Как рассчитать производительность фасовочно-упаковочной линии

При запуске нового проекта заказчики часто ориентируются на «паспортную скорость» техники. Однако на практике заявленные показатели почти всегда отличаются. Причина — реальные условия эксплуатации: свойства сырья, формат упаковки, время наладки смены и загрузка оборудования.

Корректный расчет линии фасовки позволяет определить фактический выпуск, спрогнозировать окупаемость, спланировать логистику и подобрать оптимальную комплектацию. 

Что считать производительностью: единицы измерения и термины

Для начала необходимо определиться с терминологией и единицами измерения. Под производительностью обычно понимают объем продукции, произведенной за единицу времени. В зависимости от типа продукции это могут быть:

• Штуки в минуту (шт/мин) или упаковки в час (упак/час).

• Масса (кг/ч) или объем в час (л/ч).

Крайне важно различать три основных вида производительности:

1. Номинальная — максимальный теоретический показатель, который агрегат может выдать в идеальных условиях.

2. Техническая — показатель мощности при обработке определенного изделия с учетом его физико-химических характеристик, исключая временные затраты на административные и операционные остановки.

3. Фактическая — реальный объем годной продукции, произведенной за плановое время работы с учетом всех остановок, переналадок и брака.

Еще два фундаментальных понятия — такт (cycle time) и пропускная способность (throughput). Такт — это время, за которое оборудование совершает один рабочий цикл. Пропускная способность — это фактическое количество продукции, проходящее через систему за заданный промежуток. Комплекс работает как цепь: его итоговый результат зависит от самого «узкого места».

Из чего состоит фасовочно-упаковочная линия и где теряется скорость

Стандартный технологический комплекс включает последовательные операции, каждая из которых выполняется отдельным модулем:

1. Дозирование или розлив.

2. Формирование упаковки или подача готовой тары.

3. Герметизация (запайка, укупорка).

4. Маркировка и нанесение этикеток.

5. Контроль веса, герметичности, наличия этикетки.

6. Группировка в транспортную тару (короба).

7. Паллетирование.

Падения темпа могут возникать на любом этапе. Например, весовой дозатор может работать медленнее шнекового, но давать высочайшую точность. Автомат укупорки может давать сбои при нестабильной подаче крышек. Длинные конвейеры без накопителей увеличивают риск простоев при остановке любого узла. Таким образом, скорость линии равна скорости самого медленного узла. 

Базовая формула расчёта производительности (без поправок)

Номинальный показатель рассчитывается по формуле:

• Qном = 60 / tцикла (шт/мин), где t — длительность цикла в секундах.

• Если требуется выпуск по массе или объему используется формула:

• Q = (шт/час) × масса или объем единицы.

• Для многоголовчатых (многоручьевых) систем номинальный показатель умножается на количество параллельных потоков (n-lane): Qном = n-lane × (60 / t).

Понимание того, как рассчитать упаковочный автомат, начинается с анализа такта каждой машины.

Как найти узкое место: расчёт по каждому узлу

Для корректного анализа составляется таблица:

Такой анализ наглядно показывает, что самым медленным (лимитирующим) узлом в данном случае является этикетировщик. Именно он и будет определять последующие этапы.

Поправки, которые превращают «паспорт» в реальность

Паспортная скорость — это показатель из технической документации при стандартном продукте и непрерывной работе без остановок.

Продукт и упаковка

Свойства товара кардинально влияют на работу. Высокая вязкость замедляет розлив, склонность к пенообразованию требует увеличения срока цикла дозирования, абразивность изнашивает узлы, снижая стабильность. Упаковка также вносит коррективы: материал пленки и ее толщина определяют режимы запайки, форма и жесткость тары влияют на стабильность транспортирования и точность ориентации. 

Потери времени

Организационные и технологические остановки неизбежны. К ним относятся:

• Микропростои: залипание в бункере, перекос пакета при подаче, ложное срабатывание датчика.

• Регламентные операции: плановая мойка и санитарная обработка (CIP), смена расходных материалов (пленки, этикеток, термоэлементов).

• Переналадка: смена формата упаковки или изделия требует остановки и перенастройки устройства (время наладки).

• Операционная логистика: дозагрузка сырья, тары, крышек.

Расчёт фактической производительности через OEE

Наиболее объективным методом является использование показателя Overall Equipment Effectiveness (OEE) — общей эффективности оборудования. Фактический выпуск рассчитывается по формуле:

Qфакт = Qном × Доступность × Производительность × Качество

Где:

• Доступность: отношение полезного времени работы к плановому. Уменьшается из-за неплановых остановок, переналадки и обслуживания.

• Производительность: отношение фактической скорости к максимально достижимой. Снижается из-за микропростоев и работы на пониженной параметрах.

• Качество: доля годной продукции от общего объема произведенной. Определяется уровнем брака.

Как повысить производительность без замены всей линии

Повышение выпуска возможно без полной модернизации:

• балансировка bottleneck-узла;
  

• установка буферов между машинами;
  

• внедрение многоручьевых решений;

• улучшение подачи тары и пленки;
  

• автоматизация подачи крышек и этикеток;
  

• внедрение контроля качества «на линии».
  

Иногда корректная синхронизация дает больший эффект, чем покупка нового автомата.

Чек-лист данных, которые нужны для точного расчёта

Для составления корректного технического задания и подбора подготовьте следующую информацию:

1. Характеристики товара: плотность, вязкость, температура фасовки, сыпучесть, абразивность.

2. Параметры упаковки: тип (пакет, стакан, бутылка), материал, размеры, требования к герметичности.

3. Требования к дозированию: номинальная масса/объем, допустимое отклонение.

4. Производственный план: целевой выпуск в смену/сутки, количество смен, плановый фонд времени.

5. Режимы обслуживания: требования к частоте и продолжительности мойки.

6. Дополнительные операции: необходимость маркировки, контроля, группировки.

7. Условия в цехе: параметры электропитания, сжатого воздуха, температура и влажность.

Почему расчёт производительности лучше делать вместе с инженером

Самостоятельная предварительная оценка полезна, но гарантировать точность и учесть все нюансы может только специалист, обладающий опытом внедрения на разных производствах. 1001stanok.ru предлагает комплексный инжиниринговый подход:

• Анализ вашего техзадания и продукта.

• Подбор сбалансированной комплектации, где каждый узел оптимально согласован по функционалу.

• Расчет не абстрактной паспортной, а реальной эксплуатационной мощности с моделированием различных сценариев.

• Рекомендации по повышению эффективности существующих установок: от точек размещения накопителей до автоматизации.

• Полное сопровождение проекта: поставка, пусконаладка, обучение персонала.

Производительность — это не просто арифметика с паспортными значениями. Это комплексный анализ, объединяющий механику, технологию, организацию и экономику процесса.

Оставьте заявку — специалисты 1001 stanok помогут подобрать и внедрить упаковочное оборудование с учетом повышения продуктивности вашей производственной линии.