تولید جعبههای سفت و سخت- بستهبندی هدیه با کیفیت بالا، محفظههای الکترونیکی، مجموعههای آرایش، جعبههای پوشاک لوکس-از لحاظ تاریخی فرآیندی سخت-با حاشیه کمی برای خطا بوده است. یک گوشه نامرتب، کشش ناهموار بسته بندی، یا چسب ناسازگار مستقیماً به واحد رد شده تبدیل می شود. تأثیر مقیاس و ترکیب بر کیفیت و هزینه خروجی در هزاران چرخه تولید روزانه قابل توجه است.
تغییر به سمت اتوماسیون معادله را تغییر داده است. الفدستگاه ساخت جعبه سفت و سخت تمام اتوماتیککل فرآیند تولید، از قالب گیری ورق گرفته تا بسته بندی و پرس را با حداقل کار انجام دهید. اما افزایش بهره وری فقط به سرعت مربوط نمی شود-آنها شامل تعاملات پیچیده تری مانند توان عملیاتی، کاهش ضایعات، اقتصاد نیروی کار و ثبات کیفیت هستند، که سازندگان باتجربه قبل از سرمایه گذاری در ارتقاء تجهیزات به خوبی درک می کنند.
این مقاله مکانیسم خاص بهره وری درایو اتوماسیون، بارزترین شرایط عملیاتی برای بهبود کارایی و چگونگی ارزیابی سازندگان موارد سرمایه گذاری را مورد مطالعه قرار می دهد.
چرا روشهای دستی و نیمه خودکار به بالاترین حد خود رسیدند
قبل از بررسی آنچه اتوماسیون اضافه می کند، درک مشکلات ساختاری فرآیندهای دستی و نیمه خودکار مفید است.
تولید جعبه سفت دستی به عملیات ماهرانه شکل دهی گوشه، تراز تخته، کشش بسته بندی و توزیع چسب بستگی دارد. حتی کارگران باتجربه به طور متوسط 200-350 جعبه در ساعت در شرایط بهینه- میگویند که با خستگی، تغییرات رطوبت که بر عملکرد مواد یا تغییرات موجودی صفحات خوراک تأثیر میگذارد، کاهش مییابد. راه اندازی های نیمه اتوماتیک به تدریج توان عملیاتی را افزایش می دهند، اما اغلب هنوز در مراحل بحرانی به اپراتورها نیاز است و گلوگاه هایی ایجاد می کند که سرعت کل خط را محدود می کند.
مشکل عمیق تر تغییرپذیری است. وقتی قضاوت انسان جایگزین دقت مکانیکی شود، تحمل گسترش می یابد. خطای شکل دهی گوشه 0.5 میلی متری ممکن است در سطح واحد جداگانه قابل قبول به نظر برسد، اما باعث مشکلات انباشتگی، کاهش یکپارچگی ساختاری و منجر به مشکلات بسته بندی پایین دستی می شود که کاربران نهایی را تحت تأثیر قرار می دهد. بازرسی کیفیت به یک مرکز هزینه دائمی تبدیل می شود، نه یک حداقل تضمین.
مکانیسمهای بازده اصلی در تولید تمام اتوماتیک
1. توان عملیاتی: افزایش بهره وری پایه
بارزترین پیشرفت، سرعت تولید است. یک ماشین ساخت جعبه سفت و سخت تمام اتوماتیک تجاری معمولاً بین 600 تا 1200 جعبه در ساعت بسته به اندازه، پیچیدگی مواد و پیکربندی تولید می کند. در مقایسه با خط پایه دستی 200 تا 350 واحد در ساعت، چندین بار توان از تقریباً دو تا پنج بار برای هر اپراتور متغیر بود.
این روش محاسبه در هنگام محاسبه عملیات پیوسته بیشتر تغییر می کند. خطوط تعویض دستی به زمان انتقال، تغییرات در سطوح مهارت در پایان شیفت ها و کاهش سرعت مربوط به خستگی- در پایان شیفت های طولانی نیاز دارند. تجهیزات خودکار بدون توجه به زمان روز یا زمان تجمعی با سرعت ثابتی کار میکنند و تولیدکنندگان را قادر میسازد تا برنامه استفاده بالایی را بر اساس پیشبینی خروجی قابل پیشبینی انجام دهند.
این توان عملیاتی مداوم برای عملیات تولیدی با حداکثر حجم فصلی مهم است، به عنوان مثال، در بستهبندیهای هدیه ممتاز. توانایی افزایش تولید بدون افزایش کارمندان به این معنی است که تولیدکنندگان می توانند سفارشات بزرگ را با اطمینان از تعهدات تحویل بپذیرند.
2. دقت ابعادی و سازگاری ساختاری
کارایی فقط یک معیار کمی نیست. نرخ بازده-نرخ پاس کیفیت در هر واحد تولید-مستقیماً بر بازده مؤثر تأثیر میگذارد.
تجهیزات اتوماسیون در طول تولید انبوه از سیستمهای موقعیتیابی سروو با تحملهای 0.1 ± 0.2 میلیمتر استفاده میکنند. این دقت برای جعبه های صلب مهم است زیرا مربع ها و ابعاد زوایا بر:
دقت در بسته بندی محصولات در جعبه
پایداری انباشته نمایش قفسه های خرده فروشی و انبارداری انبار
کیفیت درگیری درب، به خصوص طراحی پوشش جمع شونده
کاغذ چاپ شده یا مواد فویل نیاز به کالیبراسیون دقیق بسته بندی دارند
وقتی تلورانس ها در طول فرآیند تولید یکسان باقی می مانند، نرخ رد به طور چشمگیری کاهش می یابد. دادههای صنعت نشان میدهد که ماشینآلات خودکار که به خوبی نگهداری میشوند، نرخ رد کمتر از 2% دارند، در حالی که خطوط تولید دستی بسته به پیچیدگی مواد، نرخ خرابی 5 تا 12% دارند. این تفاوت نشان دهنده صرفه جویی در هزینه های مواد، کار مجدد کمتر و خروجی موثر بالاتر در هر ساعت ماشین است.
3. کنترل کاربرد چسب
کاربرد چسب یکی از متغیرترین جنبه های تولید کارتن دستی و یکی از مهم ترین عوامل موثر بر کیفیت است. در حین یا پس از تولید، استفاده کم می تواند منجر به بلند شدن یا لایه بندی شود. استفاده بیش از حد می تواند باعث اکستروژن قابل توجهی بر روی سطوح تمام شده و مواد چسبنده ضایعاتی شود و در نتیجه هزینه واحد را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
یک ماشین ساخت جعبه سفت و سخت تمام اتوماتیک سیستم های کاربرد چسب سرد ذوب داغ یا چسب سرد و پارامترهای قابل برنامه ریزی را با دقت یکپارچه می کند. اندازه، دما، زمان استفاده و عرض الگوی چسب بر اساس مشخصات کار کنترل می شود و نه قضاوت اپراتور. نتیجه عملی این است که هزینه چسبندگی برای خطوط تولید خودکار معمولاً 15 تا 25 درصد کمتر از عملیات دستی معادل است، در حالی که کیفیت چسبندگی به طور همزمان افزایش می یابد.
سیستم جبران دما پارامترهای ویسکوزیته چسب را با توجه به شرایط محیطی تنظیم می کند - این مربوط به تغییرات دمای فصلی در محیط تولید است. این تنظیم خودکار منبع رایج تغییرات کیفیت سطح دسته ای را حذف می کند و تشخیص و تصحیح در زمان واقعی را برای اپراتورهای دستی دشوار می کند.
4. تخصیص مجدد نیروی کار و تغییرات در ساختار هزینه
اقتصاد کار بزرگترین محرک کارایی بلندمدت-در اتوماسیون تولید بسته بندی سفت و سخت است. یک خط تولید دستی 800 تا 1000 جعبه در ساعت معمولاً به 6 تا 10 کارگر بسته به طرح و تخصص فرآیند نیاز دارد. خط تولید خودکار معادل ممکن است به 1-2 اپراتور برای نظارت، بارگیری مواد و نمونه برداری با کیفیت نیاز داشته باشد.
این کاهش نیروی کار به سادگی به کاهش تعداد افراد منجر نمی شود-اگرچه این اغلب نتیجه است. از لحاظ استراتژیک تر، کارگران ماهر را از کارهای دستی تکراری به عملکردهای با ارزش{2}بالاتر توزیع می کند: کنترل کیفیت، برنامه نویسی و راه اندازی کارهای جدید، نگهداری و بهینه سازی فرآیند.
روش محاسبه هزینه کار واحد بسیار تغییر کرده است. در تولید در محیطی با دستمزد بالا، هزینه های کار واحد برای خطوط تولید کاملاً خودکار بین 60 تا 75 درصد کاهش یافته است. حتی در{5}}تولید با دستمزد پایین، مزیتهای ثبات و کیفیت اغلب سرمایهگذاری اتوماسیون را با کاهش هزینههای دوباره کاری و ضایعات توجیه میکنند.
V. کارایی راه اندازی و تغییر شغل
محیطهای تولیدی بسیار ترکیبی-که در آن سازندگان ابعاد و سبکهای مختلف جعبه را اجرا میکنند-با چالشهای کارایی خاصی روبرو هستند. تنظیمات دستی برای مشخصات شغل جدید نیاز به تنظیمات فیزیکی، اجرای آزمایشی و تأیید کیفیت در چندین ایستگاه کاری دارد. این زمان تغییر به طور موثر زمان تولید موجود را کاهش می دهد و زمان بندی را پیچیده می کند.
سیستمهای مدرن تولید جعبه سختافزاری کاملاً خودکار، پارامترهای شغلی را در حافظه قابل برنامهریزی ذخیره میکنند و آنها را به سرعت با فراخوانی پارامتر به جای بازسازی فیزیکی تبدیل میکنند. در پلتفرمهای خودکار پیشرفته، زمانهای تنظیم دستی را میتوان از 60 تا 90 دقیقه به 15 تا 20 دقیقه کاهش داد. برای تولیدکنندگانی که مرتباً شغل خود را تغییر می دهند، بهبودها به طور قابل توجهی ظرفیت تولید هفتگی را افزایش می دهند.
رابط بین رابطهای پارامتر صفحه لمسی و دستور العملهای کار ذخیرهشده همچنین خطاهای راهاندازی را کاهش میدهد - یک عامل کلیدی در هنگام برخورد با اوراق یا اسناد حرفهای گران قیمت، زیرا اتلاف موارد آزمایشی نشاندهنده هزینه واقعی است.
ثبات کیفیت یک ضریب کارایی است
ثبات کیفیت و بهره وری معمولا به طور جداگانه تجزیه و تحلیل می شوند، اما در عمل می توانند به عنوان چند برابر عمل کنند. به عنوان مثال، هزینه واقعی نرخ رد 6% برای خط تولیدی که 1000 دستگاه در ساعت تولید می کند را در نظر بگیرید:
60 واحد رد شده در ساعت
480 شیفت در هر 8 ساعت
یک برنامه 22-روز کاری با 10000 در ماه
هر واحد رد شده نشاندهنده هزینههای مواد غرقشده، زمان تلفشده دستگاه و کار دفع یا کار مجدد است. کاهش نرخ رد به 1.5٪ -هدفی واقعی برای-تجهیزات اتوماسیون خوب کالیبره شده{4}}به شما امکان بازیابی تقریباً 45 دستگاه قابل فروش اضافی در ساعت را میدهد و به طور موثر خروجی خالص را بدون هیچ گونه تنظیم توان افزایش میدهد.
در یک سال تولید، این بهبود کیفیت به جای افزایش قابل توجه سرعت، تولید اضافی بیشتری را نشان می دهد. تولیدکنندگانی که ROI اتوماسیون را ارزیابی می کنند، باید محاسبات نرخ بازده را به جای اینکه صرفاً بر مقایسه سرعت تکیه کنند، شامل شوند.
جابجایی مواد و کاهش ضایعات
تولید جعبه سفت شامل مواد و چسبهای کاغذ/مقوا است و کاهش ضایعات به اثربخشی هزینه-و انطباق با محیطزیست کمک میکند.
در مقایسه با عملیات برش دستی، سیستم تغذیه صفحه اتوماتیک برش دقیق تحمل ابعاد دقیق تری را در پانل های زیرلایه حفظ می کند. این می تواند ضایعات تزئینی هر بشقاب را کاهش دهد و استفاده از بشقاب را بهبود بخشد. پردازش تخته های تخصصی گران قیمت یا مواد رنگرزی سفارشی در خطوط تولید با حجم بالا-می تواند با بهبود دقت برش مقدار قابل توجهی از هزینه های مواد را کاهش دهد.
سیستمهای تشخیص خودکار-حسگرهایی که خطاها، انحرافات یا عیوب مواد را قبل از ورود به مرحله شکلگیری شناسایی میکنند-میتوانند از گسترش این مشکلات در طول تولید جلوگیری کنند. گرفتن تخته معیوب قبل از رسیدن به مرحله بسته بندی نیز می تواند از ضایعات بسته بندی جلوگیری کند. این اثر پیشگیری از آبشار به طور تصاعدی بیشتر از صرفه جویی در مواد است که با بهبود دقت برش ساده پیشنهاد می شود.
موارد سرمایه گذاری را ارزیابی کنید
سرمایهگذاری سرمایه در ماشینهای کاملاً خودکار یک دستگاه ساخت جعبه سفت و سخت تمام اتوماتیک نشاندهنده یک تصمیم مهم است و تولیدکنندگان باید تجزیه و تحلیل بازگشت سرمایه خود را بر اساس جزئیات عملیاتی انجام دهند تا میانگینهای صنعتی.
ورودی های کلیدی برای محاسبه عبارتند از:
نرخ رد فعلی مطابق با نرخ رد خودکار پست{0}} مورد انتظار است. ارزش بهبود عملکرد را می توان به صورت زیر محاسبه کرد: (نرخ رد فعلی-نرخ مورد انتظار) x ساعت تولید x (هزینه مواد واحد + هزینه کار واحد) x سال بهره برداری.
تفاوت در هزینه های نیروی کار هزینه های نیروی کار مستقیم فعلی به ازای هر 1000 واحد را با هزینه های پیش بینی شده بر اساس اتوماسیون مقایسه کنید. مزایا، گردش مالی و هزینه های آموزشی در محاسبه پایه لحاظ می شود، زیرا معمولاً 25 تا 35 درصد بیشتر از هزینه های مستقیم دستمزد است.
پیش بینی پذیری کمی اتوماسیون بالاترین ROI را برای محیط با حجم های قابل پیش بینی و ثابت فراهم می کند. عملیاتهای فصلی بالا باید دقیقاً نرخ بهرهبرداری را تقلید کنند -- ماشینی با نرخ بهرهبرداری سالانه 40 درصد بازده کمتری نسبت به دستگاه 75 درصد نشان میدهد.
فرصت های حق بیمه حق بیمه. یکنواختی اندازه گاهی اوقات به تولیدکنندگان اجازه میدهد تا به بخشهای برتر بازار که به تحملهای سختگیرانهتری نیاز دارند، خدمات ارائه دهند. این افزایش درآمد می تواند به طور قابل توجهی بازده سرمایه گذاری را افزایش دهد، نه فقط کاهش هزینه.
ملاحظات عملیاتی مشترک
تعمیر و نگهداری و به روز بودن
دستگاههای کاملاً خودکار وابستگیهای تعمیر و نگهداری را معرفی میکنند که خطوط دستی ندارند. سروو موتورها، سیستم های چسب و اجزای مکانیکی دقیق نیاز به تعمیر و نگهداری منظم و تعمیرات توسط تکنسین های واجد شرایط دارند. به عنوان بخشی از یک تصمیم سرمایهگذاری، تولیدکنندگان باید در دسترس بودن پشتیبانی تجهیزات{2}}زمان تأمین قطعات، شبکههای خدمات محلی، و دسترسی به آموزش را ارزیابی کنند.
انتظارات پایه توسط آمار تامین کنندگان تجهیزات در فواصل متوسط خرابی (MTBF) و میانگین زمان تعمیر (MTTR) ارائه می شود. دستههای تجهیزات تثبیتشده معمولاً ارقام MTBF را بین 2000 تا 3500 ساعت کار نشان میدهند و برنامههای تعمیر و نگهداری مناسب میتوانند به طور موثر این فواصل را افزایش دهند.
الزامات مهارت اپراتور
تغییر از تولید دستی به تولید خودکار، الزامات مهارتی را از دانش جعبهسازی به عملیات تجهیزات، برنامهنویسی و عیبیابی تغییر میدهد. اپراتورهایی که قبلاً در پیچهای دستی مهارت داشتند، اکنون برای برنامهریزی پارامترها، تنظیم سنسور و نگهداری ماشینهای کوچک به شایستگی نیاز دارند. این انتقال نیازمند سرمایهگذاری در آموزش و زمانبندی واقعی است-معمولاً سه تا شش ماه قبل از اینکه خطوط تولید کاملاً خودکار تحت نظر اپراتورهای جدید به اوج عملکرد خود برسند.
ادغام با فرآیندهای بالادستی و پایین دستی
یک ماشین ساخت جعبه سفت و سخت تمام اتوماتیک که در یک خط تولید هماهنگ ادغام شده است، بالاترین راندمان را دارد. وارد کردن اندازه پانل های متناقض در برش برد مدار تجهیزات خودکار می تواند باعث توقف تولید شود و بر ارقام توان عملیاتی نظری تأثیر بگذارد. به طور مشابه، عملیات بسته بندی و انباشته کردن پایین دست باید با نرخ خروجی خط خودکار مطابقت داشته باشد تا از تنگناها جلوگیری شود.
{0}}نقشهبندی فرآیند قبل از نصب-تعیین محل قرارگیری خطوط تولید خودکار در سراسر فرآیند تولید و تنظیمات مربوط به نیازهای عملیاتی-از این وضعیت ناامیدکننده جلوگیری میکند که بهبودهای سرمایهگذاری اتوماسیون به دلیل تنگناها در سایر نقاط تأسیسات کمتر از حد انتظار بوده است.
نتیجه گیری:
دستاوردهای بهره وری از اتوماسیون تولید جعبه سفت و سخت از طریق فرآیندهای همگام سازی چندگانه به دست می آید: توان عملیاتی بالاتر، نرخ بازده بالاتر، کنترل چسبندگی دقیق تر، شدت کار کمتر، و تغییر سریعتر کار. هیچ یک از این عوامل به طور مستقل عمل نمیکنند-آنها با یکدیگر تعامل و ترکیب میکنند و مقایسههای سرعت ساده را برای ارزیابی ارزش واقعی اتوماسیون ناکافی میسازند.
تولیدکنندگان تصمیمات سرمایه گذاری را بر اساس هزینه کل تولید به ازای هر واحد قابل فروش - از جمله توان عملیاتی، نرخ بازده، استفاده از مواد و هزینه های نیروی کار - با نتایج قابل پیش بینی تری نسبت به تصمیمات سرمایه گذاری که هر معیار واحدی را بهینه می کنند، می گیرند. کارایی اتوماسیون در اکثر محیط های تولید تجاری برجسته است، اما بزرگی مزایا تا حد زیادی به عملیات فعلی خاص و اجرای انتقال بستگی دارد.
درک مکانیسمهایی که در اینجا توضیح داده شده است، سازندگان را قادر میسازد تا به طور مؤثرتری درباره مشخصات تجهیزات مذاکره کنند، انتظارات عملکرد واقعی را تنظیم کنند، و موارد سرمایهگذاری را بسازند که با نتایج عملیاتی واقعی هماهنگ باشد.
مرجع
موسسه تولیدکنندگان ماشین آلات بسته بندی (PMMI). گزارش صنعت ماشین آلات بسته بندی 2023 2023. PMMI Business Intelligence، 2023.
ASTM International. مشخصات استاندارد جعبه تخته تاشو سفت و سخت. ASTM D2807-23، 2023.
اسمیت، جی، و پاتل، آر. بازگشت بازگشت سرمایه به اتوماسیون در بسته بندی ثانویه: چارچوبی برای ارزیابی تجهیزات سرمایه. Journal of Manufacturing Technology Management, vol. 34, No. 2, 2022, pp. 145-162.
انجمن بسته بندی انعطاف پذیر "کاربردهای چسب در خطوط تولید بسته بندی اتوماتیک." سری راهنمای فنی FPA، 2022.
سازمان بین المللی کار "اتوماسیون و آینده بخش های تولیدی." ILO Working Paper No. 44، 2023.