مطالعه موردی: پیادهسازی تجهیزات امولسیفایر خودکار برای افزایش راندمان تولید
مقدمه
در بخش تولید، دستیابی به کیفیت ثابت محصول، بهینهسازی زمانبندی تولید و کاهش هزینههای عملیاتی، اولویتهای همیشگی هستند. برای یک واحد تولیدی که در فرمولاسیونهای مایعات با ویسکوزیته بالا تخصص دارد، محدودیتهای فرآیندهای امولسیونسازی دستی و نیمهخودکار به یک گلوگاه حیاتی تبدیل شده بود. این واحد تولیدی به دنبال راهحلی برای رفع ناکارآمدیها، اطمینان از یکنواختی و افزایش تولید بدون به خطر انداختن یکپارچگی محصول بود، بنابراین در تجهیزات امولسیفایر خودکار سرمایهگذاری کرد. این مطالعه موردی، جزئیات فرآیند پیادهسازی، چالشهای غلبه شده و بهبودهای قابل اندازهگیری مشاهده شده در یک دوره 18 ماهه را شرح میدهد.
پیشینه: چالشهای موجود در فرآیندهای امولسیونسازی
قبل از استفاده از تجهیزات امولسیفایر خودکار، این واحد تولیدی برای امولسیونسازی - یک گام اصلی در گردش کار تولید خود - به ترکیبی از میکسرهای نیمهخودکار و مداخله دستی متکی بود. این رویکرد چندین چالش مداوم را به همراه داشت:
- کیفیت ناهمگون محصول: عملکرد دستی منجر به تغییراتی در سرعت اختلاط، کنترل دما و زمان امولسیونسازی شد. این ناسازگاریها منجر به تفاوتهای بین دستهای در ویسکوزیته، بافت و پایداری محصول شد که منجر به افزایش نرخ رد (به طور متوسط 8-10٪ از تولید ماهانه) و بازخورد مشتری در رابطه با یکنواختی محصول شد.
- زمانبندی ناکارآمد تولید: فرآیند نیمهخودکار به ورودی نیروی کار قابل توجهی نیاز داشت - دو اپراتور در هر شیفت به نظارت بر پارامترهای اختلاط، تنظیم دستی تنظیمات و اطمینان از تکمیل فرآیند امولسیونسازی اختصاص داشتند. یک دسته محصول به طور متوسط 4.5 ساعت طول میکشید تا امولسیون شود که ظرفیت واحد تولیدی را به 6-8 دسته در روز محدود میکرد.
- هزینههای عملیاتی بالا: هزینههای نیروی کار مرتبط با نظارت دستی و بازکاری (به دلیل دستههای ناهمگون) 15٪ از کل هزینههای تولید واحد تولیدی را تشکیل میداد. علاوه بر این، ناکارآمدی انرژی ناشی از زمانهای اختلاط طولانی و عملکرد نامناسب تجهیزات به افزایش قبوض آب و برق کمک کرد.
- خطرات ایمنی و ارگونومیک: جابجایی دستی مواد اولیه و تعامل مکرر با تجهیزات اختلاط، اپراتورها را در معرض خطرات احتمالی از جمله پاشش مواد خورنده و آسیبهای ناشی از فشار مکرر قرار میداد. انطباق با استانداردهای بهداشت و ایمنی شغلی به آموزش و نظارت اضافی نیاز داشت که به بار اداری اضافه میکرد.
انتخاب و ادغام تجهیزات
پس از انجام یک ارزیابی جامع از فناوریهای امولسیونسازی، این واحد تولیدی یک سیستم امولسیفایر کاملاً خودکار را که برای فرمولاسیونهای با ویسکوزیته بالا طراحی شده بود، انتخاب کرد. ویژگیهای کلیدی این تجهیزات عبارتند از:
- کنترل دقیق سرعت اختلاط (0-3000 دور در دقیقه) و دما (±1 درجه سانتیگراد) از طریق یک کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی (PLC)
- قابلیتهای همگنسازی درون خطی برای اطمینان از توزیع اندازه ذرات ریز
- سیستمهای تغذیه و تخلیه خودکار مواد اولیه
- نظارت و ثبت دادهها در زمان واقعی برای ردیابی فرآیند
- عملکرد خود تمیزشونده برای کاهش زمان توقف بین دستهها
فرآیند ادغام با یک ارزیابی دقیق سایت برای اطمینان از سازگاری با خطوط تولید موجود آغاز شد. یک تیم چند منظوره (شامل مدیران تولید، کارکنان تعمیر و نگهداری و اپراتورها) با تامینکننده تجهیزات برای توسعه یک برنامه پیادهسازی فازبندی شده همکاری کرد:
- آمادهسازی قبل از نصب: این واحد تولیدی طرحبندی کف تولید خود را برای تطبیق با تجهیزات جدید، از جمله ارتقاء سیستمهای الکتریکی و لولهکشی برای پشتیبانی از نیازهای برق و جابجایی سیال امولسیفایر، اصلاح کرد. اپراتورها و کارکنان تعمیر و نگهداری آموزشهای مربوط به عملکرد تجهیزات، عیبیابی و پروتکلهای ایمنی را تکمیل کردند.
- آزمایش آزمایشی: یک فاز آزمایشی دو ماهه برای اعتبارسنجی عملکرد تجهیزات با فرمولاسیونهای خاص این واحد تولیدی انجام شد. در طول این دوره، تیم پارامترهای فرآیند (به عنوان مثال، مدت زمان اختلاط، آستانههای دما، فشار همگنسازی) را برای بهینهسازی نتایج تنظیم کرد. دستههای آزمایشی از نظر ویسکوزیته، اندازه ذرات و پایداری آزمایش شدند و مقایسههایی با دستههای تولید شده با استفاده از سیستم قدیمی انجام شد.
- پیادهسازی در مقیاس کامل: پس از آزمایش آزمایشی موفقیتآمیز، امولسیفایر خودکار در خط تولید اصلی این واحد تولیدی ادغام شد. یک انتقال تدریجی اتخاذ شد - در ابتدا تجهیزات جدید در کنار سیستم نیمهخودکار راهاندازی شد تا از تداوم عرضه اطمینان حاصل شود. در طی چهار هفته، این واحد تولیدی تجهیزات قدیمی را حذف کرد زیرا اپراتورها در استفاده از سیستم جدید مهارت پیدا کردند.
نتایج پیادهسازی و بهبودهای قابل اندازهگیری
در طول 18 ماه پس از پیادهسازی کامل، این واحد تولیدی بهبودهای قابل توجهی را در معیارهای کلیدی عملکرد مشاهده کرد، بدون اینکه کیفیت یا ایمنی محصول به خطر بیفتد:
1. کیفیت و سازگاری محصول
- کاهش نرخ رد: نرخ رد دسته از 8-10٪ به 1.2-1.5٪ کاهش یافت، زیرا کنترل دقیق سیستم خودکار، تغییرات در پارامترهای امولسیونسازی را از بین برد. توزیع اندازه ذرات ثابت (اندازهگیری شده از طریق تجزیه و تحلیل پراش لیزری) و سطوح ویسکوزیته (نظارت شده از طریق سنسورهای درون خطی) ویژگیهای یکنواخت محصول را در تمام دستهها تضمین کرد.
- افزایش پایداری محصول: آزمایشهای پیری تسریع شده که بر روی دستههای پس از پیادهسازی انجام شد، 30٪ بهبود در پایداری ماندگاری نشان داد که به امولسیونسازی کاملتر و کاهش به دام افتادن هوا در حین اختلاط نسبت داده شد.
2. راندمان و ظرفیت تولید
- کاهش زمان دسته: متوسط زمان امولسیونسازی در هر دسته از 4.5 ساعت به 1.8 ساعت کاهش یافت که 60٪ کاهش را نشان میدهد. این امر از طریق قابلیتهای اختلاط با سرعت بالا، جابجایی خودکار مواد و حذف تاخیرهای تنظیم دستی سیستم حاصل شد.
- افزایش ظرفیت روزانه: ظرفیت تولید روزانه این واحد تولیدی از 6-8 دسته به 14-16 دسته افزایش یافت و این امکان را فراهم کرد تا بدون گسترش فضای کف یا اضافه کردن شیفتهای تولید، تقاضای رو به رشد مشتری را برآورده کند.
- کاهش زمان توقف: عملکرد خود تمیزشونده زمان تمیز کردن تجهیزات را از 45 دقیقه در هر دسته به 12 دقیقه کاهش داد و زمان کارکرد تولید را به حداکثر رساند.
3. صرفهجویی در هزینههای عملیاتی
- کاهش هزینههای نیروی کار: کنترل PLC و فرآیندهای خودکار سیستم خودکار، نیاز به اپراتورهای اختصاصی در طول امولسیونسازی را از بین برد. این واحد تولیدی دو موقعیت تمام وقت را به سایر وظایف تولیدی اختصاص داد که منجر به کاهش 12 درصدی در هزینههای نیروی کار مستقیم شد.
- بهرهوری انرژی: طراحی موتور بهینه شده و درایو فرکانس متغیر (VFD) تجهیزات، مصرف انرژی را 22٪ در مقایسه با سیستم نیمهخودکار کاهش داد. این امر منجر به صرفهجویی سالانه تقریباً 38000 کیلووات ساعت شد که معادل 17٪ کاهش در قبوض آب و برق ماهانه است.
- حذف هزینه بازکاری: دستههای رد شده کمتر، ضایعات مواد و هزینههای بازکاری را 85٪ کاهش داد و صرفهجوییها به تهیه مواد اولیه و بهینهسازی فرآیند اختصاص یافت.
4. ایمنی و انطباق
- کاهش قرار گرفتن اپراتور در معرض مواد: تغذیه و تخلیه خودکار مواد، همراه با محفظههای اختلاط مهر و موم شده، تماس اپراتور با مواد اولیه و محصولات نهایی را به حداقل رساند. گزارشهای حوادث محل کار مربوط به پاشش مواد شیمیایی یا آسیبهای ارگونومیک در طول دوره 18 ماهه به صفر رسید.
- بهبود قابلیت ردیابی: ثبت دادهها در زمان واقعی (شامل دما، فشار و مدت زمان اختلاط) انطباق با استانداردهای کیفیت صنعت را ساده کرد. توانایی سیستم در ذخیره دادههای فرآیند تا 5 سال، حسابرسی و مستندسازی آسان فرآیندهای تولید را امکانپذیر کرد.
ارزش بلندمدت و انعطافپذیری عملیاتی
فراتر از بهبودهای فوری در راندمان و هزینه، تجهیزات امولسیفایر خودکار، انعطافپذیری و سازگاری عملیاتی این واحد تولیدی را افزایش داده است:
- انعطافپذیری برای تغییرات فرمولاسیون: پارامترهای قابل برنامهریزی سیستم امکان تنظیمات سریع را برای تطبیق با فرمولاسیونهای محصول جدید یا اصلاح فرمولاسیونهای موجود فراهم میکند. در طول دوره مطالعه موردی، این واحد تولیدی با موفقیت سه محصول جدید را با استفاده از امولسیفایر خودکار راهاندازی کرد که 50٪ کاهش در زمان ورود به بازار در مقایسه با راهاندازی محصولات قبلی داشت.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!