Czas przygotowań

Definicja

Czas przezbrojenia – w języku angielskim „Setup Time” lub „Changeover Time” – oznacza w produkcji i technice procesowej okres między ostatnim produktem zgodnym z wymaganiami z zakończonej partii a pierwszym produktem zgodnym z wymaganiami z następnej partii.

Obejmuje on wszystkie procesy przygotowawcze, przezbrojeniowe i końcowe, które są niezbędne do przygotowania maszyny, instalacji lub systemu roboczego do realizacji kolejnego zlecenia produkcyjnego po zakończeniu poprzedniego oraz, w razie potrzeby, przywrócenia ich do określonego stanu początkowego.

W kontekście mieszalników czas przezbrojenia obejmuje wszystkie prace niezbędne do przywrócenia mieszalnika do stanu gotowości do pracy i zgodności ze specyfikacją po zmianie produktu lub receptury: opróżnianie, czyszczenie, suszenie, ewentualną wymianę narzędzi, konfigurację sterowania oraz zapewnienie jakości przed uruchomieniem nowej partii.

Charakterystyka czasu przezbrojenia

Czas niegenerujący wartości dodanej

W trakcie czasu przezbrojenia nie dochodzi do tworzenia wartości dodanej: mieszalnik nie wytwarza produktów nadających się do sprzedaży, jednak nadal generuje koszty stałe związane z personelem, kapitałem inwestycyjnym, powierzchnią oraz, w razie potrzeby, energią. W zarządzaniu pracą i czasem czas przezbrojenia traktowany jest jako część czasu realizacji zlecenia, niezbędna do skonfigurowania i przezbrojenia systemu roboczego, niebędąca jednak częścią samego czasu wykonania.

Czas przezbrojenia wewnętrznego i zewnętrznego

W celu analizy i optymalizacji rozróżnia się:

• Czas przezbrojenia wewnętrznego: czynności, które można wykonać wyłącznie przy wyłączonej maszynie, np. otwarcie mieszalnika, czyszczenie wnętrza, wymiana narzędzi lub ręczna kontrola.
• Zewnętrzny czas przezbrojenia: czynności, które można przygotować równolegle do trwającej produkcji, na przykład przygotowanie kolejnej partii surowców, wstępne odważanie komponentów, przygotowanie środków czyszczących lub ustawianie parametrów poza bieżącą linią produkcyjną.

Systematyczne przenoszenie czynności przygotowawczych z kategorii wewnętrznej do zewnętrznej stanowi sedno metodyki SMED (Single Minute Exchange of Die), uznanego podejścia mającego na celu znaczne skrócenie czasów przygotowania.

Skład czasu przygotowania w przypadku mieszalników

Opróżnianie resztek z pojemnika mieszającego

Całkowite opróżnienie poprzedniej partii. Odpowiednie mieszalniki, dzięki stożkowej geometrii dna i konstrukcji o niewielkiej ilości przestrzeni martwej, zapewniają wysoki stopień opróżnienia, a tym samym zmniejszają nakład pracy związany z czyszczeniem.

Czyszczenie

Usuwanie resztek produktu w celu uniknięcia zanieczyszczeń krzyżowych, zwłaszcza w zastosowaniach spożywczych, farmaceutycznych i chemicznych:

• Czyszczenie na sucho: odsysanie, wydmuchiwanie lub wymiatanie pozostałości
• Czyszczenie na mokro (WIP/CIP): zautomatyzowane systemy czyszczenia lub mycia na miejscu (Cleaning-in-Place/Washing-in-Place) z dyszami rozpylającymi, płukaniem i końcowym suszeniem

Suszenie po czyszczeniu na mokro

Zapewnienie suchego stanu, odpowiedniego dla produktu, przed wsypaniem nowych partii proszku.

Wymiana narzędzi i komponentów

Wymiana lub dostosowanie elementów mieszających, uszczelnień lub armatury wylotowej w celu optymalizacji procesu pod kątem innych właściwości produktu.

Konfiguracja sterownika

Wgranie nowej receptury do sterownika, ustawienie prędkości obrotowych, czasów mieszania, regulacji temperatury oraz, w razie potrzeby, dalszych etapów procesu, takich jak dyspergowanie lub granulowanie.

Próba robocza i zatwierdzenie jakości

Próba eksploatacyjna w celu sprawdzenia działania i szczelności, w razie potrzeby kontrole w trakcie procesu, takie jak jednorodność i wilgotność, a także dopuszczenie instalacji do produkcji nowej partii zgodnej ze specyfikacją.

W zależności od właściwości produktu – np. lepkości, higroskopijności, toksyczności lub alergogenności – procesy czyszczenia i kontroli mogą stanowić znacznie większą część całkowitego czasu przezbrojenia.

Wpływ konstrukcji na czas przygotowania

Mieszalniki pionowe oferują w porównaniu z wieloma poziomymi systemami mieszania zalety konstrukcyjne, które pozytywnie wpływają na czas przygotowania:

• wysoki stopień opróżniania dzięki stożkowej lub lejkowatej geometrii zbiornika
• dobry dostęp od góry poprzez duże drzwi inspekcyjne i czyszczące, umożliwiające ręczne kontrole i prace czyszczące
• zmniejszone powierzchnie przywierania dzięki centralnym narzędziom mieszającym i przeważającej części powierzchni pionowych, co ogranicza osadzanie się proszku i zapotrzebowanie na czyszczenie
• możliwość czyszczenia CIP i WIP przy odpowiednim wyposażeniu, co umożliwia zautomatyzowane, powtarzalne procesy czyszczenia przy niewielkim nakładzie personelu

Spójna konstrukcja higieniczna – polerowane powierzchnie, unikanie przestrzeni martwych, brak poziomych powierzchni do odkładania, odpowiednie rozwiązania w zakresie uszczelnień i kołnierzy – dodatkowo skraca czas czyszczenia i kontroli oraz zwiększa łatwość czyszczenia i bezpieczeństwo produktu.

Znaczenie ekonomiczne i optymalizacja

Znaczenie dla wydajności i wskaźnika OEE

Czas przezbrojenia jest kluczowym czynnikiem wpływającym na całkowitą efektywność sprzętu. Każda minuta, w której mieszalnik stoi z powodu czynności związanych z przezbrojeniem, skraca netto dostępny czas produkcji, podczas gdy koszty stałe nadal rosną.

Przykład: Cztery zmiany produktu dziennie, każda z 60-minutowym czasem przezbrojenia, dają łącznie 240 minut, czyli cztery godziny przestoju dziennie. Skrócenie tego czasu do 40 minut na każdą zmianę pozwala zyskać 80 minut dodatkowego czasu produkcyjnego dziennie – bez konieczności inwestowania w dodatkową wydajność maszyn.

Zalety krótkich czasów przezbrajania

• większa elastyczność: ekonomiczna produkcja małych partii i częste zmiany produktów, na przykład w przypadku receptur dostosowanych do indywidualnych potrzeb klientów lub produktów sezonowych
• niższe koszty produkcji: skrócone przestoje obniżają koszty jednostkowe, ponieważ stałe koszty zakładu i personelu rozkładają się na większą wyprodukowaną ilość
• szybsza zdolność reagowania: produkcja może w krótkim czasie reagować na wymagania rynku, wąskie gardła w dostawach lub zmiany receptur
• poprawa higieny i bezpieczeństwa produktów: ustandaryzowane, wydajne procesy przezbrajania i czyszczenia minimalizują zanieczyszczenie krzyżowe
• Bezpieczeństwo pracy i ergonomia: łatwo dostępne, zaprojektowane z uwzględnieniem higieny mieszalniki z systemami szybkiej wymiany i zautomatyzowanymi rozwiązaniami czyszczącymi ograniczają czynności obciążające fizycznie

Typowe działania optymalizacyjne

• Metodyka SMED: systematyczna analiza i rozdzielenie wewnętrznych i zewnętrznych czynności przygotowawczych, standaryzacja procesów, redukcja liczby czynności i czasów przemieszczania się
• Zautomatyzowane systemy czyszczenia: zintegrowane dysze natryskowe, zaprogramowane cykle mycia i zdefiniowane fazy suszenia zapewniające powtarzalne wyniki czyszczenia
• Zarządzanie recepturami i parametrami za pośrednictwem sterownika oraz nadrzędnych systemów produkcyjnych: scentralizowane zarządzanie i szybkie ładowanie receptur produkcyjnych, automatyczne ustawianie parametrów procesowych oraz dokumentacja zmian partii
• Systemy szybkiej wymiany: systemy montażowe bez użycia narzędzi lub z minimalnym użyciem narzędzi dla elementów mieszających, uszczelek i armatury wylotowej

• Sprytne planowanie produkcji: sekwencjonowanie zleceń produkcyjnych według rodzin produktów, kolorów lub wymagań higienicznych, aby przeprowadzać czasochłonne czyszczenie tylko wtedy, gdy jest to rzeczywiście konieczne

   

Pojęcia powiązane

czas realizacji zlecenia, zmiana partii, CIP i WIP, OEE, SMED, zanieczyszczenie krzyżowe, czas przestoju.

Przy projektowaniu i ocenie mieszalników należy zawsze wymagać, oprócz samej jakości mieszania, przejrzystego przedstawienia przewidywanych czasów przezbrajania, opróżniania i czyszczenia. Czasy te często mają większy wpływ na długoterminowe koszty eksploatacji, elastyczność i ogólne ekonomiczne wykorzystanie instalacji niż cena zakupu.