Kādi ātruma ieguvumi ir horizontālajai iepakošanas mašīnai?

Kā horizontālās iepakošanas mašīnas sasniedz augstu veiktspēju

Augošais pieprasījums pēc ātrākām iepakošanas risinājumiem

Mūsdienu ražotāji saskaras arvien lielāku spiedienu paātrināt ražošanas ciklus, ko rada tieši laikā piegādes sagaidāmība un e-komercijas izaugsme. Saskaņā ar 2023. gada PMMI ziņojumu, 60% iepakošanas speciālistu tagad prioritāti piešķir ātrdarbības uzlabojumiem salīdzinājumā ar citiem operatīvajiem uzlabojumiem. Horizontālās iepakošanas mašīnas šim pieprasījumam atbilst, izmantojot nepārtrauktas kustības darba plūsmas, kas novērš tradicionālos sastrēgumus vertikālajos sistēmās.

Galvenie principi, kas nosaka augstas ātrdarbības horizontālo iepakošanas mašīnu darbību

Trīs mehānismi ļauj horizontālajām iepakošanas mašīnām pārsniegt vertikālo analogu veiktspēju:

1. Sinhronizēti servo piedziņi koordinējot plēves pārvietošanu, hermētisko slēgšanu un produkta novietošanu
2. Horizontāla plūsmas kinematika ļauj vienlaicīgi iekraut produktu un veidot maisiņus
3. Priekšreizēji saspringtas plēves vadības sistēmas saglabājot materiāla izlīdzināšanu ar ātrumu, kas pārsniedz 100 ciklus/minūtē

Kā parādīts automatizētās konfekšu ražošanas līnijās, šie principi ļauj horizontālajām sistēmām iepakot cietus izstrādājumus par 30% ātrāk nekā vertikālās veidošanas-pildīšanas-hermētiķēšanas mašīnas.

Piemērs no prakses: dzērienu rūpniecībā sasniegti 75 maisiņi/minūtē ar automatizāciju

Viens liels sulas ražotājs pamanīja savu ražošanu pieaugam gandrīz par ceturto daļu pēc tam, kad nomainīja vecās rotējošās vertikālās mašīnas pret jaunām servovadītām horizontālām plūsmas iepakojuma mašīnām. Šīs atjauninātās sistēmas tagad ievij aptuveni 75 elastīgos maisiņus katru minūti, kas atbilst aptuveni trešdaļai ātrākai apstrādes ātrumam nekā agrāk. Tomēr visimpresīvākais ir tas, ka viņiem izdevies uzturēt hermētiskās pieslēgvieta kļūdas zem 1%. Nozares dati atbalsta to, ko šī uzņēmums atklāja pirmajā personā — horizontālie plūsmas iepakotāji parasti samazina pārbūves laiku par pusi salīdzinājumā ar tradicionālajām vertikālajām sistēmām, kas kustas start-stop režīmā.

Nozares tendence: pāreja uz augstā ātruma horizontālo plūsmas iepakošanu

2023. gadā 42 % pārtikas ražotāju pieņēma horizontālas plūsmas iepakojuma sistēmas (Packaging World), īpaši plakanu produktu, piemēram, proteīna bloku un saldētu gatavo ēdienu, iepakošanai. Šis trends ir saistīts ar šo mašīnu spēju uzturēt ātrumu virs 90 maisiņiem/minūtē ar minimālām produkta orientācijas korekcijām — kas ir būtiski uzkožamo produktu lietojumos.

Stratēģija: Ātruma optimizētu horizontālo iepakošanas mašīnu integrēšana

Vadošie ražotāji apvieno horizontālas plūsmas iepakojuma mašīnas ar robotizētām izķeršanas un novietošanas sistēmām, lai minimizētu produkta attālumu, termiskās attēlveidošanas sensorus, kas 200 kadros/sekundē atklāj noslēguma defektus, un prognozējošās apkopes algoritmus, kas samazina negaidīto darbības pārtraukumu par 40 %. Šāda veida integrācija ļauj nodrošināt patiesu nepārtrauktu 24/7 ražošanu, saglabājot ātrumu virs nozares standarta 60 cikliem/minūtē.

Galvenās konstrukcijas iezīmes, kas nodrošina īsākus ciklu laikus

Servopiedziņas mehānismi precizitātei un straujai kustībai

Jaunākā horizontālo iepakošanas iekārtu paaudze tagad ir aprīkota ar servouztrieces tehnoloģiju, kas nodrošina ievērojamu ātruma stabilitāti, izmantojot precīzus elektriskos motorus. Šīs iekārtas spēj precīzi novietot produktus ar toleranci aptuveni 0,1 milimetrs, pat darbojoties ar ievērojamu 120 ciklu minūtē. Tas ir aptuveni 40 procentus labāk nekā vecākas pneimatiskās sistēmas varēja sasniegt. Pēdējais nozares ziņojums, ko 2023. gadā publicēja Iepakošanas mašīnu ražotāju institūts, atklāja arī kaut ko diezgan interesantu: ja šo mūsdienu servo sistēmu piemēro tieši uzkodai, tā samazina cikla laika svārstības gandrīz par divām trešdaļām salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm. Ražotājiem, kuriem jāstrādā ar minimālām pieļaujamām novirzēm un lieliem ražošanas apjomiem, šāda uzticamība nozīmē būtisku atšķirību.

Modulārā konstrukcija nepārtrauktai kustībai

Modulāras horizontālas iepakošanas sistēmas nodrošina nepārtrauktu ražošanu, sinhronizēti darbinot komponentus. Iespējojot vienlaicīgu plēves pārvietošanu, produktu ievietošanu un hermētiskās slēgšanas aktivizēšanu, šīs konstrukcijas novērš pārtraukumus starp cikliem. Vadošie ražotāji ziņo par 55 % ātrāku uzdevumu maiņu salīdzinājumā ar vertikālajiem risinājumiem.

Ātrdarbīgas slēgšanas sistēmas uzticamai produkcijas izvadei

Modernās horizontālās iepakošanas mašīnas aprīkotas ar acumirklīgi reaģējošām hermētiskās slēgšanas žokļu sistēmām, kas 0,8 sekundēs sasniedz gaisnes blīvējumu — par 30 % ātrāk nekā parastās sistēmas. Divu temperatūru kontroles zonas nodrošina optimālu plēves līmēšanos ātrumos līdz 90 iepakojumiem/minūtē, nekompromitējot hermētiskās slēgšanas integritāti.

Ātruma un hermētiskās slēgšanas integritātes līdzsvarošana: bieži sastopamu kompromisu pārvarēšana

2023. gada iepakojuma efektivitātes pārskats parādīja, ka 73 % objektu, kas izmanto horizontālas iepakošanas mašīnas, saskaras ar noslēguma kvalitātes problēmām virs 75 cikliem/minūtē. Mūsdienu risinājumi izmanto lāzeru vadītas nolīdzināšanas sistēmas un reāllaika spiediena sensorus, kas cikla laikā pielāgo noslēgšanas parametrus, samazinot defektus par 48 % maksimālajos ātrumos.

Dizaina inovācijas, kas konkrēti uzlabo horizontālas iepakošanas mašīnas ātrumu

Jaunākās attīstības, piemēram, inerces kompensējoši piedziņas mehānismi un vakuuma palīdzību nodrošināta produkta novietošana, ļauj 22 % ātrāk veikt indeksāciju. 2024. gada Materiālu apstrādes institūta pētījums parādīja, ka šīs inovācijas augsta ātruma darbības laikā samazina mehānisko slodzi par 34 %, pagarinot komponentu kalpošanas laiku par 19 mēnešiem.

Automatizācija un nepārtraukta darbība horizontālā plūsmas iepakošanā

Pilnībā automātiskas horizontālas iepakošanas mašīnas darbplūsma

Horizontālās iepakojuma mašīnas automātiski veic vairākas darbības, tostarp produktu padot, plēves formēt un visu noslēgt vienā gludā kustībā. Kad priekšmeti nonāk uz transportlentas, speciālas formēšanas apkakles aptin iepakojuma materiālu ap katru produktu. Tad seko noslēgšanas posms, kas notiek vienlaikus gan garenvirzienā, gan šķērsvirzienā. Daži modeļi pat spēj ražot aptuveni 90 paciņas katrā minūtē — diezgan iespaidīgi, ja jautā man. Pirms šie noslēgtie iepakojumi tiek nosūtīti tālāk uz marķēšanu, iebūvētās pārbaudes sistēmas pārbauda, vai noslēgumi ir pareizi izveidoti. Šis kvalitātes kontroles solis nodrošina, ka nekas netiek nosūtīts ar vājiem punktiem, kas varētu izraisīt problēmas transportēšanas vai uzglabāšanas laikā.

Nevainojama integrācija ar iepriekšējo un turpmāko ražošanas aprīkojumu

Mūsdienu iepakojuma sistēmas balstās uz standarta komunikācijas metodēm, piemēram, OPC UA, lai sadarbotos ar pildītājiem, kastu iepakošanas iekārtām un tām lielajām robotizētajām paletizācijas mašīnām, kuras redzam rūpnīcu telpās. Saskaņā ar nesen publicētiem atklājumiem no Pagaidu automatizācijas nozares ziņojuma, kas izdots pagājušajā gadā, horizontālie plūsmas iepakojēji nodrošina nepārtrauktu darbību bez apstāšanās vai palaišanas, jo tie automātiski var pielāgot savu ātrumu atkarībā no tā, kas nonāk no iepriekšējā procesa posma. Kad dažādas aprīkojuma sastāvdaļas pareizi sazinās viena ar otru, strādniekiem ir mazāka vajadzība manuāli iejaukties un novērst problēmas. Tas padara visu ražošanas līniju efektīvāku, īpaši tad, ja jāiepako lieli produktu apjomi ar ļoti augstu ātrumu visu dienu garumā.

Downtaima samazināšana ar prediktīvo apkopi un reāllaika uzraudzību

Vibrācijas sensori un termoattēlošanas kameras uzrauga kritiskos komponentus, piemēram, hermētizējošos žokļus un piedziņas vārpstas, brīdinot tehniskos speciālistus par nenormāliem modeļiem. Mašīnmācīšanās algoritmi analizē vēsturiskos atteikšanās datus, lai ieteiktu apkopi plānotajās apstāšanās laikā, sasniedzot 98 % ekspluatācijas laiku nepārtrauktā ražošanas vidē, kā norādīts 2023. gada iepakojumu nozares standartos.

Nepārtrauktas ražošanas nodrošināšana ar inteligentu automatizāciju

Automātiskie plēves savienošanas bloki un buferzonas ļauj nepārtrauktu darbību materiālu maiņas laikā. Pašregulējošies sprieguma regulatori kompensē iepakojuma plēves biezuma svārstības, savukārt redzes vadītie izslēgšanas sistēmas noņem defektīgus maisiņus, neradot ietekmi uz ražošanas produktivitāti.

Reālās ātruma mērīšana: horizontālo iepakošanas mašīnu ražība un efektivitāte

Tipisks ražības diapazons: 40–90 maisiņi minūtē – paskaidrojums

Horizontālie iepakojuma automāti šodien var apstrādāt no 40 līdz 90 paciņām minūtē, atkarībā no tā, kas tiek iepakots, un izmantotā plēves veida. Uzkodām paredzētas maisiņi standarta izmēros parasti sasniedz augstākos rādītājus — aptuveni 90 PPM. Medicīniskās ierīces paredzētās paciņas darbojas lēnāk, vidēji aptuveni 55 PPM, jo tām nepieciešams papildu laiks pareizai hermētiskai noslēgšanai. Saskaņā ar pērnā gada pētījumiem no iepakojuma automatizācijas jomas, lielākā daļa uzņēmumu vairāk vēlas, lai to automāti būtu pielāgojami, nevis vienkārši maksimāli ātri. Šī elastība ļauj veikt pārmaiņas, kad mainās sezona vai attīstās produkti, vienlaikus uzturot pieņemamu ražošanas tempu.

Faktori, kas ietekmē faktisko ražošanas ātrumu (produkta izmērs, plēves tips, konfigurācija)

Trīs būtiski elementi ietekmē reālās ražošanas izeju:

• Produkta profils : Neregulāras formas priekšmeti samazina ātrumu par 12–18% salīdzinājumā ar plakanām precēm
• Filmas biežums : Smagā tipa barjeras materiāli prasa par 0,2–0,5 sekundēm garāku noslēgšanas laiku
• Kustības veids : nepārtrauktās kustības mašīnas nodrošina 82 PPM pret 68 PPM intermitentu sistēmām

Saskaņā ar 2024. gada iepakojuma efektivitātes pētījumiem operatori, kas līdzsvaro šos faktorus, ziņoja par 23% mazāk ražošanas pārtraukumiem.

Paradox: ātrāks ātrums ne vienmēr nozīmē lielāku caurlaidību

Uzsaldētā pārtikas ražotājs bija sasniedzis par 19% lielāku produkciju dienā, samazinot mašīnas ātrumu no 85 ppm līdz 72 ppm. Izlīdzinātajā ātrumā filmā tika samazinātas ieplūdes par 34% un tika atļauts vienlaikus veikt iepakojuma kvalitātes pārbaudi, kas liecina, ka ilgtspējīga caurlaidība bieži vien ir lielāka par maksimālo ātrumu.

Horizontālas un vertikālas iepakojuma mašīnas: ātruma salīdzinājums

Vertikālās formas-pilnības-sīkla iepakojuma sistēmu ātruma ierobežojumi

Lielākā daļa vertikālo iepakošanas mašīnu uzmeta ap 200 maisiņu minūtē, pirms sāk darboties, kā daudzi galvenie iekārtu ražotāji pastāstīs ikvienam, kas jautā. Tie vislabāk darbojas ar lietām, kas viegli caurplūst sistēmā, piemēram, pulveris vai mazas granulītes, jo svaru piepildīšanas laikā lielāko daļu veic gravitācija. Problēma rodas, kad saskaramies ar kaut ko, kas nav tik labi sadarbojas. Šīs mašīnas seko stingrai secībai, pildot, apblīvējot vienu pēc otra, kas vienkārši nav pietiekami ātri lielākiem produktiem vai dīvaini veidotiem priekšmetiem, kas kaut kur ceļā iesakās procesā.

Kāpēc horizontālās mašīnas ir lieliski piemērotas plakniem, stingri vai neregulāriem produktiem

Horizontālās iepakojuma mašīnas izmanto nepārtrauktu kustības tehnoloģiju, lai iepako vairāk nekā 400 maisiņus minūtē, izmantojot standarta produktus. Tā kā šīs mašīnas ievieto priekšmetus garām, tās var ievietot tieši veidotajās filmas kanālos, bez tam, ka būtu jānāk no augšas, kas bieži sasprādz trauslus priekšmetus. Uzņēmumiem, kas iepako ēdienus, grims kompaktus vai nelielu elektroniku, kam nepieciešama rūpīga apstrāde, šis risinājums patiešām labi darbojas praksē. Daudzi ražotāji ir pārņēmušies uz šīm sistēmām tikai tāpēc, ka tās ir daudz labākas, nekā tradicionālās metodes, lai apstrādātu delikātus produktus.

Datu izpratne: vidējais produkta apjoms pārtikā ir 30% ātrāks

Saskaņā ar neseno iepakojuma efektivitātes ziņojumu no 2023. gada horizontālās iepakošanas sistēmas faktiski apstrādā aptuveni par 30 procentiem lielāku apjomu salīdzinājumā ar vertikālajām, kad runa ir par uzkodām. Kas padara šīs horizontālās mašīnas tik efektīvas? Nu, tām piemīt nepārtrauktas hermētizācijas funkcijas, kas samazina gaidīšanas periodus starp katru ciklu. Tas ļauj tām darboties diezgan iespaidīgos apjomos — aptuveni 75 līdz pat 120 maisiņus minūtē, piemēram, kartupeļu čipsiem vai krekieriem. Vertikālās mašīnas vienkārši nevar konkurēt ar šādu veiktspēju, parasti apstrādājot tikai 50 līdz 90 maisiņus minūtē gandrīz tādiem pašiem produktiem.

Kad izvēlēties horizontālo, nevis vertikālo sistēmu, balstoties uz ātruma prasībām

Prioritāte jādod horizontālajām iepakošanas mašīnām, ja:

• Apstrādā plakanus, trauslus vai atšķirīga izmēra produktus
• Darbojas līnijās, kurās nepieciešams >60 maisiņi/minūtē
• Izmanto biezākas barjeras plēves, kurām nepieciešama precīza sprieguma regulēšana
  Vertikālie aparāti joprojām ir ieteicamāki zemas līdz vidējas ātruma darbībām ar brīvi plūstošām vielām, piemēram, kafijas dzirnaviņām vai farmaceitiskiem pulveriem.