정밀한 혼합과 일관된 제품 품질이 시장 수요를 충족하는 데 중요한 분야에서 고점도 액상 제제를 전문으로 하는 생산 시설은 점점 더 큰 어려움에 직면했습니다. 수년 동안 이 시설은 혼합 속도 조정부터 온도 수준 모니터링 및 원료 적재에 이르기까지 지속적인 수동 개입이 필요한 반자동 유화 시스템에 의존해 왔습니다. 이러한 수동 의존성은 일관되지 않은 제품 품질(배치별로 질감과 안정성이 다름)을 초래했을 뿐만 아니라 생산 능력도 제한했습니다. 12개월 동안 고객 주문이 35% 증가함에 따라 기존 설정으로는 이를 따라잡는 데 어려움을 겪었고 결과적으로 리드 타임이 연장되고 가끔 주문 이행이 지연되었습니다.
이 시설의 핵심 요구 사항은 명확했습니다. 인적 오류를 줄이고, 생산 일관성을 향상시키며, 제품 무결성을 손상시키지 않으면서 생산량을 늘릴 수 있는 솔루션이 필요했습니다. 또한 솔루션은 전환 중 가동 중지 시간을 최소화하기 위해 시설의 기존 생산 라인(자재 저장 탱크 및 포장 장치 포함)과 통합되어야 했습니다. 반자동 시스템은 고르지 않은 작동 주기로 인해 과도한 전력을 소비했기 때문에 에너지 효율성도 또 다른 주요 고려 사항이었습니다. 팀은 잠재적인 해답으로 자동 유화 장비를 연구하기 시작했으며, 중요한 공정을 자동화하는 동시에 다양한 제품 제형에 적응할 수 있는 유연성을 제공할 수 있는 시스템에 중점을 두었습니다.
2. 자동 유화기 도입
프로젝트를 위해 선택된 자동 유화 기계는 고급 자동화, 정밀 엔지니어링 및 적응형 기술의 조합을 통해 시설의 문제점을 해결하도록 설계되었습니다. 핵심적으로 이 기계는 회전하는 로터와 고정된 고정자를 사용하여 강력한 기계적 전단력을 생성하는 고전단 혼합 원리에 따라 작동하여 입자를 분해하고 액체 매트릭스에 성분이 균일하게 분산되도록 합니다. 하지만 이 시스템의 차별화된 점은 완전 자동화된 제어 시스템과 통합된 스마트 기능이었습니다.
주요 기술 사양은 다음과 같습니다.
자동화된 공정 제어: 터치스크린 인터페이스가 있는 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)를 통해 작업자는 다양한 제품 레시피에 대한 매개변수(혼합 속도, 온도, 압력 및 혼합 기간)를 사전 설정할 수 있습니다. 일단 시작되면 기계는 이러한 매개변수를 실시간으로 자동 조정하므로 수동으로 조정할 필요가 없습니다. 예를 들어 시스템이 사전 설정된 임계값을 초과하는 온도 스파이크를 감지하면 자동으로 혼합 속도를 줄이고 냉각 시스템을 활성화하여 안정성을 유지합니다.
통합 자재 취급: 이 기계에는 시설의 원료 저장 탱크에 연결된 자동 흡입 밸브가 있습니다. 중량 센서를 사용하면 각 성분의 필요한 양을 정확하게 측정하고 분배할 수 있습니다(정확도 ±0.5%). 이는 종종 과잉 또는 과소 투여로 이어지는 반자동 시스템의 수동 주입에 비해 크게 개선되었습니다.
실시간 모니터링 및 데이터 로깅: 내장된 센서는 생산 주기 전반에 걸쳐 중요한 지표(온도, 압력, 전단 속도 및 배치 시간)를 추적했습니다. 데이터는 자동으로 기록되어 클라우드 기반 플랫폼에 저장되어 시설 팀이 배치 기록을 검토하고 추세를 파악하며 원격으로 문제를 해결할 수 있게 되었습니다.
에너지 효율적인 설계: 기계의 가변 주파수 드라이브(VFD)는 필요한 전단력에 따라 모터 속도를 조정하여 전력 출력을 실제 수요에 일치시켜 에너지 소비를 줄입니다. 지속적으로 최고 속도로 작동하는 반자동 시스템과 달리 자동 모델은 혼합 공정의 각 단계에 필요한 전력만 사용했습니다.
다양한 제제에 대한 유연성: 사전 프로그래밍 가능한 50개 이상의 레시피 슬롯을 통해 기계는 10분 이내에 다양한 제품 유형(예: 두꺼운 크림, 로션, 산업용 코팅) 간에 전환할 수 있습니다. 이는 기존 시스템의 전환 시간인 45분보다 훨씬 빠릅니다.
이러한 기능은 시설의 요구 사항을 종합적으로 해결했습니다. 자동화를 통해 인적 오류가 감소하고, 정밀 엔지니어링으로 제품 일관성이 향상되었으며, 에너지 효율적인 설계로 운영 비용이 절감되었습니다.
3. 설치 및 초기 조정
설치 프로세스는 장비 공급업체 기술팀의 자세한 현장 평가로 시작되었으며, 이 팀은 시설 엔지니어와 협력하여 기존 생산 라인을 매핑하고 자동 유화 기계의 최적 배치를 식별했습니다. 목표는 진행 중인 운영에 대한 중단을 최소화하는 것이었으므로 주말 가동 중단 시간에 설치를 계획하여 가동 중지 시간을 단 48시간으로 줄였습니다.
첫날 팀은 기존 반자동 시스템을 제거하고 새 기계를 위한 기초를 준비하여 기존 자재 이송 파이프 및 전기 연결과의 정렬을 보장했습니다. 그런 다음 자동 유화 기계를 배치하고 고정하고 시설의 전원 공급 장치, 수냉 시스템 및 원료 탱크에 연결했습니다. 정확한 재료 분배를 보장하기 위해 중량 센서와 흡입 밸브를 보정하는 데 특별한 주의를 기울였습니다. 이는 제품 일관성에 매우 중요했기 때문입니다.
초기 조정 단계는 다음 월요일에 시작되었으며 세 가지 주요 단계에 중점을 두었습니다.
레시피 프로그래밍: 시설의 생산팀은 공급업체의 기술자와 협력하여 가장 일반적인 제품 레시피 12개를 PLC에 입력했습니다. 각 레시피에 대해 혼합 속도(1,500~3,000RPM 범위), 온도 범위(35°C~65°C), 혼합 시간(20~45분)과 같은 매개변수를 프로그래밍하고 테스트했습니다.
모의 실행 테스트: 밸브 작동, 속도 조절, 온도 조절 등 모든 자동화 기능이 의도한 대로 작동하는지 확인하기 위해 원자재 없이 기계를 작동했습니다. 이 단계에서 팀은 냉각 시스템의 응답 시간과 관련된 사소한 문제를 식별했으며 이는 PLC의 온도 임계값 설정을 조정하여 해결되었습니다.
파일럿 배치 생산: 실제 시나리오에서 기계 성능을 테스트하기 위해 시설의 최고 판매 제품 3개를 소규모 배치(각각 50리터)로 생산했습니다. 각 배치의 샘플은 분석을 위해 품질 관리(QC) 실험실로 보내져 질감, 입자 크기 분포 및 안정성을 평가했습니다. 결과는 배치 간 변동이 전혀 없는 것으로 나타났으며, 이는 반자동 시스템의 변동률 8~10%에 비해 크게 개선된 것입니다.
첫 주가 끝날 무렵, 기계는 생산 라인에 완전히 통합되었고 작업자는 PLC 인터페이스, 유지 관리 절차 및 문제 해결에 대한 하루 종일 교육을 완료했습니다.
4. 1단계 운영실적
첫 번째 운영 단계는 3개월에 걸쳐 진행되었으며, 이 기간 동안 자동 유화 기계를 사용하여 12가지 제품 제제를 생산했습니다. 이는 시설 전체 생산량의 약 60%를 차지합니다. 이 기간 동안 수집된 성능 데이터는 주요 지표 전반에 걸쳐 상당한 개선을 보여주었습니다.
제품 품질 일관성
QC 테스트에 따르면 이 기계는 배치 간 변동을 8~10%(반자동 시스템 사용)에서 2% 미만으로 줄였습니다. 이는 기계의 정확한 매개변수 제어와 자동화된 재료 분배 덕분이었습니다. 예를 들어, 안정성이 높은 로션을 생산할 때 입자 크기 분포(제품 질감의 중요한 요소)는 기존 시스템에서 볼 수 있는 10~15마이크로미터 범위와 비교하여 5~8마이크로미터로 일관되게 측정되었습니다. 제품 불일치와 관련된 고객 불만은 처음 2개월 이내에 40% 감소했습니다.
생산능력
자동 기계의 더 빠른 전환 시간(10분 대 45분)과 연속 작동(반자동 시스템의 45분에 비해 시간당 작업자 체크인 시간이 15분만 필요함)을 통해 시설의 일일 생산량이 28% 증가했습니다. 이전에는 이 시설에서 하루에 8개의 배치를 생산할 수 있었습니다. 새 기계를 사용하면 이 숫자는 배치 10~11개로 늘어났습니다. 이러한 증가는 최대 생산 기간 동안 기계가 장시간(최대 4시간) 무인 작동될 수 있었기 때문에 추가 교대 근무 없이 달성되었습니다.
에너지 및 노동 효율성
VFD 및 최적화된 작동 주기 덕분에 배치당 에너지 소비가 22% 감소했습니다. 이 시설에서는 이러한 절감액을 기준으로 연간 약 $18,000의 에너지 절감 효과를 추정했습니다. 노동 효율성도 향상되었습니다. 반자동 시스템에는 교대당 두 명의 작업자가 필요했지만, 자동 기계는 한 명의 작업자가 관리할 수 있어 직원이 다른 작업(예: QC 및 포장)에 집중할 수 있습니다. 이를 통해 유화 공정의 인건비를 15% 절감했습니다.
중단 시간
기계의 신뢰성은 또 다른 뛰어난 특징이었습니다. 3개월 동안 계획되지 않은 가동 중지 시간은 단 2시간으로 제한되었습니다(공급업체 지원 팀이 신속하게 해결한 사소한 전기 연결 문제로 인해). 이는 월 평균 8~10시간의 예상치 못한 가동 중지 시간이 있었던 반자동 시스템에 비해 크게 개선된 것입니다.
5. 최적화 및 지속적인 개선
초기 성능은 좋았지만 시설 팀은 장비 공급업체와 적극적으로 협력하여 추가 최적화 기회를 식별했습니다. 이러한 협업 프로세스를 통해 다음과 같은 몇 가지 주요 개선 사항이 이루어졌습니다.
레시피 미세 조정
팀은 처음 50개 배치의 데이터를 분석한 후 특정 고점도 제품의 경우 최적의 분산을 달성하기 위해 더 긴 혼합 시간이 필요하다는 사실을 발견했습니다. 기계의 데이터 로깅 기능을 사용하여 혼합의 마지막 5분 동안 전단 속도를 10%(2,500에서 2,750RPM) 높이면 품질 저하 없이 전체 배치 시간이 15% 단축된다는 사실을 확인했습니다. 이러한 조정은 관련 레시피에 프로그래밍되어 생산 효율성을 더욱 높였습니다.
QC 시스템과의 통합
품질 관리 프로세스를 간소화하기 위해 시설의 IT 팀은 공급업체와 협력하여 자동 유화 기계의 데이터 로깅 플랫폼을 시설의 QC 소프트웨어와 통합했습니다. 이제 배치가 완료되면 주요 지표(온도, 전단 속도, 배치 시간)가 자동으로 QC 시스템으로 전송됩니다. 매개변수가 허용 가능한 범위를 벗어나면 QC 팀에 즉시 알림이 전달되므로 더 빠른 샘플 테스트와 의사 결정이 가능합니다. 이 통합으로 배치 완료부터 QC 승인까지의 시간이 30% 단축되었습니다.
예방 유지보수 일정
공급업체의 기술팀은 해당 시설이 기계 사용 패턴을 기반으로 맞춤형 예방 유지보수 일정을 개발하도록 도왔습니다. 일정에는 회전자/고정자 어셈블리의 주간 점검(마모 없음 확인), 중량 센서의 월간 교정, 냉각 시스템의 분기별 점검이 포함되었습니다. 이 일정을 따르면 예상치 못한 고장의 위험이 줄어들고 기계의 예상 수명이 2~3년 연장되었습니다.
운영자 교육 강화
운영자의 피드백을 바탕으로 공급업체는 PLC 인터페이스에 "시뮬레이션 모드"를 추가하여 운영자가 생산을 중단하지 않고도 새로운 레시피 프로그래밍을 연습하고 일반적인 문제를 해결할 수 있도록 했습니다. 이 시설에서는 또한 운영자가 기계 성능 최적화를 위한 모범 사례와 팁을 논의하는 월간 "지식 공유" 세션을 구현했습니다. 이러한 지속적인 교육을 통해 팀은 장비의 기능을 활용할 수 있는 완벽한 장비를 갖추게 되었습니다.
6. 장기적 이익과 성과
18개월 동안 작동한 후 자동 유화 기계는 시설에 초기 기대치를 초과하는 혁신적인 장기적 이점을 제공했습니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!