Optimierung des Kunststoff-Spritzgussprozesses

Die Verbesserung der Fertigungseffizienz, die Reduzierung von Lagerbeständen, die Abfallvermeidung und die Wahrung der Produktqualität sollten sorgfältig verfolgt werden, aber der wichtigste Leistungsindikator für Kunststoffverarbeiter ist die Formzykluszeit.

Key Performance Indicators (KPIs) liefern Einblicke, um schnell auf veränderte Bedingungen und unmittelbare Bedrohungen zu reagieren oder subtile Anpassungen vorzunehmen, um die Geschäftsentwicklung in eine gesunde Richtung zu lenken. Obwohl es viele wichtige Bereiche zu verfolgen gibt, ist eine Kennzahl zweifellos die wichtigste und sollte für jeden Kunststoffverarbeiter ganz oben auf der Liste stehen.

Es gibt gute Argumente dafür, Kennzahlen zu sammeln und zu analysieren, die sich auf die Verbesserung der Effizienz oder Reaktionsfähigkeit, die Reduzierung von Lagerbeständen, die Abfallreduzierung und natürlich die Aufrechterhaltung der Produktqualität beziehen. Jeder dieser Bereiche ist für die Gesundheit eines Unternehmens sehr wichtig und sollte sorgfältig verfolgt werden. Für Kunststoffhersteller ist jedoch die Formzykluszeit der wichtigste Leistungsindikator. Die Zykluszeit ist die Gesamtzeit, die zum Formen eines Schusses Kunststoff benötigt wird – vom Einspritzen des Kunststoffs in die Form bis zum Beginn des nächsten Kunststoffschusses.

Lassen Sie uns von Anfang an klarstellen, dass die Zykluszeit variabel ist und von mehreren Faktoren beeinflusst wird – Formdesign, Hohlraum- (Teil-)Konfiguration, Formmaterial. Diese und andere Faktoren beeinflussen die Zeit, die benötigt wird, um Kunststoff in die Form einzuspritzen, den Kunststoff abzukühlen, die Form zu öffnen, das Teil auszuwerfen und die Form wieder zu schließen. Ebenso hängt die Zeit, die zum Abkühlen des Materials benötigt wird, von den Eigenschaften der in die Form eingebauten Kühlleitungen und der Dicke des Formmaterials (Teilgröße und -geometrie) ab.

Hersteller von Kunststoff-Spritzgussteilen messen die Formzykluszeit normalerweise im Nachhinein. Dies ist wenig hilfreich bei der Unterstützung betrieblicher Verbesserungen. Beste Möglichkeiten zur Bestimmung der Zykluszeit Während eine (theoretische) Basiszykluszeit in den Prozess und die Form eingearbeitet ist, haben der Bediener und die Betriebsbedingungen einen gewissen Einfluss auf die tatsächliche Zykluszeit. Die meisten Unternehmen messen die Formzykluszeit nur indirekt im Nachhinein. Sie wird oft einfach ermittelt, indem die Gesamtzeit, die zur Herstellung einer Produktreihe benötigt wird, durch die Anzahl der hergestellten Teile (Zyklen) geteilt wird. Obwohl dies für Buchhaltungs- und Konstruktionszwecke nützlich sein kann, ist diese Information wenig hilfreich bei der Unterstützung des Arbeitsmanagements und betrieblicher Verbesserungen.

Die beste Lösung besteht darin, die Zykluszeit während einer bestimmten Schicht kontinuierlich zu messen, zu analysieren und anzuzeigen. Auf diese Weise kann das Management die tatsächliche Leistung der zentralen Ressourcen des Formers im Auge behalten und sicherstellen, dass die Anlage in Echtzeit mit voller Kapazität arbeitet.

Die Konstruktion der Form und des Prozesses selbst bestimmt die theoretische Betriebszykluszeit. Diese kann als der beste oder optimale Gesamtzyklus angesehen werden. Natürlich ist ein Betrieb unterhalb des theoretischen Optimums weniger produktiv und ineffizient, aber ein Betrieb oberhalb des Konstruktionszyklus ist auch nicht unbedingt gut. Wenn die Zykluszeit beispielsweise 11 Sekunden betragen sollte, der Auftrag jedoch nur 10 Sekunden dauert, sieht das Produkt, das die Maschine verlässt, möglicherweise gut aus, weist jedoch versteckte Mängel auf, die dazu führen, dass es die nachfolgenden Qualitätskontrollen nicht besteht. In diesem Fall würde eine kontinuierliche Überwachung der Zykluszeit sofortige Warnmeldungen auslösen, um die Produktqualität schnell zu überprüfen und Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, um die Produktion weiterer Teile zu verhindern, die bald Ausschuss werden.

Jede Sekunde zählt. . . Wirklich
Die Aktionen des Bedieners, der Zustand und die Wartung der Ausrüstung sowie die Umgebungsbedingungen wirken sich alle auf die Formzykluszeit aus. Die frühzeitige Erkennung von Inhibitoren ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Korrekturen und eine erhöhte Leistung.

Eine gut gewartete Maschine ist schneller und zuverlässiger, was zu einer gleichmäßigeren Leistung führt. Ebenso können die Erfahrung und das Fachwissen des Bedieners einen erheblichen Einfluss auf den Formzyklus und die Produktivität der Maschine und letztendlich der Fabrik haben. Es muss ein System vorhanden sein, um historische Zykluszeiten kontinuierlich zu verfolgen, Wartungspläne zu verwalten und zu bestimmen, wie lang die Zykluszeit für jede Maschine sein sollte, um die Gesamtproduktivität und Rentabilität zu verbessern. Noch wichtiger ist, dass die Daten aus einem solchen System eine bessere Planung und Terminierung ermöglichen.

Nehmen wir an, eine Form ist mit einer Zykluszeit von 10 Sekunden ausgelegt. Um seine Aufgaben zu erfüllen und gute Teile herzustellen, könnte ein unerfahrener Bediener die Maschine mit einem Zyklus von 11 Sekunden betreiben. Sie fragen sich vielleicht: Was macht eine Sekunde wirklich aus? Eine zusätzliche Sekunde Zykluszeit bedeutet eine Produktivitätsreduzierung von 10%. Der kumulative Effekt bedeutet, dass für die Fertigstellung eines bestimmten Auftrags 10% mehr Zeit benötigt wird und die Gesamtleistung der Maschine pro Schicht 10% geringer ist. Die Rückführung der Maschine auf die Konstruktionsgeschwindigkeit würde eine Verbesserung von 11% gegenüber der reduzierten Geschwindigkeit ergeben (teilen Sie 9 Sekunden durch 10, um die prozentuale Verbesserung zu erhalten) und gleichzeitig die Effizienz und Produktivität steigern und die Kosten senken.

Optimierung der Maschinenauswahl
Die Verfolgung der Formleistung (Zykluszeit) nach Maschinen bietet auch die Möglichkeit, die Fabrik besser zu verwalten und eine optimale Leistung zu erzielen. Eine bestimmte Form kann auf einer Maschine effektiv in einem Zyklus von 10 Sekunden laufen, auf einer anderen jedoch in 8 Sekunden.

Wenn alle anderen Bedingungen gleich sind, kann es vorteilhafter sein, den Auftrag auf der zweiten Maschine auszuführen. Unter Berücksichtigung der zu verarbeitenden Aufträge und ihrer spezifischen Ausführungsraten, Farbvariationen, Prioritäten, Wartungspläne, Bedienerverfügbarkeit und anderer Faktoren können alternative Zuweisungen von Vorteil sein. Ohne gute Leistungsinformationen für Form, Maschine und Bediener sind diese Entscheidungen bestenfalls schwierig.

Eine relativ geringe Investition in die Datenerfassung kann die Produktionseffizienz erheblich steigern.

Kapitalrendite Eine weitere Messmöglichkeit besteht in der ständigen Überprüfung der Zykluszeit im Vergleich zur Verpackungseffizienz. Automatisierte Eingaben von der Maschine in der Fertigung, die direkt mit Barcode-Scans der zu verpackenden Artikel verglichen werden, können den Auftragsfortschritt und die Qualität (Ausschuss) laufend erfassen. Dies liefert kontinuierliche Echtzeitdaten für die Planung, wann der aktuelle Auftrag ausgeliefert und wann der nächste Auftrag begonnen werden kann. Darüber hinaus bietet dies den zusätzlichen Vorteil einer genaueren Verfolgung des Rohstoffverbrauchs.

In den meisten Fällen können einfache Maschinenüberwachungssensoren, die in Maschinensteuerungen integriert oder nachgerüstet werden, verwendet werden, um Datenerfassungs- und Analysefunktionen in Planungs- und Managementsystemen bereitzustellen. Eine relativ geringe Investition in die Datenerfassung liefert Input, der zu einer besseren Planung, effizienteren Betriebsabläufen und Fabrikmanagement sowie zu allgemeinen Effizienzsteigerungen führt.

Verstehen Sie die Warnsignale
Überall um uns herum gibt es Kontrollleuchten. Die Kontrollleuchte in der Konsole informiert uns, wenn das Auto gewartet werden muss. Der Rauchmelder piept, wenn die Batterie schwach ist. Die Bank schickt uns vielleicht eine SMS, wenn das Guthaben aufgebraucht ist.

Während es für Hersteller keine Warnsignale für „niedrige Produktivität“ gibt, gibt es klare Anzeichen für Leistungsdefizite und Probleme, wenn man weiß, wo man suchen muss und wie man deren Bedeutung priorisiert. Für Kunststoffverarbeiter ist die Formzykluszeit der wichtigste Leistungsindikator.