آیا ماشین پرکردن خمیری تمام‌اوتوماتیک برای دورهای تولید کوتاه مناسب است؟

طرز کار دستگاه‌های پرکن خودکار کامل لوله و مزایای اصلی آن‌ها

تعریف و عملکردهای اصلی دستگاه پرکن و درپوش‌زن خودکار کامل لوله

یک ماشین پر کردن لوله کاملا خودکار تغذیه لوله، پر کردن حجم دقیق و مهر و موم هرمتیک را به یک سیستم کنترل شده توسط PLC ادغام می کند. این دستگاه ها با لزوم از سرم های نازک تا کرم های ضخیم (0.5500,000 cP) در حالی که دقت دوز ±0.5٪ را حفظ می کنند، برای داروسازی و لوازم آرایشی برتر ضروری است.

ویژگی های کلیدی اتوماسیون: کنترل PLC، رابط صفحه لمسی و مدیریت دستور العمل

سیستم های مدرن بر سه تکنولوژی اتوماسیون اصلی تکیه می کنند:

• کنترل حرکت با PLC تضمین می کند حجم پر کردن ثابت در طول 10،000+ چرخه با کمترین حرکت
• hMI های 15 اینچی با صفحه لمسی اجازه تنظیم یک لمس برای قطر لوله (1050 mm) و حجم پر کردن (5500 ml)
• ظرفیت ذخیره سازی 500+ دستور زمان تغییر محصول را در مقایسه با تنظیمات دستی 83٪ کاهش می دهد

پرکننده های لوله نیمه اتوماتیک در مقابل کاملا اتوماتیک: مقایسه سطح اتوماسیون و کارایی

در ماشین‌های نیمه اتوماتیک، کارگران همچنان باید لوله‌ها را به صورت دستی بارگیری کنند و تنظیمات مختلف را خودشان انجام دهند، که این امر باعث کاهش زمان فعالیت تجهیزات و تأثیر بر یکنواختی محصول در سری‌های مختلف می‌شود. اما داستان نسخه‌های کاملاً اتوماتیک متفاوت است؛ آن‌ها بخاطر حسگرهای حلقه بسته پیشرفته و عیب‌یابی داخلی که مشکلات را قبل از بروز شناسایی می‌کنند، به حدود ۹۷ درصد زمان کارکرد دست می‌یابند. گزارش اخیر PMMI در سال ۲۰۲۳ چیزهای قابل توجهی دربارهٔ اتوماسیون کامل نشان داد. هزینه‌های نیروی کار نسبت به سیستم‌های قدیمی نیمه اتوماتیک تقریباً به سه‌چهارم کاهش یافت، در حالی که کیفیت محصولات تولیدی حدود نیمی بهتر از قبل ثابت ماند. و هنگامی که این سیستم‌های اتوماتیک بدون وقفه برای چندین هفته متوالی کار می‌کنند، تقریباً هیچ ضایعاتی تولید نمی‌کنند و گاهی اوقات در طول یک ماه تولید پیوسته، ضایعات کمتر از یک درصد است بدون اینکه حتی یک وقفه ایجاد شود.

چالش‌های استفاده از سیستم‌های کاملاً اتوماتیک در محیط‌های تولید کوتاه‌مدت

سرمایه‌گذاری اولیه بالا در مقابل نرخ استفاده در تولید با حجم پایین

بر اساس گزارش پونمون سال ۲۰۲۳، سیستم‌های اتوماسیون صنعتی معمولاً دارای هزینه‌ای حدود ۷۴۰,۰۰۰ دلار هستند، بنابراین بازده سرمایه‌گذاری واقعاً به میزان استفاده از آن‌ها بستگی دارد. به طور خاص برای دستگاه‌های پرکننده لوله‌ای کاملاً اتوماتیک، اکثراً حداقل به ۶۵ تا شاید ۸۰ درصد ظرفیت استفاده نیاز است تا سرمایه‌گذاری شروع به پرداخت کند. این موضوع برای شرکت‌هایی که کمتر از ۵۰ هزار واحد در هر ماه تولید می‌کنند، مانع بزرگی محسوب می‌شود. با نگاه به آمار صنعت، حدود ۵۸ درصد از تولیدکنندگان خطوط بسته‌بندی اتوماتیک خود را در اندازه‌های کوچک دسته تولیدی زیر ۱۰ هزار واحد، در کمتر از ۴۰ درصد ظرفیت بهره‌برداری می‌کنند. این امر به وضوح مشکلاتی برای عملکرد مالی ایجاد می‌کند، چرا که این ماشین‌آلات به اندازه‌ای کارآمد استفاده نمی‌شوند که بتوانند هزینه‌های خود را تأمین کنند.

زمان تغییر تنظیمات و محدودیت‌های انعطاف‌پذیری در تعویض مکرر محصولات

سیستم‌های اتوماتیک اغلب به دلیل تنظیم مجدد نازل‌های خودکار و سرپوش‌زنی، ۴۵ تا ۹۰ دقیقه برای تغییر محصول نیاز دارند، در حالی که ماشین‌های دستی تنها ۱۵ تا ۲۰ دقیقه طول می‌کشد. این موضوع به یک گلوگاه تبدیل می‌شود برای بسته‌بندی‌کنندگان قراردادی آرایشی که روزانه با بیش از ۱۰ شناسه واحد موجودی (SKU) کار می‌کنند — موقعیتی که طبق گزارش یکپارچه‌سازی اتوماسیون ۲۰۲۳، ۷۳٪ از این تأسیسات را تحت تأثیر قرار داده است.

خطرات توقف عملیاتی ناشی از پیچیدگی تنظیمات در دسته‌های کوچک

همترازی دقیق بین موقعیت‌دهی لوله و مکانیزم‌های پرکننده، آسیب‌پذیری به خطاها را در طی تغییرات مکرر افزایش می‌دهد. تأسیساتی که دسته‌هایی با حجم کمتر از ۵۰۰۰ واحد تولید می‌کنند، ۲۳٪ بیشتر از عملیات‌های حجیم با توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده مواجه هستند (PMMI 2023)، که عمدتاً ناشی از عدم همترازی سنسورها و مشکلات کالیبراسیون هنگام تغییر مواد است.

راهکارهای بهینه‌سازی ماشین‌های کاملاً اتوماتیک برای دسته‌های کوچک یا متغیر

کاهش زمان تغییر تنظیمات با مکانیزم‌های قابل تنظیم سریع و ابزارهای استانداردشده

دستگاه‌های کاملاً اتوماتیک جدید با استفاده از سیستم‌های تنظیم بدون ابزار، زمان تغییر محصول را تا ۳۰ تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهند. صافی‌های خودمرکز لوله و بست‌های قفل سریع امکان تغییر قطر را در کمتر از ۱۰ دقیقه فراهم می‌کنند، در حالی که سری‌های پیچشی استاندارد شده بر روی انواع مختلف ظروف قابل استفاده هستند. این ویژگی‌ها نسبت به مدل‌های قدیمی (Packaging Digest 2023)، نیروی کار مربوط به تنظیمات مکانیکی را تا ۶۵ درصد کاهش می‌دهند.

استفاده از حافظه دستورالعمل و تنظیمات برنامه‌ریزی‌شده برای انتقال سریع محصول

سیستم‌های PLC یکپارچه بیش از ۲۰۰ مجموعه پارامتر — از جمله جبران ویسکوزیته و محدودیت گشتاور — را ذخیره می‌کنند و بازیابی یک‌باره آنها را برای محصولات مختلف امکان‌پذیر می‌سازند. در یک آزمایش شش‌ماهه با یک تولیدکننده قراردادی اروپایی، این سیستم باعث حذف تنظیم دستی در ۸۹ درصد از تغییرات متداول مواد در کاربردهای آرایشی و دارویی شد.

نگهداری و آموزش اپراتور برای عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های تولیدی با تنوع بالا

برنامه‌های آموزشی جامع که ابزارهای شبیه‌سازی و تمرین عملی را ترکیب می‌کنند، نرخ خطاها را در محیط‌های با حجم پایین و ترکیب بالا به میزان ۴۲٪ کاهش می‌دهند. هنگامی که این روش‌ها همراه با نگهداری پیش‌بینانه متناسب با اصول بهینه‌سازی بازده سرمایه‌گذاری در اتوماسیون (ROI) باشند، به حفظ دسترسی به تجهیزات بیش از ۹۵٪ کمک می‌کنند — حتی زمانی که هفتگی بین ۱۵ محصول یا بیشتر تغییر فرمت داده می‌شود.

مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بلندمدت تجهیزات پرکن تیوب کاملاً اتوماتیک

طراحی ماژولار و پتانسیل گسترش آینده برای نیازهای رو به رشد تولید

دستگاه‌های پرکن تیوب کاملاً اتوماتیک ماژولار امکان مقیاس‌گذاری تدریجی را بدون نیاز به تعویض کامل سیستم فراهم می‌کنند. سر‌های پرکن تعویض‌پذیر، ایستگاه‌های درب‌بندی و ماژول‌های برچسب‌زنی امکان افزایش ظرفیت را در محدوده ۳۰ تا ۵۰٪ از طریق ارتقاء‌های قابل نصب فراهم می‌کنند. این رویکرد در مقایسه با سیستم‌های با پیکربندی ثابت، هزینه‌های سرمایه‌ای آینده را ۲۲ تا ۳۵٪ کاهش می‌دهد، همان‌گونه که راه‌حل‌های ماژولار پرکن مایعات در محیط‌های تولیدی در حال تحول نشان داده‌اند.

تعادل بین سرعت و تطبیق‌پذیری: آیا اتوماسیون کامل می‌تواند تولید انعطاف‌پذیر را پشتیبانی کند؟

سیستم‌های اتوماتیک قدیمی برای حداکثر سرعت طراحی شده بودند و معمولاً حدود ۱۲۰۰ تا ۲۰۰۰ لوله در ساعت پر می‌کردند. اما تجهیزات جدید دارای کنترل‌های هوشمند و تطبیق‌پذیر هستند که برای تولید انبوه کوچک عملکرد بهتری دارند. این ماشین‌ها اکنون دارای سنسورهای ویسکوزیته در زمان واقعی و پمپ‌هایی هستند که به صورت خودکار خود را تنظیم مجدد می‌کنند. نتیجه چیست؟ دقت پرکردن حتی هنگام تغییر از محصولاتی مانند سرم‌های ۱۰ میلی‌لیتری تا چسب‌های ۱۰۰ میلی‌لیتری، در محدوده مثبت و منفی نیم درصد باقی می‌ماند. و این انعطاف‌پذیری تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. واحدهایی که محصولات متنوعی تولید می‌کنند، حدود ۱۸٪ کاهش در ضایعات مواد نسبت به سیستم‌های اتوماسیون قدیمی و غیرقابل انطباق مشاهده می‌کنند.

بینش صنعتی: ۶۸٪ از بسته‌بندی‌کنندگان دارویی متوسط تمایل به مقیاس‌پذیری بیش از سرعت دارند (PMMI 2023)

بر اساس یک مطالعه اخیر PMMI در سال 2023، حدود 70 درصد از شرکت‌های متوسط بسته‌بندی دارویی بیشتر به توانایی ارتقای تجهیزات خود اهمیت می‌دهند تا حداکثر سرعت تولید. این موضوع منطقی به نظر می‌رسد وقتی به آنچه امروزه در بازار رخ می‌دهد نگاه کنیم. در حال حاضر حدود 84 درصد از بسته‌بندان قراردادی با حجم سفارشات ماهانه‌ای کمتر از 5,000 واحد مواجه هستند. در همینجا است که سیستم‌های ماژولار پرکن تیوب وارد عمل می‌شوند. این ماشین‌ها به مراکز اجازه می‌دهند با تنها چهار خط شروع به کار کنند و سپس با رشد نیازهای تجاری به مرور زمان به دوازده خط افزایش یابند. توانایی سازگاری بدون نیاز به تعویض کامل تجهیزات، به حفظ بازده سرمایه مناسب در بلندمدت برای اکثر تولیدکنندگان کمک می‌کند.

قابلیت کاربرد در دنیای واقعی: مطالعه موردی یک تولیدکننده لوازم آرایشی که از اتوماسیون برای سفارشات کمتر از 5,000 واحد استفاده می‌کند

عملکرد در شرایط مختلف ویسکوزیته، اندازه تیوب‌ها و مواد بدون نیاز به بازسازی عمده

یک تولیدکننده متوسط ​​در زمینه آرایشی و بهداشتی موفق شد که تنها با یک دستگاه کاملاً اتوماتیک پرکن تیوپ، سالانه ۱۸۷ شارژ مختلف را در قالب ۲۳ فرمول منحصر به فرد تولید کند. این تجهیزات به‌طور مداوم دقت پرکردن را در محدوده مثبت و منفی ۰٫۵ درصد حفظ می‌کند و به خوبی روی تیوپ‌های آلومینیومی، لایه‌ای و پلاستیکی با حجم بین ۱۵ تا ۱۰۰ میلی‌لیتر کار می‌کند. نکته واقعاً قابل توجه این است که این دستگاه چگونه محصولات با ویسکوزیته‌های بسیار متفاوتی را پردازش می‌کند — از سرم‌های رقیق با ویسکوزیته ۰٫۸ سنتیپوآز تا بالمهای بسیار غلیظ با ویسکوزیته ۴۵۰٬۰۰۰ سنتیپوآز. راز این عملکرد در طراحی پیشرفته نازل‌ها و هدرهای پرکننده کنترل‌شده توسط فشار نهفته است که تعویض محصولات را تقریباً بدون دردسر می‌سازد. اپراتورها می‌توانند تنظیمات را از طریق رابط لمسی در کمتر از سه دقیقه برای هر تغییر تنظیم کنند؛ بدین معنا که دیگر نیازی به تنظیم فیزیکی زمان‌بر بین شارژها نیست.

ارزیابی بازگشت سرمایه و چابکی عملیاتی در محیط تولید با تنوع بالا و حجم پایین

وقتی آنها سیستمهای قابل برنامهریزی CIP را همراه با سریهای درزگیر ماژولار نصب کردند، کارخانه بهبودهای جدی را تجربه کرد. زمان تغییر تنظیمات به شدت کاهش یافت و از ۴۵ دقیقه به تنها ۱۲ دقیقه رسید. حتی با اینکه هر بار حدود ۴۲۰۰ واحد در دستهها پردازش میشد، ماشینآلات حدود ۹۲٪ از زمان مشغول بودند. نتیجه نهایی؟ صرفهجویی حدود ۱۸۷۰۰ دلار در هر ماه فقط در هزینههای نیروی کار، و بازگشت سرمایه در کمی بیش از یک سال، زیرا دستههای کوچک ۳۵٪ سریعتر از قبل حرکت میکردند. اکنون بیشتر سفارشهای اضطراری ظرف سه روز ارسال میشوند و این کار هیچ اختلالی در برنامههای تولید عادی ایجاد نمیکند. این موضوع نتایج واقعی حاصل از سرمایهگذاری شرکتها در راهحلهای هوشمند اتوماسیون برای پاسخگویی به نیازهای پویای بازار امروزی را نشان میدهد.