Megfelel-e a teljesen automatikus tubus töltőgép a rövid gyártási sorozatokhoz?

Hogyan működnek a teljesen automatikus töltőgépek, és mik a fő előnyeik

A teljesen automatikus töltő- és zárógép definíciója és alapvető funkciói

A teljesen automatikus töltőgép integrált rendszerbe foglalja a csövek betáplálását, a pontos térfogati töltést és a hermetikus lezárását egyetlen PLC-vezérelt egységben. Ezek a gépek viszkozitások széles skáláját kezelik, vékony szérumoktól a vastag krémekig (0,5–500 000 cP), miközben ±0,5%-os adagolási pontosságot biztosítanak – elengedhetetlen követelmény a gyógyszeriparban és a prémium kozmetikumoknál.

Kulcsfontosságú automatizálási funkciók: PLC-vezérlés, érintőképernyős felület és receptkezelés

A modern rendszerek három alapvető automatizálási technológián alapulnak:

• PLC-vezérelt mozgásvezérlés biztosítja az egységes töltőmennyiséget 10 000 feletti cikluson keresztül minimális drifttel
• 15 hüvelykes érintőképernyős HMI-k egygombos beállítást tesznek lehetővé a csőátmérők (10–50 mm) és töltőmennyiségek (5–500 ml) esetében
• 500-nál több recept tárolási kapacitása 83%-kal csökkenti a termékátállási időt a kézi beállításokhoz képest

Félautomata és teljesen automatikus töltők: Automatizáltsági szint és hatékonysági összehasonlítás

Félautomata gépek esetén a dolgozóknak továbbra is kézzel kell betölteniük a csöveket, és különféle beállításokat manuálisan módosítaniuk, ami csökkenti a berendezések tényleges üzemidejét, és hatással van a termékek minőségének egységességére a különböző gyártási sorozatok között. A teljesen automatikus változatok már más történetet mesélnek: ezek körülbelül 97 százalékos rendelkezésre állást érnek el köszönhetően a kifinomult zárt körű szenzoroknak és a beépített diagnosztikai rendszereknek, amelyek problémákat még azelőtt felismernek, mielőtt azok komolyabb hibává válnának. A PMMI 2023-as jelentése megdöbbentő eredményeket tárt fel a teljes automatizálás előnyeivel kapcsolatban: a munkaerőköltségek majdnem háromnegyedével csökkentek a régebbi félautomata rendszerekhez képest, miközben a gyártósorhoz kerülő termékek minősége mintegy másfélszer jobb lett. Amikor pedig hetekig folyamatosan futnak, ezek az automatizált rendszerek alig okoznak hulladékot – időnként kevesebb, mint egy százalék a teljes havi termelés során anélkül, hogy akár csak egy pillanatra is leállnának.

A teljesen automatikus rendszerek alkalmazásának kihívásai rövid sorozatgyártású környezetekben

Magas kezdeti beruházás vs. kihasználtság alacsony termelési volumen esetén

Az ipari automatizálási rendszerek általában körülbelül 740 000 USD költséggel járnak a Ponemon 2023-as jelentése szerint, így a megtérülés valóban attól függ, mennyire használják azokat. Különösen a teljesen automatikus csőtöltők esetében általában legalább 65–80 százalékos kapacitáskihasználás szükséges ahhoz, hogy a beruházás megtérüljön. Ez komoly akadályt jelent azoknak a vállalatoknak, amelyek havi 50 ezer egységnél kevesebbet gyártanak. A szektort tekintve körülbelül az 58 százaléka a gyártóknak automatizált csomagolósorait 40 százalék alatti kapacitással üzemelteti kis sorozatok, tízezernél kevesebb egység esetén. Ez nyilvánvalóan problémákat okoz a pénzügyi teljesítmény szempontjából, mivel ezek a gépek nem elég hatékonyan vannak kihasználva ahhoz, hogy fedezzék költségeiket.

Átállási idő és rugalmassági korlátozások gyakori termékváltás esetén

Az automatizált rendszerek gyakran 45–90 percet igényelnek a termékváltásokhoz a szervomeghajtású fúvókák és zárófejek újra kalibrálása miatt, míg a kézi gépeknél ez 15–20 perc. Ez kritikus szűk keresztmetszetet jelent azoknál a kozmetikai szerződéses csomagolóknál, amelyek naponta több mint 10 SKUs terméket kezelnek – ezzel a helyzettel a létesítmények 73%-a küzd, ahogyan azt a 2023-as Automatizálási Integrációs Jelentés is közölte.

Működési leállások kockázata a beállítások bonyolultsága miatt kis tételnagyság esetén

A csőpozícionálás és töltőmechanizmusok pontos igazítása növeli a hibák sebezhetőségét a gyakori termékváltások során. Azok a létesítmények, amelyek 5000 egységnél kisebb tételszámot állítanak elő, 23%-kal több tervezetlen leállással küzdenek, mint a nagy volumenű üzemek (PMMI 2023), elsősorban érzékelők helytelen igazítása és kalibrálási problémák miatt anyagváltáskor.

Teljesen automatikus gépek optimalizálásának stratégiái kis vagy változó tételnagyságú gyártásra

Átállási idő csökkentése gyors állíthatóságú mechanizmusokkal és szabványos szerszámozással

A modernabb teljesen automatikus gépek 30–50%-kal rövidítik le az átállási időt szerszámmentes állítórendszerek alkalmazásával. Az önközpontosító csőfogók és gyorsreteszelő bilincsek lehetővé teszik az átmérő megváltoztatását 10 percen belül, miközben a szabványos kupakolófejek többféle edénytípuson is használhatók. Ezek a funkciók 65%-kal csökkentik a mechanikus újrakonfiguráláshoz szükséges munkaerőt a régebbi modellekhez képest (Packaging Digest 2023).

Receptemlékezet és programozható beállítások kihasználása gyors termékátállás érdekében

Az integrált PLC-rendszerek több mint 200 paraméterkészletet tárolnak – ideértve a viszkozitáskompenzációt és nyomatékhatszinteket – különböző termékek esetén egygombos visszahívást biztosítva. Egy hat hónapos próbagyártás során egy európai szerződéses gyártóval ez a módszer megszüntette a kézi újra kalibrálást a kozmetikai és gyógyszeripari alkalmazásokban előforduló anyagváltások 89%-ánál.

Karbantartás és üzemeltetők képzése megbízható teljesítményhez nagy változatosságú termelési környezetben

A szimulációs eszközökkel és gyakorlati gyakorlásokkal kombinált átfogó képzési programok 42%-kal csökkentik a hibák számát alacsony volumenű, nagy vegyes termelési környezetekben. Amikor ezek a módszerek a prediktív karbantartással párosulnak, amely az automatizálás megtérülésének optimalizálási elveihez igazodik, akkor segítenek fenntartani a 95% feletti berendezéselérhetőséget – még hetente 15 vagy több termékformátum váltogatása esetén is.

Teljesen automatikus csőtöltő berendezések skálázhatósága és hosszú távú rugalmassága

Moduláris tervezés és jövőbeli bővítési lehetőség növekvő termelési igényekhez

A moduláris, teljesen automatikus csőtöltők lehetővé teszik a fokozatos bővítést teljes rendszércsere nélkül. A cserélhető töltőfejek, dugózóállomások és címkéző modulok 30–50%-os kapacitásnövekedést tesznek lehetővé egyszerű plug-in frissítésekkel. Ez a megközelítés a jövőbeli tőkekiadásokat 22–35%-kal csökkenti a fix konfigurációjú rendszerekhez képest, ahogyan azt a fejlődő termelési környezetekben alkalmazott moduláris folyadéktöltő megoldások is bizonyítják.

A sebesség és az alkalmazkodóképesség egyensúlya: Támogathatja-e a teljes automatizálás az agilis gyártást?

A hagyományos automatizált rendszerek maximális sebességre épültek, általában óránként körülbelül 1200 és 2000 cső töltését kezelték. Azonban a modern berendezések okos, adaptív vezérléssel vannak ellátva, amelyek sokkal jobban működnek kis sorozatok esetén. Ezek a gépek most már valós idejű viszkozitásérzékelőkkel és önmagukat automatikusan újra kalibráló szivattyúkkal rendelkeznek. Ennek eredményeként a töltési pontosság plusz-mínusz fél százalékon belül marad, még akkor is, ha például 10 ml-es szérumról váltanak 100 ml-es ragasztókra. Ez a fajta rugalmasság jelentős különbséget jelent. Azok a létesítmények, amelyek sokféle terméket gyártanak, körülbelül 18%-kal kevesebb anyagpazarlást tapasztalnak a régi típusú, merev automatizálási megoldásokhoz képest, amelyek nem voltak ennyire alkalmazkodóképesek.

Szakmai tükör: A közepes méretű gyógyszer-csomagolók 68%-a a skálázhatóságot részesíti előnyben a sebességgel szemben (PMMI 2023)

Egy 2023-as PMMI tanulmány szerint a közepes méretű gyógyszeripari csomagolóvállalatok körülbelül 70 százaléka inkább azt fontosnak tartja, hogy berendezéseik bővíthetők legyenek, mintsem a maximális termelési sebességet. Ez érthető, ha megnézzük, mi történik napjaink piacán. Jelenleg az egyedi csomagolók körülbelül 84 százaléka olyan havi rendelési mennyiséggel dolgozik, amely kevesebb, mint 5000 egység. Itt jönnek képbe a moduláris csőtöltő rendszerek. Ezek a gépek lehetővé teszik a vállalatok számára, hogy négy sávval kezdjék meg a működést, és fokozatosan bővítsék a kapacitást tizenkettőre, ahogy a vállalkozás igényei növekednek. Az alkalmazkodóképesség, anélkül hogy teljesen ki kellene cserélni a berendezéseket, hosszú távon megfelelő megtérülést biztosít a legtöbb gyártó számára.

Gyakorlati alkalmasság: esettanulmány egy kozmetikai gyártóról, amely automatizálást használ 5000 egységnél kisebb tételszámokhoz

Teljesítmény különböző viszkozitások, csőméretek és anyagok esetén jelentős átalakítás nélkül

Egy közepes méretű kozmetikai gyártó évente 187 különböző tételt állított elő 23 egyedi formulából csupán egy teljesen automatizált tubus töltőgéppel. Ez a berendezés folyamatosan ±0,5%-os töltési pontosságot biztosított, ugyanolyan jól működve alumínium, laminált és műanyag tubusok esetén 15-től 100 milliliterig. Ami igazán lenyűgöző, az az, hogy hogyan birkózik meg a termékek rendkívül eltérő konzisztenciájával – vékony, 0,8 centipoise-os szérumoktól egészen vastag, 450 000 centipoise-os balzsamokig. Az egész titka a fejlett fúvókatervekben és a nyomásszabályozott töltőfejekben rejlik, amelyek lehetővé teszik a termékek közötti váltást szinte minden nehézség nélkül. A műszaki dolgozók kevesebb, mint három perc alatt módosíthatják a beállításokat a touchscreen felületen, így nincs szükség időigényes fizikai átállításra a tételek között.

A megtérülés (ROI) és működési rugalmasság értékelése nagy választékot, de alacsony mennyiséget jelentő környezetben

Amikor telepítették a programozható CIP rendszereket a moduláris tömítőfejekkel együtt, a gyár komoly fejlődést ért el. A tisztítási és átállási idők drasztikusan csökkentek, 45 percről egészen 12 percig. Még akkor is, amikor körülbelül 4200 egységes sorozatokat futtattak, gépeik kb. 92%-ban maradtak foglaltak. Az eredmény? Havi körülbelül 18 700 USD megtakarítás csak a munkaerőköltségeken, és az egész beruházást kevesebb mint egy év alatt megtérítették, mivel a kisebb sorozatok 35%-kal gyorsabban haladtak végig a folyamaton, mint korábban. Ma már a sürgős megrendelések többségét három napon belül kiszállítják anélkül, hogy ez bármilyen hatással lenne a rendszeres termelési ütemre. Ez a gyakorlati példa bemutatja, mi történik akkor, amikor a vállalatok okos automatizálási megoldásokba fektetnek be a mai, gyorsan változó piaci igényekhez való alkalmazkodás érdekében.