Оборудование для одноразовой посуды

1. Производство одноразовой посуды дёшево. Быть как все?
2. Как зарабатывать на литье пластиковой одноразовой посуды?
3. Чем помогает специализация и компетентность производителя систем автоматизации?
4. Какие преимущества можно извлечь из оптимального дизайна изделия?
5. Аспекты выбора пресс-форм.
6. Подбор экономного и скоростного термопластавтомата.
7. Упаковка в стопки, как правильно выбрать автоматизацию упаковки?

В России характерны два типа производства одноразовой литьевой посуды (вилки, ложки, ножи):

• централизованное массовое производство на качественном оборудовании из первичного материала с возможностью последующей автоматической упаковки;
• небольшие производства на малогнёздных недорогих пресс-формах (обычно до 20 гнёзд), часто работающие только на вторичном материале и нередко арендующие термопластавтоматы (ТПА) для этой цели.

Проблемы подхода «дёшево»

Производства второго типа встречаются намного чаще, и их собственники часто экономят на всём для сокращения издержек. Начинается это с недорогой пресс-формы, часто полу-горячеканальной, сопровождается использованием максимального дешевого покупного вторичного материала и дешёвым оборудованием – собственным или арендованным. Вторичный материал, как правило, оказывается низкого качества, что ведёт к следующей цепочке событий:

• вторичка быстро забивает горячий канал, что вызывает частое и трудоёмкое обслуживание пресс-формы;
• из-за этого многие производства используют холодноканальные пресс-формы, получая отходы для дополнительной переработки, а также толстый литник, увеличивающий время охлаждения и время цикла, более низкое качество изделия;
• вторичный материал никогда не бывает постоянного качества, в результате полимер «подходящий и купленный максимально дёшево» вызывает огромный износ шнека ТПА, и время пластикации (и цикла) значительно вырастает. Падает качество переработки материала, изделие отличается низким качеством и хрупкостью;
• большой износ создаёт подход к выбору оборудования – выбирается максимально дешёвое. И, естественно, ненадёжное. Кроме того, обычно за этим следуют и инвестиции в дублёры пресс-форм.

В результате завод одноразовой посуды получает существенное снижение производительности и качества, а главное – большие простои и проблемы с техобслуживанием, а также определяющую зависимость от цены вторичного материала. Тем не менее, такие производства в России популярны, они нередко «кочуют» с аренды одной площадки к аренде другой площадки, потому что экономия происходит на каждом компоненте. Требуются ли тут know-how и технологии?

«Дешёвый» сектор изготовления одноразовой посуды легко копируется соседним предприятием покупкой дешёвой оснастки и оборудования, а прибыльность в основном зависит насколько дёшево удастся найти приемлемую вторичку. Поэтому внутренняя конкуренция между такими предприятиями огромна, и подход «дёшево» сопровождается невысокой прибылью. Столовые приборы поставляется россыпью, ручная упаковка стоит дорого, создаётся большая зависимость от человеческого фактора, качество изделия низкое, оснастка и оборудование регулярно ломаются, прибыль минимальна, конкуренция большая. Получается замкнутый круг.

Как отличаться от массы производителей?

Лидер производства в секторе литьевой одноразовой посуды – компания «Мистерия» показывает другой подход к производству – многоместная оснастка, качественное оборудование, ставка на скорость и автоматическая упаковка одноразовых приборов. Можно ли сомневаться в эффективности применённых технических решений и их оптимальности, методах интеграции и экономичности? Несмотря на то, что производство можно ещё более усовершенствовать, текущий результат в отрасли – используя отличные от подхода «дёшево» технологии и методы, продукция компании «Мистерия» продаётся, во-первых, массово, во-вторых, дорого, в-третьих, упакованной. И присутствует практически во всех магазинах страны.

Насколько известно автору статьи, в России на сегодняшний день только «Мистерия» применяет автоматизацию съема и упаковки. Инвестирование в дорогое скоростное оборудование, многоместные горячеканальные качественные пресс-формы и автоматизацию упаковки, работа на первичном материале позволяют выгодно отличаться от массы других производителей и продавать свою продукцию дорого и большой прибылью. Как конкурировать с этим? Чтобы занять заметную долю рынка при планировании нового или модернизации существующего производства одноразовых приборов недостаточно просто повторить ходы лидера. Нужно стараться превзойти его, максимально используя технологическую компетенцию и выбирая прогрессивные решения.

Специализация и компетентность

Наиболее интересным и узконаправленным компонентом системы производства одноразовой посуды является автоматизация. Если простых роботов-съёмщиков в мире выпускается огромное количество, то систем для упаковки литьевой одноразовой посуды в ПП-пакеты – единицы. И опыт, компетенция и устремлённость завода-производителя в подобных системах имеет решающее значение.

Давний партнёр нашей компании, израильская компания Imdecol (A.B. 2005) Ltd в 2011 году была переименована в Arc Automation. Изначально Arc был специализированным производителем IML роботов, но с 2011 года сосредоточил усилия на отраслевых решениях – на действительно надёжной системе автоматической сборки ведра и ручки и на системах автоматического съёма и упаковки одноразовой посуды. Насколько реализованные системы в домашнем регионе помогли Arc продвинуться вперёд? 

• Автоматизация Arc Automation делает на одно движение меньше аналогичных итальянских и других систем, следуя главному закону автоматизации «меньше механизмов = выше надёжность и эффективность». 
• Новейшей и последней разработкой является упаковщик собственного производства – конкуренты (как и Arc ранее) закупают упаковщики, интегрируя в свою линию. Упаковщики, представленные на рынке, работают непрерывно, тогда как упаковка одноразовой посуды требует эффективных пошаговых действий, поэтому пошаговая работа является опцией и удорожает обычную упаковыващую машину. Собственный упаковщик одноразовой посуды существенно снижает стоимость автоматизации.
• Arc Automation использует свой огромный накопленный опыт и предлагает клиентам решить не только задачу автоматизации съёма и упаковки, но и комплексное гибкое инжиниринговое решение на разные бюджеты и задачи, каждый раз предлагая оптимальную интеграцию.
• Arc Automation применяет уникальный безобслуживаемый захват, который не требуется обслуживания, ремонта или замены всю его жизнь.

Гибкость и оптимальность работы всей системы

Подход Arc напоминает конструктор – система может быть выстроена вокруг существующей пресс-формы и термопластавтомата, а может подразумевать полностью новое оборудование. Arc может отвечать за дизайн изделия и снижение веса при сохранении жесткости и прочности. Гибкий подход позволяет заказчику самому определить баланс между стоимостью, производительностью и качеством.

Дизайн изделия:

• 0.1г материала может принести экономию около 40.000 долларов США в год. Заказчик представляет образцы достаточной прочности, и Arc, используя собственное уникальное программное обеспечение, предлагает оптимизацию дизайна изделия для снижения веса, при этом соблюдается заданная жесткость ножки (рукоятки) и зубцов (чашечки) изделия, ключевые точки жесткости показаны на схеме;
• Печать 3D моделей изделия с оптимизированной геометрией для проверки качества и удобства штабелирования (укладки) изделий в стопки;
• Специальный дизайн столовых приборов позволяет использовать пресс-формы со сменными формообразующими, что приводит к существенному сокращению инвестиций;
• Дизайн изделий проектируется таким образом, чтобы при периодической смене производимой продукции переналадка робота осуществлялась максимально быстро и просто, что заметно снижает риск ошибок оператора.

Конструкция пресс-формы:

Пресс-формы для одноразовых приборов (особенно вилки) очень чувствительны к усилию смыкания и склонны к возникновению облоя при износе. Поэтому задача правильного подбора оборудования состоит не в выборе минимально допустимого усилия смыкания на новой пресс-форме, а в проектировке конструкции пресс-формы, обеспечивающей максимальный срок службы.

• Выбор любой системы каналов – от простейшей холодноканальной системы, в т.ч. веерного типа (Arc единственный, кто производит автоматизацию на х/к пресс-формы) до комплекса горячего канала с запорным клапаном (valve gate) – дорогое, но имеющее технические преимущества решение;
• Arc предлагает свой уникальный дизайн для снижения усилия смыкания и долгой жизни пресс-формы;
  либо Arc предлагает свой уникальный дизайн для серьёзного снижения стоимости пресс-формы
• Например, обычные 48-ми местные пресс-формы требуют около 450 тонн усилия смыкания. Дизайн от Arc позволяет работать на 350-и тонной машине с такой пресс-формой, используя свои know-how, чтобы избежать облоя при износе оснастки.

Термопластавтомат:

Обычно литьё одноразовой посуды с последующей упаковкой целесообразно при использовании как минимум 24-и местных пресс-форм. Чем выше гнёздность, тем дешёвле  получается единица продукции. Достаточно оптимальным решением являются 48-и местные пресс-формы, для чего требуется, как сказано уже выше, ТПА класса 350-450 тонн. Какие использовать станки для одноразовой посуды?

Обычные гидравлические ТПА в производстве одноразовой посуды использовать нерентабельно. Оправдывают ли себя скоростные литьевые машины? В сравнении с простыми ТПА они выглядят более привлекательно. Но высокая стоимость сервиса и дороговизна параллельных операций приводят к большим издержкам, при этом такой тип машин отличается повышенным потреблением электроэнергии и стоимостью (в сравнении с обычными ТПА), что сильно ограничивает рентабельность производства.  Конкурентная среда заставляет искать способы снижения производственных издержек.

Все больше компаний выбирают полностью электрические термопластавтоматы, которые отличаются точностью и минимальным количеством отказов, при этом средние затраты на обслуживание существенно ниже, чем для гидравлических машин. Электрические машины хорошо себя зарекомендовали и вытесняют гидравлику шаг за шагом. Но все ли электрические ТПА одинаковы? И почему стоимость машин сильно варьируется? Есть ли разница между ТПА из Японии, Европы и их дешевыми копиями из Китая и Тайваня?

На данный момент первенство по качеству принадлежит японским машинам. Это высочайшие показатели надежности, эффективное энергосбережение, низкая стоимость эксплуатации. Объясняются такие достижения колоссальным опытом, накопленным за годы производства. И действительно, полностью электрические ТПА выпускаются серийно в Японии вот уже более 25 лет, в то время как европейские производители стали осваивать этот сегмент лишь несколько лет назад. Электрических термопластавтоматов произведено в Японии до 20 раз больше, чем в Европе.

Другим важным параметром, выделяющим японские литьевые машины, является возможность скоростного впрыска. Такая опция дает возможность быстро заполнить гнезда формы расплавом полимера с минимальным перепадом температур. Как результат, возникает меньше внутренних напряжений в изделии, нет необходимости увеличивать время выдержки и охлаждения, чтобы компенсировать возможные дефекты. Использование скоростного впрыска сокращает время цикла и снижает процент брака. Японский производитель полностью электрических ТПА Japan Steel Works (JSW) уже сегодня предлагает на международном рынке скоростной впрыск на машинах со шнеками 76 и 84 мм с давлением впрыска более 1800 бар, и  с 92-м шнеком при 1610 бар. На внутреннем рынке представлен скоростной впрыск и для шнеков диаметрами 100 и 110 мм. Производители из Европы предлагают электрические машины со скоростным впрыском с диаметром шнека максимум до 60 – 68 мм при давлении впрыска более 1800 бар. Такие европейские модели начали выпускаться только недавно, до этого скоростной впрыск устанавливался только на машины с диаметром шнека максимум 40-45мм.

Немаловажным параметром является горизонтальное расстояние между колоннами. В частности, у модели JSW J-350AD, этот показатель равен 810 мм (у конкурентов, как правило, 710-730мм), что позволяет разместить «широкую» пресс-форму (например, 12х4 рядов), это облегчает автоматизацию и не увеличивает время цикла (если гнёзда расположены выше или ниже колонн, боковому роботу-съёмщику придётся терять время на движение в эти области).

Упаковка в стопки:

Упаковка в полипропиленовые пакеты также влияет на общий бюджет системы автоматизации. Первый робот-съемщик в системе упаковки производит укладку продукции в магазин, повторяющий расположение гнёзд пресс-формы, и размер стопки определяется количеством циклов. Но если требуется делать маленькие стопки, например в 10-12 штук, нужна более скоростная автоматизация фасовки в пакеты, что увеличивает стоимость упаковочной машины по сравнению с фасовкой в стопки по 50-100 штук. Выбор упаковочной машины зависит от типа материала пакетов, от количества гнёзд в пресс-форме, размеров изделия (чайная и большая ложка сильно отличаются друг от друга) и общего цикла литья – все эти факторы влияют на стоимость в меньшую или большую сторону.

Широкий выбор автоматизации:

Бытует мнение, что автоматизация одноразовой посуды – это очень дорого. Так ли это? Arc Automation предлагает заказчикам разные решения для разного бюджета и разных задач.

• Система автоматизации может быть как под холодноканальную, так и горячеканальную пресс-форму;
• Применяемые роботы могут быть как бокового входа (скоростные), так и верхнего (более дешёвые и медленные);
• Arc учитывает все факторы Вашего производства и предложит персональное решение
• Arc использует свой уникальный безобслуживаемый захват, что снижает как и время простоя для замены, так и брак, когда обычный захват уже износился.

Интеграция всего комплекса производства одноразовой посуды:

Решение от Arc Automation для литья одноразовой посуды может быть любым: от базирующегося на оборудовании и оснастке заказчика, до комплексной линии одноразовой посуды, подобранной Arc. В целом, интегрированный комплекс от Arc без потери производительности обходится дешевле по сравнению с конкурентами, обладая при этом рядом уникальных достоинств. Также есть возможность выбрать весьма недорого решение автоматизации, пожертвовав производительностью, и даже применить автоматизацию для существующих холодноканальных пресс-форм, что ранее не применялось.