¿Cómo evalúo el potencial de OEE de una planta de mezclado de polvo moderna con limpieza automatizada?
La evaluación de los potenciales de OEE debería basarse en datos reales de lote, tiempo, calidad y limpieza. OEE significa eficacia global del equipo y se obtiene a partir de la disponibilidad, el rendimiento y la calidad:
OEE=Disponibilidad×Rendimiento×Calidad
En las instalaciones de mezclado de polvo deben tenerse en cuenta la carga, la dosificación, el mezclado, el vaciado, la limpieza, el cambio de producto, el muestreo y la liberación. Si la limpieza planificada forma parte del tiempo de producción planificado debe definirse de forma inequívoca de antemano. De lo contrario, los valores de OEE no son comparables entre instalaciones, productos o emplazamientos.
Crear los datos de partida
Como base sirve un periodo de referencia suficientemente largo con una combinación de productos representativa, por ejemplo varias semanas o campañas completas. Deberían registrarse los tiempos de inicio y fin de la carga, la dosificación, el mezclado, el vaciado, la limpieza, el cambio de formato y los cambios de producto. A esto se añaden las paradas no planificadas, los tiempos de espera de material o liberaciones, las averías, los remezclados, el rechazo, el reproceso y la cantidad de lote realmente alcanzada.
La disponibilidad describe la proporción del tiempo de producción definido en la que la instalación está realmente operativa. El rendimiento compara el tiempo de lote o de ciclo real con un tiempo teórico específico del producto y la formulación. La calidad evalúa la proporción de lotes o cantidades de producto que pueden liberarse sin reproceso. No toda desviación de calidad debería contarse de forma generalizada como pérdida de OEE; la asignación de remezclado, rechazo, pérdida de rendimiento y tiempo de espera debe realizarse de forma coherente y permanente.
Un periodo de registro fijo de cuatro a ocho semanas no es suficiente de forma general. En cambios de producto poco frecuentes, formulaciones estacionales o averías poco habituales puede ser necesario un periodo más largo. Más importante que un periodo de calendario es que los datos reflejen la operación real.
Evaluar la limpieza
La limpieza automatizada puede mejorar la disponibilidad si reduce el desmontaje, las tareas manuales y la dispersión del proceso. La limpieza en el sitio, o CIP, designa la limpieza en estado montado sin un desmontaje extenso. La limpieza húmeda en el sitio, o WIP, designa una limpieza húmeda en estado montado. El ahorro de tiempo alcanzable depende de la instalación, el producto y la suciedad; por ello, indicaciones generales como 30 a 90 minutos para CIP o varias horas para la limpieza manual no son fiables.
La evaluación debería registrar el tiempo de cambio completo: vaciado, aseguramiento de la instalación, preparación, limpieza, enjuague, secado, inspección, en su caso muestreo, así como liberación. Solo así se obtiene el tiempo de producción realmente perdido. Las actividades que se realizan en paralelo, como el pesaje previo del siguiente lote, pueden reducir el tiempo de cambio neto, siempre que el personal, la disponibilidad de material y los procesos de seguridad lo permitan.
La sensórica de limpieza, como la conductividad, el caudal, la presión, la temperatura o la turbidez de retorno, puede supervisar el proceso. Sin embargo, no constituye una prueba automática de que todas las superficies en contacto con el producto estén limpias. Una prueba de riboflavina, por ejemplo, evalúa el mojado y las posibles zonas de sombra de pulverización de un proceso de limpieza; no sustituye una validación de limpieza referida al producto. La FDA espera procedimientos de limpieza escritos y una evaluación documentada de su eficacia.
Una limpieza basada en el estado puede ser conveniente cuando la suciedad y la necesidad de limpieza pueden evaluarse con datos adecuados y fiables. En muchas aplicaciones reguladas siguen siendo necesarios programas de limpieza fijos y validados. Una reducción o supresión de los ciclos de limpieza solo debe realizarse si está respaldada por un análisis de riesgo, datos y, en su caso, una validación.
Mejorar el rendimiento y la calidad
Los potenciales de rendimiento suelen encontrarse en el tiempo de mezclado, la dosificación, la carga, el vaciado y la transferencia de material. Los tiempos teóricos no deberían definirse como valores generalizados de máquina, sino que deben aplicarse al producto, el tamaño de lote, la formulación y la ventana de proceso permitida. Una reducción del tiempo de mezclado solo tiene sentido si la homogeneidad y la calidad del producto requeridas siguen alcanzándose de forma fiable.
La analítica en línea puede ayudar, en productos adecuados, a evaluar más rápidamente el avance del mezclado, por ejemplo mediante la medición espectroscópica de humedad en línea. Las curvas de par o de corriente proporcionan indicaciones sobre el comportamiento del producto, pero no son una prueba general de homogeneidad. Su idoneidad como criterio de punto final de mezclado debe demostrarse para la formulación, la posición del sensor y el objetivo del proceso.
Otros factores que impulsan el rendimiento son las interrupciones breves, los problemas de dosificación, la formación de puentes, la descarga lenta, las cantidades residuales, las averías de transporte y los tiempos de espera. Un análisis de Pareto ordena las causas de pérdida según su contribución al tiempo perdido y concentra las medidas de mejora en las causas principales. El condition monitoring, en español supervisión del estado, puede ayudar a detectar tempranamente cambios en el accionamiento, los rodamientos, las juntas o los órganos de descarga. Requiere magnitudes de medición adecuadas y reacciones claramente definidas; la sensórica por sí sola no evita una avería.
El componente de calidad abarca sobre todo los lotes no liberables, el rechazo, el reproceso y, en su caso, los remezclados. Son relevantes la calidad de mezcla, la humedad, la distribución del tamaño de partícula, el rendimiento, las adherencias del producto, así como el riesgo de segregación en la descarga y la vía de transporte. Por ello, la estrategia de vaciado, las alturas de caída, la técnica de transporte y la geometría del depósito deberían formar parte de la evaluación. La tecnología analítica de proceso, o PAT, designa el uso de técnicas de medición y análisis adecuadas para la supervisión y el control de los procesos de fabricación. Puede hacer visibles antes las desviaciones de calidad, pero debe cualificarse o validarse para su finalidad concreta.
Calcular el potencial
En la práctica se recomienda el siguiente orden: primero se registran los tiempos de pérdida y las pérdidas de calidad en una estructura de eventos coherente. Después se priorizan las mayores fuentes de pérdida mediante un análisis de Pareto. A continuación se calculan únicamente los escenarios realmente viables, por ejemplo un tiempo de limpieza demostrablemente más corto, una proporción de remezclado reducida o un vaciado más rápido.
El beneficio económico no se deriva únicamente de una cifra de OEE más alta, sino de una capacidad de producción adicional utilizable, un reproceso evitado, un rechazo reducido, un menor uso de agentes de limpieza y posibles efectos en la inversión o el personal. Una hora de máquina libre solo tiene un valor económico si realmente se emplea para producción adicional o elimina un cuello de botella de capacidad.
Los valores de referencia generalizados, como un 65 a 85 por ciento de OEE, tienen poco valor informativo para los procesos de polvo por lotes. Los requisitos de limpieza, la duración de las campañas, el espectro de productos, la contención, las liberaciones de calidad y la definición elegida del tiempo de producción planificado influyen fuertemente en el valor. Son comparables sobre todo las instalaciones con el mismo modelo de tiempo y un porfolio de productos similar.
Evaluar y aprovechar los potenciales de OEE con amixon®
amixon® no evalúa los potenciales de OEE con valores de referencia generales, sino en función del producto concreto, el tamaño de lote previsto y la cadena de proceso completa. En el centro de ensayos se investigan con producto original el tiempo de mezclado, el vaciado, el esfuerzo de limpieza, el cambio de producto y, en su caso, la dosificación. De ello pueden derivarse tiempos teóricos realistas y una comparación fiable con la instalación existente. En Paderborn hay disponibles alrededor de 35 instalaciones de prueba para ello; existen centros de ensayo complementarios en Estados Unidos y varios países de Asia.
La disponibilidad puede respaldarse mediante el diseño de la instalación de mezclado. En muchos mezcladores amixon®, el mecanismo de mezclado está alojado exclusivamente por encima de la cámara de mezclado. Con ello se elimina un paso de eje inferior como punto de estanqueidad adicional en contacto con el producto. Las velocidades de giro bajas y un número reducido de componentes relevantes para el desgaste pueden reducir el esfuerzo de mantenimiento. De forma complementaria, amixon® apoya a los explotadores con inspecciones, mantenimiento, modernización, suministro de repuestos y, si se desea, con conceptos de mantenimiento orientados al estado. La disponibilidad realmente alcanzable sigue dependiendo del producto, el modo de operación, la limpieza, la estrategia de mantenimiento, la gestión de repuestos y el manejo.
Para el lado del rendimiento de la OEE son especialmente importantes el tiempo de mezclado, el vaciado y el cambio de producto. El mezclador vertical tipo HM genera flujos de mezcla superpuestos y con ello puede favorecer una mezcla intensiva y, al mismo tiempo, cuidadosa con el producto. Para el mezclador KoneSlid® tipo KS, amixon® indica, en aplicaciones adecuadas, una calidad de mezcla ideal tras aproximadamente 20 a 30 revoluciones, así como tiempos de vaciado cortos. Estos valores deben entenderse como una orientación referida al producto y la aplicación, y deben confirmarse para la formulación concreta.
La tecnología ComDisc® puede transportar los restos de producto hacia la salida y con ello mejorar el rendimiento, el cambio de producto y el esfuerzo de limpieza. Un vaciado residual elevado reduce la cantidad de producto que permanece en el mezclador y que después debe limpiarse o desecharse. El rendimiento de vaciado alcanzable depende de la adherencia del producto, la humedad, el tamaño de partícula, la densidad aparente y la ejecución del aparato. Por ello, resulta razonable evaluarlo en el marco de los ensayos con producto original.
Para la limpieza húmeda automatizada, amixon® ofrece, entre otros, el sistema WaterDragon®. La lanza de lavado se introduce automáticamente en la cámara de mezclado, limpia con agua a una presión comparativamente baja y puede combinarse con un secado automatizado. Un buen vaciado residual antes de iniciar la limpieza puede reducir el consumo de agua y el esfuerzo de limpieza. Sin embargo, la duración y la eficacia de limpieza reales dependen del producto, la suciedad, la geometría, la disposición de las boquillas, el caudal, la temperatura, la química de limpieza y el secado. Una limpieza húmeda automatizada no es automáticamente una limpieza validada; la eficacia debe demostrarse para el proceso previsto.
En el mezclador de contenedor tipo COM, el pesaje, el mezclado, la limpieza, el almacenamiento intermedio y el envasado pueden desacoplarse organizativamente. Esto puede mejorar la utilización de la estación de mezclado en caso de cambios de producto frecuentes, siempre que haya suficientes Mixtainer®, capacidad de limpieza y transporte, así como procesos de liberación adecuados. Por ello, el tiempo de limpieza no bloquea necesariamente el rendimiento global del sistema en la misma medida que en una única estación de mezclado fija.
El componente de calidad de la OEE puede respaldarse mediante una gestión de formulaciones reproducible, un diseño de mezclador adecuado, una elevada capacidad de vaciado y cambios de producto controlados. Los programas de mezclado pueden almacenarse en un control lógico programable, o PLC, y ejecutarse por lotes. La identificación de material mediante código de barras, así como las interfaces específicas del proyecto con sistemas de planificación de recursos empresariales, o sistemas ERP, o sistemas de ejecución de fabricación, o MES, pueden vincular la formulación, el lote y los parámetros de proceso. Para que estos datos puedan utilizarse en la trazabilidad, los análisis de causas y las evaluaciones de OEE, el modelo de datos, las marcas de tiempo, los derechos de usuario, la integridad de los datos y las categorías de parada deben estar claramente regulados en el sistema global.
Para aplicaciones reguladas, amixon® puede proporcionar documentación relevante para la cualificación y apoyar en la cualificación de diseño, la cualificación de instalación y la cualificación operacional, o DQ, IQ y OQ. La ejecución técnica puede orientarse a requisitos específicos del proyecto, como las GMP de la UE, el FDA 21 CFR Part 11, EHEDG, las normas 3-A Sanitary, ATEX o ASME. La responsabilidad de la validación de proceso y de limpieza, así como de la validación de los sistemas electrónicos, permanece en el explotador.
Según indicaciones propias, amixon® desarrolla y fabrica de forma centralizada en Paderborn. La elevada profundidad de fabricación, la documentación relevante para la cualificación, los ensayos en el centro de ensayos y el suministro de repuestos a largo plazo respaldan una evaluación del ciclo de vida en la que no solo se incluye la adquisición, sino también los tiempos de limpieza, las pérdidas de producto, el mantenimiento y la capacidad de adaptación en la evaluación de la OEE.