Виробництво пляшок з ПЕТ здається надзвичайно простим: в один кінець подається смола, а з іншого виходить готова пляшка. Однак між цими двома точками значна частина пляшок з ПЕТ не досягає споживача як продаваний продукт. У цій статті розглядається втрата сировини на протязі всього процесу формування пляшок з ПЕТ — від сушіння смоли та обробки преформ до нагрівання, розтягування, обробки, переходу та обробки готових пляшок — і показано, як визначити кожну втрату в фізичних одиницях, а не в грошах. YuDa, завод Wanplas, спеціалізується на машинах для формування пляшок з ПЕТ вже більше 20 років, експортує до понад 60 країн, входить до трійки найбільших виробників машин для формування пляшок з ПЕТ в Китаї та має понад 20 патентів. Мета цього керівництва полягає в тому, щоб надати інженерам виробництва та керівникам заводів практичний підхід до визначення втрат, вимірювання їх у грамах на пляшку та відсотках та усунення їх за допомогою оптимізації процесу та обладнання. Ви дізнаєтеся, де приховуються найбільші втрати, як сформувати базову лінію виходу сировини, як розподіл товщини стінки та контроль нагрівання впливають на вагу пляшки, а також які функції машини фізично зменшують споживання сировини.
Карта повного процесу витрат матеріалу — від поліетилентерефталату до готової пляшки
Перший крок у будь-якому програмі зменшення втрат полягає в складанні повної карти того, де матеріал виходить з потоку вартості. Молекула PET класу пляшки може вийти з процесу як відходи, як пляшка з надмірною вагою, як відмовка на початку процесу або як пошкоджена пляшка. Кожен пункт виходу має різну причину і різний фактор. У таблиці нижче наведено десять найпоширеніших пунктів втрат у типової лінії пляшок з поліетилентерефталату, яка закуповує преформи, з типовими показниками рівня втрат, виражені у відсотках від вхідного матеріалу, і реальним потенціалом оптимізації, який доступний без зміни функціональних характеристик пляшки.
| Стадія процесу | Тип втрат | Типовий коефіцієнт втрат | Оптимізація запасу потужності |
|---|---|---|---|
| 1. Сушка смоли | IV випадання від гідролізу; відкинута нестандартна преформа | 0.2% – 0.8% | Середній — контроль точки роси за закритим циклом |
| 2. Ін’єкція преформи (якщо виконується в компанії) | Остаточні відходи, відхилення при старті, відхилення за вагою | 2.0% – 5.0% | Високий — без гарячих точок, гравиметричне дозування |
| 3. Хранення преформ | Повернення вологи, пил, удар, кристалізація | 0.3% – 1.0% | Середній — запечатане, умовно зберігання |
| 4. Нагрівання (інфрачервоний духовка) | Неоднорідна температура -> нерівна стіна -> надмірний запас безпеки | 3.0% – 8.0% | Дуже високий — зоналізація ламп + закритий цикл ІК |
| 5. Розтягування методом лиття під тиском | Час перед роздуванням, швидкість вала, затримка роздування, температура прес-форми | 1.5% – 4.0% | Висока — сервоприводний розтяг, контроль рецептури |
| 6. Зменшення ваги зазором | Конструкційна резервність вище функціонального мінімуму | 8.0% – 27.0% | Преміум — перепроектування з підтримкою FEA |
| 7. Перехід / зміна матеріалу | Настройки відкидання, очищення лінії | 0.5% – 2.0% | Середня — швидко змінюваний прес-форму, бібліотека рецептур |
| 8. Старт і зупинка | Відкидання партії при холодному запуску | 0.4% – 1.5% | Середня — режим готовності при високій температурі, рецептура підйому |
| 9. Відхилення якості | Перепад стін, біловедення, тріщина на основі, протікання | 1.0% – 3.5% | Високий — SPC за вагою та верхнім навантаженням |
| 10. Друге втрачання | Провалювання, стоплення, пошкодження конвеєра, невідповідність лінії заповнення | 0.5% – 2.0% | Середовище — проектування обробки та інтерфейсу |
У цій мапі виділяються дві зауваження. Перше — стадія нагріву та проміжок зменшення ваги разом зазвичай складають більшу частину відновлюваного матеріалу, ніж всі інші стадії разом. Друге — більшість втрат не випадкові — це передбачуваний результат налаштувань, призначених для захисту лінії від невідомого. Коли процес стає видимим і контрольованим, безпековий запас можна зняти і перетворити на більш легку, все ще відповідну вимогам пляшку. Решта цього статті створює мовлення вимірювання та інженерні засоби, які дозволяють зробити саме це.
Як визначити втрати сировини
Втрати, які не вимірюються, не можна управляти. У програмі зменшення втрат сировини єдиною чесною одиницею є грам. Фінансові показники змінюються залежно від ціни смоли та курсу валют, але грам ПЕТ, втраченого на одну пляшку, є грамом втрат на кожному зміні, на кожному ринку, за будь-якою ціною. У цьому розділі встановлюється послідовна система фізичних показників та метод індексування, який дозволяє заводу порівнювати свій результат до та після покращення без посилання на будь-яку валюту.
Вимовлений вага та виміряна вага
У кожної пляшки є проектна вага — очікувана грамова вага, узгоджена з власником бренду, — і виміряна вага, фактична середня вага за обстежену партію. Різниця становить надмірну вагу, яка майже завжди позитивна, і це чистий відхід. Лінія, що виробляє пляшку об'ємом 500 мл за проектною вагою 13,0 г, але вимірює середню вагу 13,6 г, втрачає 0,6 г на пляшку внаслідок розподілу процесу і консервативного налаштування. Розподіливши це по мільйонах пляшок, щорічні втрати стають видимими в тоннах.
Виробничий коефіцієнт матеріалу
Виробничий коефіцієнт матеріалу — це співвідношення ваги готових, продавних пляшок до загальної маси введеного поліетилентерефталатного (ПЕТ) полімеру протягом того самого періоду:
Виробничий коефіцієнт (%) = (сума ваги готових пляшок) поділена на (суму ваги введеного полімеру) помножена на 100.
Для заводу, який купує преформи, маса введеного полімеру дорівнює вазі преформ, придбаних (віднімаючи преформи, повернуті як відходи). Для заводу, який виробляє преформи в своїх лабораторіях, маса введеного полімеру включає втрати сушіння і інжекції. Добре налагоджена лінія з двох етапів, яка купує преформи, як правило, показує коефіцієнт виходу від 94 до 97 відсотків; інтегрована лінія з виробництва преформ і формування пляшок, як правило, показує від 90 до 95 відсотків, оскільки вона також включає втрати інжекції і сушіння. Коефіцієнт виходу нижче 90 відсотків свідчить про серйозну проблему, яку можна вирішити.
Кілограми на десять тисяч пляшок і обчислені за рік тонни
Найбільш оперативно корисним числом на виробничому підприємстві є втрати в кілограмах на десять тисяч пляшок. Формула проста:
Втрати (кг на 10 000 пляшок) = середнє надмірне вагу (г/пляшка) помножене на 10 000, поділене на 1 000 000.
Надмірне вагу в 0,6 г на пляшку дорівнює 6 кг ПЕТ на десять тисяч пляшок. На лінії, що виробляє 50 мільйонів пляшок на рік, цей один потік надмірного ваги становить 30 000 кг, або 30 тонн ПЕТ, які перетворюються на відходи або на необґрунтовно важкі пляшки. Вираження втрат таким чином робить ціль конкретною: зменшення надмірного ваги з 0,6 г до 0,2 г позбавляє 20 тонн на рік на одній і тій же лінії.
Графіки контролю SPC і Cpk
Вага варіюється, а не тільки середня вага, що впливає на відходи. Бутылка, яка має правильну середню вагу, але коливається плюс або мінус 1,2 г, змушує оператора підвищити установлений рівень, щоб утримати нижню межу допустимої та функціональної ваги вище законного рівня, що переміщує весь розподіл угору. Статистичне управління процесом з контрольною діаграмою ваги бутылок, зразків якої беруть кожні два години, та індексом здатності (Cpk) вище 1,33 на нижню границю специфікації, є стандартом, який підтримує точне розподіл і низький установлений рівень. Збільшення Cpk з 1,0 до 1,5, як правило, дозволяє зменшити установлений рівень ваги на 2–5 %.
Розкладання показника OEE
Загальна ефективність обладнання зв'язує втрати матеріалу з робочим часом та швидкістю. OEE дорівнює добутку доступності на продуктивність на якість. На виробництві напівпрозорих флаконів термін якості — це місце, де живе відхід матеріалу: кожен відхилений флакон — це резинга, яка потрапила в машину і вийшла як сміття. Лінія з 92 відсотками доступності, 95 відсотками продуктивності та 98 відсотками якісті працює на рівні 85,6 відсотків OEE; підняття якості з 98 відсотків до 99,3 відсотків при збереженні інших показників підвищує OEE до 86,7 відсотків та знімає приблизно 1,3 відсотка продуктивності зі стрічки відходів. Таблиця нижче показує, як три терми OEE відображаються на матеріальні результати.
| Термін OEE | Що він охоплює | Типовий діапазон | Посилання на матеріал |
|---|---|---|---|
| Доступність | Час простою, зміна, помилки | 88% – 94% | Менше холодних запусків, менше відходів при виготовленні |
| Висока продуктивність | Зниження швидкості порівняно з номінальним BPH | 92% – 97% | Стабільний цикл зменшує відхилення при налаштуванні |
| Якість | Частка відходів та переробки | 97% – 99.5% | Непрямо дорівнює втраті матеріалу. |
Базова лінія 100 індексних пунктів.
Щоб порівняти заходи покращення за однією шкалою, встановіть попереднє споживання матеріалу за однією пляшкою на рівень 100 індексних пунктів. Кожен засіб покращення потім переміщує індекс вниз. У таблиці нижче показано, як представницькі заходи змінюють індекс, використовуючи базу 100 і припускаючи, що кожен засіб застосовується на основі попереднього.
| Засіб покращення | Зміна індексу (пункти) | Результативний індекс |
|---|---|---|
| Базова (до оптимізації) | 0 | 100 |
| Оптимізація нагрівання (зонування ламп + закритий ланцюг ІР) | −8 до −12 | 88 – 92 |
| Контроль кривої попереднього роздування | −4 до −6 | 84 – 86 |
| Стискання ваги SPC (збільшення Cpk) | −3 до −5 | 80 – 82 |
| Зниження витрат на старт і зміну | −2 до −3 | 78 – 79 |
| Зменшення ваги за рахунок переробки (500 мл води – 13 г до 9,5 г) | −25 до −28 | 51 – 54 |
Індекс чітко показує: керування нагріванням та зменшення ваги – це області, де досягнуто найбільших значних зменшень. Далі йдуть заходи, які стосуються оптимізації, але їх вплив менший. Завод повинен послідовно виконувати свою програму, щоб першими були найбільш значущі заходи.
Розподіл товщини стінки та зменшення ваги
Бутылка з ПЕТ – це не єдинорідна оболонка. Це оболонка з точним варіативним розподілом товщини, яка була спеціально розроблена так, щоб кожна зона несла саме ту навантаження, яка необхідна, і не більше. Художня частина зменшення ваги полягає в переміщенні матеріалу з перебудуваних зон до зон, які потребують меншої товщини, або повністю його видалення, при цьому залишаючи в межах специфікації стійкість до навантажень, стійкість до тиску та показники витривалості при падінні. Це, в основному, проблема розподілу товщини стінки, і вона починається з вимірювання.
Метод розрізування та вагання
Прийнятим способом нанесення маркування стінки пляшки є метод розрізування та вагання. Вибрана пляшка розрізається на горизонтальні смуги — шийка, опорний кільце шийки, плече, верхню частину тіла, середню частину тіла, нижню частину тіла, основу та ніж — і вага кожної смуги визначається на аналітичній вазі. Тому що густина ПЕ практично постійна і становить близько 1,37 г на кубічний сантиметр, вага смуги перетворюється безпосередньо на середню товщину смуги. Повторення цього процесу для багатьох пляшок дозволяє визначити як середній профіль, так і його варіації. Профіль, який товстий у плечі і тонкий у нижній частині тіла, є кандидатом на перерозподіл; профіль з високою варіацією від лоту до лоту є сигналом про те, що час нагрівання або видування змінюється.
Метальна товщина стінки за зонами пляшки
Нижче наведено таблиця, в якій перераховані типові діапазони товщини цілей для стандартної пляшки з не газованою водою об'ємом 500 мл після обробки зменшенням ваги. Це відносні дані; точні цифри для конкретної пляшки отримуються за результатами аналізу методом фінітних елементів та випробувань на падіння. Вони ілюструють, наскільки нерівномірний є реальний профіль, і чому один середній показник товщини приховує втрати.
| Зона пляшки | Межа товщини (мм) | Вимоги до приводу |
|---|---|---|
| Горловина і опорний кільце | 2.8 – 4.0 | Крутний момент, закриття, обробка |
| Плече | 0.22 – 0.32 | Стрічкова однорідність, верхнє завантаження |
| Верхня частина корпусу | 0.20 – 0.28 | Верхнє завантаження, захват етикетки |
| Середня частина корпусу | 0.18 – 0.24 | Найлегша зона, орієнтація |
| Нижня частина корпусу | 0.20 – 0.30 | Дія, перехід від основи |
| Основа і підошва | 0.25 – 0.40 | Напруга, стоячи, падіння |
Коефіцієнт розтягування і молекулярна орієнтація
Стрічковий формування під тиском працює за принципом біаціальної орієнтації: преформа розтягується в машинному напрямку за допомогою розтяжного штока і в окружному (круглому) напрямку за допомогою стисненого повітря. Орієнтація вирівнює поліетилентерефталатні ланцюги, що і надає тонкій стінці міцність. Два співвідношення розтягування і їх продукт, загальне співвідношення розтягування, визначають, скільки міцності надає певна грамова кількість ПЕТ. Нижче наведені відомі діапазони, які є технічним вікном для міцної, прозорої пляшки.
| Параметр розтягування | Діапазон відомих значень | Вплив на пляшку |
|---|---|---|
| Спостерігається співвідношення розтягування в машинному напрямку | 2.8 – 3.2 | Вертикальна чіткість завантаження вгору |
| Коефіцієнт розтягування по колу (об'ємному) | 3.5 – 4.5 | Опір стисненню, падіння |
| Коефіцієнт розтягування загальної площі | 10 – 14 | Загальна міцність на грам |
Коли коефіцієнт розтягування обода падає нижче приблизно 3,5, стінка не орієнтується повністю, і пляшка потребує більше матеріалу, щоб пройти той же тест на тиск. Коли преформу нагрівають нерівномірно, коефіцієнти розтягування не можуть досягатися однаково, тому інженери додають вагу, щоб компенсувати це. Це пряма зв'язок між якістю нагрівання та вагою пляшки. 500-мілілітрова пляшка води, розроблена при 12 г до 14 г, зазвичай може бути зменшена до 9 г до 10 г за допомогою комбінування кращого профілю розтягування з перепроектуванням преформи — це зменшення маси пляшки на 27% до 36% за індексом, що дозволяє зменшити пляшку з 100 пунктів до приблизно 64-73 пунктів, перш ніж застосовувати будь-які інші заходи.
Оптимізація опалення — найбільший джерело витрат
Якщо одна стадія заслуговує найбільшої уваги, то це інфрачервоний преформований бак. Преформа вступає в бак у вигляді товстостінного трубки і повинна виходити з точним і рівномірним температурним профілем, щоб крок розтягування повітрям міг орієнтувати матеріал рівномірно. Коли температурний профіль не відповідає, стінка пляшки стає нерівною, слабкі зони не витримують тестування, і єдиним практичним способом вирішення проблеми на заводі є збільшення загальної ваги пляшки. Ця додаткова вага є невидимим відходом, який створюється виключно нагрівачем.
Кількість зон ламп і економія матеріалів
Пекарня розділена на зони ламп, кожна з яких можна контролювати незалежно. Машина з більшою кількістю і більш точних зон може формувати температурний профіль вздовж довжини преформу, а не застосовувати середню температуру. Відносини тут прямі: більше зон означає точніший відповідність між нагрітою преформою і профілем стінки, що відповідає заданому параметру, що означає меншу компенсаційну вагу. Машини YuDa мінімізують крок нагрівача до 38,1 мм і використовують незалежно керовані зони, що покращує контроль профілю і знижує споживання електроенергії на понад 30% у порівнянні з традиційними печами. У таблиці нижче порівнюються конфігурації печей за їх потенціалом економії матеріалів.
| Конфігурація духовки | Контроль температури | Типовий індекс відпуску |
|---|---|---|
| Груба, 4–6 широких зон | Один середній режим | 0 (базова варіант) |
| середній, 8–12 зон | сегментований профіль | від −4 до −7 пунктів |
| Фіні, 16+ зон з кроком 38,1 мм | Закритий цикл для кожного зони | від −8 до −12 пунктів |
Вікно температури поверхні преформу
Температура поверхні преформу на виході з печі є єдиним числом, яке визначає якість орієнтації. Для більшості пляшок з ПЕТ це вікно становить приблизно 95 °C до 115 °C на поверхні, при цьому точне значення залежить від геометрії преформу і форми пляшки. Нижче за вікно матеріал занадто жорсткий для орієнтації; вище за вікно шкірки преформу перекриваються, а серцева частина залишається холодною, що призводить до слабкої, розпливчастої пляшки. Закритий цикл інфрачервоного термометра, який читає кожну преформу і регулює потужність лампи, підтримує температуру на виході в межах вікна, незалежно від зміни навколишнього середовища, старіння ламп або кольору преформу. Обертаючись, преформу переміщають через піч, що позбавляє її гарячих і холодних сторін, які б інакше передавалися в прес.
Серія високошвидкісних пристроїв YuDas FGX застосовує саме цю концепцію: точне зонування ламп, короткий крок нагрівача 38,1 мм, сервоприводний транспорт печі та систему рецептури, яка зберігає температурні профілі для кожного SKU. Результатом є машина, яка підтримує зміщення вікна температури з одного циклу на інший, що є необхідною умовою для зменшення ваги пляшки без підвищення рівня відмов. У таблиці специфікацій нижче представлено приклади з сімейства високошвидкісних пристроїв FGX.
| Серія FGX з високою швидкістю — параметр | Технічні характеристики |
|---|---|
| Кількість порожнин | 4–12 камер |
| Теоретичний вихід | 8 000–15 000 BPH (швидкість однієї форми 2 500–3 000 BPH) |
| Діапазон об'єму флакона | 0,2 л – 2,0 л (вода і CSD) |
| Зони інфрачервоного лаmpки | 16+ незалежно керованих, крок 38,1 мм |
| Давлення струменя (високоефективний струмінь) | 30 to 40 bar |
| Встановлена потужність | 48 кВт до 96 кВт за кількістю камер |
| Споживання стисненого повітря | 1,8–3,2 м3 на 1000 пляшок за вагою пляшки |
| Функції, що дозволяють заощаджувати матеріали | Контроль кривої попереднього роздування, сервопривідний тяговий шток, закритий ланцюг інфрачервоного випромінювання, бібліотека рецептур |
Контроль процесу формування роздуванням
Після того, як преформа виходить з печі при правильній температурі, етап роздування перетворює цю теплову енергію на тонку орієнтовану стінку — або витрачає її. Три змінні домінують: подія попереднього роздування, рух тягового штока та часовий момент роздування під високим тиском. Правильне їх регулювання — це різниця між пляшкою, яка відповідає стандарту при 9,5 г, і пляшкою, яка потребує 11,5 г, щоб витримати лінію.
Контроль кривої перед надуванням
Перед надуванням застосовується імпульс повітря з низьким тиском, як правило, від 8 до 15 бар, який застосовується після того, як стрічковий привід починає розширюватися. Його завдання полягає в тому, щоб розпочати розширення балона преформу в прес-формі, перш ніж високо тискове надування закріпить форму. Якщо перед надуванням застосовується занадто рано, матеріал нагромаджується на основі; занадто пізно, і плече та тіло рідко розподіляються рівномірно. Машина, яка дозволяє оператору програмувати тиск перед надуванням та точний час початку відповідно до положення стрічкового приводу, а не один фіксований імпульс, може налаштувати стінку в межах цілівого профілю зони за зоною. На індексній шкалі ця функція сама по собі повертає приблизно 4-6 пунктів.
Синхронізація тяглої штанги.
Тягла повинна дійти до кінцевого положення в синхрон з послідовністю попереднього нагнітання і закриття форми. Штанга, приводяна в рух сервоприводом, забезпечує повторювану, зафіксовану в рецепті швидкість і кінцеве положення; пневматична штанга змінюється в залежності від температури повітря і зносу. Синхронізація має значення, оскільки коефіцієнт осьового розтягу (в межах від 2,8 до 3,2) встановлюється залежно від переміщення штанги відносно довжини преформи. Коли переміщення штанги змінюється, змінюється осьова орієнтація, і легка частина розподілу не може забезпечити навантаження, що вимагає збільшення ваги. Тому сервоприводний розтяг не є лише функцією швидкості; це матеріальна характеристика.
Стандартна швидкісна серія YuDa охоплює діапазон від 1000 БПЗ до 7000 БПЗ і приносить ту ж саму дисципліну сервоприводу і рецептури на підприємства, які не потребують найвищого рівня продуктивності. Нижче наведено специфікацію, яка є представницею цієї серії.
| Серія стандартної швидкості — параметр | Технічні характеристики |
|---|---|
| Кількість порожнин | 2–8 камер |
| Теоретичний вихід | 1000-7000 BPH |
| Діапазон об'єму флакона | 0,1 л – 3,0 л (вода, CSD, масло, щоденні хімікати) |
| Кількість інфрачервоних ламп / потужність | 8-16 зон, 2000-3000 Вт на лампу |
| Давлення струменя (високоефективний струмінь) | 28 to 40 bar |
| Встановлена потужність | 24 кВт до 72 кВт за кількістю камер |
| Споживання стисненого повітря | 2,0–3,6 м3 на 1000 пляшок за вагою пляшки |
| Функції, що дозволяють заощаджувати матеріали | Програмована крива попереднього надування, сервоприводне розтягування, контроль температури прес-форми |
Переробка матеріалу та змішування рПЕТ
Перероблений ПЕТ, незалежно від того, чи це відходи виробництва або фракції після споживання, є іншим фактором впливу на загальний споживання сировини. Його використання не зменшує вагу окремої пляшки, але зменшує витяг з ланцюга постачання для того ж обсягу продукції. Обмеження полягає в якості: кожен переробний цикл знижує внутрішню в'язкість (ВВ) і може підвищувати ацетальдегід (АА), а правила щодо контакту з продуктами харчування обмежують, що може бути використане.
Внутрішній відхил відходів — це найчистіший потік. Відхилені пляшки та обрізки розтираються, промиваються і повторно екструдуються у преформи або змішуються в контрольованих кількостях. РПЕТ, отримана після споживання, повинна відповідати стандартам, що стосуються контакту з продуктами харчування; відповідні посилання — правила FDA в США та EU 10/2011 в Європі, які тут наведені лише у простому тексті. Контрольоване використання рПЕТ в кількості від 10 до 30 % дозволяє утримувати показник IV у межах вікна для пляшок — від 0,76 до 0,84 дл/г після компенсації, а показник AA повинен бути нижчим за сенсорний поріг для пляшок з водою та напоями. Нижче наведено таблицю, в якій описано, як рівень змішування впливає на дві основні характеристики.
| рівень змішування rPET | вплив IV | вплив AA | зауваження щодо використання |
|---|---|---|---|
| Внутрішній металобрухт, 5% – 15% | Незначний | Низький | Стандартна практика, закритий цикл |
| rPET, 10% – 30% | Невелика крапля, компенсувати | Монітор | Контакт з продуктами харчування лише у випадку дотримання вимог |
| рПЕТ, понад 50% | Чітка втрата IV | Вищий ризик | Зазвичай це не харчова продукція або з поліконденсацією твердого стану |
Практична правило: запускайте внутрішній відхід у цикл кожного разу, коли є така можливість, оскільки він чистий і не несе ризику забруднення, і обробляйте рPET після споживання як окремий кваліфікований потік з власним входом IV і тестом AA. Так роблячи, рецикльований вміст зменшує чистий споживання сировини на однозначні або двійкові відсотки без впливу на вагу або міцність пляшки.
Матриця пріоритетів покращення та 12-місячна програма
Маючи мапу втрат, показники та механізми машини в руках, наступним завданням є послідовність. Не кожен засіб рівний, і не кожен засіб дешевий для впровадження. Матриця пріоритетів ранжує заходи за складністю впровадження, величиною економії матеріалу та часом отримання результату, тому завод може запланувати програму, яка забезпечує видиме зменшення ваги пляшки на грам у першому кварталі.
| Засіб | Складність | Економія матеріалів | Термін виконання |
|---|---|---|---|
| Оптимізація нагрівання (зонування ламп + ІР-цикл) | Середня | 8% – 12% | 4 – 8 тижнів |
| Тональне випромінювання та налаштування сервоприводу | Низький | 4% – 6% | 2 – 4 тижні |
| Зменшення ваги SPC і Cpk | Низький | 2% – 5% | 2–6 тижнів |
| Зменшення втрат при запуску і переключенні | Низький | 1% – 3% | 3 – 6 тижнів |
| Переробка з обмеженням ваги (преформа + стінка) | Висока | 25% – 36% | 3 – 9 місяців |
| рПЕТ / внутрішній цикл відходів | Середня | 5% – 15% (чиста) | 6 – 12 тижнів |
Наведені нижче шляхи дій розподіляють ці заходи протягом року, щоб ранні, невеликі перемоги фінансували більш важку переробку пізніше. Вони передбачають завод, що починається з базового показника 100 і має пляшку з водою об'ємом 500 мл, вагою близько 13 г.
| Місць | Дія | Ціль індексу |
|---|---|---|
| 1 – 2 | Базова вимірювання, графік SPC, налаштування перед нагріванням | 100 до 93 |
| 3 – 4 | Оптимізація нагрівання, запуск циклу відходів | 93 до 84 |
| 5 – 6 | Перехідна і запускова дисципліна, підвищення Кпк | 84 до 80 |
| 7 – 9 | Редизайн з урахуванням зменшення ваги, FEA, падіння на тверду поверхню | 80 до 64 |
| 10 – 12 | кваліфікація rPET, стабілізоване управління, аудит | 64 до 58 |
Завод, який дотримується цього порядку, може розумно очікувати, що за рік він перейде від 100 індексних пунктів до високих 50-х, що становить приблизно 40-відсоткове зменшення споживання матеріалу в одній пляшці, при цьому дотримуючись всіх функціональних і регуляторних вимог. Перші місяці приносять швидкі видимі результати; пізніші місяці забезпечують структурне зменшення, яке стає найбільш цінним завдяки накопиченню відсотків.
Управління на рівні зміни і СОП
Оборудження і рецептури створюють верхній межа ефективності матеріалів; люди і дисципліна визначають, чи живе завод під цим верхнім рівнем кожен зміну. Заходи, описані в цьому розділі, майже не коштують для впровадження і захищають досягнення, здобуті завдяки інженерному роботі, описаному вище.
Підтвердження першого зразка
На початку кожного циклу і після кожного переходу оператор важить і перевіряє перший прийнятний флакон, перш ніж запустити лінію. Цей один контрольний пункт виявляє неправильно завантажену рецептуру, неправильно встановлений преформ або холодну піч, перш ніж буде виготовлено тисячі флаконів. Це найдешевша гарантія за грам флакона на підприємстві.
Збір проби ваги через два години
Проби з не менше ніж п'яти флаконів важать кожні два години і заносять на графік SPC. Контрольні межі встановлюються на основі стабільної бази, а не лише на основі проектного ваги, тому графік показує зміни в реальному часі. Коли середнє значення зростає або розмах збільшується, причину — зазвичай старіння лампи, зміна охолоджувального повітря або зміна лоту преформ — виявляють, коли втрати ще невеликі.
Класифікаційний журнал відходів
Кожну відхилену пляшку сортують за типом дефекту, а не просто підраховують. Журнал, в якому записуються відхилення стінки, білове забарвлення (насичення білого кольору), перловість, деформація шийки, тріщина на основі, колапс тіла та несправність запечатування, перетворює один відсоток відходів на діагностичний інструмент. Нижче наведено таблицю, яка показує, як тип дефекту вказує на основну причину і на основний фактор, який його усуває.
| Класа дефекту | Вірогідна причина виникнення дефекту | Основний фактор |
|---|---|---|
| Вариація стіни (нерівномірність) | Профіль температури духовки | Зонування лампи, ІР-цикл |
| Білість (стрес-білість) | Перетягування, холодна преформа | Температурний вікно, швидкість вала |
| Розрив основи зірок | Перевищення товщини основи, час роздування | Крива попереднього роздування, товщина основи |
| Деформація шийки | Охолодження, передача | Температура форми, час передачі |
| Пошкодження ущільнювача | Завершення охолодження, інтерфейс ущільнення | Завершення охолодження, відповідність кришки |
Порядок дій оператора
Одномаршова стандартна процедура для кожного типу пляшки визначає рецептуру, правила зразкової вибірки, кроки першого виробу та шлях ескалації, коли порушуються межі контролю. Записані СОП перетворюють племенний досвід у повторювану практику та забезпечують ефективність нічного зміни так само, як і денного.
Асортимент продуктів YuDa для матеріалозберігаючого видування
Правильна машина — це основа низького споживання матеріалів. YuDa, завод Wanplas, проектує свої машини для видування пляшок з ПЕТ, орієнтуючись на перемикачі, які описані в цій статті: точне зонування ламп, короткий крок нагрівача 38,1 мм, сервопривідний контроль розтягування, програмований попередній видування та управління рецептурою, яка зберігає перевірений профіль для кожного SKU. Три сім'ї, що наведені нижче, охоплюють весь діапазон продуктивності від пілотних ліній до заводів з високим обсягом виробництва.
| Лінійний BFC CombiBlock — параметр | Технічні характеристики |
|---|---|
| Кількість порожнин | 2–6 порожнин |
| Теоретичний вихід | 1500–6000 BPH (надування + заповнення + закриття) |
| Діапазон об'єму флакона | 0,2 л до 2,0 л питної води |
| Зони інфрачервоного лаmpки | 8 до 12 зон, розмах обігріву 38,1 мм |
| Давлення струменя (високоефективний струмінь) | 30 to 40 bar |
| Встановлена потужність | 36 kW to 80 kW |
| Перевага за площею | Інтегрований блок економлять площу заводу |
| Функції, що дозволяють заощаджувати матеріали | Единий рецепт від викиду до закупорки, мінімальна втрата продукту |
У таблиці вибору нижче представлено типовий вимога до сім'ї YuDa, яка відповідає цій вимозі. Це початковий пункт; правильний тип для конкретної пляшки і продукції підтверджується за допомогою пробного випробування та заводського аудиту.
| Об'єм пляшки | Потрібний об'єм (BPH) | Матеріал / Зауваження | Рекомендований тип YuDa |
|---|---|---|---|
| 0,2 л – 0,6 л води | 8,000 – 15,000 | Легкий CSD/вода | серія FGX високої швидкості |
| 0,5 л – 2,0 л води | 3,000 – 7,000 | Стандартний об'єм | Стандартна швидкість |
| 1,0 л – 3,0 л масла / щоденних хімікатів | 1,000 – 4,000 | Більш важка секція, без CSD | Стандартна швидкість, більша порожнина |
| 0,2 л – 2,0 л води, інтегрований | 1,500 – 6,000 | Натиск + заповнення + закриття | Лінійний БФК Комбіблок |
| Пілотний / невеликий об'єм | 300 – 1,500 | Гнучкий, невеликий об'єм | Серия напівавтоматичних машин |
Сфери застосування
Вищезазначені методи контролю відходів застосовуються в кожному сегменті пластикових пляшок PET, але функціональний мінімум — і, відповідно, можливості зменшення ваги — відрізняються залежно від продукту. Машини YuDa обслуговують наступні кінцеві продукти, кожен з яких має свої особливості:
- Пляшки мінеральної води— найменший функціональний мінімум, де 500 мл може досягати 9 г або 10 г; найбільший потенціал зменшення ваги.
- Бутилки для газованих напоїв— стійкість до тиску вимагає більшої товщини стінок і дна; співвідношення розтягування і конструкція дна домінують.
- Бутилки для рослинних олій— більший обсяг і потреба в бар'єрах; бар'єри для кисню і світла вимагають товщини стінок і, іноді, забарвленого або непрозорого преформу.
- Бутилки для хімічних речовин повсякденного використання— миючі засоби та догляд за тілом; хімічна стійкість та відновлення розтягування визначають профіль.
- Бутилки з гарячим заповненням та термоформуванням— процес термоформування з третьою стадією надування забезпечує термічну стабільність заповненого продукту при температурі вище 80 °C; додаткова стадія орієнтації змінює стратегію стінки.
Для кожного сегмента дотримується одна й та ж дисципліна: вимірюють стінку, дотримуються температурного вікна, контролюють попереднє надування і зважують масу кожні два години. Сегмент змінюється лише в тому, де знаходиться підлога.
Служба та підтримка
Ефективність матеріалу підтримується протягом всього терміну експлуатації машини, а не досягається лише при пуску. YuDa, як завод Wanplas, підтримує повний життєвий цикл, щоб виграш у грамах на флакон, отриманий у перший місяць, зберігався протягом багатьох років:
- Перевірка перед відправкою— кожна лінія проводить пробний запуск на флаконі та преформі замовника перед відправкою, а вага та коефіцієнт відхилень записуються як критерії прийняття.
- Монтаж та налаштування— інженери встановлюють рецептуру, підтверджують температурний інтервал і навчають команду читати графік SPC на місці.
- Політика щодо запасних частин— 500 доларів США безкоштовних запчастин щороку за політикою групи Wanplas, з гарантованою заміною пошкоджених деталей.
- Навчання— курси для операторів і технічного обслуговування, які охоплюють зонування печей, налаштування перед нагнітанням, зважування за вагою та класифікацію відходів.
- Дистанційне управління та технічне обслуговування— система моніторингу дозволяє інженерам у центральному офісі Китаю читати дані PLC і надавати аварійну обратну інформацію на клієнтському сайті, скорочуючи цикл між відхиленням і усуненням несправності.
- Відвідування відкритого заводу— завод вітає аудити клієнтів, випробування зразків та спільні семінари з питань зменшення ваги на реальних пляшках.
Найчастіше задавані питання
Як вимірюється втрата сировини з лінії роздування?
Чесним одиницею є грам. Растіння відстежують проектну вагу порівняно з виміряною вагою, обчислюють вихід матеріалу як вагу готової пляшки, поділену на вхідний вміст смоли, виражають втрати у кілограмах на тисячу пляшок і зображують вагу пляшки на графіку SPC з Cpk більше 1,33 на нижньому межі. Всі ці фізичні показники залишаються дійсними при будь-якій ціні смоли.
Яка є єдиною найбільшою причиною виникнення матеріальних відходів при видувах пляшок PET?
Інфрачервоний пекарня для преформ зазвичай є найбільшою причиною. Неоднорідне нагрівання вимагає, щоб пляшка була товще і важча, щоб захистити її від слабких зон, і ця компенсаційна вага є чистим відходом. Фінальне зонування ламп інфрачервоним світлом з коротким кроком 38,1 мм і закритим циклом інфрачервоного термометра, як правило, повертає 8% до 12% на індексі матеріалу.
Скільки ваги пляшки можна зменшити за рахунок зменшення ваги, не втрачаючи міцності?
Для пляшки об'ємом 500 мл перехід від конструкції вагою 12 г до 14 г до конструкції вагою 9 г до 10 г є реальним, добре документованим шляхом, коли він поєднується з переробленою преформою і підтвердженими коефіцієнтами розтягування 2,8-3,2 осей і 3,5-4,5 обхвату. Це означає зменшення ваги однієї пляшки на 27% до 36% при збереженні показників навантаження зверху і падіння.
Чому інфрачервоний преформований пекарня так важлива для споживання матеріалу?
Пекарня встановлює температурний профіль, з яким повинна працювати стадія роздування. Якщо преформа залишається занадто холодною, занадто гарячою або нерівною, стіна не може орієнтуватися однорідно, тому інженери додають вагу для проходження тестів. Контроль температурного вікна поверхні від 95 °C до 115 °C за зону виключає необхідність в цьому і дозволяє зробити пляшку тоншою.
Як впливає на товщину стінки і відходи час початку роздування?
Роздування – це низько-відцентровий імпульс, як правило, від 8 бар до 15 бар, який починає розширювати преформу перед роздуванням під високим тиском. Правильне час і тиск формують стіну в заданому профілі; неправильне час нагромаджує матеріал у основі або виснажує плече, що збільшує відходи і змушує підвищувати вагу. Програмовані криві роздування повертають приблизно 4% – 6% на індекс.
Чи можна змішувати рецикльований ПЕТ у виробництві пляшок, і як це впливає на відходи?
Так, внутрішній відрізок відходів слід повертати в обіг у кількості від 5 до 15% як стандартну практику. Постпотребувий рПЕТ можна використовувати у кількості від 10 до 30% за умови, що він відповідає нормам, що стосуються контакту з харчовими продуктами, таких як FDA в США та EU 10/2011 в Європі, при цьому показник IV повинен знаходитися в межах від 0,76 до 0,84 дл/г, а ацетальдегід повинен бути моніториться. Блендування не освітлює пляшки, але знижує загальну споживання сировини.
Який рівень OEE має на меті добре налаштована лінія для нагнітання?
Добре налаштована лінія працює на рівні від 85% до 88% OEE, що базується на 90% доступності, 95% продуктивності та 98% – 99,5% якості. Тому що термін «якість» дорівнює частці відходів, підвищення якості безпосередньо вилучає матеріал з потоку відходів без зміни пляшки.
Як компанія YuDa підтримує ефективне налаштування та навчання персоналу?
Кожна лінія тестується на пляшці замовника перед відправкою, вага та відхилення записуються, налаштовується на місці з перевіркою рецептури нагнітання та нагріву, а також забезпечується навчання персоналу, моніторинг PLC з центральної штаб-квартири в Китаї, безкоштовні запчасти на 500 доларів США щороку та аудити відкритих заводів для спільної роботи над зменшенням ваги.
Заключення
Відходи сировини при видувах пляшок з ПЕТ не є таємницею, і це не залежить від ціни смоли. Це набір ідентифікованих, вимірюваних і вилучуваних втрат, розподілених по сушінню, обробці преформ, нагріву, розтяжному формуванню, зменшенню ваги, переходу та обробці готових пляшок. Встановивши оптимізовану пляшку на 100 індексних пунктів і зосередившись на стадії нагріву та зазорі зменшення ваги, завод може реально досягти показника 50-ти індексних пунктів протягом року — приблизно 40-відсоткового зменшення маси пляшки — при збереженні всіх функціональних та регуляторних вимог. Граматика роботи — це фізичні показники: грами на пляшку, відсоток виходу, кілограми на десять тисяч пляшок, Cpk, OEE. YuDa, завод Wanplas, будує основу машини для цієї граматики за допомогою точного зонування ламп, розміщення нагрівача 38,1 мм, сервоприводного розтягу, програмованого попереднього видува та управління рецептурою і підтримує її протягом усього циклу роботи лінії. Якщо ви керуєте лінією пляшок з ПЕТ і хочете визначити свою карту втрат та розробити програму зменшення, зв'яжіться з командою YuDa, щоб організувати пробний тест з зразками, аудит заводу та адаптовану конфігурацію, побудовану на основі вашої пляшки та виходу.
