Ar visiškai automatinis buteliukų pripildymo aparatas tinka trumpoms gamybos serijoms?

Kaip veikia visiškai automatiniai buteliukų pripildymo aparatai ir jų pagrindiniai pranašumai

Visiškai automatinio buteliukų pripildymo ir užsandarinimo aparato apibrėžimas ir pagrindinės funkcijos

Visiškai automatinis vamzdelių pripildymo aparatūras integruoja vamzdelių padavimą, tikslų tūrinį pripildymą ir hermetišką užsandarinimą į vieną PLC valdomą sistemą. Šios mašinos tvarko klampumą nuo plonų serumų iki storų kremų (0,5–500 000 cP), išlaikydamos ±0,5 % dozavimo tikslumą – būtiną farmacijos ir aukščiausios kokybės kosmetikos pramonėje.

Pagrindinės automatizacijos funkcijos: PLC valdymas, lietimo ekranas ir receptų valdymas

Šiuolaikinės sistemos remiasi trimis pagrindinėmis automatizacijos technologijomis:

• PLC valdomas judėjimo valdymas užtikrina nuoseklų pripildymo tūrį daugiau nei 10 000 ciklų beveik be pokyčių
• 15 colių lietimo ekranai (HMI) leidžia vienu prisilietimu keisti vamzdelių skersmenis (10–50 mm) ir pripildymo tūrius (5–500 ml)
• daugiau nei 500 receptų saugojimo talpa sumažina produkto keitimo laiką 83 % lyginant su rankiniu nustatymu

Pusiau automatiniai ir visiškai automatiniai vamzdelių pripildymo aparatai: automatizacijos lygio ir efektyvumo palyginimas

Naudojant pusiau automatus, darbuotojams vis dar tenka rankiniu būdu įkelinėti vamzdelius ir reguliuoti įvairius nustatymus, dėl ko sumažėja laikas, kurį įranga iš tiesų gali veikti, taip pat kenčia produkto vientisumas tarp partijų. Visiškai automatinės sistemos pasako kitaip – jos pasiekia apie 97 procentų veikimo laiką dėl pažangių uždarosios kilpos jutiklių ir integruotų diagnostikos sistemų, kurios aptinka problemas dar prieš jiems tapstant rimtomis. Nesenkas PMMI ataskaitos duomenys iš 2023 metų parodė įspūdingus rezultatus dėl visiškos automatizacijos. Darbo sąnaudos sumažėjo beveik keturiais penktais lyginant su senesnėmis pusiau automatinėmis sistemomis, o gaminių nuoseklumas buvo apie pusę geriau nei anksčiau. Be to, veikiant nepertraukiamai savaitėmis, šios automatinės sistemos beveik nesugeneruoja atliekų – kartais mažiau nei vienas procentas per visą mėnesio gamybą, nenukrypdamos nuo režimo.

Visiškai automatinės sistemų naudojimo iššūkiai trumpalaikėje gamyboje

Didelės pradinės investicijos palyginti su naudojimo lygiu mažo apimties gamyboje

Pramoninės automatizacijos sistemos paprastai kainuoja apie 740 000 JAV dolerių, remiantis Ponemon 2023 m. ataskaita, todėl grąža iš investicijų labai priklauso nuo to, kaip dažnai jos naudojamos. Visiškai automatinėms vamzdelių pildytuvėms konkretikiai reikia bent 65–80 procentų pajėgumų panaudojimo, kad investicija pradėtų atsipirkti. Tai tampa dideliu barjeru įmonėms, gaminančioms mažiau nei 50 tūkstančių vienetų per mėnesį. Remiantis pramonės duomenimis, apie 58 procentai gamintojų savo automatas pakavimo linijas eksploatuoja mažiau nei 40 procentų pajėgumų, kai dirba su mažomis partijomis – mažesnėmis nei 10 tūkstančių vienetų. Tai akivaizdžiai sukelia problemų finansinei veiklai, nes šios mašinos nenaudojamos pakankamai efektyviai, kad padengtų jų sąnaudas.

Perjungimo laikas ir lankstumo apribojimai dėl dažnų produktų keitimo

Automatizuotose sistemose dažnai reikia 45–90 minučių, kad pakeistumėte produktą, nes būtina perkalibruoti servo varikliais valdomus purkštuvus ir dangtelio uždarymo mechanizmus, tuo tarpu rankinėse mašinose tai trunka 15–20 minučių. Tai tampa suspaudimu kosmetikos sutartiniams pakuotojams, kurie kasdien tvarko daugiau nei 10 SKP – tokia situacija liečia 73 % tokių įrenginių, kaip nurodyta 2023 m. Automatizavimo integracijos ataskaitoje.

Eksploatacinių sustojimų rizikos dėl sudėtingo paruošimo mažoms partijoms

Tiksli vamzdelio pozicionavimo ir pildymo mechanizmų sinchronizacija padidina klaidų tikimybę dažnai keičiant produkciją. Įrenginiai, gaminantys partijas, mažesnes nei 5 000 vienetų, susiduria su 23 % daugiau nenuspėjamų sustojimų nei aukšto pajėgumo gamyba (PMMI 2023), daugiausia dėl jutiklių netinkamo išdėstymo ir kalibravimo problemų keičiant medžiagas.

Strategijos visiškai automatinėms mašinoms optimizuoti mažoms ar kintamoms partijoms

Keitimo laiko sumažinimas naudojant greito reguliavimo mechanizmus ir standartines įrangą

Naujesnės visiškai automatinės mašinos 30–50 % trumpina perjungimo laiką naudodamos įrankių nereikalaujančias reguliavimo sistemas. Saviai centruojantys vamzdžių čiaupai ir greitieji užveržiamieji smeigtukai leidžia pakeisti skersmenį per mažiau nei 10 minučių, o standartizuoti dangčių uždarymo įrenginiai veikia su keliais talpyklų tipais. Šios savybės lyginant su senesniais modeliais (Packaging Digest 2023) 65 % sumažina mechaninės konfigūracijos darbus.

Naudojant receptų atmintį ir programuojamas nuostatas greitiems produktų keitimams

Integruotos PLC sistemos saugo daugiau nei 200 parametrų rinkinių – įskaitant klampumo kompensavimą ir sukimo momento ribas – leisdamos vienu mygtuko paspaudimu atkurti skirtingus produktus. Penkių mėnesių bandomajame projekte su europiniu sutartinio gamintoju tai pašalino būtinybę rankiniu būdu kalibruoti 89 % dažniausių medžiagų perėjimų kosmetikos ir farmacijos srityse.

Techninė priežiūra ir operatorių mokymas patikimam veikimui didelės įvairovės aplinkose

Visapusiškos mokymo programos, kurios sujungia simuliacijos įrankius ir praktinį darbą, sumažina klaidų lygį 42 % mažo tūrio, didelės asortimento įvairovės aplinkose. Kai šios praktikos derinamos su numatyamuoju techninio aptarnavimo planavimu, atsižvelgiant į automatizacijos grąžinimo investicijoms (ROI) optimizavimo principus, pavyksta išlaikyti daugiau nei 95 % įrangos prieinamumą – net keičiant daugiau nei 15 produktų formatų kas savaitę.

Visiškai automatinės vamzdelių pildymo įrangos mastelio keitimo galimybės ir ilgalaikė lankstumas

Modulinis dizainas ir būsimos plėtros potencialas augančioms gamybos reikmėms

Moduliniai visiškai automatiniai vamzdelių pildytuvai leidžia laipsniškai didinti pajėgumus be visos sistemos keitimo. Keičiamos pildymo galvutės, dangtelėjimo stotys ir etiketavimo moduliai leidžia padidinti pajėgumus 30–50 % naudojant paprastą prijungimo patobulinimą. Toks požiūris ateityje sumažina kapitalines išlaidas 22–35 %, palyginti su fiksuotos konfigūracijos sistemomis, kaip parodyta modulinėse skystų medžiagų pildymo sistemose besikeičiančiose gamybos aplinkose.

Balansuojant greitį ir pritaikomumą: ar visiška automatizacija gali palaikyti lankstų gamybą?

Senoviškos automatinės sistemos buvo sukurtos maksimaliam greičiui, paprastai apdorojant apie 1 200–2 000 vamzdelių per valandą. Tačiau naujesni įrenginiai turi protingus adaptacinius valdiklius, kurie geriau veikia mažoms partijoms. Šiuolaikiniai aparatai dabar aprūpinti realaus laiko klampumo jutikliais bei siurbliais, kurie automatiškai persiderina. Rezultatas? Pripildymo tikslumas išlieka ±0,5 % ribose, netgi keičiant produktus nuo 10 ml serumų iki 100 ml klijų. Toks lankstumas daro didelį skirtumą. Įmonės, gaminančios daug skirtingų produktų, su tokia sistema sunaudoja apie 18 % mažiau medžiagų nei naudodamos senąją standžią automatizaciją, kuri nebuvo tokia pritaikoma.

Praktikos įžvalga: 68 % vidutinio dydžio farmacinių pakuotojų prioritetą teikia masteliuojamumui, o ne greičiui (PMMI 2023)

Remiantis 2023 m. PMMI tyrimu, apie 70 procentų vidutinio dydžio farmacinių produktų pakuotės įmonių labiau rūpinasi galimybe atnaujinti savo įrangą nei maksimaliu gamybos greičiu. Tai logiška, atsižvelgiant į tai, kas šiuo metu vyksta rinkoje. Apie 84 % sutarties pagrindu dirbančių pakuotojų šiuo metu tvarko mėnesinius užsakymus, kurių apimtis yra mažesnė nei 5 000 vienetų. Būtent čia praverčia modulinės vamzdelių pildymo sistemos. Šios mašinos leidžia pradėti veiklą su vos keturiais kanalais ir palaipsniui didinti jų skaičių iki dvylikos, kai verslas auga. Galimybė prisitaikyti be būtinybės visiškai keisti įrangos padeda ilguoju laikotarpiu išlaikyti gerą investicijų grąžą daugumai gamintojų.

Praktinė tinkamumas: kosmetikos gamintojo atvejo analizė, naudojančio automatizaciją partijoms, mažesnėms nei 5 000 vienetų

Našumas esant skirtingai klampai, vamzdelių dydžiams ir medžiagoms be esminių perdavimo darbų

Vienam vidutinio dydžio kosmetikos gamintojui pavyko per vienerius metus pagaminti 187 skirtingas partijas, naudojant tik vieną visiškai automatizuotą tūbelių pripildymo mašiną, kurioje buvo naudojama 23 unikali formulė. Ši įranga nuolat užtikrino pripildymo tikslumą ±0,5 % ribose, efektyviai veikdama su aliumininėmis, laminuotomis ir plastikinėmis tūbelėmis, kurių tūris svyravo nuo 15 iki 100 mililitrų. Tai dar labiau įspūdinga dėl to, kaip ji tvarkosi su produktais, turinčiais esminį klampumo skirtumą – nuo plonų 0,8 centipoizės serumų iki storesnių 450 000 centipoizės balzamų. Paslaptis slypi pažangiose antgalio konstrukcijose, derinamuose su slėgiu valdomomis pripildymo galvutėmis, kurios leidžia beveik lengvai perjungti produktus. Operatoriai gali reguliuoti nustatymus per lietimo ekraną mažiau nei per tris minutes kiekvienam keitimui, todėl nebegauna reikalinga laiko praradimą dėl sudėtingų fizinių perkėlimų tarp partijų.

Grąžinamo pelno (ROI) ir operacinės lankstumo vertinimas aukšto įvairovumo ir mažo apimties sąlygose

Kai jie įdiegė tuos programuojamus CIP sistemas kartu su tais moduliniais sandarinimo galvutėmis, gamykla pastebimai pagerino savo veiklą. Perjungimai sumažėjo drastiškai – nuo 45 minučių iki tiksliai 12 minučių. Net ir tuo atveju, kai buvo gaminamos apie 4 200 vienetų partijos, jų įrangos naudojimo laikas sudarė apie 92 %. Galutinis rezultatas? Tik darbo jėgos sąnaudų dalimi sutaupoma apie 18 700 JAV dolerių kas mėnesį, o investicijos grįžta truputį daugiau nei per metus, nes mažos partijos apdorojamos 35 % greičiau nei anksčiau. Dabar dauguma skubaus pristatymo užsakymų išsiunčiami per tris dienas, visiškai netrikdydami įprastinio gamybos grafiko. Tai rodo realius rezultatus, kuriuos pasiekia įmonės, investuodamos į protingus automatizacijos sprendimus šiandienos sparčiai kintančios rinkos reikalavimams patenkinti.