การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการผลิต: กรณีศึกษาเกี่ยวกับอุปกรณ์อิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติ
1. ที่มาของโครงการ
ในภาคส่วนที่การผสมที่แม่นยำและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอมีความสำคัญต่อการตอบสนองความต้องการของตลาด โรงงานผลิตที่เชี่ยวชาญด้านสูตรของเหลวที่มีความหนืดสูงต้องเผชิญกับความท้าทายที่เพิ่มขึ้น เป็นเวลาหลายปีที่โรงงานพึ่งพาระบบอิมัลซิไฟเออร์กึ่งอัตโนมัติที่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเองอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่การปรับความเร็วในการผสมไปจนถึงการตรวจสอบระดับอุณหภูมิและการโหลดวัตถุดิบ การพึ่งพาด้วยตนเองนี้ไม่เพียงแต่นำไปสู่คุณภาพผลิตภัณฑ์ที่ไม่สอดคล้องกัน (โดยมีการเปลี่ยนแปลงในเนื้อสัมผัสและความเสถียรในแต่ละชุด) แต่ยังจำกัดกำลังการผลิตอีกด้วย เนื่องจากคำสั่งซื้อของลูกค้าเพิ่มขึ้น 35% ในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมา การตั้งค่าที่มีอยู่จึงดิ้นรนเพื่อให้ทัน ส่งผลให้ระยะเวลารอคอยนานขึ้นและบางครั้งก็เกิดความล่าช้าในการปฏิบัติตามคำสั่งซื้อ
ข้อกำหนดหลักของโรงงานมีความชัดเจน: จำเป็นต้องมีโซลูชันที่สามารถลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ เพิ่มความสม่ำเสมอในการผลิต และปรับขนาดผลผลิตโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ โซลูชันจะต้องผสานรวมกับสายการผลิตที่มีอยู่ของโรงงาน (รวมถึงถังเก็บวัสดุและหน่วยบรรจุภัณฑ์) เพื่อลดเวลาหยุดทำงานในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นอีกข้อพิจารณาที่สำคัญ เนื่องจากระบบกึ่งอัตโนมัติใช้พลังงานมากเกินไปเนื่องจากรอบการทำงานที่ไม่สม่ำเสมอ ทีมงานเริ่มทำการวิจัยอุปกรณ์อิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติว่าเป็นคำตอบที่เป็นไปได้ โดยเน้นที่ระบบที่สามารถทำให้กระบวนการสำคัญเป็นไปโดยอัตโนมัติในขณะที่ให้ความยืดหยุ่นในการปรับให้เข้ากับสูตรผลิตภัณฑ์ต่างๆ
2. การแนะนำเครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติ
เครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติที่เลือกสำหรับโครงการนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาของโรงงานผ่านการผสมผสานระหว่างระบบอัตโนมัติขั้นสูง วิศวกรรมที่แม่นยำ และเทคโนโลยีที่ปรับเปลี่ยนได้ โดยหลักแล้ว เครื่องจักรทำงานบนหลักการของการผสมแบบเฉือนสูง ซึ่งใช้โรเตอร์หมุนและสเตเตอร์อยู่กับที่เพื่อสร้างแรงเฉือนทางกลที่รุนแรง ทำลายอนุภาคและทำให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวของส่วนผสมในเมทริกซ์ของเหลวอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ทำให้ระบบนี้แตกต่างคือระบบควบคุมอัตโนมัติเต็มรูปแบบและคุณสมบัติอัจฉริยะในตัว
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญ ได้แก่:
- การควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ: ตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) พร้อมอินเทอร์เฟซหน้าจอสัมผัสช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตั้งค่าพารามิเตอร์ล่วงหน้า (ความเร็วในการผสม อุณหภูมิ แรงดัน และระยะเวลาการผสม) สำหรับสูตรผลิตภัณฑ์ต่างๆ เมื่อเริ่มต้น เครื่องจะปรับพารามิเตอร์เหล่านี้โดยอัตโนมัติแบบเรียลไทม์ ขจัดความจำเป็นในการปรับแต่งด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น หากระบบตรวจพบอุณหภูมิที่สูงเกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ระบบจะลดความเร็วในการผสมโดยอัตโนมัติและเปิดใช้งานระบบทำความเย็นเพื่อรักษาเสถียรภาพ
- การจัดการวัสดุแบบบูรณาการ: เครื่องจักรมีวาล์วทางเข้าอัตโนมัติที่เชื่อมต่อกับถังเก็บวัตถุดิบของโรงงาน ด้วยการใช้เซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก เครื่องสามารถวัดและจ่ายส่วนผสมแต่ละชนิดได้อย่างแม่นยำ (มีความแม่นยำ ±0.5%) ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อเทียบกับการเทด้วยตนเองของระบบกึ่งอัตโนมัติ ซึ่งมักจะนำไปสู่การใช้ยาเกินขนาดหรือน้อยเกินไป
- การตรวจสอบและบันทึกข้อมูลแบบเรียลไทม์: เซ็นเซอร์ในตัวติดตามเมตริกที่สำคัญ (อุณหภูมิ แรงดัน อัตราเฉือน และเวลาในการผลิต) ตลอดวงจรการผลิต ข้อมูลถูกบันทึกโดยอัตโนมัติและจัดเก็บไว้ในแพลตฟอร์มบนคลาวด์ ทำให้ทีมงานของโรงงานสามารถตรวจสอบบันทึกชุดงาน ระบุแนวโน้ม และแก้ไขปัญหาจากระยะไกล
- การออกแบบที่ประหยัดพลังงาน: ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) ของเครื่องจักรปรับความเร็วของมอเตอร์ตามแรงเฉือนที่ต้องการ ลดการใช้พลังงานโดยการจับคู่กำลังไฟกับความต้องการจริง ซึ่งแตกต่างจากระบบกึ่งอัตโนมัติที่ทำงานด้วยความเร็วเต็มที่อย่างต่อเนื่อง รุ่นอัตโนมัติใช้พลังงานที่จำเป็นสำหรับแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผสมเท่านั้น
- ความยืดหยุ่นสำหรับสูตรหลายแบบ: ด้วยช่องสูตรที่ตั้งโปรแกรมได้ล่วงหน้ามากกว่า 50 ช่อง เครื่องจักรสามารถสลับระหว่างผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ (เช่น ครีมข้น โลชั่น และสารเคลือบอุตสาหกรรม) ได้ภายใน 10 นาที ซึ่งเร็วกว่าเวลาเปลี่ยนผ่าน 45 นาทีของระบบเก่า
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยตอบสนองความต้องการของโรงงานโดยรวม: ระบบอัตโนมัติช่วยลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ วิศวกรรมที่แม่นยำช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ และการออกแบบที่ประหยัดพลังงานช่วยลดต้นทุนการดำเนินงาน
3. การติดตั้งและการปรับเปลี่ยนเบื้องต้น
กระบวนการติดตั้งเริ่มต้นด้วยการประเมินไซต์โดยละเอียดโดยทีมงานด้านเทคนิคของผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ ซึ่งทำงานร่วมกับวิศวกรของโรงงานเพื่อทำแผนผังสายการผลิตที่มีอยู่และระบุตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติ เป้าหมายคือการลดการหยุดชะงักในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการติดตั้งจึงถูกกำหนดไว้ในช่วงสุดสัปดาห์ที่หยุดทำงาน ซึ่งช่วยลดเวลาหยุดทำงานเหลือเพียง 48 ชั่วโมง
ในวันแรก ทีมงานได้ถอดระบบกึ่งอัตโนมัติเก่าออกและเตรียมรากฐานสำหรับเครื่องจักรใหม่ เพื่อให้มั่นใจถึงการจัดตำแหน่งกับท่อถ่ายโอนวัสดุและการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่มีอยู่ เครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติถูกวางตำแหน่ง ยึด และเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ และถังวัตถุดิบของโรงงาน ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการสอบเทียบเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักและวาล์วทางเข้าเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายวัสดุอย่างถูกต้อง เนื่องจากสิ่งนี้มีความสำคัญต่อความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนการปรับเปลี่ยนเบื้องต้นเริ่มต้นในวันจันทร์ถัดไป โดยเน้นที่สามขั้นตอนหลัก:
- การตั้งโปรแกรมสูตร: ทีมงานผลิตของโรงงานทำงานร่วมกับช่างเทคนิคของผู้จัดจำหน่ายเพื่อป้อนสูตรผลิตภัณฑ์ที่พบบ่อยที่สุด 12 สูตรลงใน PLC สำหรับแต่ละสูตร พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเร็วในการผสม (ตั้งแต่ 1,500 ถึง 3,000 RPM) ช่วงอุณหภูมิ (35°C ถึง 65°C) และเวลาในการผสม (20 ถึง 45 นาที) ถูกตั้งโปรแกรมและทดสอบ
- การทดสอบแบบ Dry Run: เครื่องจักรถูกใช้งานโดยไม่มีวัตถุดิบเพื่อตรวจสอบว่าฟังก์ชันอัตโนมัติทั้งหมด รวมถึงการทำงานของวาล์ว การปรับความเร็ว และการควบคุมอุณหภูมิ ทำงานตามที่ตั้งใจไว้ ในระหว่างขั้นตอนนี้ ทีมงานระบุปัญหาเล็กน้อยเกี่ยวกับเวลาตอบสนองของระบบทำความเย็น ซึ่งแก้ไขได้โดยการปรับการตั้งค่าเกณฑ์อุณหภูมิของ PLC
- การผลิตชุดนำร่อง: ผลิตชุดงานขนาดเล็กสามชุด (ชุดละ 50 ลิตร) ของผลิตภัณฑ์ที่ขายดีที่สุดของโรงงานเพื่อทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องจักรในสถานการณ์จริง ตัวอย่างจากแต่ละชุดถูกส่งไปยังห้องควบคุมคุณภาพ (QC) เพื่อทำการวิเคราะห์ ซึ่งมีการประเมินเนื้อสัมผัส การกระจายขนาดอนุภาค และความเสถียร ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าไม่มีความแปรปรวนระหว่างชุดงาน ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อเทียบกับอัตราความแปรปรวน 8-10% ของระบบกึ่งอัตโนมัติ
เมื่อสิ้นสุดสัปดาห์แรก เครื่องจักรถูกรวมเข้ากับสายการผลิตอย่างสมบูรณ์ และผู้ปฏิบัติงานได้ทำการฝึกอบรมเต็มวันเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซ PLC ขั้นตอนการบำรุงรักษา และการแก้ไขปัญหา
4. ประสิทธิภาพการดำเนินงานในระยะแรก
ระยะแรกของการดำเนินงานกินเวลาสามเดือน ในระหว่างนั้น เครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติถูกใช้เพื่อผลิตสูตรผลิตภัณฑ์ 12 แบบ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 60% ของผลผลิตทั้งหมดของโรงงาน ข้อมูลประสิทธิภาพที่รวบรวมในช่วงเวลานี้เปิดเผยการปรับปรุงที่สำคัญในเมตริกหลัก:
ความสม่ำเสมอของคุณภาพผลิตภัณฑ์
การทดสอบ QC แสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรลดความแปรปรวนระหว่างชุดงานจาก 8-10% (ด้วยระบบกึ่งอัตโนมัติ) เหลือต่ำกว่า 2% สิ่งนี้เกิดจากการควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำและการจ่ายส่วนผสมอัตโนมัติของเครื่องจักร ตัวอย่างเช่น ในการผลิตโลชั่นที่มีความเสถียรสูง การกระจายขนาดอนุภาค (ปัจจัยสำคัญในเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์) ถูกวัดอย่างสม่ำเสมอที่ 5-8 ไมโครเมตร เมื่อเทียบกับช่วง 10-15 ไมโครเมตรที่เห็นกับระบบเก่า การร้องเรียนของลูกค้าที่เกี่ยวข้องกับความไม่สอดคล้องกันของผลิตภัณฑ์ลดลง 40% ภายในสองเดือนแรก
กำลังการผลิต
เวลาเปลี่ยนผ่านที่เร็วกว่าของเครื่องจักรอัตโนมัติ (10 นาทีเทียบกับ 45 นาที) และการทำงานอย่างต่อเนื่อง (ต้องมีการตรวจสอบผู้ปฏิบัติงานเพียง 15 นาทีต่อชั่วโมง เมื่อเทียบกับ 45 นาทีของระบบกึ่งอัตโนมัติ) ทำให้โรงงานสามารถเพิ่มปริมาณการผลิตรายวันได้ 28% ก่อนหน้านี้ โรงงานสามารถผลิตได้ 8 ชุดต่อวัน ด้วยเครื่องจักรใหม่ จำนวนนี้เพิ่มขึ้นเป็น 10-11 ชุด การเพิ่มขึ้นนี้ทำได้โดยไม่ต้องเพิ่มกะพิเศษ เนื่องจากเครื่องจักรสามารถทำงานได้โดยไม่มีผู้ดูแลเป็นเวลานาน (สูงสุด 4 ชั่วโมง) ในช่วงการผลิตสูงสุด
ประสิทธิภาพด้านพลังงานและแรงงาน
การใช้พลังงานต่อชุดลดลง 22% ด้วย VFD และรอบการทำงานที่เหมาะสมที่สุด โรงงานประเมินว่าประหยัดพลังงานต่อปีได้ประมาณ 18,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ จากการลดลงนี้ ประสิทธิภาพแรงงานก็ดีขึ้นเช่นกัน: ในขณะที่ระบบกึ่งอัตโนมัติต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานสองคนต่อกะ เครื่องจักรอัตโนมัติสามารถจัดการได้โดยผู้ปฏิบัติงานหนึ่งคน ทำให้พนักงานมีอิสระในการมุ่งเน้นไปที่งานอื่นๆ (เช่น QC และการบรรจุ) สิ่งนี้ช่วยลดต้นทุนแรงงานลง 15% สำหรับกระบวนการอิมัลซิไฟเออร์
เวลาหยุดทำงาน
ความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรเป็นอีกหนึ่งคุณสมบัติที่โดดเด่น ในช่วงระยะเวลาสามเดือน เวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ถูกจำกัดไว้ที่ 2 ชั่วโมง (เนื่องจากปัญหาการเชื่อมต่อไฟฟ้าเล็กน้อยที่แก้ไขได้อย่างรวดเร็วโดยทีมสนับสนุนของผู้จัดจำหน่าย) นี่คือการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อเทียบกับระบบกึ่งอัตโนมัติ ซึ่งมีเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้โดยเฉลี่ย 8-10 ชั่วโมงต่อเดือน
5. การเพิ่มประสิทธิภาพและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง
ในขณะที่ประสิทธิภาพเบื้องต้นแข็งแกร่ง ทีมงานของโรงงานทำงานเชิงรุกกับผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์เพื่อระบุโอกาสในการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม กระบวนการทำงานร่วมกันนี้นำไปสู่การปรับปรุงที่สำคัญหลายประการ:
การปรับแต่งสูตร
หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลจาก 50 ชุดแรก ทีมงานสังเกตเห็นว่าผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูงบางชนิดต้องใช้เวลาในการผสมนานขึ้นเพื่อให้ได้การกระจายตัวที่ดีที่สุด ด้วยการใช้คุณสมบัติการบันทึกข้อมูลของเครื่องจักร พวกเขาพบว่าการเพิ่มอัตราเฉือน 10% (จาก 2,500 เป็น 2,750 RPM) เป็นเวลา 5 นาทีสุดท้ายของการผสมช่วยลดเวลาในการผลิตโดยรวมลง 15% โดยไม่กระทบต่อคุณภาพ การปรับเปลี่ยนนี้ถูกตั้งโปรแกรมลงในสูตรที่เกี่ยวข้อง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต
การบูรณาการกับระบบ QC
เพื่อปรับปรุงกระบวนการควบคุมคุณภาพ ทีมงานไอทีของโรงงานทำงานร่วมกับผู้จัดจำหน่ายเพื่อรวมแพลตฟอร์มการบันทึกข้อมูลของเครื่องอิมัลซิไฟเออร์อัตโนมัติเข้ากับซอฟต์แวร์ QC ของโรงงาน ตอนนี้ เมื่อชุดงานเสร็จสมบูรณ์ เมตริกหลัก (อุณหภูมิ อัตราเฉือน เวลาในการผลิต) จะถูกส่งไปยังระบบ QC โดยอัตโนมัติ หากพารามิเตอร์ใ
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!