دانشنامه جامع کمپرس یخ69
فصل ۶۹
دانشنامه جامع کمپرس یخ و ژلپک
روش طراحی ژلپک با حداقل وزن فیلم و بیشترین دوام؛ بررسی نسبت سطح به حجم، ضخامت فیلم، شکل کیسه، تعداد دوختها، کاهش نقاط ضعف، کاهش مصرف پلاستیک و محاسبه قیمت تمامشده بستهبندی در تولید انبوه
69-1 ـ مقدمه
در تولید انبوه ژلپک، فیلم بستهبندی یکی از مهمترین اجزای قیمت تمامشده است. هرچه تعداد بستهها بیشتر شود، حتی کاهش چند گرم از وزن فیلم هر بسته میتواند اثر اقتصادی قابل توجهی ایجاد کند.
اما کاهش مصرف فیلم نباید باعث افزایش نشتی، پارگی یا کاهش عمر محصول شود.
هدف اصلی این فصل، بررسی نقطه تعادل میان:
کمترین مصرف فیلم + بیشترین دوام + قابلیت دوخت مناسب + قیمت پایین + عملکرد حرارتی مطلوب
است.
—
69-2 ـ چرا کاهش وزن فیلم مهم است؟
فرض کنید یک میلیون ژلپک تولید شود.
اگر وزن فیلم هر بسته فقط ۲ گرم کاهش یابد:
[
1,000,000\times2=2,000,000g
]
یعنی:
۲۰۰۰ کیلوگرم کاهش مصرف فیلم
بنابراین اصلاح چند گرم در هر بسته میتواند در تولید انبوه اهمیت زیادی داشته باشد.
—
69-3 ـ اما کاهش فیلم همیشه اقتصادی نیست
اگر کاهش فیلم باعث افزایش:
– نشتی؛
– برگشتی؛
– خرابی؛
– ضایعات تولید؛
– هزینه گارانتی؛
– توقف خط
شود، صرفهجویی اولیه ممکن است از بین برود.
پس معیار درست، هزینه کل محصول است، نه فقط قیمت فیلم.
—
69-4 ـ وزن فیلم چگونه محاسبه میشود؟
به صورت ساده:
[
M_f=A\times t\times \rho
]
که در آن:
– (M_f): جرم فیلم؛
– (A): مساحت فیلم؛
– (t): ضخامت؛
– (\rho): چگالی فیلم.
بنابراین کاهش وزن میتواند از طریق کاهش:
– مساحت؛
– ضخامت؛
– چگالی
انجام شود.
—
69-5 ـ سطح مورد نیاز بسته
برای یک بسته ساده مستطیلی، مساحت تقریبی فیلم تابعی از طول، عرض و حاشیه دوخت است.
اگر:
[
L=30cm
]
و:
[
W=20cm
]
باشد، سطح هندسی دو طرف تقریباً:
[
A=2LW
]
است.
اما در تولید واقعی باید حاشیه دوخت و قسمتهای اضافی نیز محاسبه شوند.
—
69-6 ـ نسبت سطح به حجم
یکی از شاخصهای مهم طراحی:
[
\frac{A}{V}
]
است.
هرچه این نسبت بیشتر باشد، برای حجم مشخص ماده، سطح فیلم بیشتری لازم است.
بنابراین بسته بسیار نازک و بزرگ ممکن است نسبت به یک بسته جمعوجور، فیلم بیشتری مصرف کند.
—
69-7 ـ بسته تخت
بسته تخت مزیت مهمی در انتقال حرارت دارد.
سطح تماس زیاد باعث میشود ژلپک بتواند در تماس گستردهتری با محیط سرد یا محصول قرار گیرد.
اما این مزیت با افزایش مساحت فیلم همراه است.
—
69-8 ـ بسته ضخیمتر
با افزایش ضخامت بسته، برای یک حجم مشخص ممکن است مساحت فیلم کاهش یابد.
اما بسته ضخیمتر ممکن است:
– دیرتر منجمد شود؛
– انتقال حرارت داخلی متفاوتی داشته باشد؛
– سطح تماس کمتری ایجاد کند.
بنابراین طراحی باید همزمان حرارتی و اقتصادی باشد.
—
69-9 ـ یک بسته بزرگ یا چند بسته کوچک؟
فرض کنید مجموع جرم ژل:
۲ کیلوگرم
باشد.
دو گزینه:
گزینه A: یک بسته ۲ کیلوگرمی
گزینه B: چهار بسته ۵۰۰ گرمی
گزینه B انعطافپذیری بیشتری ایجاد میکند، اما تعداد دوختها و مقدار فیلم افزایش مییابد.
—
69-10 ـ تعداد دوخت و مصرف فیلم
هرچه تعداد بستهها بیشتر شود، معمولاً:
– تعداد دوختها بیشتر؛
– سطح فیلم بیشتر؛
– زمان تولید بیشتر؛
– نقاط بالقوه خرابی بیشتر
خواهد شد.
بنابراین تقسیم محصول به تعداد زیادی بسته کوچک همیشه بهترین گزینه نیست.
—
69-11 ـ هندسه مناسب
سه شکل را میتوان مقایسه کرد:
1. مستطیلی؛
2. تقریباً مربعی؛
3. کشیده.
شکل مناسب باید براساس فضای موجود در جعبه، سطح تماس و میزان فیلم مورد نیاز انتخاب شود.
—
69-12 ـ گوشههای بسته
گوشهها از نظر مکانیکی اهمیت زیادی دارند.
گوشههای بسیار تیز ممکن است محل تمرکز تنش باشند.
بنابراین میتوان شکل گوشه را با نمونهسازی اصلاح کرد.
—
69-13 ـ شعاع گوشه
افزایش شعاع گوشه ممکن است باعث کاهش تمرکز تنش شود.
اما اگر شعاع بیش از حد بزرگ شود، شکل مفید بسته تغییر کرده و ممکن است فضای بیشتری در بستهبندی ثانویه اشغال کند.
پس باید بین مقاومت و استفاده از فضا تعادل برقرار شود.
—
69-14 ـ ضخامت فیلم
کاهش ضخامت فیلم سادهترین روش کاهش مصرف ماده است، اما باید با آزمون همراه باشد.
برای مثال میتوان سه نمونه ساخت:
نمونه| ضخامت نسبی| آزمون
A| کم| مکانیکی + نشتی
B| متوسط| مکانیکی + نشتی
C| زیاد| مکانیکی + نشتی
سپس نتایج مقایسه شوند.
—
69-15 ـ حداقل ضخامت عملی
حداقل ضخامت تئوری با حداقل ضخامت قابل استفاده یکسان نیست.
فیلم ممکن است در آزمایش ساده سالم باشد، اما در تولید واقعی به دلیل:
– نوسان ضخامت؛
– خطای دوخت؛
– ضربه؛
– انجماد
خراب شود.
بنابراین باید حاشیه اطمینان تولید در نظر گرفته شود.
—
69-16 ـ یکنواختی ضخامت
فیلمی با ضخامت اسمی مناسب، اگر یکنواختی ضعیفی داشته باشد، میتواند نقطههای ضعیف ایجاد کند.
کنترل کیفیت فیلم باید در صورت امکان شامل اندازهگیری ضخامت در نقاط مختلف باشد.
—
69-17 ـ دوخت و مصرف فیلم
حاشیهای که برای دوخت در نظر گرفته میشود بخشی از فیلم مصرفی است.
اگر حاشیه دوخت:
[
s
]
باشد، ابعاد برش باید با در نظر گرفتن آن تعیین شود.
کاهش بیش از حد حاشیه دوخت ممکن است ریسک نشتی را بالا ببرد.
—
69-18 ـ دوخت باریک یا عریض
دوخت باریک معمولاً فیلم کمتری مصرف میکند.
اما دوخت بسیار باریک ممکن است حاشیه ایمنی کمتری داشته باشد.
دوخت عریضتر میتواند استحکام اتصال را افزایش دهد، ولی مصرف فیلم را نیز بالا میبرد.
بنابراین باید با آزمون استحکام انتخاب شود.
—
69-19 ـ دوخت چندگانه
دوخت دوم یا سوم میتواند در برخی طراحیها نقش ایمنی داشته باشد.
اما اضافهکردن دوخت بیشتر:
– مصرف فیلم؛
– زمان تولید؛
– انرژی؛
– پیچیدگی
را افزایش میدهد.
در نتیجه بهتر است ابتدا کیفیت یک دوخت مناسب بررسی شود.
—
69-20 ـ اهمیت کنترل فرآیند دوخت
در بسیاری از موارد، به جای افزایش ضخامت فیلم میتوان با اصلاح فرآیند دوخت، دوام را افزایش داد.
پارامترهای اصلی:
دما + زمان + فشار
باید کنترل شوند.
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
—
69-21 ـ فیلم چندلایه و اقتصاد تولید
فیلم چندلایه ممکن است قیمت هر کیلوگرم بالاتری داشته باشد، اما اگر با ضخامت کمتر عملکرد مورد نیاز را ارائه دهد، هزینه نهایی الزاماً بیشتر نخواهد بود.
بنابراین مقایسه باید براساس:
هزینه هر بسته
انجام شود، نه فقط قیمت هر کیلو فیلم.
—
69-22 ـ محاسبه هزینه فیلم
اگر:
[
M_f=8g
]
و قیمت فیلم:
[
P_f=200,000
]
تومان به ازای هر کیلوگرم باشد، هزینه فیلم تقریباً:
[
0.008\times200,000=1,600
]
تومان خواهد بود.
این فقط یک مثال محاسباتی است.
—
69-23 ـ اثر کاهش ۱ گرم فیلم
اگر وزن فیلم از ۸ گرم به ۷ گرم برسد:
[
\Delta M=1g
]
در تولید یک میلیون بسته:
[
1,000,000g=1000kg
]
فیلم کمتری مصرف خواهد شد.
صرفهجویی مالی واقعی باید با قیمت روز مواد محاسبه شود.
—
69-24 ـ هزینه کل بسته
هزینه واقعی شامل:
[
C_{total}=C_{gel}+C_{film}+C_{seal}+C_{labor}+C_{energy}+C_{QC}+C_{waste}
]
است.
بنابراین فیلم تنها یکی از اجزای قیمت تمامشده است.
—
69-25 ـ ضایعات فیلم
در تولید صنعتی مقداری از فیلم به علت:
– برش؛
– تنظیم دستگاه؛
– خطای چاپ؛
– خطای دوخت؛
– تغییر سایز
به ضایعات تبدیل میشود.
در محاسبه اقتصادی باید درصد ضایعات واقعی خط وارد شود.
—
69-26 ـ اثر طراحی بر ضایعات
طراحی نامناسب ممکن است باعث افزایش پرت فیلم شود.
اگر ابعاد کیسه با عرض رول هماهنگ نباشد، بخش قابل توجهی از رول ممکن است بلااستفاده بماند.
پس طراحی باید با عرض واقعی رول نیز هماهنگ شود.
—
69-27 ـ بهینهسازی عرض رول
فرض کنید عرض رول:
[
100cm
]
باشد.
اگر عرض برش هر کیسه ۲۰ سانتیمتر باشد، در حالت ایدهآل میتوان چند ردیف در عرض رول قرار داد.
اما اگر عرض کیسه ۲۳ سانتیمتر باشد، ممکن است پرت افزایش پیدا کند.
بنابراین ابعاد محصول و عرض رول باید همزمان انتخاب شوند.
—
69-28 ـ طراحی برای دستگاه
ابعاد بهینه روی کاغذ ممکن است برای دستگاه موجود مناسب نباشد.
باید موارد زیر بررسی شوند:
– عرض رول؛
– سرعت دستگاه؛
– محدوده دوخت؛
– طول برش؛
– ظرفیت پرکن؛
– فضای لازم برای حاشیه دوخت.
—
69-29 ـ کاهش نقاط ضعف
هدف فقط کاهش وزن فیلم نیست.
باید نقاط بالقوه خرابی نیز کاهش یابد.
نقاط مهم:
– گوشهها؛
– محل دوخت؛
– محل اتصال فیلم؛
– قسمتهای تاخورده؛
– محل تماس با قطعات سخت.
—
69-30 ـ حذف دوختهای غیرضروری
اگر طراحی بتواند با یک الگوی سادهتر دوخت تولید شود، ممکن است:
– سرعت تولید افزایش یابد؛
– مصرف فیلم کاهش یابد؛
– احتمال خطای انسانی کم شود.
این موضوع باید با آزمون نشتی تأیید شود.
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
—
69-31 ـ رابطه دوام و ضخامت
رابطه میان ضخامت فیلم و دوام لزوماً خطی نیست.
مثلاً افزایش ۱۰ درصد ضخامت الزاماً به معنی افزایش ۱۰ درصد عمر نیست.
بنابراین بهتر است داده واقعی تولید شود.
—
69-32 ـ طراحی آزمایش ضخامت
سه یا چهار ضخامت قابل بررسی انتخاب کنید.
برای هر ضخامت حداقل چند نمونه بسازید و موارد زیر را ثبت کنید:
– وزن؛
– نشتی؛
– استحکام دوخت؛
– سوراخشدن؛
– سقوط؛
– چرخه انجماد و ذوب.
—
69-33 ـ شاخص اقتصادی
میتوان شاخصی مانند زیر تعریف کرد:
[
I_e=\frac{\text{عمر چرخهای}}{\text{هزینه فیلم}}
]
هرچه این شاخص در شرایط یکسان بیشتر باشد، استفاده از فیلم از نظر این معیار اقتصادیتر است.
—
69-34 ـ شاخص دوام
برای مقایسه دو فیلم میتوان از:
[
I_d=\frac{N}{M_f}
]
استفاده کرد.
که:
– (N): تعداد چرخه موفق؛
– (M_f): جرم فیلم.
این شاخص نیز فقط برای مقایسه داخلی مناسب است.
—
69-35 ـ شاخص ترکیبی
برای توسعه صنعتی میتوان چند شاخص را کنار هم گذاشت:
[
I=\frac{Q\times N}{C}
]
که در آن:
– (Q): ظرفیت سرمایشی مفید؛
– (N): تعداد چرخه؛
– (C): هزینه بسته.
این شاخص میتواند به مقایسه طرحهای مختلف کمک کند.
—
69-36 ـ مثال مقایسه دو فیلم
فرض کنید:
فیلم A: هزینه ۲۰۰۰ تومان، عمر ۳۰ چرخه
فیلم B: هزینه ۲۵۰۰ تومان، عمر ۵۰ چرخه
هزینه فیلم به ازای هر چرخه:
A:
[
2000/30=66.7
]
B:
[
2500/50=50
]
در این مثال فرضی، فیلم گرانتر در هر چرخه هزینه پایینتری دارد.
اما این فقط هزینه فیلم است و هزینه کل سیستم باید بررسی شود.
—
69-37 ـ تأثیر وزن بسته بر حملونقل
در برخی بازارها، ژلپک در تعداد زیاد حمل میشود.
کاهش وزن فیلم میتواند وزن کل محموله را کمی کاهش دهد.
اما سهم اصلی وزن معمولاً مربوط به ماده سردکننده است.
بنابراین باید مشخص شود که کاهش فیلم واقعاً چه اثری بر هزینه حمل دارد.
—
69-38 ـ تأثیر حجم بسته
حجم خارجی نیز میتواند هزینه حمل و انبارش را تحت تأثیر قرار دهد.
بستهای که فیلم کمتری دارد اما فضای بیشتری اشغال میکند، ممکن است از نظر حملونقل مناسب نباشد.
—
69-39 ـ طراحی فشرده
برای حمل تعداد زیادی بسته، طراحی باید طوری باشد که بستهها بتوانند با حداقل فضای مرده کنار هم قرار گیرند.
مستطیلها معمولاً برای چیدمان منظم مناسب هستند، اما شکل نهایی باید براساس جعبه مقصد تعیین شود.
—
69-40 ـ ارتباط شکل با انتقال حرارت
شکل بسته علاوه بر اقتصاد، عملکرد حرارتی را نیز تغییر میدهد.
بسته تخت:
– سطح تماس بیشتر؛
– ضخامت کمتر؛
– انجماد بالقوه سریعتر
دارد.
بسته ضخیم:
– حجم متمرکزتر؛
– سطح تماس کمتر؛
– احتمال انجماد کندتر
دارد.
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
—
69-41 ـ کاهش وزن فیلم بدون کاهش دوام
به جای کاهش کورکورانه ضخامت، میتوان این مسیر را دنبال کرد:
اصلاح هندسه → اصلاح حاشیه دوخت → حذف نقاط غیرضروری → انتخاب فیلم مناسب → بهینهسازی ضخامت → کنترل دوخت
این روش معمولاً منطقیتر از صرفاً نازک کردن فیلم است.
—
69-42 ـ نقش کیفیت مواد اولیه
دو فیلم با ضخامت یکسان ممکن است عملکرد یکسانی نداشته باشند.
ویژگیهای ماده اولیه، فرآیند تولید فیلم و ساختار لایهها میتواند رفتار مکانیکی را تغییر دهد.
بنابراین مشخصات فنی تأمینکننده باید ثبت شود.
—
69-43 ـ کنترل کیفیت فیلم ورودی
برای هر رول میتوان مواردی مانند:
– ضخامت؛
– عرض؛
– وزن رول؛
– ظاهر؛
– یکنواختی؛
– قابلیت دوخت
را بررسی کرد.
—
69-44 ـ کنترل وزن هر بسته
وزن فیلم را میتوان به صورت نمونهای اندازهگیری کرد.
اگر وزن ناگهان تغییر کند، ممکن است:
– عرض برش؛
– ضخامت؛
– طول کیسه
تغییر کرده باشد.
این کنترل ساده میتواند تغییرات خط تولید را آشکار کند.
—
69-45 ـ آزمون نشتی در تولید
یک برنامه کنترل کیفی میتواند شامل:
بازرسی ظاهری ۱۰۰ درصدی
و
آزمون مکانیکی نمونهای
باشد.
شدت آزمون باید براساس ریسک محصول و نتایج تولید تعیین شود.
—
69-46 ـ طراحی پایلوت
قبل از تولید میلیونها بسته، بهتر است یک سری آزمایشی تولید شود.
مثلاً:
۱۰۰ تا ۱۰۰۰ بسته
با طراحی نهایی تولید و سپس از نظر:
– سرعت خط؛
– ضایعات؛
– وزن فیلم؛
– نشتی؛
– کیفیت دوخت
بررسی شوند.
عدد دقیق نمونه آزمایشی باید متناسب با فرآیند باشد.
—
69-47 ـ فرمول پیشنهادی تصمیمگیری
برای هر طراحی این موارد ثبت شود:
شاخص| طرح A| طرح B| طرح C
وزن فیلم| ثبت| ثبت| ثبت
قیمت فیلم| ثبت| ثبت| ثبت
نشتی| ثبت| ثبت| ثبت
عمر چرخهای| ثبت| ثبت| ثبت
زمان تولید| ثبت| ثبت| ثبت
ضایعات| ثبت| ثبت| ثبت
ظرفیت سرمایشی| ثبت| ثبت| ثبت
انتخاب طرح نهایی باید براساس مجموعه نتایج انجام شود.
—
69-48 ـ مسیر بهینهسازی صنعتی
مسیر پیشنهادی:
1. تعیین حجم ژل؛
2. تعیین شکل بسته؛
3. انتخاب عرض رول؛
4. تعیین حاشیه دوخت؛
5. انتخاب سه ضخامت فیلم؛
6. ساخت نمونه؛
7. آزمون نشتی؛
8. آزمون مکانیکی؛
9. آزمون چرخهای؛
10. محاسبه هزینه؛
11. اصلاح طراحی؛
12. اجرای پایلوت.
—
69-49 ـ چکلیست طراحی اقتصادی
☐ حجم ژل مشخص است.
☐ شکل بسته مشخص است.
☐ ابعاد جعبه مقصد مشخص است.
☐ عرض رول مشخص است.
☐ ضخامت فیلم آزمایش شده است.
☐ حاشیه دوخت بهینه شده است.
☐ گوشهها بررسی شدهاند.
☐ تعداد دوختها حداقل لازم است.
☐ وزن فیلم اندازهگیری شده است.
☐ ضایعات خط محاسبه شده است.
☐ نشتی بررسی شده است.
☐ آزمون سقوط انجام شده است.
☐ آزمون سوراخشدن انجام شده است.
☐ آزمون چرخهای انجام شده است.
☐ ظرفیت سرمایشی بررسی شده است.
☐ هزینه هر بسته محاسبه شده است.
☐ هزینه هر چرخه محاسبه شده است.
☐ تولید آزمایشی انجام شده است.
☐ مشخصات نهایی ثبت شده است.
—
69-50 ـ جمعبندی فصل
کاهش وزن فیلم در ژلپک میتواند در تولید انبوه صرفهجویی قابل توجهی ایجاد کند، اما این کار نباید به صورت ساده و صرفاً با نازکتر کردن فیلم انجام شود.
طراحی اقتصادی باید مجموعهای از عوامل را در نظر بگیرد:
حجم ژل، هندسه بسته، سطح فیلم، ضخامت، عرض رول، حاشیه دوخت، تعداد دوختها، کیفیت فیلم، ضایعات و عمر چرخهای.
رابطه ساده جرم فیلم:
[
M_f=A\times t\times\rho
]
نشان میدهد که کاهش سطح یا ضخامت میتواند وزن فیلم را کاهش دهد، اما هر کاهش باید با آزمون مکانیکی و نشتی همراه باشد.
از طرف دیگر، ارزانترین فیلم لزوماً کمهزینهترین گزینه در طول عمر محصول نیست. اگر فیلم ارزانتر باعث خرابی بیشتر شود، هزینه واقعی تولید افزایش مییابد.
به همین دلیل بهتر است هزینه فیلم در کنار عمر چرخهای بررسی شود:
[
C_{cycle}=
\frac{C_{film}}{N}
]
و در صورت نیاز هزینه کل چرخه نیز محاسبه شود.
برای یک تولیدکننده، بهترین روش عملی این است که ابتدا چند هندسه و ضخامت فیلم ساخته شود، سپس با یک روش آزمایش ثابت، نشتی، استحکام دوخت، سقوط، سوراخشدن، انجماد و ذوب و عملکرد سرمایشی مقایسه شود.
در نهایت باید طرحی انتخاب شود که ضمن استفاده منطقی از مواد، قابلیت تولید پایدار و کیفیت قابل تکرار داشته باشد.
هدف واقعی طراحی اقتصادی ژلپک این نیست که کمترین مقدار پلاستیک مصرف شود؛ بلکه هدف، رسیدن به کمترین هزینه کل با حفظ ایمنی، دوام و عملکرد مورد نیاز است.
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
پیشنهاد موضوع فصل ۷۰
روش طراحی ژلپک با بیشترین انتقال حرارت و سرعت سرمایش؛ بررسی ضریب انتقال حرارت، ضخامت ژل، سطح تماس، نوع فیلم، تماس با محصول، گردش هوا و روش افزایش سرعت انتقال سرما از ژلپک به محیط
۰ دیدگاه