कण आकार वितरण (उत्पाद बनावट में एक महत्वपूर्ण कारक) को लगातार 5-8 माइक्रोमीटर पर मापा गया था, जबकि पुरानी प्रणाली में 10-15 माइक्रोमीटर रेंज देखी गई थी। पहले दो महीनों के भीतर उत्पाद असंगतता से संबंधित ग्राहकों की शिकायतों में 40% की गिरावट आई।
उत्पादन क्षमता
स्वचालित मशीन के तेज़ बदलाव समय (10 मिनट बनाम 45 मिनट) और निरंतर संचालन (इसके लिए अर्ध-स्वचालित प्रणाली के 45 मिनट की तुलना में प्रति घंटे केवल 15 मिनट ऑपरेटर चेक-इन की आवश्यकता होती है) ने सुविधा को दैनिक उत्पादन मात्रा 28% तक बढ़ाने की अनुमति दी। पहले, सुविधा प्रति दिन 8 बैच का उत्पादन कर सकती थी; नई मशीन के साथ, यह संख्या बढ़कर 10-11 बैच हो गई। यह वृद्धि अतिरिक्त शिफ्ट जोड़े बिना हासिल की गई थी, क्योंकि चरम उत्पादन के दौरान मशीन विस्तारित अवधि (4 घंटे तक) तक बिना पहुंच के चल सकती थी।
ऊर्जा और श्रम दक्षता
वीएफडी और अनुकूलित संचालन चक्रों की बदौलत प्रति बैच ऊर्जा खपत में 22% की कमी आई। इस कटौती के आधार पर सुविधा ने लगभग $18,000 की वार्षिक ऊर्जा बचत का अनुमान लगाया है। श्रम दक्षता में भी सुधार हुआ: जबकि अर्ध-स्वचालित प्रणाली को प्रति शिफ्ट में दो ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है, स्वचालित मशीन को एक ऑपरेटर द्वारा प्रबंधित किया जा सकता है, जिससे कर्मचारियों को अन्य कार्यों (जैसे क्यूसी और पैकेजिंग) पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मुक्त किया जा सकता है। इससे पायसीकरण प्रक्रिया के लिए श्रम लागत 15% कम हो गई।
स्र्कना
मशीन की विश्वसनीयता एक और असाधारण विशेषता थी। तीन महीने के चरण के दौरान, अनियोजित डाउनटाइम केवल 2 घंटे तक सीमित था (एक मामूली विद्युत कनेक्शन समस्या के कारण जिसे आपूर्तिकर्ता की सहायता टीम द्वारा तुरंत हल कर दिया गया था)। यह अर्ध-स्वचालित प्रणाली की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार था, जिसमें प्रति माह औसतन 8-10 घंटे का अनियोजित डाउनटाइम होता था।
5. अनुकूलन और निरंतर सुधार
जबकि प्रारंभिक प्रदर्शन मजबूत था, सुविधा की टीम ने आगे अनुकूलन के अवसरों की पहचान करने के लिए उपकरण आपूर्तिकर्ता के साथ सक्रिय रूप से काम किया। इस सहयोगात्मक प्रक्रिया से कई महत्वपूर्ण सुधार हुए:
रेसिपी फाइन-ट्यूनिंग
पहले 50 बैचों के डेटा का विश्लेषण करने के बाद, टीम ने देखा कि कुछ उच्च-चिपचिपाहट वाले उत्पादों को इष्टतम फैलाव प्राप्त करने के लिए लंबे मिश्रण समय की आवश्यकता होती है। मशीन की डेटा लॉगिंग सुविधा का उपयोग करते हुए, उन्होंने पहचाना कि मिश्रण के अंतिम 5 मिनट के लिए कतरनी दर को 10% (2,500 से 2,750 आरपीएम तक) बढ़ाने से गुणवत्ता से समझौता किए बिना कुल बैच समय 15% कम हो गया। इस समायोजन को प्रासंगिक व्यंजनों में प्रोग्राम किया गया, जिससे उत्पादन क्षमता में और वृद्धि हुई।
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