دستگاه بسته‌بندی افقی چه مزایای سرعتی دارد؟

چگونه دستگاه‌های بسته‌بندی افقی عملکرد با سرعت بالا را به دست می‌آورند

افزایش تقاضا برای راه‌حل‌های بسته‌بندی سریع‌تر

تولیدکنندگان مدرن با فشار فزاینده‌ای برای تسریع چرخه‌های تولید مواجه هستند که ناشی از انتظارات تحویل به موقع و رشد تجارت الکترونیک است. گزارش ۲۰۲۳ PMMI نشان می‌دهد که اکنون ۶۰ درصد از متخصصان بسته‌بندی، ارتقای سرعت را نسبت به سایر بهبودهای عملیاتی در اولویت قرار می‌دهند. دستگاه‌های بسته‌بندی افقی با جریان کار پیوسته، این نیاز را برآورده می‌کنند و گلوگاه‌های سنتی سیستم‌های عمودی را حذف می‌کنند.

اصول اساسی پشت عملیات بسته‌بندی افقی با سرعت بالا

سه مکانیسم باعث می‌شوند دستگاه‌های بسته‌بندی افقی عملکرد بهتری نسبت به نمونه‌های عمودی داشته باشند:

1. موتورهای سروو هم‌زمان هماهنگی پیشروی فیلم، درزگیری و قرارگیری محصول
2. سینماتیک جریان افقی امکان بارگذاری همزمان محصول و تشکیل کیسه
3. سیستم‌های کنترل فیلم با پیش‌تنش حفظ تراز مواد در سرعت‌هایی بیش از ۱۰۰ چرخه/دقیقه

همان‌طور که در خطوط تولید خودکار شیرینی‌جات نشان داده شده است، این اصول به سیستم‌های افقی اجازه می‌دهند تا اقلام سفت و سخت را ۳۰٪ سریع‌تر از دستگاه‌های قالب‌گیری، پرکردن و درزگیری عمودی بسته‌بندی کنند.

مطالعه موردی: صنعت نوشیدنی با اتوماسیون به ۷۵ کیسه/دقیقه دست یافت

یک تولیدکننده بزرگ آبمیوه شاهد افزایش تولید خود تا حدود یک‌چهارم پس از جایگزینی ماشین‌های قدیمی عمودی دوار با دستگاه‌های جدیدتر افقی جریانی با سرووموتور بود. این سیستم‌های به‌روزرسانی‌شده اکنون حدود 75 کیسه انعطاف‌پذیر را در هر دقیقه بسته‌بندی می‌کنند که نسبت به قبل حدود یک‌سوم سرعت فرآوری بیشتر را نشان می‌دهد. آنچه واقعاً قابل توجه است این است که توانسته‌اند نقص‌های درزگیری را زیر 1٪ حفظ کنند. داده‌های صنعتی چیزی را تأیید می‌کنند که این شرکت از طریق تجربه مستقیم کشف کرده است — دستگاه‌های بسته‌بندی افقی جریانی معمولاً زمان تغییر تنظیمات را در مقایسه با سیستم‌های عمودی سنتی که به صورت حرکت متوقف‌شونده عمل می‌کنند، به میزان نصف کاهش می‌دهند.

روند صنعت: انتقال به سمت بسته‌بندی افقی جریانی با سرعت بالا

در سال 2023، 42 درصد از تولیدکنندگان مواد غذایی از سیستم‌های بسته‌بندی جریان افقی استفاده کردند (Packaging World)، به‌ویژه برای محصولات تخت مانند میله‌های پروتئینی و وعده‌های آماده منجمد. این روند ناشی از توانایی این دستگاه‌ها در حفظ سرعت‌های بالای 90 کیسه در دقیقه با حداقل تنظیمات جهت‌گیری محصول است که در کاربردهای بسته‌بندی تنقلات بسیار مهم می‌باشد.

راهبرد: یکپارچه‌سازی دستگاه‌های بسته‌بندی افقی بهینه‌شده از نظر سرعت

تولیدکنندگان پیشرو، دستگاه‌های بسته‌بندی جریان افقی را با سیستم‌های رباتیک برداشت و قرارگیری ترکیب می‌کنند تا فاصله بین محصولات به حداقل برسد، از حسگرهای تصویربرداری حرارتی برای تشخیص نقص‌های درزگیری با سرعت 200 فریم بر ثانیه استفاده می‌کنند و از الگوریتم‌های نگهداری پیش‌بینانه به‌منظور کاهش 40 درصدی توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده بهره می‌برند. این یکپارچه‌سازی‌ها امکان تولید واقعی 24 ساعته و هفت روز هفته را فراهم می‌کنند و در عین حال سرعت‌ها را por بالاتر از استاندارد صنعتی 60 چرخه در دقیقه حفظ می‌کنند.

ویژگی‌های طراحی کلیدی که زمان چرخه‌های سریع‌تر را ممکن می‌سازند

مکانیسم‌های سروومحرک برای دقت و حرکت سریع

نسل جدید تجهیزات بسته‌بندی افقی اکنون مجهز به فناوری سروومحرک است که با استفاده از موتورهای الکتریکی دقیق، سرعت بسیار یکنواختی را حفظ می‌کند. این ماشین‌آلات حتی در شرایط کار در ۱۲۰ چرخه در دقیقه نیز می‌توانند محصولات را با دقتی حدود ۰٫۱ میلی‌متر در جای مناسب قرار دهند. این عملکرد در واقع حدود ۴۰ درصد بهتر از سیستم‌های قدیمی‌تر پنوماتیکی است. گزارش اخیر صنعتی از مؤسسه سازندگان ماشین‌آلات بسته‌بندی در سال ۲۰۲۳ یافته جالبی را نیز آشکار کرد: زمانی که این سیستم‌های مدرن سروو به طور خاص در بسته‌بندی غذاهای خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، نوسانات زمان چرخه را در مقایسه با روش‌های متداول تقریباً به اندازه دو سوم کاهش می‌دهند. برای تولیدکنندگانی که با تحملات بسیار کم و تولید حجم بالا سروکار دارند، این نوع قابلیت اطمینان تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.

ساختار ماژولار که از حرکت مداوم پشتیبانی می‌کند

سیستم‌های بسته‌بندی افقی ماژولار با عملکرد همگام اجزا، تولید بدون وقفه را ممکن می‌سازند. این طراحی‌ها با اجازه دادن به پیشروی همزمان فیلم، قرارگیری محصول و فعال‌سازی میله‌های درزگیری، زمان توقف بین چرخه‌ها را حذف می‌کنند. سازندگان پیشرو ۵۵٪ تغییر کار سریع‌تر نسبت به سیستم‌های عمودی را گزارش کرده‌اند.

سیستم‌های درزگیری با سرعت بالا برای خروجی قابل اطمینان

دستگاه‌های بسته‌بندی افقی پیشرفته دارای فک‌های درزگیری با پاسخ فوری هستند که در ۰٫۸ ثانیه درزهای آبدار ایجاد می‌کنند — ۳۰٪ سریع‌تر از سیستم‌های متداول. مناطق کنترل دما با دو سطح، چسبندگی بهینه فیلم را در سرعت‌های تا ۹۰ کیسه در دقیقه حفظ می‌کنند، بدون آنکه یکپارچگی درز تحت تأثیر قرار گیرد.

تعادل بین سرعت و یکپارچگی درز: غلبه بر معاملات رایج

گزارش کارایی بسته‌بندی سال 2023 نشان داد که 73 درصد از واحدهایی که از ماشین‌های بسته‌بندی افقی استفاده می‌کنند، با چالش‌های کیفیت درزگیری در سرعت‌های بالاتر از 75 چرخه/دقیقه مواجه هستند. راه‌حل‌های مدرن از سیستم‌های هم‌راستاسازی لیزری و حسگرهای فشار بلادرنگ استفاده می‌کنند که پارامترهای درزگیری را در حین چرخه تنظیم می‌کنند و باعث کاهش 48 درصدی نقص‌ها در حداکثر سرعت می‌شوند.

نوآوری‌های طراحی که به‌طور خاص سرعت ماشین بسته‌بندی افقی را افزایش می‌دهند

پیشرفت‌های اخیر مانند ترانسمیشن‌های جبران‌کننده اینرسی و قرارگیری محصول با کمک خلأ، امکان دستیابی به سرعت شاخص‌گذاری 22 درصدی سریع‌تر را فراهم می‌کنند. یک مطالعه سال 2024 مؤسسه تجهیزات حمل و نقل مواد نشان داد که این نوآوری‌ها در عملیات با سرعت بالا، تنش مکانیکی را 34 درصد کاهش می‌دهند و عمر قطعات را به مدت 19 ماه افزایش می‌دهند.

اتوماسیون و عملیات مستمر در بسته‌بندی افقی جریانی

جریان کار یک ماشین بسته‌بندی افقی کاملاً اتوماتیک

دستگاه‌های بسته‌بندی افقی به‌صورت خودکار وظایف متعددی را انجام می‌دهند که شامل تغذیه محصولات، شکل‌دهی فیلم و درزگیری همه چیز در یک حرکت روان است. هنگامی که اقلام وارد نوار نقاله می‌شوند، یقه‌های شکل‌دهنده خاصی مواد بسته‌بندی را دور هر محصول پیچانده می‌کنند. سپس مرحله درزگیری انجام می‌شود که همزمان در دو جهت طولی و عرضی صورت می‌گیرد. برخی مدل‌ها قادرند تقریباً ۹۰ کیسه را در هر دقیقه تولید کنند که اگر بخواهید بدانید، قابل توجه است. قبل از اینکه این بسته‌های درزگیری شده برای برچسب‌زنی به مراحل بعدی حرکت کنند، سیستم‌های بازرسی داخلی وجود دارند که بررسی می‌کنند آیا درزها به‌درستی انجام شده‌اند یا نه. این مرحله کنترل کیفیت تضمین می‌کند که هیچ محصولی با نقاط ضعیف که ممکن است در حین حمل و نقل یا نگهداری مشکل ایجاد کند، ارسال نشود.

یکپارچه‌سازی بی‌درز با تجهیزات تولید بالادستی و پایین‌دستی

سیستم‌های بسته‌بندی امروزی به روش‌های استاندارد ارتباطی مانند OPC UA متکی هستند تا به‌صورت هماهنگ با پرکننده‌ها، دستگاه‌های بسته‌بندی کارتن و ماشین‌آلات بزرگ رباتیک پالتینگ که در خطوط تولید کارخانه‌ها مشاهده می‌کنیم، کار کنند. بر اساس یافته‌های اخیر گزارش صنعت خودکارسازی بسته‌بندی که سال گذشته منتشر شده است، دستگاه‌های بسته‌بندی افقی جریانی (horizontal flow wrappers) با تنظیم خودکار سرعت خود بر اساس خروجی مرحله قبلی فرآیند، باعث حرکت نرم و بدون توقف یا شروع مجدد می‌شوند. زمانی که قطعات مختلف تجهیزات به‌درستی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، نیاز به دخالت کارگران برای رفع مشکلات به‌صورت دستی کاهش می‌یابد. این امر باعث بهبود عملکرد کل خطوط تولید می‌شود، به‌ویژه در شرایطی که حجم بالایی از محصولات باید در طول روز با سرعت بسیار بالایی بسته‌بندی شوند.

کاهش توقف‌ها با نگهداری پیش‌بینانه و نظارت لحظه‌ای

سنسورهای ارتعاشی و دوربین‌های تصویربرداری حرارتی، اجزای حیاتی مانند فک‌های درزگیری و محورهای محرک را پایش کرده و تکنسین‌ها را از الگوهای غیرعادی مطلع می‌کنند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین داده‌های تاریخچه خرابی را تحلیل کرده و نگهداری را در زمان توقف‌های برنامه‌ریزی‌شده پیشنهاد می‌دهند که طبق معیارهای صنعت بسته‌بندی سال ۲۰۲۳، به ۹۸٪ زمان عملیاتی در محیط‌های تولید مداوم دست یافته است.

فعال‌سازی تولید بدون توقف از طریق اتوماسیون هوشمند

واحدهای اتصال خودکار فیلم و مناطق بافری امکان عملیات مداوم را در حین تغییر مواد فراهم می‌کنند. کنترل‌های خودتنظیم کشش، تغییرات ضخامت فیلم بسته‌بندی را جبران می‌کنند، در حالی که سیستم‌های ردکردن هدایت‌شده با دید ماشینی، کیسه‌های معیوب را بدون کاهش سرعت تولید حذف می‌کنند.

اندازه‌گیری سرعت واقعی: خروجی و کارایی دستگاه‌های بسته‌بندی افقی

محدوده خروجی معمول: ۴۰ تا ۹۰ کیسه در دقیقه — توضیح داده شده

ماشین‌های بسته‌بندی افقی امروزه می‌توانند بین ۴۰ تا ۹۰ کیسه را در هر دقیقه پردازش کنند، بسته به نوع محصول بسته‌بندی و نوع فیلم مورد استفاده. کیسه‌های خوراکی که اندازه استاندارد دارند معمولاً به سرعت‌های بالاتری نزدیک به ۹۰ عدد در دقیقه (PPM) دست می‌یابند. با این حال، بسته‌بندی دستگاه‌های پزشکی معمولاً کندتر پیش می‌رود و به طور متوسط حدود ۵۵ PPM است، زیرا برای درزگیری مناسب به زمان بیشتری نیاز دارند. بر اساس تحقیقات سال گذشته در زمینه اتوماسیون بسته‌بندی، اکثر شرکت‌ها بیشتر به قابلیت تنظیم ماشین‌های خود اهمیت می‌دهند تا صرفاً به دنبال حداکثر سرعت باشند. این انعطاف‌پذیری به آن‌ها امکان می‌دهد در مواقع تغییر فصل یا تحول محصولات، تنظیمات را تغییر دهند و در عین حال تولید را با سرعت مناسبی ادامه دهند.

عوامل مؤثر بر سرعت واقعی تولید (اندازه محصول، نوع فیلم، پیکربندی)

سه عنصر حیاتی بر خروجی واقعی تأثیر می‌گذارند:

• مشخصات محصول : اقلامی که شکل منظمی ندارند، سرعت را نسبت به محصولات تخت ۱۲ تا ۱۸ درصد کاهش می‌دهند
• ضخامت فیلم : مواد سد عظیم مقاوم به زمان درزگیری ۰٫۲ تا ۰٫۵ ثانیه طولانی‌تر نیاز دارند
• نوع حرکت : دستگاه های حرکت مداوم 82 PPM در مقابل 68 PPM برای سیستم های متناوب را ارائه می دهند

اپراتورهای متعادل این عوامل گزارش می دهند که با توجه به تحقیقات مربوط به کارایی بسته بندی در سال 2024، توقف تولید 23٪ کمتر است.

تناقض: سرعت بالاتر همیشه به معنای تولید بالاتر نیست

یک تولید کننده غذاهای منجمد با کاهش سرعت ماشین از 85 پی پی ام به 72 پی پی ام، تولید روزانه 19٪ بیشتر را به دست آورد. نرخ تنظیم شده، کم شدن جام فیلم را 34٪ کاهش داد و امکان بررسی کیفیت بسته بندی را همزمان فراهم کرد، نشان می دهد که تولید پایدار اغلب از سرعت اوج برتر است.

ماشین های بسته بندی افقی و عمودی: مقایسه سرعت

محدودیت سرعت سیستم های بسته بندی عمودی شکل پر کردن مهر

اکثر دستگاه های بسته بندی عمودی قبل از اینکه شروع به مبارزه کنند، حدود 200 کیسه در دقیقه را می بینند، همانطور که بسیاری از سازندگان بزرگ تجهیزات به هر کسی که می پرسد می گویند. آنها با موادی که به راحتی از طریق سیستم جریان دارند، بهتر کار می کنند، پودر یا دانه های کوچک را در نظر بگیرید، زیرا گرانش بیشتر حمل سنگین را در هنگام پر کردن انجام می دهد. مشکل وقتی پیش میاد که با هرچیزی که خیلی خوب همکاری نمی کنه دست و پنجه بزنی. این ماشین ها از یک فرمول دنبال می کنند، پر کردن، مهر زدن یکی پس از دیگری که برای محصولات بزرگ تر یا اقلام شکل عجیب که در طول فرآیند گیر می کنند، به اندازه کافی سریع نیست.

چرا ماشین های افقی در تولید محصولات صاف، سفت یا نامنظم موفق هستند؟

دستگاه های بسته بندی افقی از تکنولوژی حرکت مداوم برای بسته بندی بیش از 400 کیسه در دقیقه در هنگام برخورد با محصولات استاندارد استفاده می کنند. راه این ماشین ها قرار دادن اشیاء به سمت کنار امکان تغذیه آنها را به طور مستقیم به کانال های فیلم که قبلاً شکل گرفته است بدون نیاز به رها کردن چیزها از بالا، که اغلب مواد شکننده را شکسته است. برای شرکت هایی که میان وعده ها، بسته بندی های آرایش یا وسایل الکترونیکی کوچک را بسته بندی می کنند که نیاز به درمان دقیق دارند، این راهکار در عمل بسیار خوب کار می کند. بسیاری از تولیدکنندگان به این سیستم ها تغییر کرده اند، فقط به این دلیل که آنها محصولات حساس را بسیار بهتر از روش های سنتی مدیریت می کنند.

بینش داده ها: 30 درصد سریعتر تولید متوسط در برنامه های غذایی ناشتا

بر اساس گزارش کارایی بسته بندی اخیر از سال ۲۰۲۳، سیستم های بسته بندی افقی در واقع حدود ۳۰ درصد حجم بیشتری را در مقایسه با همتایان عمودی خود در مورد میان وعده ها مدیریت می کنند. چه چیزی باعث می شود این ماشین های افقی به این اندازه کارآمد باشند؟ خب، اونها اون ویژگی های مهر و موم مداوم رو دارن که زمان انتظار بین هر چرخه رو کاهش میده این به آنها اجازه می دهد تا با سرعت بسیار چشمگیر، حدود 75 تا حتی 120 کیسه در هر دقیقه برای چیزهایی مانند چیپس یا کریکر ها ادامه دهند. ماشین های عمودی نمی توانند با این نوع عملکرد مطابقت داشته باشند، معمولاً فقط بین 50 تا 90 کیسه در دقیقه برای اساساً همان نوع محصولات را مدیریت می کنند.

چه زمانی باید افقی را بر روی عمودی بر اساس نیازهای سرعت انتخاب کنید

اولویت دستگاه های بسته بندی افقی زمانی است که:

• دستکاری محصولات صاف، شکننده یا با ابعاد متناقض
• خطوط کار با نیاز به >60 کیسه/دقیقه
• استفاده از فیلم های گرده ای که نیاز به کنترل دقیق تنش دارند
  ماشین های عمودی برای عملیات با سرعت پایین تا متوسط با مواد آزاد مانند قهوه یا پودر دارویی ترجیح می دهند.