eftir Michael Kelly, Allied PhotoChemical, og David Hagood, Finishing Technology Solutions
Ímyndaðu þér að geta útrýmt nánast öllum VOC (rokgjörnum lífrænum efnasamböndum) í framleiðsluferlinu á rörum og slöngum, sem jafngildir 10.000 pundum af VOC á ári. Ímyndaðu þér líka að framleiða á hraðari hraða með meiri afköstum og lægri kostnaði á hvern hluta / línufót.
Sjálfbær framleiðsluferli eru lykillinn að því að stefna að skilvirkari og hagkvæmari framleiðslu á Norður-Ameríkumarkaði. Hægt er að mæla sjálfbærni á ýmsa vegu:
Minnkun á VOC
Minni orkunotkun
Bjartsýni á vinnuafl
Hraðari framleiðslugeta (meira með minna)
Skilvirkari nýting fjármagns
Auk þess margar samsetningar af ofangreindu
Nýlega innleiddi leiðandi framleiðandi röra nýja stefnu fyrir húðunarstarfsemi sína. Fyrri húðunarpallar framleiðandans voru vatnsbundnir, sem eru ríkir af VOC og eru einnig eldfimir. Sjálfbæra húðunarpallurinn sem var innleiddur var 100% föst útfjólublá (UV) húðunartækni. Í þessari grein er upphaflegt vandamál viðskiptavinarins, UV húðunarferlið, heildarúrbætur á ferlinu, kostnaðarsparnaður og minnkun VOC dregin saman.
Húðunaraðgerðir í framleiðslu röra
Framleiðandinn notaði vatnsleysanlegt húðunarferli sem skildi eftir sig óreiðu, eins og sést á myndum 1a og 1b. Ferlið olli ekki aðeins sóun á húðunarefnum heldur skapaði það einnig hættu á verksmiðjugólfinu sem jók váhrif VOC og eldhættu. Að auki vildi viðskiptavinurinn betri húðunarárangur samanborið við núverandi vatnsleysanlegt húðunarferli.
Þó að margir sérfræðingar í greininni muni bera saman vatnsleysanlegar húðanir beint við útfjólubláa húðanir, þá er þetta ekki raunhæfur samanburður og getur verið villandi. Raunveruleg útfjólubláa húðunin er hluti af útfjólubláa húðunarferlinu.
Mynd 1. Verkefnisþátttökuferli
UV er ferli
Útfjólublátt ljós er ferli sem býður upp á verulega umhverfislega kosti, almennar úrbætur á ferlum, bætta afköst vöru og, já, sparnað á hverja línufót húðunar. Til að framkvæma útfjólublátt húðunarverkefni með góðum árangri verður að líta á útfjólublátt ljós sem ferli með þremur meginþáttum – 1) viðskiptavininum, 2) þeim sem samþættir útfjólublátt ljósgjafabúnað og herðingarbúnað og 3) samstarfsaðila húðunartækninnar.
Allt þetta þrennt er lykilatriði fyrir farsæla skipulagningu og innleiðingu á útfjólubláu húðunarkerfi. Við skulum því skoða heildarferlið við verkefnið (mynd 1). Í flestum tilfellum er þetta verkefni leitt af samstarfsaðilanum í útfjólubláu húðunartækni.
Lykillinn að hverju verkefni sem er farsælt er að hafa skýrt skilgreind skref í samskiptum, með innbyggðum sveigjanleika og getu til að aðlagast mismunandi gerðum viðskiptavina og notkun þeirra. Þessi sjö samskiptastig eru grunnurinn að farsælu samstarfi við viðskiptavininn: 1) umræða um heildarferlið; 2) umræða um arðsemi fjárfestingar; 3) vörulýsingar; 4) heildarferlislýsing; 5) sýnishorn af prufum; 6) beiðni um tilboð / heildarverkefnislýsing; og 7) áframhaldandi samskipti.
Hægt er að fylgja þessum þátttökustigum í röð, sum geta átt sér stað samtímis eða víxl á milli þeirra, en öll þarf að ljúka. Þessi innbyggði sveigjanleiki veitir þátttakendum mesta möguleika á árangri. Í sumum tilfellum gæti verið best að ráða sérfræðing í útfjólubláum ferlum sem úrræði með verðmæta reynslu af öllum gerðum húðunartækni, en mikilvægast er að hafa sterka reynslu af útfjólubláum ferlum. Þessi sérfræðingur getur rætt um öll mál og gegnt hlutverki hlutlauss úrræðis til að meta húðunartæknina á réttan og sanngjarnan hátt.
1. stig. Umræða um heildarferlið.
Þetta er þar sem upphaflegar upplýsingar eru skipst varðandi núverandi ferli viðskiptavinarins, með skýrri skilgreiningu á núverandi skipulagi og jákvæðum/neikvæðum hlutum skýrt skilgreindum. Í mörgum tilfellum ætti að vera til staðar gagnkvæmur trúnaðarsamningur (NDA). Síðan ætti að skilgreina skýrt skilgreind markmið um umbætur á ferlinu. Þetta getur falið í sér:
Sjálfbærni – minnkun á VOC
Minnkun vinnuafls og hagræðing
Bætt gæði
Aukinn línuhraði
Minnkun gólfflöts
Endurskoðun á orkukostnaði
Viðhaldshæfni húðunarkerfisins – varahlutir o.s.frv.
Næst eru sértækir mælikvarðar skilgreindir út frá þessum greindu ferlabótum.
2. stig. Umræða um arðsemi fjárfestingar (ROI).
Mikilvægt er að skilja arðsemi fjárfestingar (ROI) verkefnisins á upphafsstigum. Þó að nákvæmni þurfi ekki að vera sú sem þarf til að fá samþykki verkefnisins, ætti viðskiptavinurinn að hafa skýra yfirsýn yfir núverandi kostnað. Þetta ætti að innihalda kostnað á hverja vöru, á hvern línufót o.s.frv.; orkukostnað; kostnað vegna hugverkaréttinda; gæðakostnað; rekstrar-/viðhaldskostnað; sjálfbærnikostnað; og fjármagnskostnað. (Fyrir aðgang að reiknivélum fyrir arðsemi fjárfestingar, sjá lok þessarar greinar.)
3. stig. Umræða um vörulýsingu.
Eins og með allar vörur sem framleiddar eru í dag eru grunn vöruforskriftir skilgreindar í upphaflegum verkefnaumræðum. Hvað varðar húðunarforrit hafa þessar vöruforskriftir þróast með tímanum til að mæta framleiðsluþörfum og eru yfirleitt ekki uppfylltar með núverandi húðunarferli viðskiptavinarins. Við köllum þetta „í dag vs. morgundag“. Þetta er jafnvægisleikur milli þess að skilja núverandi vöruforskriftir (sem núverandi húðun uppfyllir hugsanlega ekki) og að skilgreina raunhæfar framtíðarþarfir (sem er alltaf jafnvægisleikur).
4. stig. Heildarferlislýsingar
Mynd 2. Hægt er að bæta ferli þegar farið er úr vatnsbundinni húðun yfir í útfjólubláa húðun.
Viðskiptavinurinn ætti að skilja og skilgreina núverandi ferli til fulls, ásamt jákvæðum og neikvæðum þáttum núverandi starfshátta. Þetta er mikilvægt fyrir útfjólubláa kerfissamþættingaraðila að skilja, svo hægt sé að taka tillit til þess sem gengur vel og þess sem gengur ekki vel við hönnun nýja útfjólubláa kerfisins. Þetta er þar sem útfjólubláa ferlið býður upp á verulega kosti, þar á meðal aukinn hraða húðunar, minni þörf fyrir gólfpláss og lækkun á hitastigi og raka (sjá mynd 2). Sameiginleg heimsókn í framleiðsluaðstöðu viðskiptavinarins er mjög ráðlögð og veitir góðan grunn til að skilja þarfir og kröfur viðskiptavinarins.
5. áfangi. Sýning og prufukeyrsla
Viðskiptavinurinn og sá sem samþættir útfjólubláa kerfin ættu einnig að heimsækja verksmiðju birgja húðunarinnar til að allir geti tekið þátt í hermun á útfjólubláu húðunarferli viðskiptavinarins. Á þessum tíma munu margar nýjar hugmyndir og tillögur koma upp þegar eftirfarandi verkefni eiga sér stað:
Hermun, sýni og prófanir
Viðmiðunarprófa samkeppnishæfar húðunarvörur
Farið yfir bestu starfsvenjur
Farið yfir gæðavottunarferli
Kynntu þér UV-samþættingaraðila
Þróa ítarlega aðgerðaáætlun framundan
6. stig. Beiðni um tilboð / Heildarverkefnislýsing
Beiðni um tilboð viðskiptavinarins ætti að innihalda allar viðeigandi upplýsingar og kröfur fyrir nýju útfjólubláu húðunarferlið eins og það er skilgreint í ferlisumræðum. Skjalið ætti að innihalda bestu starfsvenjur sem fyrirtækið sem sérhæfir sig í útfjólubláu húðunartækni hefur bent á, sem gæti falið í sér að hita húðunina með vatnshúðaðri hitakerfi upp að byssuoddi; hita og hræra í töskunni; og vog til að mæla húðunarnotkun.
7. stig. Stöðug samskipti
Samskiptaleiðir viðskiptavina, UV-samþættingaraðila og UV-húðunarfyrirtækis eru mikilvægar og ætti að hvetja til þeirra. Tækni nútímans gerir það mjög þægilegt að skipuleggja og taka þátt í reglulegum Zoom-/fundarsímtölum. Það ættu ekki að koma upp neinar óvæntar uppákomur þegar UV-búnaður eða kerfi er sett upp.
Niðurstöður náðust af pípuframleiðanda
Mikilvægt atriði sem þarf að hafa í huga í hvaða UV-húðunarverkefni sem er er heildarkostnaðarsparnaður. Í þessu tilviki náði framleiðandinn sparnaði á nokkrum sviðum, þar á meðal orkukostnaði, launakostnaði og rekstrarvörum fyrir húðun.
Orkukostnaður – Örbylgjuofnsknúinn UV samanborið við spanhitun
Í dæmigerðum vatnsbundnum húðunarkerfum er þörf á fyrir- eða eftirhitun rörsins með spanhita. Spanhitarar eru dýrir, nota mikla orku og geta haft veruleg viðhaldsvandamál. Að auki þurfti vatnsbundna lausnin 200 kW orkunotkun spanhitara samanborið við 90 kW sem örbylgjuofns-útfjólubláu lampar nota.
Tafla 1. Sparnaður umfram 100 kW/klst. með því að nota 10-lampa örbylgjuofns UV-kerfi samanborið við spanhitunarkerfi.
Eins og sést í töflu 1 náði pípuframleiðandinn að spara meira en 100 kW á klukkustund eftir að hafa innleitt útfjólubláa húðunartækni, en jafnframt lækkaði orkukostnaður um meira en $71.000 á ári.
Mynd 3. Mynd af árlegum sparnaði í rafmagnskostnaði
Kostnaðarsparnaður vegna þessarar minnkaðu orkunotkunar var áætlaður út frá áætluðum rafmagnskostnaði upp á 14,33 sent/kWh. 100 kW/klst minnkun orkunotkunar, reiknuð yfir tvær vaktir í 50 vikur á ári (fimm daga vikunnar, 20 klukkustundir á vakt), leiðir til sparnaðar upp á $71.650 eins og sýnt er á mynd 3.
Lækkun launakostnaðar – rekstraraðilar og viðhald
Þar sem framleiðslufyrirtæki halda áfram að meta launakostnað sinn býður UV-ferlið upp á einstakan sparnað hvað varðar vinnutíma rekstraraðila og viðhalds. Með vatnsbundnum húðun getur blauta húðunin storknað niður á efnismeðhöndlunarbúnaðinum, sem að lokum verður að fjarlægja.
Starfsmenn framleiðslustöðvarinnar eyddu samtals 28 klukkustundum á viku í að fjarlægja/hreinsa vatnsleysanlegu húðina af efnismeðhöndlunarbúnaði sínum.
Auk kostnaðarsparnaðar (áætlaðar 28 vinnustundir x $36 [kostnaður með byrði] á klukkustund = $1.008,00 á viku eða $50.400 á ári) geta kröfur um líkamlegt starf rekstraraðila verið pirrandi, tímafrekar og hreinlega hættulegar.
Viðskiptavinurinn stefndi að því að þrífa húðunina fyrir hvern ársfjórðung, með launakostnaði upp á $1.900 á ársfjórðungi, auk kostnaðar við að fjarlægja húðunina, samtals $2.500. Heildarsparnaður á ári nam $10.000.
Sparnaður í húðun – Vatnsbundið vs. UV
Framleiðsla á pípum á staðnum hjá viðskiptavininum var 12.000 tonn á mánuði af pípum með 9,625 tommu þvermál. Í stuttu máli jafngildir þetta um það bil 570.000 línulegum fetum / ~ 12.700 stykki. Notkunarferlið fyrir nýju útfjólubláu húðunartæknina fól í sér hárúmmáls-/lágþrýstingsúðabyssur með dæmigerðri markþykkt upp á 1,5 mil. Herðingin var framkvæmd með því að nota Heraeus útfjólubláa örbylgjulampa. Sparnaður í húðunarkostnaði og flutnings-/innri meðhöndlunarkostnaði er tekinn saman í töflum 2 og 3.
Tafla 2. Samanburður á kostnaði við húðun – UV vs. vatnsbundin húðun á línufót
Tafla 3. Viðbótarsparnaður vegna lægri flutningskostnaðar og minni efnismeðhöndlunar á staðnum.
Að auki er hægt að spara frekari efnis- og vinnukostnað og auka framleiðsluhagkvæmni.
UV-húðun er endurvinnanleg (vatnsleysanleg húðun er það ekki), sem gerir kleift að minnsta kosti 96% skilvirkni.
Rekstraraðilar eyða minni tíma í að þrífa og viðhalda notkunarbúnaði vegna þess að útfjólubláa húðin þornar ekki nema hún verði fyrir mikilli útfjólublári orku.
Framleiðsluhraðinn er hraðari og viðskiptavinurinn hefur möguleika á að auka framleiðsluhraðann úr 100 fetum á mínútu í 150 fet á mínútu – sem er 50% aukning.
Útfjólubláa vinnslubúnaðurinn hefur yfirleitt innbyggðan skolunarferil sem er rakinn og áætlaður eftir framleiðslustundum. Þetta er hægt að aðlaga eftir þörfum viðskiptavinarins, sem leiðir til minni mannafla sem þarf til að þrífa kerfið.
Í þessu dæmi sparaði viðskiptavinurinn $1.277.400 á ári.
Minnkun á VOC
Innleiðing útfjólubláa húðunartækni dró einnig úr vökvuðum lífrænum efnum (VOC), eins og sést á mynd 4.
Mynd 4. Minnkun á VOC vegna notkunar á UV-húðun
Niðurstaða
Útfjólublá húðunartækni gerir pípuframleiðendum kleift að nánast útrýma notkun VOC í húðunaraðgerðum sínum, en jafnframt að skila sjálfbæru framleiðsluferli sem bætir framleiðni og heildarafköst vörunnar. Útfjólublá húðunarkerfi leiða einnig til verulegs kostnaðarsparnaðar. Eins og fram kemur í þessari grein fór heildarsparnaður viðskiptavinarins yfir $1.200.000 árlega, auk þess að útrýma yfir 154.000 pundum af VOC losun.
Frekari upplýsingar og reiknivélar fyrir arðsemi fjárfestingar er að finna á www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Fyrir frekari úrbætur á ferlum og dæmi um reiknivél fyrir arðsemi fjárfestingar, heimsækið www.uvebtechnology.com.
HLIÐARSTIKA
Sjálfbærni / Umhverfislegir kostir við UV-húðun:
Engin rokgjörn lífræn efnasambönd (VOC)
Engin hættuleg loftmengun (HAP)
Óeldfimt
Engin leysiefni, vatn eða fylliefni
Engin vandamál með rakastig eða hitastig í framleiðslu
Heildarferlisbætur sem UV-húðun býður upp á:
Hraður framleiðsluhraði, allt að 800 til 900 fet á mínútu, allt eftir stærð vörunnar.
Lítið fótspor, minna en 35 fet (línuleg lengd)
Lágmarksvinna í vinnslu
Þornar samstundis án þess að þurfa að herða eftir
Engin vandamál með blauta húðun niðurstreymis
Engin aðlögun á húðun vegna hitastigs- eða rakastigsvandamála
Engin sérstök meðhöndlun/geymsla við vaktaskipti, viðhald eða lokun um helgar
Lækkun á mannaflakostnaði vegna rekstraraðila og viðhalds
Geta til að endurheimta umframúða, sía aftur og setja aftur inn í húðunarkerfið
Betri vöruafköst með UV húðun:
Betri niðurstöður rakastigsmælinga
Frábærar niðurstöður saltþokuprófana
Möguleiki á að aðlaga eiginleika húðunar og lit
Glærar lakkanir, málmlitir og litir í boði
Lægri kostnaður við húðun á línufót eins og sýnt er með arðsemisreiknivélinni:
Birtingartími: 14. des. 2023
