Vai pilnībā automātiska cauruli pildīšanas mašīna ir piemērota īsām ražošanas partijām?

Kā darbojas pilnībā automātiskas cauruli pildīšanas mašīnas un to galvenās priekšrocības

Pilnībā automātiskas caurules pildīšanas un hermētiskās noslēgšanas mašīnas definīcija un pamatfunkcijas

Pilnībā automātiska cauruli pildīšanas mašīna integrē caurules padotni, precīzu tilpuma pildīšanu un hermētisku noslēgšanu vienā PLC vadītā sistēmā. Šīs mašīnas apstrādā viskozitātes no šķidriem serumiem līdz bieziem krēmiem (0,5—500 000 cP), saglabājot ±0,5% dozēšanas precizitāti — būtiski farmaceitiskajiem produktiem un augstas klases kosmētikai.

Galvenās automatizācijas funkcijas: PLC vadība, skārienekrāna interfeiss un receptes pārvaldība

Mūsdienu sistēmas balstās uz trim galvenajām automatizācijas tehnoloģijām:

• PLC vadīta kustības kontrole nodrošina vienmērīgu pildījuma daudzumu vairāk nekā 10 000 ciklu laikā ar minimālu novirzi
• 15 collu skārienekrāna HMI ļauj vienklikšķa regulēšanu caurules diametram (10—50 mm) un pildījuma daudzumam (5—500 ml)
• vairāk nekā 500 receptes uzglabāšanas iespēja samazina produkta pārslēgšanās laiku par 83% salīdzinājumā ar manuālajām iestatīšanas metodēm

Pusautomātiskas pret pilnībā automātiskām caurulīšu pildīšanas iekārtām: automatizācijas līmeņa un efektivitātes salīdzinājums

Pusautomātiskajās mašīnās strādniekiem joprojām ir jāievieto caurules un manuāli jāpielāgo dažādi iestatījumi, kas samazina laiku, kuru aprīkojums faktiski var darboties, kā arī ietekmē produkta viendabīgumu partijām. Pilnībā automātiskas versijas stāsta pavisam citu stāstu — tās sasniedz aptuveni 97 procentu darbības laiku, pateicoties sofisticētiem slēgtā cikla sensoriem un iebūvētajai diagnostikai, kas problēmas novērš jau pirms tās rodas. Pēdējais 2023. gada PMMI ziņojums par pilnīgu automatizāciju atklāja kaut ko diezgan ierobežojošu. Darbaspēka izmaksas samazinājās gandrīz par trīs ceturtdaļām salīdzinājumā ar vecākām pusautomātiskām sistēmām, savukārt ražotie produkti bija apmēram par pusi vienmērīgāki nekā agrāk. Un strādājot nepārtraukti vairākas nedēļas pēc kārtas, šīs automatizētās sistēmas gandrīz nerada nekādu atkritumu — reizēm mazāk par vienu procentu visā mēneša ražošanā, nezaudējot nevienu ritmu.

Pilnībā automātisko sistēmu izmantošanas problēmas īsa ražošanas cikla vide

Augsts sākotnējais ieguldījums salīdzinājumā ar izmantošanas intensitāti ražošanā ar zemu apjomu

Industriālās automatizācijas sistēmas parasti ir aptuveni 740 000 ASV dolāru vērtas, kā norādīts Ponemon 2023. gada ziņojumā, tāpēc ieguldījumu atdeve ļoti atkarīga no to izmantošanas biežuma. Pilnībā automātiskiem caurulīšu pildītājiem konkrēti nepieciešams vismaz 65 līdz pat 80 procentu jaudas izmantojums, lai ieguldījums sāktu atmaksāties. Tas kļūst par ievērojamu šķērsli uzņēmumiem, kas ražo mazāk nekā 50 tūkstošus vienību katru mēnesi. ņemot vērā nozares rādītājus, aptuveni 58 procenti ražotāju darbina savas automatizētās iepakošanas līnijas ar mazāk nekā 40 procentu jaudu, kad tiek apstrādātas mazas partijas ar mazāk nekā 10 tūkstošiem vienībām. Tas acīmredzami rada problēmas finansiālajiem rezultātiem, jo šīs mašīnas netiek pietiekami efektīvi izmantotas, lai segtu savas izmaksas.

Pārslēgšanās laiks un elastības ierobežojumi biežai produktu maiņai

Automatizētām sistēmām bieži nepieciešamas 45—90 minūtes, lai nomainītu produktus, jo jāpārkonfigurē seroudzinēju dozatoru un noslēgšanas galviņu iestatījumi, salīdzinot ar 15—20 minūtēm uz manuālajām mašīnām. Tas kļūst par sastrēgumu kosmētikas līgumpakotājiem, kuri ikdienā pārvalda vairāk nekā 10 SKU — šāda situācija skar 73% no šādām iekārtām, kā norādīts Automatizācijas integrācijas ziņojumā 2023. gadā.

Operatīvās darbības pārtraukuma riski, kas saistīti ar sarežģītu iestatīšanu mazos partijas apjomos

Precīza savietošana starp caurules pozicionēšanu un piepildīšanas mehānismiem palielina kļūdu iespējamību biežās pārbūvēs. Iekārtām, kas ražo partijas zem 5 000 vienībām, neparedzētie darbības pārtraukumi ir par 23% biežāki nekā liela apjoma operācijām (PMMI 2023), galvenokārt sensoru neprecīzas novietošanas un kalibrēšanas problēmu dēļ, mainot materiālus.

Stratēģijas pilnībā automātisku mašīnu optimizēšanai mazām vai mainīgām partijām

Pārbūves laika samazināšana, izmantojot ātras regulēšanas mehānismus un standartizētu piederumu komplektus

Jaunākas pilnībā automātiskas mašīnas, izmantojot regulēšanas sistēmas bez papildaprīkojuma, samazina pārslēgšanās laiku par 30—50%. Pašcentrējoši cauruļu žņaugi un ātrdarbīgie stiprinājumi ļauj mainīt diametru mazāk nekā 10 minūtēs, savukārt standartizēti noslēgšanas galviņas darbojas ar vairākiem konteineru veidiem. Šīs funkcijas salīdzinājumā ar vecā tipa modeļiem (Packaging Digest 2023) samazina mehāniskās pārbūves darbu apjomu par 65%.

Receptes atmiņas un programmējami iestatījumi ātrām produktu pārejām

Integrētās PLC sistēmas saglabā vairāk nekā 200 parametru kopas — tostarp viskozitātes kompensāciju un momenta ierobežojumus —, kas ļauj vienkārši atgriezt iestatījumus dažādiem produktiem. Sešu mēnešu ilgā pilotprojektā ar Eiropas līgumražotāju tika novērsta manuālā pārkalibrēšana 89% no biežāk sastopamajām materiālu pārejām kosmētikas un farmācijas pielietojumos.

Uzturēšana un operators apmācība uzticamai darbībai augsta sortimenta vide

Kompleksas apmācību programmas, kas kombinē simulācijas rīkus un praktiskos treniņus, samazina kļūdu biežumu par 42% zema apjoma, liela izmaišķinājuma vides apstākļos. Savienojot šīs prakses ar prognozējošo uzturēšanu, kas saskaņota ar automatizācijas ieguldījumu atdeves (ROI) optimizācijas principiem, tiek nodrošināta vairāk nekā 95% aprīkojuma pieejamība — pat mainot vairāk nekā 15 produktu formātus nedēļā.

Pilnībā automātisko cauruļu pildīšanas iekārtu mērogojamība un ilgtermiņa elastība

Modulārā konstrukcija un nākotnes paplašināšanās iespējas augošām ražošanas vajadzībām

Modulāras pilnībā automātiskās cauruļu pildītājas ļauj pakāpeniski palielināt jaudu bez visa sistēmas aizvietošanas. Apmaināmas pildīšanas galviņas, noslēgšanas stacijas un marķēšanas moduļi ļauj palielināt kapacitāti par 30—50%, izmantojot uzstādāmus modernizācijas komplektus. Šāds pieeja samazina nākotnes kapitāla izdevumus par 22—35% salīdzinājumā ar fiksētas konfigurācijas sistēmām, kā parādīts modulāros šķidruma pildīšanas risinājumos mainīgās ražošanas vidē.

Līdzsvara un pielānošanās ātruma kombinēšana: vai pilna automatizācija atbalsta elastīgu ražošanu?

Vecās automātiskās sistēmas tika izstrādātas maksimālai ātrumam, parasti apstrādājot aptuveni 1200 līdz 2000 traukus stundā. Taču jaunākā iekārta ir aprīkota ar gudriem adaptīviem regulatoriem, kas labāk darbojas maziem sērijas pārveidiem. Šīm mašīnām tagad ir reāllaika viskozitātes sensori kopā ar sūkņiem, kas automātiski pārkalibrējas. Rezultāts? Piepildīšanas precizitāte paliek ietvaros plus mīnus puse procenta, pat pārejot no kaut kā, piemēram, 10 ml sērumiem līdz pat 100 ml līmes materiāliem. Un šāda veida elastība rada lielu atšķirību. Iekārtas, kas ražo daudz dažādu produktu, pieredz aptuveni 18% mazāku materiālu izšķiešanu salīdzinājumā ar vecā tipa stingrām automatizācijas sistēmām, kas nebija tik labi pielāgojamas.

Nozares ieguldījums: 68% vidēji lieli farmācijas iepakotāji prioritāti piešķir mērogojamībai, nevis ātrumam (PMMI 2023)

Saskaņā ar neseno PMMI pētījumu no 2023. gada aptuveni 70 procenti vidēji lielu farmācijas iepakojuma uzņēmumu vairāk rūpējas par aprīkojuma modernizācijas iespējām nekā par maksimālo ražošanas ātrumu. Tas ir saprotams, ņemot vērā to, kas notiek tirgū šajos laikos. Apmēram 84 procenti līgumuzņēmēju pašlaik saskaras ar mēneša pasūtījumu apjomu, kas ir zemāks par 5000 vienībām. Tieši šeit noder modulārās cauruli pildīšanas sistēmas. Šīs mašīnas ļauj uzņēmumiem uzsākt darbību ar tikai četrām joslām un pakāpeniski palielināt to skaitu līdz divpadsmit, kad pieaug biznesa vajadzības. Spēja pielāgoties, nepilnībā nomainot aprīkojumu, ilgtermiņā lielākajai daļai ražotāju palīdz saglabāt labu ieguldījumu atdeves līmeni.

Reālās pasaules piemērotība: kosmētikas ražotāja gadījuma izpēte, izmantojot automatizāciju partijām zem 5000 vienībām

Veiktspēja dažādām viskozitātēm, caurulīšu izmēriem un materiāliem bez būtiskas pārbūves

Vidēja izmēra kosmētikas ražotājs gadā vienā pilnībā automatizētā tubu pildīšanas iekārtā spēja ražot 187 dažādas partijas, izmantojot 23 unikālas formulējumus. Šī iekārta nodrošināja precīzu pildījumu ar novirzi plus mīnus 0,5%, efektīvi darbojoties gan ar alumīnija, laminētiem, gan plastmasas tubiem apjomā no 15 līdz 100 mililitriem. Iespēja apstrādāt produktus ar ļoti atšķirīgu viskozitāti – no šķidriem 0,8 centipoisu serumiem līdz bieziem 450 000 centipoisu balzamiem – padara šo risinājumu patiešām iespaidīgu. Atslēga ir modernajās sprauslu konstrukcijās, kas kombinētas ar spiedienu regulējamām pildīšanas galvām, nodrošinot gandrīz bezpiepūles pāreju no viena produkta uz otru. Operators var pielāgot iestatījumus caur skārienekrāna interfeisu mazāk nekā trīs minūtēs katrai maiņai, tādējādi vairs nevajadzīga laikietilpīga fiziska pārbūve starp partijām.

Izmaksu un operacionālās elastības novērtēšana augsta sortimenta, zema apjoma ražošanas apstākļos

Kad viņi uzstādīja šos programmatiskos CIP sistēmu komplektus kopā ar modulārajiem hermētiskajiem galviņām, rūpnīcā tika sasniegti ievērojami uzlabojumi. Pārbūves laiks strauji samazinājās no 45 minūtēm līdz pat 12 minūtēm. Pat tad, ja tiek apstrādātas partijas apmēram 4 200 vienību apjomā, mašīnas ir aizņemtas aptuveni 92% no laika. Rezultātā katru mēnesi tikai darbaspēka izmaksās tiek ietaupīti aptuveni 18 700 USD, un ieguldījums atgriežas nedaudz vairāk nekā gadā, jo mazākas partijas tiek apstrādātas par 35% ātrāk nekā agrāk. Tagad lielākā daļa steidzamo pasūtījumu tiek nosūtīta trim dienu laikā, nemaz netraucējot regulāros ražošanas grafikus. Tas demonstrē reālus rezultātus tam, ko sasniedz uzņēmumi, investējot gudrās automatizācijas risinājumos, lai atbilstu mūsdienu strauji mainīgajām tirgus prasībām.