نوشتهی مایکل کلی، از شرکت Allied PhotoChemical، و دیوید هاگود، از شرکت Finishing Technology Solutions
تصور کنید که بتوانید تقریباً تمام VOCها (ترکیبات آلی فرار) را در فرآیند تولید لوله و تیوب حذف کنید، که معادل 10،000 پوند VOC در سال است. همچنین تصور کنید که با سرعت بیشتری با توان عملیاتی بیشتر و هزینه کمتر به ازای هر قطعه/فوت خطی تولید کنید.
فرآیندهای تولید پایدار، کلید حرکت به سمت تولید کارآمدتر و بهینهتر در بازار آمریکای شمالی هستند. پایداری را میتوان به روشهای مختلفی اندازهگیری کرد:
کاهش VOC
مصرف انرژی کمتر
نیروی کار بهینه شده
خروجی تولید سریعتر (بیشتر با کمتر)
استفاده کارآمدتر از سرمایه
به علاوه، ترکیبات زیادی از موارد فوق
اخیراً، یک تولیدکننده پیشرو لوله، استراتژی جدیدی را برای عملیات پوششدهی خود اجرا کرده است. پلتفرمهای پوششدهی قبلی این تولیدکننده، پایه آب بودند که حاوی VOC بالایی هستند و اتفاقاً قابل اشتعال نیز میباشند. پلتفرم پوششدهی پایداری که پیادهسازی شد، فناوری پوششدهی فرابنفش (UV) با ۱۰۰٪ جامد بود. در این مقاله، مشکل اولیه مشتری، فرآیند پوششدهی UV، بهبودهای کلی فرآیند، صرفهجویی در هزینه و کاهش VOC خلاصه شده است.
عملیات پوششدهی در تولید لوله
تولیدکننده از یک فرآیند پوششدهی پایه آب استفاده میکرد که همانطور که در تصاویر 1a و 1b نشان داده شده است، آشفتگی به جا گذاشت. این فرآیند نه تنها منجر به هدر رفتن مواد پوششدهی شد، بلکه خطری را در کارگاه ایجاد کرد که باعث افزایش قرار گرفتن در معرض VOC و خطر آتشسوزی شد. علاوه بر این، مشتری خواهان عملکرد پوشش بهبود یافته در مقایسه با عملیات پوششدهی پایه آب فعلی بود.
در حالی که بسیاری از متخصصان صنعت، پوششهای پایه آب را مستقیماً با پوششهای UV مقایسه میکنند، این یک مقایسه واقعبینانه نیست و میتواند گمراهکننده باشد. پوشش UV خود زیرمجموعهای از فرآیند پوششهای UV است.
شکل ۱. فرآیند مشارکت در پروژه
UV یک فرآیند است
UV فرآیندی است که مزایای زیستمحیطی قابل توجهی، بهبود کلی فرآیند، بهبود عملکرد محصول و البته، صرفهجویی در هر فوت پوشش خطی را ارائه میدهد. برای اجرای موفقیتآمیز یک پروژه پوشش UV، UV باید به عنوان فرآیندی با سه جزء اصلی در نظر گرفته شود - ۱) مشتری، ۲) یکپارچهساز تجهیزات اعمال و پخت UV و ۳) شریک فناوری پوشش.
هر سه مورد برای برنامهریزی و اجرای موفقیتآمیز یک سیستم پوشش UV بسیار مهم هستند. بنابراین، بیایید نگاهی به فرآیند کلی مشارکت در پروژه بیندازیم (شکل 1). در بیشتر موارد، این تلاش توسط شریک فناوری پوشش UV هدایت میشود.
کلید هر پروژه موفق، داشتن مراحل مشارکتی کاملاً تعریفشده، با انعطافپذیری درونی و توانایی انطباق با انواع مختلف مشتریان و کاربردهای آنها است. این هفت مرحله مشارکت، اساس یک مشارکت موفق پروژه با مشتری هستند: ۱) بحث کلی فرآیند؛ ۲) بحث بازگشت سرمایه؛ ۳) مشخصات محصول؛ ۴) مشخصات کلی فرآیند؛ ۵) آزمایشهای نمونه؛ ۶) درخواست استعلام/مشخصات کلی پروژه؛ و ۷) ارتباط مداوم.
این مراحل مشارکت میتوانند به صورت سریالی دنبال شوند، برخی میتوانند همزمان اتفاق بیفتند یا میتوانند جایگزین یکدیگر شوند، اما همه آنها باید تکمیل شوند. این انعطافپذیری ذاتی، بالاترین شانس موفقیت را برای شرکتکنندگان فراهم میکند. در برخی موارد، بهتر است از یک متخصص فرآیند UV به عنوان منبعی با تجربه ارزشمند صنعتی در همه اشکال فناوری پوشش، اما مهمتر از همه، تجربه قوی در فرآیند UV، استفاده شود. این متخصص میتواند همه مسائل را بررسی کند و به عنوان یک منبع بیطرف برای ارزیابی صحیح و منصفانه فناوریهای پوشش عمل کند.
مرحله ۱. بحث کلی فرآیند
اینجاست که اطلاعات اولیه در مورد فرآیند فعلی مشتری، با تعریف واضحی از طرح فعلی و نکات مثبت/منفی به وضوح مشخص شده، رد و بدل میشود. در بسیاری از موارد، باید یک توافقنامه عدم افشای متقابل (NDA) وجود داشته باشد. سپس، اهداف بهبود فرآیند که به وضوح تعریف شدهاند، باید مشخص شوند. این موارد میتوانند شامل موارد زیر باشند:
پایداری - کاهش VOC
کاهش نیروی کار و بهینه سازی
کیفیت بهبود یافته
افزایش سرعت خط
کاهش فضای کف
بررسی هزینههای انرژی
قابلیت نگهداری سیستم پوشش - قطعات یدکی و غیره
در مرحله بعد، معیارهای خاصی بر اساس این بهبودهای فرآیند شناساییشده تعریف میشوند.
مرحله ۲. بحث بازگشت سرمایه (ROI)
درک بازگشت سرمایه (ROI) برای پروژه در مراحل اولیه بسیار مهم است. اگرچه سطح جزئیات لازم نیست در سطحی باشد که برای تأیید پروژه مورد نیاز خواهد بود، اما مشتری باید طرح کلی روشنی از هزینههای جاری داشته باشد. این موارد باید شامل هزینه هر محصول، هر فوت خطی و غیره؛ هزینههای انرژی؛ هزینههای مالکیت معنوی (IP)؛ هزینههای کیفیت؛ هزینههای اپراتور/نگهداری؛ هزینههای پایداری؛ و هزینه سرمایه باشد. (برای دسترسی به محاسبهگرهای بازگشت سرمایه، به انتهای این مقاله مراجعه کنید.)
مرحله ۳. بحث در مورد مشخصات محصول
همانند هر محصولی که امروزه تولید میشود، مشخصات اولیه محصول در بحثهای اولیه پروژه تعریف میشوند. در مورد کاربردهای پوشش، این مشخصات محصول در طول زمان برای برآورده کردن نیازهای تولید تکامل یافتهاند و معمولاً با فرآیند پوشش فعلی مشتری برآورده نمیشوند. ما آن را «امروز در مقابل فردا» مینامیم. این یک عمل متعادلسازی بین درک مشخصات فعلی محصول (که ممکن است با پوشش فعلی برآورده نشوند) و تعریف نیازهای آینده واقعبینانه (که همیشه یک عمل متعادلکننده است) است.
مرحله ۴. مشخصات کلی فرآیند
شکل ۲. بهبودهای فرآیندی موجود هنگام گذار از فرآیند پوششهای پایه آب به فرآیند پوششهای UV
مشتری باید فرآیند فعلی را به همراه نکات مثبت و منفی شیوههای موجود، به طور کامل درک و تعریف کند. این موضوع برای یکپارچهساز سیستمهای UV مهم است تا مواردی که به خوبی پیش میروند و مواردی که خوب پیش نمیروند را در طراحی سیستم UV جدید در نظر بگیرد. اینجاست که فرآیند UV مزایای قابل توجهی را ارائه میدهد که میتواند شامل افزایش سرعت پوششدهی، کاهش نیاز به فضای کف و کاهش دما و رطوبت باشد (شکل 2 را ببینید). بازدید مشترک از تأسیسات تولیدی مشتری اکیداً توصیه میشود و چارچوبی عالی برای درک نیازها و الزامات مشتری فراهم میکند.
مرحله ۵. نمایش و اجرای آزمایشی
همچنین باید مشتری و یکپارچهساز سیستمهای UV از تأسیسات تأمینکننده پوششها بازدید کنند تا همه بتوانند در شبیهسازی فرآیند پوشش UV مشتری شرکت کنند. در این مدت، با انجام فعالیتهای زیر، ایدهها و پیشنهادات جدید بسیاری مطرح خواهد شد:
شبیهسازی، نمونهها و آزمایش
با آزمایش محصولات پوششی رقابتی، معیار سنجش خود را تعیین کنید
بررسی بهترین شیوهها
بررسی رویههای صدور گواهینامه کیفیت
با یکپارچهسازان UV آشنا شوید
تدوین برنامه عملیاتی دقیق برای پیشبرد امور
مرحله 6. درخواست استعلام / مشخصات کلی پروژه
سند RFQ مشتری باید شامل تمام اطلاعات و الزامات مربوط به عملیات پوشش UV جدید، همانطور که در مباحث فرآیند تعریف شده است، باشد. این سند باید بهترین شیوههای شناسایی شده توسط شرکت فناوری پوشش UV را در بر بگیرد، که میتواند شامل گرم کردن پوشش از طریق سیستم حرارتی با پوشش آب تا نوک تفنگ؛ گرمایش و هم زدن لوله؛ و مقیاسهایی برای اندازهگیری مصرف پوشش باشد.
مرحله ۷. ارتباط مداوم
ارتباط بین مشتری، نصاب UV و شرکت پوششهای UV بسیار مهم است و باید مورد توجه قرار گیرد. فناوری امروزه برنامهریزی و شرکت در تماسهای منظم از طریق Zoom/کنفرانس را بسیار راحت کرده است. هنگام نصب تجهیزات یا سیستم UV نباید غافلگیر شوید.
نتایج محقق شده توسط تولیدکننده لوله
یکی از حوزههای مهم برای بررسی در هر پروژه پوشش UV، صرفهجویی در هزینههای کلی است. در این مورد، تولیدکننده در چندین زمینه از جمله هزینههای انرژی، هزینههای نیروی کار و مواد مصرفی پوشش، صرفهجویی کرده است.
هزینههای انرژی - گرمایش فرابنفش با مایکروویو در مقابل گرمایش القایی
در سیستمهای پوشش پایه آب معمولی، نیاز به گرمایش قبل یا بعد از القای لوله وجود دارد. گرمکنهای القایی گرانقیمت و پرمصرف هستند و میتوانند مشکلات نگهداری قابل توجهی داشته باشند. علاوه بر این، محلول پایه آب به مصرف انرژی گرمکن القایی 200 کیلووات در مقایسه با 90 کیلووات مورد استفاده توسط لامپهای UV مایکروویو نیاز داشت.
جدول ۱. صرفهجویی در هزینه بیش از ۱۰۰ کیلووات ساعت با استفاده از سیستم مایکروویو UV با ۱۰ لامپ در مقایسه با سیستم گرمایش القایی
همانطور که در جدول 1 مشاهده میشود، این تولیدکننده لوله پس از اجرای فناوری پوشش UV، بیش از 100 کیلووات در ساعت صرفهجویی در مصرف انرژی داشته و در عین حال هزینههای انرژی را نیز بیش از 71000 دلار در سال کاهش داده است.
شکل ۳. تصویر صرفهجویی سالانه در هزینه برق
صرفهجویی در هزینه برای این کاهش مصرف انرژی بر اساس هزینه تخمینی برق ۱۴.۳۳ سنت بر کیلووات ساعت تخمین زده شد. کاهش ۱۰۰ کیلووات بر ساعت مصرف انرژی، که طی دو شیفت به مدت ۵۰ هفته در سال (پنج روز در هفته، ۲۰ ساعت در هر شیفت) محاسبه شده است، منجر به صرفهجویی ۷۱۶۵۰ دلاری میشود، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است.
کاهش هزینههای نیروی کار - اپراتورها و تعمیر و نگهداری
از آنجایی که واحدهای تولیدی همچنان در حال ارزیابی هزینههای نیروی کار خود هستند، فرآیند UV صرفهجوییهای بینظیری را در رابطه با ساعات کاری اپراتور و تعمیر و نگهداری ارائه میدهد. با پوششهای پایه آب، پوشش مرطوب میتواند در پاییندست تجهیزات جابجایی مواد جامد شود که در نهایت باید برداشته شود.
اپراتورهای این کارخانه تولیدی در مجموع ۲۸ ساعت در هفته را صرف برداشتن/تمیز کردن پوشش پایه آب از تجهیزات جابجایی مواد پاییندستی خود کردند.
علاوه بر صرفهجویی در هزینه (حدود ۲۸ ساعت کار ضربدر ۳۶ دلار [هزینه اضافی] در ساعت = ۱۰۰۸ دلار در هفته یا ۵۰۴۰۰ دلار در سال)، الزامات کار فیزیکی برای اپراتورها میتواند خستهکننده، وقتگیر و کاملاً خطرناک باشد.
مشتری برای هر سه ماه، پاکسازی پوشش را هدف قرار داده بود، با هزینه نیروی کار ۱۹۰۰ دلار در هر سه ماه، به علاوه هزینههای حذف پوشش که در مجموع ۲۵۰۰ دلار میشد. کل صرفهجویی در سال معادل ۱۰۰۰۰ دلار بود.
صرفهجویی در پوشش - پایه آب در مقابل UV
تولید لوله در محل مشتری ۱۲۰۰۰ تن در ماه از لولهای با قطر ۹.۶۲۵ اینچ بود. به طور خلاصه، این معادل تقریباً ۵۷۰۰۰۰ فوت خطی / حدود ۱۲۷۰۰ قطعه است. فرآیند اعمال فناوری جدید پوشش UV شامل تفنگهای اسپری با حجم بالا/فشار کم با ضخامت هدف معمول ۱.۵ میل بود. عملآوری با استفاده از لامپهای مایکروویو Heraeus UV انجام شد. صرفهجویی در هزینههای پوشش و هزینههای حمل و نقل/جابجایی داخلی در جداول ۲ و ۳ خلاصه شده است.
جدول 2. مقایسه هزینه پوشش - پوششهای UV در مقابل پوششهای پایه آب به ازای هر فوت خطی
جدول ۳. صرفهجوییهای بیشتر ناشی از کاهش هزینههای حمل و نقل ورودی و کاهش جابجایی مواد در محل
علاوه بر این، میتوان در هزینههای مواد و نیروی کار صرفهجویی بیشتری کرد و راندمان تولید را افزایش داد.
پوششهای UV قابل بازیافت هستند (پوششهای پایه آب این قابلیت را ندارند) و حداقل ۹۶٪ راندمان را ارائه میدهند.
اپراتورها زمان کمتری را صرف تمیز کردن و نگهداری تجهیزات اعمال میکنند زیرا پوشش UV خشک نمیشود مگر اینکه در معرض انرژی UV با شدت بالا قرار گیرد.
سرعت تولید سریعتر است و مشتری پتانسیل افزایش سرعت تولید از ۱۰۰ فوت در دقیقه به ۱۵۰ فوت در دقیقه را دارد - افزایشی ۵۰ درصدی.
تجهیزات فرآیند UV معمولاً دارای یک چرخه شستشوی داخلی هستند که بر اساس ساعات تولید ردیابی و برنامهریزی میشود. این چرخه را میتوان با توجه به نیاز مشتری تنظیم کرد که منجر به کاهش نیروی انسانی مورد نیاز برای تمیز کردن سیستم میشود.
در این مثال، مشتری متوجه صرفهجویی در هزینههای سالانه به میزان ۱،۲۷۷،۴۰۰ دلار شد.
کاهش VOC
همانطور که در شکل ۴ مشاهده میشود، پیادهسازی فناوری پوشش UV همچنین باعث کاهش VOCها شد.
شکل 4. کاهش VOC در نتیجه اجرای پوشش UV
نتیجهگیری
فناوری پوششهای UV به تولیدکنندگان لوله این امکان را میدهد که عملاً VOCها را در عملیات پوششدهی خود حذف کنند، ضمن اینکه یک فرآیند تولید پایدار را نیز ارائه میدهند که بهرهوری و عملکرد کلی محصول را بهبود میبخشد. سیستمهای پوشش UV همچنین باعث صرفهجویی قابل توجهی در هزینهها میشوند. همانطور که در این مقاله ذکر شده است، کل صرفهجویی مشتری سالانه بیش از ۱،۲۰۰،۰۰۰ دلار بوده است، به علاوه بیش از ۱۵۴۰۰۰ پوند از انتشار VOC را حذف کرده است.
برای اطلاعات بیشتر و دسترسی به محاسبهگرهای ROI، به آدرس www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/ مراجعه کنید. برای بهبودهای بیشتر فرآیند و یک مثال از محاسبهگر ROI، به آدرس www.uvebtechnology.com مراجعه کنید.
نوار کناری
مزایای پایداری/محیط زیستی فرآیند پوشش UV:
بدون ترکیبات آلی فرار (VOC)
بدون آلایندههای خطرناک هوا (HAP)
غیر قابل اشتعال
بدون حلال، آب یا پرکننده
بدون مشکل رطوبت یا دما در تولید
بهبودهای کلی فرآیند ارائه شده توسط پوششهای UV:
سرعت تولید سریع، بسته به اندازه محصول، از ۸۰۰ تا ۹۰۰ فوت در دقیقه
فضای فیزیکی کوچک کمتر از ۳۵ فوت (طول خطی)
حداقل کار در حال انجام
خشک شدن فوری بدون نیاز به مراقبتهای پس از خشک شدن
بدون مشکل پوشش مرطوب در پایین دست
عدم تنظیم پوشش برای مسائل مربوط به دما یا رطوبت
عدم نیاز به جابجایی/انبارداری ویژه در هنگام تغییر شیفت، تعمیر و نگهداری یا تعطیلیهای آخر هفته
کاهش هزینههای نیروی انسانی مرتبط با اپراتورها و تعمیر و نگهداری
قابلیت بازیابی اسپری اضافی، فیلتر کردن مجدد و وارد کردن مجدد به سیستم پوششدهی
بهبود عملکرد محصول با پوششهای UV:
نتایج آزمایش رطوبت بهبود یافته
نتایج عالی آزمایش مه نمکی
قابلیت تنظیم ویژگیهای پوشش و رنگ
روکشهای شفاف، متالیک و رنگی موجود است
هزینههای پوششدهی کمتر به ازای هر فوت خطی، همانطور که توسط محاسبهگر ROI نشان داده شده است:
زمان ارسال: ۱۴ دسامبر ۲۰۲۳
