تبدیل راندمان تولید: مطالعه موردی در مورد تجهیزات امولسیونسازی خودکار
1. پیشینه پروژه
در بخشی که اختلاط دقیق و کیفیت ثابت محصول برای پاسخگویی به نیازهای بازار حیاتی است، یک واحد تولیدی متخصص در فرمولاسیونهای مایع با ویسکوزیته بالا با چالشهای فزایندهای روبرو شد. این واحد سالها به سیستمهای امولسیونسازی نیمهخودکار متکی بود که نیاز به مداخله دستی مداوم داشتند—از تنظیم سرعت اختلاط گرفته تا نظارت بر سطح دما و بارگیری مواد اولیه. این وابستگی دستی نه تنها منجر به کیفیت ناهموار محصول (با تغییرات دستهای در بافت و پایداری) شد، بلکه ظرفیت تولید را نیز محدود کرد. با افزایش 35 درصدی سفارشات مشتری در یک دوره 12 ماهه، تنظیمات موجود برای همگامی با آن تلاش میکرد و منجر به زمانهای طولانیتر و تاخیرهای گاه و بیگاه در انجام سفارشات شد.
الزامات اصلی این واحد تولیدی روشن بود: به راهحلی نیاز داشت که بتواند خطای انسانی را کاهش دهد، ثبات تولید را افزایش دهد و خروجی را بدون به خطر انداختن یکپارچگی محصول مقیاسبندی کند. علاوه بر این، این راهحل باید با خط تولید موجود این واحد (شامل مخازن ذخیرهسازی مواد و واحدهای بستهبندی) ادغام میشد تا زمان توقف در طول انتقال به حداقل برسد. راندمان انرژی یکی دیگر از ملاحظات کلیدی بود، زیرا سیستمهای نیمهخودکار به دلیل چرخههای عملیاتی ناهموار، برق زیادی مصرف میکردند. این تیم شروع به تحقیق در مورد تجهیزات امولسیونسازی خودکار به عنوان یک پاسخ احتمالی کرد و بر روی سیستمهایی تمرکز کرد که میتوانند فرآیندهای حیاتی را خودکار کنند و در عین حال انعطافپذیری برای انطباق با فرمولاسیونهای مختلف محصول را ارائه دهند.
2. معرفی دستگاه امولسیونسازی خودکار
دستگاه امولسیونسازی خودکاری که برای این پروژه انتخاب شد، برای رفع نقاط ضعف این واحد تولیدی از طریق ترکیبی از اتوماسیون پیشرفته، مهندسی دقیق و فناوری تطبیقی طراحی شده بود. در اصل، این دستگاه بر اساس اصل اختلاط با برش بالا عمل میکند که از یک روتور چرخان و یک استاتور ثابت برای ایجاد نیروهای برشی مکانیکی شدید استفاده میکند—ذرات را تجزیه میکند و پراکندگی یکنواخت مواد تشکیلدهنده را در ماتریس مایع تضمین میکند. با این حال، آنچه این سیستم را متمایز میکرد، سیستم کنترل کاملاً خودکار و ویژگیهای هوشمند یکپارچه آن بود.
مشخصات فنی کلیدی شامل موارد زیر بود:
- کنترل فرآیند خودکار: یک کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی (PLC) با رابط صفحهنمایش لمسی به اپراتورها اجازه میداد تا پارامترها (سرعت اختلاط، دما، فشار و مدت زمان اختلاط) را برای دستورالعملهای مختلف محصول از پیش تنظیم کنند. پس از راهاندازی، دستگاه این پارامترها را در زمان واقعی بهطور خودکار تنظیم میکرد و نیاز به تنظیمات دستی را از بین میبرد. به عنوان مثال، اگر سیستم افزایش دما را فراتر از آستانه از پیش تعیینشده تشخیص میداد، بهطور خودکار سرعت اختلاط را کاهش میداد و یک سیستم خنککننده را برای حفظ پایداری فعال میکرد.
- جابجایی مواد یکپارچه: این دستگاه دارای شیرهای ورودی خودکار متصل به مخازن ذخیرهسازی مواد اولیه این واحد بود. با استفاده از حسگرهای وزن، میتوانست مقادیر مورد نیاز هر ماده تشکیلدهنده را با دقت اندازهگیری و توزیع کند (با دقت ±0.5%)—یک پیشرفت قابل توجه نسبت به ریختن دستی سیستم نیمهخودکار که اغلب منجر به دوز بیش از حد یا کمتر از حد میشد.
- نظارت و ثبت دادهها در زمان واقعی: حسگرهای تعبیهشده معیارهای حیاتی (دما، فشار، سرعت برش و زمان دسته) را در طول چرخه تولید ردیابی میکردند. دادهها بهطور خودکار ثبت و در یک پلتفرم مبتنی بر ابر ذخیره میشدند و به تیم این واحد تولیدی اجازه میداد تا سوابق دسته را بررسی کند، روندها را شناسایی کند و مشکلات را از راه دور عیبیابی کند.
- طراحی کممصرف: درایو با فرکانس متغیر (VFD) دستگاه، سرعت موتور را بر اساس نیروی برشی مورد نیاز تنظیم میکرد و مصرف انرژی را با تطبیق توان خروجی با تقاضای واقعی کاهش میداد. برخلاف سیستمهای نیمهخودکار که بهطور مداوم با حداکثر سرعت کار میکردند، مدل خودکار فقط از توان لازم برای هر مرحله از فرآیند اختلاط استفاده میکرد.
- انعطافپذیری برای فرمولاسیونهای متعدد: با بیش از 50 اسلات دستورالعمل از پیش برنامهریزیشده، دستگاه میتوانست بین انواع مختلف محصول (به عنوان مثال، کرمهای غلیظ، لوسیونها و پوششهای صنعتی) در کمتر از 10 دقیقه جابجا شود—بسیار سریعتر از زمان تغییر 45 دقیقهای سیستم قدیمی.
این ویژگیها بهطور جمعی نیازهای این واحد تولیدی را برآورده کردند: اتوماسیون خطای انسانی را کاهش داد، مهندسی دقیق ثبات محصول را بهبود بخشید و طراحی کممصرف هزینههای عملیاتی را کاهش داد.
3. نصب و تنظیم اولیه
فرآیند نصب با یک ارزیابی دقیق سایت توسط تیم فنی تأمینکننده تجهیزات آغاز شد که با مهندسان این واحد تولیدی همکاری کردند تا خط تولید موجود را ترسیم کنند و مکان بهینه برای دستگاه امولسیونسازی خودکار را شناسایی کنند. هدف این بود که اختلال در عملیات جاری به حداقل برسد، بنابراین نصب در طول تعطیلات آخر هفته برنامهریزی شد—کاهش زمان توقف به 48 ساعت.
در روز اول، تیم سیستم نیمهخودکار قدیمی را حذف کرد و پایه را برای دستگاه جدید آماده کرد و از همترازی با لولههای انتقال مواد و اتصالات الکتریکی موجود اطمینان حاصل کرد. سپس دستگاه امولسیونسازی خودکار قرار گرفت، ایمن شد و به منبع تغذیه، سیستم خنککننده آب و مخازن مواد اولیه این واحد متصل شد. توجه ویژهای به کالیبره کردن حسگرهای وزن و شیرهای ورودی شد تا از توزیع دقیق مواد اطمینان حاصل شود، زیرا این امر برای ثبات محصول حیاتی بود.
مرحله تنظیم اولیه در روز دوشنبه بعد آغاز شد و بر سه مرحله کلیدی متمرکز بود:
- برنامهریزی دستورالعمل: تیم تولید این واحد تولیدی با تکنسینهای تأمینکننده همکاری کرد تا 12 مورد از رایجترین دستورالعملهای محصول خود را در PLC وارد کنند. برای هر دستورالعمل، پارامترهایی مانند سرعت اختلاط (از 1500 تا 3000 دور در دقیقه)، محدوده دما (35 درجه سانتیگراد تا 65 درجه سانتیگراد) و زمان اختلاط (20 تا 45 دقیقه) برنامهریزی و آزمایش شدند.
- تست بدون مواد: دستگاه بدون مواد اولیه راهاندازی شد تا تأیید شود که تمام عملکردهای خودکار—از جمله عملکرد شیر، تنظیم سرعت و کنترل دما—همانطور که در نظر گرفته شدهاند، کار میکنند. در طول این مرحله، تیم یک مشکل جزئی در زمان پاسخ سیستم خنککننده شناسایی کرد که با تنظیم تنظیمات آستانه دما PLC برطرف شد.
- تولید دسته آزمایشی: سه دسته کوچک (هر کدام 50 لیتر) از پرفروشترین محصول این واحد تولیدی برای آزمایش عملکرد دستگاه در یک سناریوی واقعی تولید شد. نمونههایی از هر دسته برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه کنترل کیفیت (QC) ارسال شد، جایی که از نظر بافت، توزیع اندازه ذرات و پایداری ارزیابی شدند. نتایج نشاندهنده عدم تغییر دسته به دسته بود، یک پیشرفت قابل توجه نسبت به نرخ تغییر 8-10٪ سیستم نیمهخودکار.
تا پایان هفته اول، دستگاه بهطور کامل در خط تولید ادغام شده بود و اپراتورها یک روز کامل آموزش در مورد رابط PLC، روشهای نگهداری و عیبیابی را تکمیل کرده بودند.
4. عملکرد عملیاتی در فاز اول
فاز اول عملیات سه ماه به طول انجامید که در طی آن از دستگاه امولسیونسازی خودکار برای تولید 12 فرمولاسیون مختلف محصول استفاده شد—که تقریباً 60٪ از کل تولید این واحد تولیدی را تشکیل میداد. دادههای عملکرد جمعآوریشده در این دوره پیشرفتهای قابل توجهی را در معیارهای کلیدی نشان داد:
ثبات کیفیت محصول
تست QC نشان داد که دستگاه تغییرات دسته به دسته را از 8-10٪ (با سیستم نیمهخودکار) به کمتر از 2٪ کاهش داده است. این امر به کنترل دقیق پارامتر و توزیع خودکار مواد تشکیلدهنده دستگاه نسبت داده شد. به عنوان مثال، در تولید یک لوسیون با پایداری بالا، توزیع اندازه ذرات (یک عامل مهم در بافت محصول) بهطور مداوم در 5-8 میکرومتر اندازهگیری شد، در مقایسه با محدوده 10-15 میکرومتر که با سیستم قدیمی مشاهده شد. شکایات مشتریان مربوط به عدم ثبات محصول در دو ماه اول 40٪ کاهش یافت.
ظرفیت تولید
زمان تغییر سریعتر دستگاه خودکار (10 دقیقه در مقابل 45 دقیقه) و عملکرد مداوم (فقط به 15 دقیقه بررسی اپراتور در هر ساعت نیاز داشت، در مقایسه با 45 دقیقه سیستم نیمهخودکار) به این واحد تولیدی اجازه داد تا حجم تولید روزانه را 28٪ افزایش دهد. قبلاً، این واحد تولیدی میتوانست 8 دسته در روز تولید کند. با دستگاه جدید، این تعداد به 10-11 دسته افزایش یافت. این افزایش بدون اضافه کردن شیفتهای اضافی به دست آمد، زیرا دستگاه میتوانست در طول دورههای اوج تولید (تا 4 ساعت) بدون مراقبت کار کند.
راندمان انرژی و نیروی کار
مصرف انرژی در هر دسته 22٪ کاهش یافت، به لطف VFD و چرخههای عملیاتی بهینه. این واحد تولیدی صرفهجویی سالانه انرژی را تقریباً 18000 دلار بر اساس این کاهش تخمین زد. راندمان نیروی کار نیز بهبود یافت: در حالی که سیستم نیمهخودکار به دو اپراتور در هر شیفت نیاز داشت، دستگاه خودکار میتوانست توسط یک اپراتور مدیریت شود و کارکنان را آزاد میکرد تا بر روی کارهای دیگر (مانند QC و بستهبندی) تمرکز کنند. این امر هزینههای نیروی کار را برای فرآیند امولسیونسازی 15٪ کاهش داد.
زمان توقف
قابلیت اطمینان دستگاه یکی دیگر از ویژگیهای برجسته بود. در طول فاز سه ماهه، زمان توقف برنامهریزینشده به 2 ساعت محدود شد (به دلیل یک مشکل جزئی در اتصال الکتریکی که به سرعت توسط تیم پشتیبانی تأمینکننده برطرف شد). این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به سیستم نیمهخودکار بود که بهطور متوسط 8-10 ساعت زمان توقف برنامهریزینشده در ماه داشت.
5. بهینهسازی و بهبود مستمر
در حالی که عملکرد اولیه قوی بود، تیم این واحد تولیدی بهطور فعال با تأمینکننده تجهیزات همکاری کرد تا فرصتهایی را برای بهینهسازی بیشتر شناسایی کند. این فرآیند مشارکتی منجر به چندین پیشرفت کلیدی شد:
تنظیم دقیق دستورالعمل
پس از تجزیه و تحلیل دادهها از 50 دسته اول، تیم متوجه شد که محصولات با ویسکوزیته بالا به زمان اختلاط طولانیتری برای دستیابی به پراکندگی بهینه نیاز دارند. با استفاده از ویژگی ثبت دادههای دستگاه، آنها دریافتند که افزایش سرعت برش 10٪ (از 2500 به 2750 دور در دقیقه) برای 5 دقیقه آخر اختلاط، زمان کلی دسته را 15٪ کاهش میدهد بدون اینکه کیفیت به خطر بیفتد. این تنظیم در دستورالعملهای مربوطه برنامهریزی شد و راندمان تولید را بیشتر افزایش داد.
ادغام با سیستمهای QC
برای سادهسازی فرآیند کنترل کیفیت، تیم IT این واحد تولیدی با تأمینکننده همکاری کرد تا پلتفرم ثبت دادههای دستگاه امولسیونسازی خودکار را با نرمافزار QC این واحد ادغام کند. اکنون، هنگامی که یک دسته تکمیل میشود، معیارهای کلیدی (دما، سرعت برش، زمان دسته) بهطور خودکار به سیستم QC ارسال میشوند. اگر هر پارامتری خارج از محدوده قابل قبول قرار گیرد، تیم QC بلافاصله هشدار دریافت میکند—که امکان آزمایش نمونه سریعتر و تصمیمگیری را فراهم میکند. این ادغام زمان بین تکمیل دسته و تأیید QC را 30٪ کاهش داد.
برنامه نگهداری پیشگیرانه
تیم فنی تأمینکننده به این واحد تولیدی کمک کرد تا یک برنامه نگهداری پیشگیرانه سفارشی بر اساس الگوهای استفاده از دستگاه ایجاد کند. این برنامه شامل بررسیهای هفتگی مجموعه روتور/استاتور (برای اطمینان از عدم سایش)، کالیبراسیون ماهانه حسگرهای وزن و بازرسی سهماهه سیستم خنککننده بود. پیروی از این برنامه خطر خرابیهای غیرمنتظره را کاهش داد و طول عمر مورد انتظار دستگاه را 2-3 سال افزایش داد.
بهبود آموزش اپراتور
بر اساس بازخورد اپراتورها، تأمینکننده یک «حالت شبیهسازی» به رابط PLC اضافه کرد و به اپراتورها اجازه داد تا برنامهریزی دستورالعملهای جدید و عیبیابی مشکلات رایج را بدون ایجاد اختلال در تولید تمرین کنند. این واحد تولیدی همچنین یک جلسه «به اشتراکگذاری دانش» ماهانه را اجرا کرد که در آن اپراتورها بهترین شیوهها و نکاتی را برای بهینهسازی عملکرد دستگاه مورد بحث قرار دادند. این آموزش مداوم تضمین کرد که تیم بهطور کامل مجهز به استفاده از قابلیتهای دستگاه است.
6. مزایای بلندمدت و دستاوردها
پس از 18 ماه عملیات، دستگاه امولسیونسازی خودکار مزایای بلندمدت تحولآفرینی را برای این واحد تولیدی به ارمغان آورد و از انتظارات اولیه فراتر رفت:
صرفهجویی در هزینه
-
سیاست حفظ حریم خصوصی |
نقشه سایت
| چین کیفیت خوب دستگاه همجانس سازی خلاء عرضه کننده. حقوق چاپ 2025 Yangzhou Aipuweier Automation Equipment Limited Company تمام حقوق محفوظ است
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!