Введение

По мере роста любого успешного продукта рано или поздно возникает узкое место в виде ручных или устаревших систем упаковки. Это напрямую приводит к ограничению производства, росту трудозатрат и несоответствию продукции по внешнему виду, что ставит под угрозу рост в будущем. Окончательный ответ - автоматизированная упаковочная линия, подключенная к современным системам автоматизации.

Тем не менее, сама разработка и финансирование такой системы - это важный стратегический выбор, который должен быть четким и грамотным. Данное руководство как раз дает такую возможность. Это не список продуктов, а тщательный стратегический план. Мы систематически рассмотрим основные механизмы, критические факторы проектирования, бюджет, анализ окупаемости инвестиций и выбор поставщика. Мы хотим дать вам знания для разработки оптимальной линии, которая будет работать сегодня и завтра.

Что такое линия по производству упаковки?

Упаковочная производственная линия - это комбинированная система упаковочных машин, которая автоматизирует последовательный процесс подготовки, наполнения, запечатывания, маркировки и укладки продукта на поддоны. Она гарантирует беспрепятственное перемещение продукции от сырого продукта до готовой продукции, готовой к отправке. Кроме того, система помогает обеспечить наилучший пользовательский опыт, сохраняя презентацию и качество продукции.

Основная задача упаковочной производственной линии - выполнять такие задачи с высокой скоростью, точностью и последовательностью. Система может использоваться для превращения готового товара в товар с минимальным участием человека и максимальной эффективностью за счет интеграции специализированного оборудования, такого как откручиватели бутылок или роботизированные паллетайзеры.

Основные машины: Строительные блоки вашей линии

Производительность упаковочной линии в основном зависит от ее компонентов. Хотя каждая линия создается по индивидуальному заказу, все они построены на базе основных машин, каждая из которых предназначена для выполнения определенных задач. Чтобы разработать эффективную и подходящую систему для вашего продукта, необходимо хорошо знать эти компоненты. Эти машины можно классифицировать в зависимости от их основной роли в упаковочной производственной линии.

Подача и подготовка

Это первый этап, определяющий весь процесс. Он предназначен для приема сыпучих и пустых контейнеров и обеспечения их готовности к наполнению беспрепятственным и гигиеничным способом.

• Бутылочный прибор: Эти машины принимают контейнеры, загруженные навалом, и ориентируют их с помощью механической или центробежной силы, чтобы они равномерно выгружались на линейный конвейер, и это составляет основу автоматизированной подачи.
• Ополаскиватели и стиральные машины: Эти машины необходимы для санитарных целей (пищевые продукты, напитки, фармацевтика), они обеззараживают контейнеры перед наполнением. Системы варьируются от ополаскивателей с ионизированным воздухом для удаления твердых частиц до станций полной влажной мойки с использованием очищенной воды или дезинфицирующих средств для борьбы с микроорганизмами.

Наполнение продуктов

Важнейшим элементом контроля стоимости продукта является наполнитель, поскольку объемная или гравиметрическая точность наполнителя определяет рентабельность. Реология (вязкость), удельный вес и другие физические характеристики продукта определяют выбор технологии наполнения.

• Наполнители поршней: Этот тип объемных систем обеспечивает высокоточное наполнение за счет перемещения поршня в калиброванном цилиндре. Они имеют очень хороший механизм принудительного вытеснения и являются идеальным выбором при работе с жидкостями высокой вязкости и полутвердыми веществами, такими как кремы, пасты и гели.
• Гравитационные наполнители: Это уровневый или гравиметрический розлив, при котором продукт попадает в емкость через резервуар. Будучи экономически эффективной технологией, они наиболее подходят для негазированных жидкостей с низкой вязкостью и предсказуемыми свойствами потока, таких как вода, соки и жидкие растворители.
• Наполнители для насосов: В этих системах для перекачивания продукта используется широкий спектр технологий насосов (лопастные, шестеренчатые, перистальтические), которые отличаются универсальностью и точностью перекачивания в широком диапазоне вязкостей. Такая конструкция делает их очень полезными при работе с различными продуктами, в том числе содержащими взвешенные частицы, к которым предъявляются очень высокие требования по точности перекачивания.

Герметизация и укупорка

На этом этапе используется главное средство защиты - целостность продукта и стабильность хранения.

• Укупорочные машины: Системы, предназначенные для нанесения и затяжки крышек. Шпиндельные укупорочные машины используют вращающиеся диски для высокопроизводительного нанесения винтовых крышек. Укупориватели с патроном обеспечивают высокую точность крутящего момента благодаря механизму захвата. Защелкивающиеся укупорочные устройства обеспечивают напрессовывание крышек.
• Индукционные запайщики: С помощью бесконтактного электромагнитного поля внутренняя пломба на основе фольги приклеивается к поверхности контейнера. Этот процесс создает герметичную пломбу с контролем вскрытия.

Маркировка и кодирование

Этот модуль использует идентификацию продукта, брендинг и переменные данные для отслеживания.

• Этикетировщики, чувствительные к давлению: Наклеивание самоклеящихся этикеток в виде рулона на контейнеры. Системы могут быть использованы с высокой гибкостью для различных форматов этикеток (обертка, лицевая/задняя сторона, верх/низ) и форм контейнеров.
• Струйные и лазерные кодеры: В линию добавлена функция печати переменных данных (например, кодов партий, сроков годности). Высокоскоростная бесконтактная печать является стандартом для непрерывной струйной печати (CIJ). Лазерные кодировщики испаряют поверхность подложки, образуя постоянную метку, которую невозможно удалить.

Конечная упаковка

Последняя последовательность механизирует сбор и сборку первичных упаковок в процессы вторичной и третичной упаковки, что гарантирует защиту и логистическую эффективность.

• Case Erectors & Packers: Автоматические системы, которые собирают гофроящики из плоских заготовок, а затем упаковывают их с заранее определенным количеством и рисунком продукции, что делает их совместимыми с операциями на верхних и нижних этапах более крупной конвейерной системы.
• Запечатывающие устройства: Используйте клейкую ленту или нанесите термоклей на верхние и нижние клапаны заполненных ящиков. Эти системы чаще всего сочетаются с автоматическими стретч-упаковщиками для эффективной фиксации груза.
• Паллетайзеры: Укладка готовых ящиков на паллету по определенной матричной схеме. Роботизированные укладчики лучше всего подходят для тех случаев, когда требуется максимальная гибкость в формировании шаблона, а также при необходимости многолинейной или сложной обработки. Более сложные системы также могут включать в себя вытяжной колпак или модули для входа на паллету, чтобы максимизировать обмотку и устойчивость груза.

Ключевые факторы для проектирования линии производства упаковки

Эффективная линия по производству упаковки - это не покупка самого дорогого оборудования, а приобретение правильного оборудования, соответствующего вашим конкретным требованиям. Чтобы принять оптимальное решение, необходимо тщательно проанализировать четыре важных фактора, которые определят весь ваш проект.

• Подробная информация о продукте и контейнере:

Самое главное - это ваш продукт и его емкость. Характер продукта также определяет характер требуемой машины для розлива, например, является ли продукт жидкой жидкостью или густым кремом, содержит ли он твердые частицы. Аналогичным образом, материал контейнера (стекло, пластик), его форма и размер определят, какое оборудование необходимо использовать для обработки, укупорки и этикетирования. Никогда не отказывайтесь предоставить потенциальным поставщикам физические образцы вашей продукции и тары.

• Требуемая скорость производства:

Вы должны рассчитать количество продуктов, которые необходимо упаковать за минуту или час. Этот показатель, обычно называемый CPM (Containers Per Minute), напрямую влияет на степень автоматизации и стоимость линии. Низкоскоростная линия (например, 20 CPM) и высокоскоростная линия (например, 150 CPM) принципиально отличаются друг от друга. Планируйте не только то, что вам нужно сейчас, но и то, до чего вы планируете дорасти в ближайшие три-пять лет.

• Планировка и пространство фабрики:

Он имеет практические ограничения, обусловленные имеющимся пространством. Вы должны точно знать размеры производственного помещения, площадь пола, высоту потолка, наличие колонн или дверных проемов. Также следует подумать о наличии необходимых коммуникаций, таких как электричество, сжатый воздух и вода. Эта информация поможет хорошему поставщику разработать планировку, которая поможет вместить линию и оставить достаточно места для работы операторов и обслуживания.

• Будущий рост и масштабируемость:

Подумайте заранее, чтобы в будущем вам не пришлось вносить дорогостоящие изменения. Продуманная конструкция имеет возможность расширения и совместимости с новыми системами автоматизации или усовершенствованиями конвейерных систем. Включите экологичность при выборе материалов и энергоэффективное оборудование в стратегию долгосрочного планирования.

Автомат против полуавтомата: Делаем правильный выбор

Одним из основных стратегических решений при проектировании линии является степень ее автоматизации. Это решение оказывает непосредственное влияние на капитальные вложения, стоимость рабочей силы, используемой в операциях, и объем производства. Ни один из этих подходов не является универсально лучшим, и выбор оптимального варианта зависит от производственных потребностей, ассортимента продукции и размера предприятия.

Чтобы сравнение было наглядным, оформим его в виде таблицы.

Ваша производственная модель является основным фактором, определяющим решение. Полуавтоматическая линия - это большое преимущество для предприятий, которые производят большое количество SKU в небольших объемах. С другой стороны, в тех случаях, когда речь идет о крупносерийном производстве небольшого ассортимента продукции, производительность и низкая удельная стоимость полностью автоматической линии обеспечивают однозначную и высокую окупаемость.

Оценка бюджета проекта

Определив уровень автоматизации, можно определить разумный бюджет проекта линии по производству упаковки. Разница между полуавтоматом и полным автоматом не только влияет на стоимость, но и определяет всю направленность проекта и определенные требования к проекту линии.

Полный финансовый план включает в себя не только стоимость машин. Общая цена складывается из нескольких важных элементов:

• Оборудование: Деньги, потраченные на одиночные машины.
• Программное обеспечение и интеграция: Цена систем управления и инжиниринга для получения линии синхронизации.
• Установка и ввод в эксплуатацию: Установка, калибровка и проверка на месте квалифицированными техническими специалистами.
• Обучение: Обучение операторов и технического обслуживания.
• Логистика: Расходы на доставку, такелаж и размещение оборудования.

Когда эти элементы взвешиваются друг с другом, становятся очевидными уровни инвестиций, которые точно соотносятся со сложностью и производительностью линии. Эти широкие диапазоны можно использовать для определения начального уровня финансирования:

• Полуавтоматическая линия начального уровня: В простых проектах инвестиции в проект обычно составляют от $30 000 до $80 000.
• Полностью автоматическая линия среднего класса: Интегрированная линия с растущими расходами на оборудование, сложностью интеграции и полным набором услуг поддержки обычно требует инвестиций в размере от $150 000 до $400 000.
• Высокоскоростная, высокоспециализированная линия: В сложных случаях, когда требуется превосходное оборудование, проверка и много инженерных разработок, общие расходы на предприятие могут превысить полмиллиона долларов.

Как выбрать надежного поставщика?

Выбор поставщика - важнейший элемент долгосрочного успеха упаковочного проекта или новой упаковочной линии. Помимо технических возможностей, они также должны быть совместимы с тем, что у вас уже есть, и давать представление о стратегиях устойчивого развития.

• Техническая экспертиза и знание приложений: Поставщик должен обладать глубокими знаниями о вашей конкретной отрасли, продукте и проблемах эксплуатации. Они должны иметь возможность технически защитить свои предложения по оборудованию от других технологий.
• Управление проектами и коммуникации: Эффективный поставщик назначает менеджера проекта, составляет график проекта (диаграмму Ганта) и протокол связи. Это обеспечивает прозрачность и подотчетность между заказом на поставку и конечной установкой.
• Проверенная эффективность и рекомендации: Попросите предоставить вам тематические исследования и данные о работе установок, подобных вашей. Хороший поставщик может легко предоставить вам рекомендации клиентов, которых он обслуживает в настоящее время, чтобы вы могли проверить его заявления и качество услуг.
• Внутренние возможности в сравнении с интеграцией: Выясните, является ли поставщик единственным производителем, который разрабатывает и производит собственное оборудование, или интегратором, объединяющим компоненты разных брендов. Производитель из одного источника может обеспечить более рациональное проектирование, обслуживание и поддержку.
• Послепродажная поддержка и Уровень обслуживания Соглашения (SLA): Оцените организацию послеустановочной поддержки. Это касается условий гарантии, времени реагирования технической поддержки и наличия важных запасных частей. Хорошее послепродажное обслуживание играет важную роль в сокращении времени простоя оборудования.
• Протокол заводских приемочных испытаний (FAT): Поставщик должен согласиться на проведение полного FAT. Это означает, что вся интегрированная линия собирается и тестируется на его территории (с использованием указанных вами продуктов и контейнеров), и только после того, как она прошла испытания, ее разрешается отгружать. Такая предотгрузочная проверка является важным процессом, снижающим риски при вводе в эксплуатацию на объекте.

Levapack: Ваш партнер в области упаковочных решений "под ключ

Способность соответствовать этим высоким стандартам - главная суть нашей миссии в Levapack. Обладая более чем 18-летним опытом в области технологии наполнения и запечатывания банок, мы являемся универсальным производителем с площадью 4000 ㎡, оснащенным современным оборудованием с ЧПУ. Это позволяет нам обеспечивать качество с точностью до 2 м и быстрое выполнение заказов на стандартные и специальные линии.

Мы стремимся быть лучшими, что подтверждается высококачественными комплектующими (Siemens, SMC, SEW) и тщательным контролем качества, включающим испытание всех наших машин на старение в течение 36 часов. Наши решения для мировых производителей продуктов питания и напитков и OEM/ODM-клиентов включают в себя как отдельные машины, сертифицированные по стандартам CE/ISO/CSA, так и комплексные линии "под ключ" с твердыми, порошкообразными и жидкими продуктами питания и напитков. Мы не только поставляем оборудование, но и предлагаем партнерство, основанное на надежности и производительности, с мощной глобальной сервисной сетью и расширенной 12-месячной гарантией.

Готовы ли вы обсудить решение, которое удовлетворит ваши высокие стандарты? Чтобы получить индивидуальную консультацию и схему расположения линии по производству упаковки, свяжитесь с нашим инженерным отделом уже сегодня.

Отраслевые соображения и примеры

Как бы ни были глобальны фундаментальные концепции автоматизации, окончательная конструкция упаковочной линии должна соответствовать нормативным и эксплуатационным требованиям конкретной отрасли. Эти требования, как правило, не подлежат обсуждению и определяют материалы, конструкцию и документацию.

Продукты питания и напитки

Санитарный дизайн, позволяющий избежать микробного загрязнения, является руководящим принципом. Линии по производству упаковки должны быть спроектированы таким образом, чтобы к ним был обеспечен доступ и их было легко чистить. Для этого требуется конструкция из нержавеющей стали (обычно марки 304 или 316L на поверхностях, контактирующих с продуктом), отсутствие углублений или плоских поверхностей, на которых может скапливаться продукт, а иногда и наличие встроенных линий очистки в месте (CIP). Эти автоматизированные системы циркулируют моющие и дезинфицирующие растворы по всему пути следования продукта и гарантируют надежную и доказанную гигиену без необходимости ручной разборки.

Фармацевтика и нутрицевтика

В этой отрасли действуют строгие международные нормы и правила, в основном это надлежащая производственная практика (GMP). Их соблюдение является обязательным. Оборудование должно быть изготовлено с использованием одобренных материалов и должно быть стерильным или почти стерильным по своей конструкции. Валидация - самое важное условие. Вся линия производства упаковки должна быть валидирована формальным образом, что документируется в процедурах IQ (Installation Qualification), OQ (Operational Qualification) и PQ (Performance Qualification). Кроме того, системы должны соответствовать требованиям 21 CFR Part 11 в отношении электронных записей и подписей и сочетать в себе сериализацию и отслеживание для обеспечения прослеживаемости продукции.

Косметика и личный уход

Этот бизнес отличается вязкостью своей продукции и широким ассортиментом упаковки. Конструкция линии по производству упаковки должна преодолевать трудности, связанные с работой с высоковязкими кремами и лосьонами, для которых обычно требуются специальные наполнители с принудительным вытеснением (например, поршневые) с подогреваемыми бункерами и перемешиваемыми резервуарами для обеспечения консистенции продукта. Оборудование также должно быть очень гибким, чтобы обеспечить возможность использования большого количества контейнеров различных форм и размеров. Для этого необходимы мягкие системы перемещения и быстрая переналадка без использования инструментов, чтобы сократить время простоя между партиями разных SKU.

Заключение

Стратегический проект по проектированию и внедрению производственной линии упаковки очень важен. Успех этого проекта зависит не от отдельных машин, а от методического подхода, который позволяет соотнести потенциал оборудования с конкретными производственными и финансовыми задачами. В данном руководстве представлена подробная модель этого процесса, включая базовые технологии, вопросы проектирования, бюджетирования и выбора поставщика.

Используя эти принципы, вы сможете пробраться сквозь дебри автоматизации с чистой головой и открытыми глазами. После этого необходимо воплотить полученные знания в подробный план проекта для вашей организации. При модернизации существующей упаковочной системы или создании новой упаковочной производственной линии методичный и хорошо продуманный подход является залогом успешных инвестиций. Чтобы получить помощь в соответствии с вашими конкретными потребностями в пищевой промышленности, свяжитесь с Levapack прямо сейчас.