Üretim Verimliliğini Dönüştürmek: Otomatik Emülsifiye Ekipmanları Üzerine Bir Vaka Çalışması
2025-11-19
Üretim Verimliliğini Dönüştürmek: Otomatik Emülsifiye Ekipmanları Üzerine Bir Örnek Olay İncelemesi
1. Projenin Arka Planı
Hassas karıştırma ve tutarlı ürün kalitesinin pazar taleplerini karşılama açısından kritik öneme sahip olduğu bir sektörde, yüksek viskoziteli sıvı formülasyonlarda uzmanlaşmış bir üretim tesisi, giderek artan zorluklarla karşı karşıya kaldı. Tesis, yıllarca, karıştırma hızlarının ayarlanmasından sıcaklık seviyelerinin izlenmesine ve ham maddelerin yüklenmesine kadar sürekli manuel müdahale gerektiren yarı otomatik emülsiyonlaştırma sistemlerine güvendi. Bu manuel bağımlılık yalnızca tutarsız ürün kalitesine (doku ve stabilitede partiden partiye farklılıklara) yol açmakla kalmadı, aynı zamanda sınırlı üretim kapasitesine de yol açtı. Müşteri siparişleri 12 aylık dönemde %35 arttığından, mevcut kurulum buna ayak uydurmakta zorlandı, bu da teslimat sürelerinin uzamasına ve siparişlerin yerine getirilmesinde ara sıra gecikmelere neden oldu.
Tesisin temel gereksinimleri açıktı: insan hatasını azaltabilecek, üretim tutarlılığını artırabilecek ve ürün bütünlüğünden ödün vermeden çıktıyı ölçeklendirebilecek bir çözüme ihtiyacı vardı. Ayrıca geçiş sırasındaki aksama süresini en aza indirmek için çözümün tesisin mevcut üretim hattına (malzeme depolama tankları ve paketleme üniteleri dahil) entegre edilmesi gerekiyordu. Yarı otomatik sistemler düzensiz çalışma döngüleri nedeniyle aşırı güç tükettiğinden enerji verimliliği bir diğer önemli husustu. Ekip, potansiyel bir yanıt olarak otomatik emülsiyonlaştırma ekipmanlarını araştırmaya başladı ve farklı ürün formülasyonlarına uyum sağlama esnekliği sunarken kritik süreçleri otomatikleştirebilen sistemlere odaklandı.
2. Otomatik Emülsifiye Makinesinin Tanıtımı
Proje için seçilen otomatik emülsiyonlaştırma makinesi, gelişmiş otomasyon, hassas mühendislik ve uyarlanabilir teknolojinin birleşimi yoluyla tesisin sorunlu noktalarına çözüm bulmak üzere tasarlandı. Makine özünde, yoğun mekanik kesme kuvvetleri oluşturmak için dönen bir rotor ve sabit stator kullanan, parçacıkları parçalayan ve bileşenlerin sıvı matris içinde eşit şekilde dağılmasını sağlayan yüksek parçalayıcı karıştırma prensibiyle çalışır. Ancak bu sistemi diğerlerinden ayıran şey tam otomatik kontrol sistemi ve entegre akıllı özellikleriydi.
Temel teknik özellikler şunları içeriyordu:
Otomatik Proses Kontrolü: Dokunmatik ekran arayüzüne sahip programlanabilir bir mantık denetleyicisi (PLC), operatörlerin farklı ürün tarifleri için parametreleri (karıştırma hızı, sıcaklık, basınç ve karıştırma süresi) önceden ayarlamasına olanak tanıdı. Makine başlatıldıktan sonra bu parametreleri gerçek zamanlı olarak otomatik olarak ayarlayarak manuel ayarlama ihtiyacını ortadan kaldırdı. Örneğin, sistem önceden ayarlanmış eşiğin ötesinde bir sıcaklık artışı tespit ederse, karıştırma hızını otomatik olarak azaltacak ve stabiliteyi korumak için bir soğutma sistemini etkinleştirecektir.
Entegre Malzeme Taşıma: Makinede tesisin hammadde depolama tanklarına bağlanan otomatik giriş vanaları bulunmaktadır. Ağırlık sensörlerini kullanarak, her bir bileşenin gerekli miktarlarını hassas bir şekilde ölçebilir ve dağıtabilir (±%0,5 doğrulukla) bu, yarı otomatik sistemin manuel dökme işlemine göre önemli bir gelişme olup, bu da çoğunlukla fazla veya az dozaja yol açıyordu.
Gerçek Zamanlı İzleme ve Veri Kaydı: Yerleşik sensörler, üretim döngüsü boyunca kritik ölçümleri (sıcaklık, basınç, kesme hızı ve parti süresi) izledi. Veriler otomatik olarak günlüğe kaydedildi ve bulut tabanlı bir platformda saklandı; bu, tesis ekibinin toplu kayıtları incelemesine, eğilimleri belirlemesine ve sorunları uzaktan gidermesine olanak tanıdı.
Enerji Verimli Tasarım: Makinenin değişken frekanslı sürücüsü (VFD), gerekli kesme kuvvetine göre motor hızını ayarlayarak, güç çıkışını gerçek talebe göre eşleştirerek enerji tüketimini azaltır. Sürekli tam hızda çalışan yarı otomatik sistemlerden farklı olarak otomatik model, karıştırma işleminin her aşamasında yalnızca gerekli gücü kullanıyordu.
Çoklu Formülasyonlar için Esneklik: 50'den fazla önceden programlanabilir tarif yuvasıyla makine, farklı ürün türleri (örneğin koyu kremler, losyonlar ve endüstriyel kaplamalar) arasında 10 dakikadan kısa bir sürede geçiş yapabiliyordu; bu, eski sistemin 45 dakikalık geçiş süresinden çok daha hızlıydı.
Bu özellikler toplu olarak tesisin ihtiyaçlarını karşılıyordu: otomasyon insan hatasını azalttı, hassas mühendislik ürün tutarlılığını iyileştirdi ve enerji verimli tasarım işletme maliyetlerini düşürdü.
3. Kurulum ve İlk Ayarlama
Kurulum süreci, mevcut üretim hattının haritasını çıkarmak ve otomatik emülsifiye makinesi için en uygun yerleşimi belirlemek üzere tesisin mühendisleriyle işbirliği yapan ekipman tedarikçisinin teknik ekibinin ayrıntılı bir saha değerlendirmesiyle başladı. Amaç, devam eden operasyonlardaki kesintiyi en aza indirmekti, bu nedenle kurulum, hafta sonu kapalı kalma sırasında planlandı ve aksama süresi yalnızca 48 saate indirildi.
Ekip, ilk gün eski yarı otomatik sistemi söküp yeni makinenin temelini hazırlayarak mevcut malzeme transfer boruları ve elektrik bağlantılarıyla uyum sağladı. Otomatik emülsiyonlaştırma makinesi daha sonra konumlandırıldı, sabitlendi ve tesisin güç kaynağına, su soğutma sistemine ve hammadde tanklarına bağlandı. Ürün tutarlılığı açısından kritik olduğundan, doğru malzeme dağıtımını sağlamak amacıyla ağırlık sensörlerinin ve giriş valflerinin kalibre edilmesine özellikle dikkat edildi.
İlk uyum aşaması bir sonraki Pazartesi günü başladı ve üç temel adıma odaklandı:
Tarif Programlama: Tesisin üretim ekibi, en yaygın 12 ürün tarifini PLC'ye girmek için tedarikçinin teknisyenleriyle birlikte çalıştı. Her tarif için karıştırma hızı (1.500 ila 3.000 RPM arasında değişen), sıcaklık aralığı (35°C ila 65°C) ve karıştırma süresi (20 ila 45 dakika) gibi parametreler programlandı ve test edildi.
Kuru Çalışma Testi: Valf çalışması, hız ayarı ve sıcaklık kontrolü de dahil olmak üzere tüm otomatik fonksiyonların amaçlandığı gibi çalıştığını doğrulamak için makine ham madde olmadan çalıştırıldı. Bu aşamada ekip, soğutma sisteminin tepki süresinde küçük bir sorun tespit etti ve bu sorun, PLC'nin sıcaklık eşiği ayarlarının düzenlenmesiyle çözüldü.
Pilot Seri Üretim: Makinenin performansını gerçek dünya senaryosunda test etmek için tesisin en çok satan ürününden üç küçük ölçekli parti (her biri 50 litre) üretildi. Her partiden alınan numuneler analiz için kalite kontrol (QC) laboratuvarına gönderildi; burada doku, parçacık boyutu dağılımı ve stabilite açısından değerlendirildiler. Sonuçlar partiden partiye sıfır değişim gösterdi; bu, yarı otomatik sistemin %8-10'luk değişim oranına göre önemli bir gelişmedir.
İlk haftanın sonunda makine üretim hattına tamamen entegre edilmişti ve operatörler PLC arayüzü, bakım prosedürleri ve sorun giderme konularında tam günlük bir eğitimi tamamlamıştı.
4. Birinci Aşamada Operasyonel Performans
Operasyonun ilk aşaması üç ay sürdü; bu süre zarfında otomatik emülsifiye makinesi, 12 farklı ürün formülasyonu üretmek için kullanıldı; bu, tesisin toplam üretiminin yaklaşık %60'ını oluşturuyordu. Bu dönemde toplanan performans verileri, temel ölçümlerde önemli gelişmeler olduğunu ortaya çıkardı:
Ürün Kalitesi Tutarlılığı
Kalite Kontrol testi, makinenin partiden partiye değişimi %8-10'dan (yarı otomatik sistemle) %2'nin altına düşürdüğünü gösterdi. Bu, makinenin hassas parametre kontrolüne ve otomatik içerik dağıtımına bağlandı. Örneğin, yüksek stabiliteye sahip bir losyonun üretiminde, parçacık boyutu dağılımı (ürün dokusunda kritik bir faktör), eski sistemde görülen 10-15 mikrometre aralığına kıyasla tutarlı bir şekilde 5-8 mikrometrede ölçülüyordu. Ürün tutarsızlığına ilişkin müşteri şikayetleri ilk iki ayda %40 oranında azaldı.
Üretim kapasitesi
Otomatik makinenin daha hızlı geçiş süresi (45 dakikaya karşı 10 dakika) ve sürekli çalışması (yarı otomatik sistemin 45 dakikasına kıyasla saatte yalnızca 15 dakika operatör kontrolü gerektiriyordu) tesisin günlük üretim hacmini %28 artırmasına olanak tanıdı. Daha önce tesis günde 8 parti üretim yapabiliyordu; yeni makineyle birlikte bu sayı 10-11 partiye çıktı. Bu artış, üretimin en yoğun olduğu zamanlarda makinenin uzun süre (4 saate kadar) gözetimsiz çalışabilmesi nedeniyle fazladan vardiya eklemeden sağlandı.
Enerji ve İşgücü Verimliliği
VFD ve optimize edilmiş çalışma döngüleri sayesinde parti başına enerji tüketimi %22 azaldı. Tesis, bu azalmaya dayanarak yıllık yaklaşık 18.000 $ enerji tasarrufu tahmin etti. İşgücü verimliliği de arttı: Yarı otomatik sistem vardiya başına iki operatör gerektirirken, otomatik makine tek bir operatör tarafından yönetilebiliyordu, bu da personelin diğer görevlere (kalite kontrol ve paketleme gibi) odaklanmasına olanak sağlıyordu. Bu, emülsifikasyon prosesi için işçilik maliyetlerini %15 oranında azalttı.
Arıza süresi
Makinenin güvenilirliği bir başka öne çıkan özellikti. Üç aylık aşamada, planlanmamış kesinti süresi yalnızca 2 saatle sınırlıydı (tedarikçinin destek ekibi tarafından hızlı bir şekilde çözülen küçük bir elektrik bağlantısı sorunu nedeniyle). Bu, ayda ortalama 8-10 saat plansız kesintiye neden olan yarı otomatik sisteme göre önemli bir gelişmeydi.
5. Optimizasyon ve Sürekli İyileştirme
Başlangıçtaki performans güçlü olsa da tesisin ekibi, daha fazla optimizasyon fırsatlarını belirlemek amacıyla ekipman tedarikçisiyle proaktif bir şekilde çalıştı. Bu işbirliği süreci birkaç önemli iyileştirmeye yol açtı:
Tarif İnce Ayarı
Ekip, ilk 50 partiden elde edilen verileri analiz ettikten sonra, bazı yüksek viskoziteli ürünlerin optimum dağılıma ulaşmak için daha uzun bir karıştırma süresi gerektirdiğini fark etti. Makinenin veri kaydetme özelliğini kullanarak, karıştırmanın son 5 dakikası için kesme hızını %10 oranında artırmanın (2.500'den 2.750 devir/dakikaya) kaliteden ödün vermeden genel parti süresini %15 azalttığını belirlediler. Bu ayarlama ilgili tariflere programlanarak üretim verimliliği daha da artırıldı.
Kalite Kontrol Sistemleriyle Entegrasyon
Kalite kontrol sürecini kolaylaştırmak için tesisin BT ekibi, otomatik emülsiyonlaştırma makinesinin veri kayıt platformunu tesisin kalite kontrol yazılımıyla entegre etmek üzere tedarikçiyle birlikte çalıştı. Artık bir parti tamamlandığında önemli ölçümler (sıcaklık, kesme hızı, parti süresi) otomatik olarak QC sistemine gönderiliyor. Herhangi bir parametre kabul edilebilir aralığın dışına çıkarsa, QC ekibi anında uyarılır; bu da daha hızlı numune testi ve karar alma olanağı sağlar. Bu entegrasyon, partinin tamamlanması ile kalite kontrol onayı arasındaki süreyi %30 oranında azalttı.
Önleyici Bakım Programı
Tedarikçinin teknik ekibi, tesisin makinenin kullanım modellerine göre özelleştirilmiş bir önleyici bakım programı geliştirmesine yardımcı oldu. Program, rotor/stator grubunun haftalık kontrollerini (aşınma olmadığından emin olmak için), ağırlık sensörlerinin aylık kalibrasyonunu ve soğutma sisteminin üç ayda bir incelenmesini içeriyordu. Bu programın takip edilmesi beklenmedik arıza riskini azalttı ve makinenin beklenen ömrünü 2-3 yıl uzattı.
Operatör Eğitimi Geliştirmesi
Operatörlerden gelen geri bildirimlere dayanarak tedarikçi, PLC arayüzüne bir "simülasyon modu" ekleyerek operatörlerin üretimi kesintiye uğratmadan yeni tarifler programlama ve sık karşılaşılan sorunları giderme konusunda pratik yapmasına olanak tanıdı. Tesis ayrıca, operatörlerin makinenin performansını optimize etmeye yönelik en iyi uygulamaları ve ipuçlarını tartıştığı aylık bir "bilgi paylaşımı" oturumu da gerçekleştirdi. Devam eden bu eğitim, ekibin makinenin yeteneklerinden yararlanmak için tam donanımlı olmasını sağladı.
6. Uzun Vadeli Faydalar ve Başarılar
18 aylık çalışmanın ardından, otomatik emülsiyonlaştırma makinesi, tesise başlangıçtaki beklentileri aşarak dönüştürücü, uzun vadeli faydalar sağladı:
Maliyet Tasarrufu
Enerji Maliyetleri: Yıllık enerji tasarrufuna ulaşıldı
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!