Cómo calcular la capacidad y el rendimiento de una nueva línea de envasado de alimentos

Tabla de contenido

Qué cubre este artículo

Capacidad y rendimiento: comprender lo que realmente significan

La fórmula básica para la capacidad y el rendimiento

Ahora tenga en cuenta lo que realmente sucede en el suelo

Qué significa OEE y por qué debería saberlo

Algunos otros factores que no se deben pasar por alto

Conclusión: conozca sus números antes de comprometerse con cualquier cosa

La mayoría de las empresas manufactureras planifican en torno a lo que sus máquinas pueden hacer teóricamente. Observan una clasificación de velocidad en una hoja de especificaciones, la multiplican por las horas de un turno y asumen que ese número es lo que producirán.

Es una estrategia que luce muy bien sobre el papel. Después de todo, la mayoría de la gente lo ve simplemente como un simple problema matemático. Sin embargo, en la práctica, la línea suele quedar corta y nadie sabe realmente por qué.

La brecha entre lo que una máquina está diseñada para hacer y lo que realmente produce es uno de los problemas más comunes y evitables en las operaciones de envasado de alimentos. Comprender la diferencia entre capacidad y rendimiento es lo que separa las operaciones que consistentemente alcanzan sus objetivos de aquellas que los persiguen constantemente.

Qué cubre este artículo

• ¿Qué significan realmente la capacidad y el rendimiento en el contexto de una línea de envasado?

• La fórmula básica para calcular cada

• Los cuatro factores del mundo real que reducen la capacidad de rendimiento (tiempo de inactividad, cambios, pérdidas de velocidad, paquetes rechazados)

• Cómo medir la eficacia general del equipo (OEE) y por qué es importante

• Máquinas Hualian específicas construidas con características compatibles con OEE que le dan a su línea un mejor punto de partida

• Cuatro factores adicionales que la mayoría de los compradores pasan por alto

• Por qué nunca deberías comprometerte con una línea sin antes analizar estos números

Capacidad y rendimiento: comprender lo que realmente significan

¿Qué es realmente la capacidad en la fabricación?

La capacidad es el número máximo de unidades que una línea puede producir si todo funciona perfectamente; es decir, no hay paros, ni ralentizaciones, ni problemas de calidad, ni cambios de película, ni pausas. Es un techo teórico, derivado de la velocidad nominal de la máquina multiplicada por el tiempo total disponible en un turno o un día.

La capacidad importa para la planificación. Le indica el límite superior de lo que una máquina es físicamente capaz de hacer, lo cual es útil al comparar opciones o evaluar si una línea podría, en teoría, satisfacer la demanda. Pero aquí está el punto crítico: la capacidad nunca se logra en la práctica. Es un ideal que ignora todo lo que realmente sucede en una planta de producción, y la mayoría de los planes de producción elaborados en torno a la capacidad nominal en lugar de un rendimiento realista no alcanzan sus objetivos.

Rendimiento: la métrica que mucha gente pasa por alto

El rendimiento es lo que realmente sale de la línea en un turno determinado en lugar de ser simplemente la velocidad nominal de una máquina, es esa velocidad nominal ajustada hacia abajo por todo lo que lleva tiempo o reduce la producción: paradas no planificadas, mantenimiento planificado, cambios, períodos en los que la máquina funcionó más lento que su velocidad máxima, etc.

Toda empresa debe planificar en función del rendimiento, no de la capacidad. Si su objetivo de producción diaria requiere producir 20.000 paquetes por turno, entonces necesita saber el rendimiento que su máquina específica entregará para su producto específico; no el pico teórico en una hoja de especificaciones.

La fórmula básica para la capacidad y el rendimiento

Básicamente, podemos empezar a representar la relación entre rendimiento y capacidad como:

Capacidad = Velocidad de la máquina × Tiempo disponible

Ahora bien, si bien esta fórmula es simple, cada variable necesita una definición precisa.

La velocidad de la máquina es la producción nominal de la máquina, expresada en bolsas o paquetes por minuto u hora. Si una máquina tiene una capacidad nominal de 60 bolsas/min, son 3600 bolsas por hora a velocidad máxima.

El tiempo disponible es el tiempo total de producción en el que teóricamente la máquina podría funcionar. Para un turno de 8 horas con un descanso programado de 30 minutos, el tiempo disponible es de 450 minutos.

Imagine que una máquina tiene una capacidad nominal de 60 bolsas/min y funciona durante un turno disponible de 450 minutos. Esta máquina tendrá una capacidad teórica de 27.000 bolsas por turno.

NOTA: Para este ejemplo, el número final es su límite; no su producción real. Desea poder calcular el rendimiento que de manera realista se obtiene al otro lado del turno cuando se tiene en cuenta todo lo que podría retrasarse.

Ahora tenga en cuenta lo que realmente sucede en el suelo

La distancia entre capacidad y rendimiento está determinada por cuatro categorías de pérdidas en el mundo real. Cada uno reduce el techo teórico, y cada uno debe estimarse si estás construyendo una nueva línea.

Falta del tiempo

El tiempo de inactividad es cualquier período en el que la máquina deja de funcionar. Esto incluye paradas no planificadas debido a fallas, atascos, eros o interrupciones. También incluía tiempo de inactividad planificado para mantenimiento, limpieza e inspecciones.

Si su máquina se detiene durante 30 minutos de limpieza y otros 15 minutos por fallas no planificadas durante un turno de 8 horas, ya ha perdido casi el 10% de su tiempo disponible.

Cambios

Un cambio es cualquier período en el que la línea se detiene o se ralentiza para cambiar entre productos, tamaños de bolsas o tipos de películas. En una línea que ejecuta varios SKU, los cambios pueden fácilmente representar entre 30 y 60 minutos por turno, o incluso más. Multiplique eso por una semana completa de producción y la pérdida total se vuelve muy significativa.

Aquí es donde el diseño de la máquina influye directamente en el rendimiento. Las máquinas con ajuste de la longitud de la bolsa controlado por PLC, almacenamiento de parámetros con pantalla táctil y sistemas de cambio mecánico rápido permiten a los operadores moverse entre formatos en mucho menos tiempo que las máquinas que requieren el restablecimiento manual de cada parámetro individualmente.

La gama DXDK de Hualian, que incluye el DXDK-500II y el DXDK-1000II , utiliza control PLC e interfaces de pantalla táctil que permiten ajustar y recuperar rápidamente el tamaño de la bolsa, la temperatura de sellado y los parámetros de llenado. Esto reduce directamente el tiempo dedicado al cambio entre ejecuciones.

De manera similar, la gama DXDZ de máquinas de envasado horizontales, incluidas la DXDZ-450B y la DXDZ-350W/450W/630W , cuentan con control de temperatura inteligente con parámetros ajustables a través de la pantalla táctil HMI, junto con sistemas de seguimiento fotoeléctrico y autodiagnóstico de fallas que mantienen los tiempos de cambio y reinicio al mínimo. Para las líneas que procesan una variedad de tamaños de productos, estas características se traducen directamente en una mejora mensurable del rendimiento en comparación con las máquinas que carecen de ellas.

Pérdidas de velocidad

Las pérdidas de velocidad ocurren cuando la máquina está funcionando pero no a su velocidad máxima nominal. Puede que no lo sepas, pero en realidad sucede más de lo que la mayoría de los compradores esperan.

Por ejemplo, tamaños de gránulos ligeramente diferentes, cambios en el contenido de humedad entre lotes, variaciones en la tensión de la película, etc. pueden hacer que una máquina funcione por debajo de su velocidad máxima para mantener una calidad de sellado aceptable o una precisión de llenado. La precaución del operador durante el arranque y después de paradas menores añade una mayor reducción de la velocidad. Y cuando descubre que su máquina funciona al 80 % de la velocidad nominal en lugar del 100 %, observa una pérdida considerable durante un turno completo.

Paquetes rechazados

No todos los paquetes que salen de las mordazas de sellado son buenos. Algunos paquetes vienen con sellos débiles, pesos de llenado incorrectos, impresiones desalineadas o defectos en la película y serán rechazados. En líneas bien administradas con máquinas estables y productos consistentes, las tasas de rechazo pueden ser del 1 al 2 %. Pero, en líneas más nuevas, en líneas que procesan productos desafiantes o en máquinas que no se adaptan bien al producto, las tasas de rechazo pueden ser considerablemente más altas.

Qué significa OEE y por qué debería saberlo

La eficacia general del equipo (OEE) es el método estándar de la industria del embalaje para combinar todos estos factores en un único número de rendimiento.

Esencialmente, la OEE multiplica tres componentes:

• Disponibilidad: cuánto tiempo disponible la máquina estuvo realmente funcionando.

• Rendimiento: qué tan rápido corrió en comparación con su velocidad nominal cuando estaba corriendo

• Calidad: ¿Qué proporción de los paquetes producidos fueron buenos y aceptables?

Entonces, esto significa que

OEE = Disponibilidad × Rendimiento × Calidad

Un ejemplo sencillo:

Si su máquina estuvo disponible y funcionando durante el 85 % del turno (Disponibilidad = 0,85), funcionó al 90 % de la velocidad nominal cuando estaba en funcionamiento (Rendimiento = 0,90) y el 98 % de los paquetes producidos fueron buenos (Calidad = 0,98), entonces:

OEE = 0,85 × 0,90 × 0,98 = 74,9%

Esto significa que su rendimiento real es aproximadamente el 75 % de la capacidad teórica; no al 100%. Una línea con una capacidad teórica de 27.000 bolsas por turno produce, de manera realista, alrededor de 20.200 paquetes buenos.

Una puntuación OEE de clase mundial ronda el 85%. La mayoría de las líneas nuevas tienen un precio considerablemente más bajo; en algún lugar en el rango del 60-75%. Sin embargo, se notarán ligeras mejoras a medida que los equipos conozcan el equipo, se perfeccione la compatibilidad entre el producto y la máquina y se establezcan rutinas de mantenimiento.

Algunos otros factores que no se deben pasar por alto

Las cuatro pérdidas de rendimiento y el marco OEE cubren los factores a nivel de máquina. Pero varios factores operativos más amplios también afectan lo que realmente produce su línea y deben estar en su plan desde el principio.

Higiene y tiempo de limpieza.

En la producción de alimentos, cada ciclo de limpieza es un tiempo de inactividad y debe programarse en su planificación. Las líneas que manejan alérgenos, productos con alto contenido de humedad o productos sujetos a estrictos estándares de higiene pueden requerir limpieza entre cada ejecución o varias veces por turno.

Variabilidad del producto.

Si su producto cambia en el tamaño de los gránulos, el contenido de humedad o la consistencia entre lotes, el rendimiento de su máquina también variará. Un sistema de llenado calibrado para una condición de producto producirá pesos diferentes si el producto cambia.

Es posible que sea necesario ajustar los parámetros de sellado optimizados para un lote de película cuando llega el siguiente rollo con características ligeramente diferentes. Esta variabilidad es real, es común y aumenta tanto las pérdidas de velocidad como las tasas de rechazo.

Experiencia del operador.

Una línea dirigida por un equipo experimentado y bien capacitado funciona significativamente mejor que la misma línea dirigida por nuevos operadores que aún están aprendiendo a manejar las máquinas. Los operadores experimentados responden más rápido a fallas menores, realizan mejores ajustes de parámetros y anticipan los problemas antes de que provoquen paradas.

Equilibrio de líneas.

En una línea de varias máquinas, la máquina más lenta establece el techo para toda la línea. Si su máquina llenadora puede producir 60 paquetes por minuto pero su selladora solo puede sellar 45, su rendimiento es 45; Ninguna inversión en la máquina llenadora cambiará eso.

Antes de finalizar cualquier diseño de línea, mapee la tasa de rendimiento de cada máquina e identifique el cuello de botella. Luego, aborde primero el cuello de botella.

Conclusión: conozca sus números antes de comprometerse con cualquier cosa

La diferencia entre una línea de envasado que alcanza sus objetivos y una que consistentemente no alcanza sus objetivos rara vez es la velocidad nominal de la máquina. Casi siempre es la brecha entre lo que alguien supuso que produciría la máquina y lo que realmente produce después de tener en cuenta el tiempo de inactividad, los cambios, las pérdidas de velocidad, los rechazos, los ciclos de limpieza, la variabilidad del producto, el aprendizaje del operador y el equilibrio de la línea.

Las máquinas que comienzan con mejores líneas base de OEE le brindan más con qué trabajar desde el primer día. La gama de Hualian cubre aplicaciones en gránulos, polvo, escamas, flow-pack, termoformado y líquidos, con máquinas controladas por PLC diseñadas para una producción constante y estable. Explore nuestra gama completa de máquinas o comuníquese con nuestro equipo para analizar su producto, sus requisitos de producción y el punto de partida del equipo adecuado para su línea.