de Michael Kelly, Allied PhotoChemical, și David Hagood, Finishing Technology Solutions
Imaginați-vă că puteți elimina aproape toți COV-urile (compuși organici volatili) din procesul de fabricație a țevilor și tuburilor, echivalând cu 10.000 de livre de COV pe an. De asemenea, imaginați-vă că produceți la viteze mai mari, cu un randament mai mare și un cost mai mic per piesă / picior liniar.
Procesele de fabricație sustenabile sunt esențiale pentru a conduce către o producție mai eficientă și optimizată pe piața nord-americană. Sustenabilitatea poate fi măsurată în diverse moduri:
Reducerea COV-urilor
Consum redus de energie
Forță de muncă optimizată
Producție mai rapidă (mai mult cu mai puțin)
Utilizarea mai eficientă a capitalului
În plus, multe combinații ale celor de mai sus
Recent, un producător important de tuburi a implementat o nouă strategie pentru operațiunile sale de acoperire. Platformele de acoperire anterioare ale producătorului erau pe bază de apă, care au un conținut ridicat de COV și sunt, de asemenea, inflamabile. Platforma de acoperire sustenabilă implementată a fost o tehnologie de acoperire ultravioletă (UV) 100% solide. În acest articol, sunt rezumate problema inițială a clientului, procesul de acoperire UV, îmbunătățirile generale ale procesului, economiile de costuri și reducerea COV.
Operațiuni de acoperire în fabricarea tuburilor
Producătorul utiliza un proces de acoperire pe bază de apă care lăsa în urmă mizerie, așa cum se arată în imaginile 1a și 1b. Nu numai că procesul a dus la risipă de materiale de acoperire, dar a creat și un pericol în atelier, ceea ce a crescut expunerea la COV și pericolul de incendiu. În plus, clientul dorea o performanță îmbunătățită a acoperirii în comparație cu operațiunea actuală de acoperire pe bază de apă.
Deși mulți experți din industrie vor compara direct acoperirile pe bază de apă cu acoperirile UV, aceasta nu este o comparație realistă și poate fi înșelătoare. Acoperirea UV propriu-zisă este un subset al procesului de acoperire UV.
Figura 1. Procesul de implicare în proiect
UV este un proces
UV este un proces care oferă avantaje semnificative pentru mediu, îmbunătățiri generale ale procesului, performanță îmbunătățită a produsului și, da, economii per picior liniar de acoperire. Pentru a implementa cu succes un proiect de acoperiri UV, UV trebuie privit ca un proces cu trei componente principale – 1) clientul, 2) integratorul echipamentului de aplicare și întărire UV și 3) partenerul tehnologic de acoperiri.
Toate acestea trei sunt esențiale pentru planificarea și implementarea cu succes a unui sistem de acoperire UV. Așadar, să aruncăm o privire asupra procesului general de implicare în proiect (Figura 1). În majoritatea cazurilor, acest efort este condus de partenerul tehnologic de acoperire UV.
Cheia oricărui proiect de succes constă în etape de implicare clar definite, cu flexibilitate încorporată și capacitatea de adaptare la diferite tipuri de clienți și aplicațiile acestora. Aceste șapte etape de implicare stau la baza unei interacțiuni reușite cu clientul în cadrul proiectului: 1) discuții generale despre proces; 2) discuții despre rentabilitatea investiției; 3) specificații ale produsului; 4) specificații generale despre proces; 5) teste pe eșantion; 6) cerere de ofertă / specificații generale despre proiect; și 7) comunicare continuă.
Aceste etape de implicare pot fi urmate în serie, unele pot avea loc în același timp sau pot fi interschimbate, dar toate trebuie finalizate. Această flexibilitate încorporată oferă cele mai mari șanse de succes participanților. În unele cazuri, poate fi cel mai bine să se angajeze un expert în procese UV ca resursă cu o experiență valoroasă în industrie, în toate formele de tehnologie de acoperire, dar, cel mai important, o experiență solidă în procesele UV. Acest expert poate gestiona toate problemele și poate acționa ca o resursă neutră pentru a evalua corect și echitabil tehnologiile de acoperire.
Etapa 1. Discuție generală a procesului
Aici se schimbă informațiile inițiale cu privire la procesul actual al clientului, cu o definiție clară a aspectului actual și aspectele pozitive/negative clar definite. În multe cazuri, ar trebui să existe un acord reciproc de confidențialitate (NDA). Apoi, ar trebui identificate obiective de îmbunătățire a procesului clar definite. Acestea pot include:
Sustenabilitate – reducerea COV-urilor
Reducerea și optimizarea forței de muncă
Calitate îmbunătățită
Viteză de linie crescută
Reducerea suprafeței podelei
Revizuirea costurilor energiei
Întreținerea sistemului de acoperire – piese de schimb etc.
În continuare, sunt definite indicatori specifici pe baza acestor îmbunătățiri identificate ale procesului.
Etapa 2. Discuție despre rentabilitatea investiției (ROI)
Este important să se înțeleagă rentabilitatea investiției (ROI) pentru proiect în etapele inițiale. Deși nivelul de detaliu nu trebuie să fie cel necesar pentru aprobarea proiectului, clientul ar trebui să aibă o prezentare clară a costurilor actuale. Acestea ar trebui să includă costul per produs, per picior liniar etc.; costurile energiei; costurile proprietății intelectuale (PI); costurile calității; costurile de operare/întreținere; costurile de sustenabilitate; și costul capitalului. (Pentru acces la calculatoarele ROI, consultați sfârșitul acestui articol.)
Etapa 3. Discuții despre specificațiile produsului
Ca în cazul oricărui produs fabricat astăzi, specificațiile de bază ale produsului sunt definite în discuțiile inițiale despre proiect. În ceea ce privește aplicațiile de acoperire, aceste specificații ale produsului au evoluat în timp pentru a satisface nevoile de producție și, de obicei, nu sunt îndeplinite de procesul actual de acoperire al clientului. Noi numim acest proces „azi vs. mâine”. Este un act de echilibru între înțelegerea specificațiilor actuale ale produsului (care s-ar putea să nu fie îndeplinite de acoperirea actuală) și definirea nevoilor viitoare care sunt realiste (ceea ce este întotdeauna un act de echilibru).
Etapa 4. Specificații generale ale procesului
Figura 2. Îmbunătățiri de proces disponibile la trecerea de la un proces de acoperire pe bază de apă la un proces de acoperire UV
Clientul ar trebui să înțeleagă și să definească pe deplin procesul actual, împreună cu aspectele pozitive și negative ale practicilor existente. Acest lucru este important pentru integratorul de sisteme UV să înțeleagă, astfel încât lucrurile care merg bine și cele care nu merg să poată fi luate în considerare la proiectarea noului sistem UV. Aici procesul UV oferă avantaje semnificative, care pot include creșterea vitezei de acoperire, reducerea cerințelor de spațiu pe podea și reduceri ale temperaturii și umidității (a se vedea Figura 2). O vizită comună la unitatea de producție a clientului este foarte recomandată și oferă un cadru excelent pentru a înțelege nevoile și cerințele clientului.
Etapa 5. Demonstrații și teste de probă
Facilitatea furnizorului de acoperiri ar trebui, de asemenea, vizitată de client și de integratorul de sisteme UV pentru a permite tuturor să participe la o simulare a procesului de acoperire UV al clientului. În acest timp, vor apărea multe idei și sugestii noi pe măsură ce au loc următoarele activități:
Simulare, mostre și testare
Testarea produselor de acoperire competitive prin comparare
Revizuirea celor mai bune practici
Revizuirea procedurilor de certificare a calității
Faceți cunoștință cu integratorii UV
Elaborați un plan de acțiune detaliat pentru viitor
Etapa 6. Cerere de ofertă / Specificații generale ale proiectului
Documentul RFQ al clientului trebuie să includă toate informațiile și cerințele relevante pentru noua operațiune de acoperire UV, așa cum este definit în discuțiile despre proces. Documentul trebuie să includă cele mai bune practici identificate de compania care oferă tehnologia de acoperire UV, care ar putea include încălzirea acoperirii printr-un sistem de încălzire cu manta de apă până la vârful pistolului; încălzirea și agitarea containerului; și cântare pentru măsurarea consumului de acoperire.
Etapa 7. Comunicare continuă
Mijloacele de comunicare dintre client, integratorul UV și compania de acoperiri UV sunt esențiale și ar trebui încurajate. Tehnologia de astăzi face foarte convenabilă programarea și participarea la apeluri regulate de tip Zoom / conferință. Nu ar trebui să existe surprize atunci când echipamentul sau sistemul UV este instalat.
Rezultate obținute de producătorul de țevi
Un aspect critic de luat în considerare în orice proiect de acoperire UV este reprezentat de economiile totale de costuri. În acest caz, producătorul a realizat economii în mai multe domenii, inclusiv costurile energiei, costurile forței de muncă și consumabilele pentru acoperiri.
Costuri energetice – Încălzire UV cu microunde vs. încălzire prin inducție
În sistemele tipice de acoperire pe bază de apă, este necesară încălzirea tubului înainte sau după inducție. Încălzitoarele cu inducție sunt scumpe, consumatoare mari de energie și pot avea probleme semnificative de întreținere. În plus, soluția pe bază de apă a necesitat un consum de energie pentru încălzitorul cu inducție de 200 kw, față de cei 90 kw utilizați de lămpile UV cu microunde.
Tabelul 1. Economii de costuri de peste 100 kW/oră prin utilizarea unui sistem UV cu microunde cu 10 lămpi față de un sistem de încălzire prin inducție
După cum se vede în Tabelul 1, producătorul de țevi a realizat economii de peste 100 kW pe oră după implementarea tehnologiei de acoperire UV, reducând în același timp costurile cu energia cu peste 71.000 USD pe an.
Figura 3. Ilustrarea economiilor anuale la costurile energiei electrice
Economiile de costuri pentru acest consum redus de energie au fost estimate pe baza unui cost estimat al energiei electrice la 14,33 cenți/kWh. Reducerea de 100 kW/oră a consumului de energie, calculată pe parcursul a două ture timp de 50 de săptămâni pe an (cinci zile pe săptămână, 20 de ore pe tură), are ca rezultat o economie de 71.650 USD, așa cum este ilustrat în Figura 3.
Reducerea costurilor forței de muncă – Operatori și întreținere
Pe măsură ce entitățile de producție continuă să își evalueze costurile cu forța de muncă, procesul UV oferă economii unice în ceea ce privește orele de muncă pentru operatori și personalul de întreținere. Cu acoperirile pe bază de apă, stratul de acoperire umed se poate solidifica în aval pe echipamentele de manipulare a materialelor, care în cele din urmă trebuie îndepărtat.
Operatorii unității de producție au consumat un total de 28 de ore pe săptămână pentru îndepărtarea/curățarea stratului de acoperire pe bază de apă de pe echipamentele de manipulare a materialelor din aval.
Pe lângă economiile de costuri (aproximativ 28 de ore de muncă x 36 USD [cost împovărat] pe oră = 1.008,00 USD pe săptămână sau 50.400 USD pe an), cerințele fizice de muncă pentru operatori pot fi frustrante, consumatoare de timp și chiar periculoase.
Clientul a vizat curățarea stratului de acoperire pentru fiecare trimestru, cu costuri de manoperă de 1.900 USD pe trimestru, plus costurile de îndepărtare a stratului de acoperire, pentru un total de 2.500 USD. Economiile totale pe an au fost de 10.000 USD.
Economii la acoperiri – pe bază de apă vs. UV
Producția de țevi la sediul clientului a fost de 12.000 de tone pe lună de țevi cu diametrul de 9,625 inci. Pe scurt, aceasta echivalează cu aproximativ 570.000 de picioare liniare / ~ 12.700 de bucăți. Procesul de aplicare pentru noua tehnologie de acoperire UV a inclus pistoale de pulverizare cu volum mare/presiune joasă, cu o grosime țintă tipică de 1,5 mils. Întărirea a fost realizată prin utilizarea lămpilor cu microunde UV Heraeus. Economiile la costurile de acoperire și costurile de transport/manipulare internă sunt rezumate în tabelele 2 și 3.
Tabelul 2. Comparație a costurilor de acoperire – acoperiri UV vs. pe bază de apă pe picior liniar
Tabelul 3. Economii suplimentare datorate costurilor mai mici de transport la intrare și manipulării reduse a materialelor la fața locului
În plus, se pot realiza economii suplimentare la costurile cu materialele și manopera și creșteri ale eficienței producției.
Straturile de acoperire UV sunt reciclabile (straturile pe bază de apă nu sunt), permițând o eficiență de cel puțin 96%.
Operatorii petrec mai puțin timp curățând și întreținând echipamentele de aplicare, deoarece stratul de acoperire UV nu se usucă decât dacă este expus la energie UV de intensitate mare.
Vitezele de producție sunt mai rapide, iar clientul are potențialul de a crește vitezele de producție de la 30 de metri pe minut la 45 de metri pe minut – o creștere de 50%.
Echipamentul de proces UV are de obicei un ciclu de spălare încorporat, care este urmărit și programat pe ore de producție. Acesta poate fi ajustat în funcție de nevoile clientului, ceea ce duce la o reducere a forței de muncă necesare pentru curățarea sistemului.
În acest exemplu, clientul a realizat o economie de costuri de 1.277.400 USD pe an.
Reducerea COV-urilor
Implementarea tehnologiei de acoperire UV a redus și COV-urile, așa cum se vede în Figura 4.
Figura 4. Reducerea COV ca urmare a implementării acoperirii UV
Concluzie
Tehnologia de acoperire UV permite producătorilor de țevi să elimine practic COV-urile din operațiunile lor de acoperire, oferind în același timp un proces de fabricație sustenabil care îmbunătățește productivitatea și performanța generală a produsului. Sistemele de acoperire UV generează, de asemenea, economii semnificative de costuri. După cum se subliniază în acest articol, economiile totale ale clientului au depășit 1.200.000 USD anual, plus eliminarea a peste 154.000 de livre de emisii de COV.
Pentru mai multe informații și pentru a accesa calculatoarele ROI, vizitați www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Pentru îmbunătățiri suplimentare ale procesului și un exemplu de calculator ROI, vizitați www.uvebtechnology.com.
BARĂ LATERALĂ
Sustenabilitatea procesului de acoperire UV / Avantaje de mediu:
Fără compuși organici volatili (COV)
Fără poluanți atmosferici periculoși (HAP)
Neinflamabil
Fără solvenți, ape sau materiale de umplutură
Fără probleme de producție cu umiditate sau temperatură
Îmbunătățiri generale ale procesului oferite de acoperirile UV:
Viteze mari de producție, de la 800 la 900 de picioare pe minut, în funcție de dimensiunea produsului
Amprentă fizică mică, mai mică de 35 de picioare (lungime liniară)
Lucrări minime în curs de desfășurare
Uscare instantanee, fără cerințe de post-întărire
Fără probleme de acoperire umedă în aval
Fără ajustare a stratului de acoperire pentru probleme de temperatură sau umiditate
Fără manipulare/depozitare specială în timpul schimbărilor de tură, întreținerii sau opririlor de weekend
Reducerea costurilor cu forța de muncă asociate cu operatorii și întreținerea
Capacitatea de a recupera excesul de pulverizare, de a-l refiltra și de a-l reintroduce în sistemul de acoperire
Performanță îmbunătățită a produsului cu acoperiri UV:
Rezultate îmbunătățite ale testelor de umiditate
Rezultatele testelor de ceață salină excelentă
Posibilitatea de a ajusta atributele și culoarea stratului de acoperire
Lacuri transparente, metalice și culori disponibile
Costuri mai mici de acoperire pe picior liniar, așa cum arată calculatorul ROI:
Data publicării: 14 decembrie 2023
