Контроль качества и планирование упаковочных процессов Доклад в

Контроль качества и планирование упаковочных процессов Доклад в рамках специализированной выставки «Упаковка» Москва, 28 января 2009 г. Др. инж. наук Гюнтер Бляйш, Доцент ТУ Дрездена /Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль качества и планирование упаковочных процессов Содержание Производственные задачи в упаковочном процессе § постановка производственной задачи § качество и оптимальное функционирование § структура производственного процесса § степень автоматизации и качество упаковки Требования и возможности контроля качества § подача сырья для переработки § контроль выполнения производственной задачи § контроль готовой продукции Заключение Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Принципиальная производственная задача в рамках упаковочного процесса Обработка исходной продукции и упаковочного материала, а так же одного или нескольких вспомогательных упаковочных средств с целью изготовления упакованной единицы товара. Упаковочный материал Вспомогательное/ ые упаковочное/ ые средств/ а Продукт Упаковка Упаковочный процесс Упаковка Источник: Pactec Theegarten 3 С точки зрения производственного процесса, исходная продукция и упаковочный материал- т. е. , как минимум, два вида исходного сырья объединяются в одной единице продукции. Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Пример производственной задачи упаковочной линии Пластиковая «ванночка» Фольга, подготовленная к открыванию Маргарин Формовка пласт. контейнеров Фасовка маргарина Наполнение контейнеров Укупорка контейнеров Заполненный и закупоренный пластиковый контейнер Источник: Unilever Food Europe 4 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Требования к производственной задаче упаковочной линии Требования: количество надежная обработка произведенных или поставленных объемов сырья на упаковочной линии при оптимальной скорости обработки. Требования: качество из поставленных материалов производится упаковка, качество которой • отвечает установленным стандартам и производственным нормам, • полноценно выполняет функцию защиты упакованного продукта, а так же • соответствует предписаниям о последующем распределении товаров и содержит достаточный объем информации. Требования: экономичность Выполнение производственной задачи с минимальными (оптимальными) затратами Выполнение высоких требований к производств. задаче возможно за счет Ø корректной настройки параметров обработки на оборудовании, в зависимости от качества исходных материалов, Ø оптимальной структуры комплексных систем переработки и производства, Ø четкое координирование временных параметров обработки отдельными рабочими системами. Обеспечение оптимального функционирования упаковочного оборудования 5 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Степень действенности упаковочного процесса Внешние факторы Производственная техника (упаковочные станки, оборудование) Скорость обработки Гибкость Время обработки Структуры Составляющие производственного процесса Сырье и материалы (продукт, упак. материалы, вспом. средства) Разновидность Габариты Допуск Надежность Производственные условия Совокупное взаимодействие с произв. средой Организация процесса Персонал Воздействие окружения Качество продукции Производительность Доступность и степень действенности 6 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Экономическая эффективность упаковочного процесса Производственная техника Сырье и материалы Производственные условия Производственные расходы Скорость обработки Гибкость Время обработки Структуры Разновидность Габариты Допуск Совокупное взаимодействие с произв. средой Организация процесса Персонал Воздействие окружения Инвестиции Электроэнергия Эксплуатация Обслуживание Произв. площади Вспом. материалы Потери производственного сырья Надежность Качество продукции Производительность Производственные расходы Экономическая эффективность (специфические производственные расходы в €/упаковка) 7 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Производственные расходы в упаковочном процессе и качество продукции (1) Структура расходов Расходы на амортизацию Расходы на электроэнергию Производственные расходы Расходы на упак. материалы Расходы на персонал Расходы на обслуживание оборудования Расходы на вспом. средства Расходы на аренду площадей Потери исходного сырья Расходы на упаковку Производственные расходы в упаковочном процессе в значительной степени повышаются из- за производственного брака, поскольку: Ø практически всегда это означает полную утрату упаковочного сырья и вспомогательных средств, Ø полную утрату продукта или крупные издержки в связи с его повторным использованием, Ø расходы на материал, персонал, электроэнергию в ходе упаковочного процесса, Ø крупные издержки на утилизацию производственного брака (специальный вид отходов) 8 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Производственные расходы в упаковочном процессе качество продукции(2) Распределение производственных расходов (примеры) и 100% 75% Сферы: Потери упаковочного сырья 50% Обслуживающий персонал Эксплуатационное обслуживание Вспомогательные средства 25% Электроэнергия Площади Производственное оборудование Источник: Майшак, Й. -П. ; Доклад в рамках отраслевого форума VDMA Франкфурт, январь 2008 г. согласно исследованиям Fh. G AVV Dresden 9 Упак. процесс насыпной жидкость продукт 1 продукт 2 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Qr Qt k. V 1 Производительность Q k. V Степень действенности η Специфические производственные расходы k. V Упаковочный процесс и скорость обработки n. A расчетная производительность фактическая производительность специфические произв. расходы степень действенности η 10 η n. A n. K n. P n. N nm Qr Qt n. K n. N nm n. P Скорость обработки минимальная скорость обработки оптимальная с т. зр. расходов скорость обработки оптимальная с т. зр. производит-ти скорость обработки номинальная скорость вращения максимально возм. с технич. т. зр. скорость обработки Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Структура упаковочного процесса и качество упаковки Произв. фаза 1 Произв. фаза 2 Произв. фаза n-1 Произв. фаза n упак. материалы вспом. средства процесс первичной упаковки Продукт вспом. средства процесс вторичной упаковки первичная упаковка упак. материалы вспом. средства транспортная упаковка вторичная упаковка Формирование трансп. единицы транспортная упаковка трансп. единица Критическая производственная фаза, влияющая на качество продукции, т. к. Ø как правило, предполагает высокую скорость обработки, Ø необходимо обеспечение первичной сохранности упаковываемого продукта, Ø массовая оценка качества упаковки потребителем, Ø непосредственное воздействие на общий имидж продукта. Примечание: первичная или вторичная упаковка понимается как потребительская упаковка 11 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Степень автоматизации упаковочного процесса и качество упаковки Упаковочный процесс мануальная обработка (вручную) механизированный процесс автоматизированный процесс 12 Обеспечение качества упаковки Ø рабочий персонал выполняет упаковку вручную Ø рабочий персонал самостоятельно выравнивает различия параметров упаковываемого продукта Ø опыт рабочего персонала применяется в ходе корректировки процесса, устранения ошибок и на этапе производственного контроля но: человеческий фактор: ошибки вследствие усталости Ø равномерность прохождения производственного процесса на базе программы Ø контроль производственного процесса требует применения контрольного оборудования Ø выравнивание различий параметров упаковываемого продукта за счет изменения параметров обработки Ø корректировка процесса с помощью регулировочного оборудования Ø отсортировка бракованной продукции в общем потоке но: высокие расходы на сенсорное и регулировочное оборудование Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Проблемы обеспечения качества в упаковочном процессе Требования, предъявляемые к упаковочному процессу: Изготовление упаковки, которая Ø отвечает критериям качества в соответствии с установленным образцом, а так же Øобеспечение скорости обработки в соответствии с требуемой производительностью упаковочной линии. Комплексная задача, т. к. зависит от качества каждой отдельной единицы упаковки в условиях массового производства Критерии качества упаковки: Ø Обеспечение качественно- количественных характеристик всех составляющих упаковочного процесса (продукт, упаковочные материалы, а так же вспомогательные средства на всех этапах упаковочного процесса) Ø Соответствие упаковки всем функциональным требованиям (герметичность, прочность, информативность и т. д. ) Ø Обеспечение требуемого внешнего вида (форма, структура поверхности, позиционирование упаковочных компонентов по отношению друг к другу) Ø некачественная упаковка несоблюдение критериев качества Ø бракованная упаковка 13 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Наличие составных частей упаковки Требование: Обеспечение качества и количества всех составных частей упаковки каждой единицы продукции на всех этапах производства в соответствии с образцом. Таким образом, для потребительской упаковки (VP), состоящей из первичной упаковки (Pr. P) и вторичной упаковки (Sek. P), действует следующая формула: Пример: Первичная упаковка: блистерная упаковка для 10 таблеток Вторичная упаковка: коробка для двух блистерных упаковок и прилагаемой инструкции Контрольные функции: • визуальный контроль комплектности и качества таблеток в блистерной упаковке • визуальный/механический контроль ввода блистерных упаковок в коробку • визуальный/механический контроль ввода инструкции в коробку • взвешивание упакованной коробки Проблемы массового производства: 100%- ное выполнение поставленной задачи практически невозможно. Например, анализ фармацевтического производства показал: в 106 упакованных коробках отсутствовали 101 инструкций. 14 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль производственных потоков в упаковочном процессе (подача материала) (1) Подача производственного сырья (продукт, упак. материалы, вспом. средства) Ø в требуемом количестве, т. е. : без пропусков или двойного количества продукта, соблюдая нужную массу. . . Ø требуемого качества, т. е. : корректная транспортировка, точное расположение штучного товара, чистота, подлинность, отсутствие повреждений упаковываемого продукта. . . Современные технологические решения (примеры) Ø Контроль продукта с помощью механических, оптических. . . сенсоров Ø Позиционирование штучного товара с помощью камер (CCD- камер) Ø Идентификация подлинности продукта в соответствии с определенными параметрами Ø Распознавание поврежденных единиц упаковки с помощью визуального контроля Ø Контроль упаковочных средств (бутылок. . . ) на наличие посторонних веществ, частиц или постороннего запаха) Ø Массовая дозировка с помощью дозировочных весов Ø Контроль объема дозировки с помощью контрольных весов 15 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль процесса дозировки Установка - дозатор вертикальный Регулировка угла вращения дозатора для выравнивания показателей плотности насыпного продукта насыпной продукт изменение угла вращения дозатор сравнение с заданным параметром массы Источник: Bosch Verpackungstechnik 16 дозированное количество продукта замер фактического значения массы с помощью контрольных весов Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль производственных потоков в упаковочном процессе (подача материала) Применение современных технологий измерения Пример 1 Измерение натяжения полотна на упаковочных линиях Ø сенсоры, распределенные вдоль полотна, замеряют профиль силы натяжения поперечно к направлению движения Ø оптимизация подачи материала на упаковочной линии за счет оптимизации производственного процесса Источник: Fraunhofer AVV Dresden Пример 2 Контроль повреждений повторно используемых упаковочных материалов: Ø механический анализ колебаний вкупе с камерой CCD для контроля колебаний Ø разработан для ящиков с многоразовыми пластиковыми бутылками для распознавания трещин, хрупких или лопнувших мест Ø отсортировка дефектных упаковочных средств во избежание производственных неполадок Источник: Deutscher Verpackungspreis 2008 17 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль производственных потоков в упаковочном процессе (переработка) (1) Необходимость контролируемого процесса переработки материалов (Акцент на скоростные процессы) Ø достигаются максимально возможные значения скорости переработки Ø повышение параметров обрабатываемости происходит за счет расходов на упаковку Ø снижение расходов за счет использования меньшего количества упаковочных материалов Ø увеличение количества ошибок в связи с установленной последовательностью рабочих фаз (структурный вопрос) Структурный пример: фасовочно- укупорочная установка стаканчики наполнение стаканчиков укупорка стаканчиков отдельные крышки фольга (платинка) дозирование продукта подача фольги продукт отдельные стаканчики запайка стаканчиков крышка Источник: Benz & Hilgers Gmb. H Наполненный и упакованный стаканчик 18 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль производственных потоков в упаковочном процессе (переработка) (2) Моделирование производственного процесса Ø Оптимизация производственных фаз (с точки зрения материала, электричества, времени) Ø Контроль производственного процесса (оптимальный результат) позволяет Ø Включить в процесс регулирование системы Качественный анализ производственных потоков Качество на входе Параметры процессов Качество на выходе Ø Контроль и анализ ключевых параметров производственного процесса Ø Описание и определение параметров допустимых отклонений Ø Определение измеряемых параметров с учетом перерабатываемости материалов Пример: параметры термоформирования полимерной пленки Ø Сделать возможным измерение и контроль измеряемых параметров (особое внимание уделяется методу неразрушающего контроля) Основная цель Качество упаковки и Контроль и управление документирование степень процессов в качества соответствии с действенности производственного параметрами оборудования материала 19 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль результатов производственного процесса (Пример ) Диагностика за счет контроля параметров работы сервопривода Пример процесса: поперечная запайка пакета на укупорочной установке с вертикальным рукавом повышение параметров тока в связи с включениями продукта на запаянном шве сравнит. параметры тока треб. параметры расположение шва Источник: Майшак, Й. -П. ; Доклад в рамках отраслевого форума VDMA Франкфурт, январь 2008 г. 20 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Герметичность упаковки Основные параметры надлежащего качества потребительской упаковки Ø герметичность в ходе производственного процесса может обеспечиваться при использовании формостойких видов упаковки, как то: бутылки, банки. . . и крышек с гибким вкладышем. Ø необходим контроль герметичности пакетов, стаканчиков. . . в связи с их запайкой по технологии клеевого или сварного шва, а так же контроль проницаемости гибких упаковочных материалов. Контроль герметичности пакетов Ø Современный технологический уровень: Класс герметичности (защита продукта) допустимый диаметр дефектов забор пробных упаковок в процессе с целью герметичность 200 µm контроля при помощи внешних приборов перфорации неразрушающий контроль грубых повреждений герметичность к 100 µm (падение давления) проникновению насекомых Ø Цель разработки надежный неразрушающий контроль пыленепроницаемость 25 – 30 µm герметичности в упаковочном процессе паронепроницаемость 20 – 25 µm для всех классов герметичности Ø Требования водонепроницаемость 15 – 20 µm исследование разновидностей повреждений и допустимых параметров отклонения газонепроницаемость 5 – 10 µm Определение классов герметичности и методов Основные методы контроля: контроля • Газообмен (контрольный газ He, H 2) Разработка контрольного оборудования • Падение давления в поврежд. пакете Источник: Йенхен, Р. ; Доклад VVD 2008, рабочая группа ‘Сварка в • Пенетрация при помощи окраш. жидкости и т. д. упаковочном оборудовании’. Дрезден 21 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Контроль производственных потоков в упаковочном процессе (продукция) Задача Замер исходных параметров произв. потоков Контроль количества Ø Измерение количества упаковки надлежащего качества и брака Ø Определение производительности и степени действенности оборудования большое разнообразие применяемых современных технических систем Контроль качества Ø Измерение специфических параметров упаковки возможно применение многочисленных решений, соответствующих современному уровню технического развития (примеры) Ø Визуальное сравнение готовой упаковки с образцом с целью обнаружения дефектов крышек, этикеток, кодировки, маркировки. . . Ø Массовый контроль отдельных упаковок или групповых упаковок с помощью контрольных весов Ø Контроль посторонних металлических включений с помощью металлодетекторов Ø Контроль качества готовой упаковки и идентификация посторонних металлических и неметаллических включений с помощью рентгеновских лучей Оптимизация производственного процесса позволяет сократить расходы на контроль 22 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Заключение Качество упаковки в значительной степени определяет её функциональность и позитивное восприятие потребителем (особенно первичной упаковки). Качество упаковки в значительной степени влияет на производительность и степень действенности производственного оборудования, и, тем самым, на производственные расходы. Оптимальная степень механизации и автоматизации производственной техники должна определяться в соответствии с расходами и при учете контрольной техники. Технологии контроля качества продукции в упаковочном производстве необходимо соотносить с комплексом аспектов: • поставки производственных материалов надлежащего качества, • реализация оптимальных производственных фаз, а так же • выпуск упаковки надлежащего качества. Техническое развитие сенсорного и контрольного оборудования открывает многообразие новых возможностей их применения в упаковочном производстве. Ограниченные рамки минимальных специфических производственных расходов зачастую ограничивают возможности применения контрольного оборудования. 23 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Спасибо за Ваше внимание! Контактные данные: Др. Гюнтер Бляйш/Dr. Günter Bleisch Адрес в Германии: Liebstädter Straße 44 D - 01277 Dresden E-Mail: bleisch. guenter@web. de 24 Vortrag zur Fachveranstaltung anlässlich der Verpackungsmesse Upakowka Moskau am 28. Januar 2009 Doz. Dr. -Ing. Günter Bleisch Dresden