מאת מייקל קלי, Allied PhotoChemical, ודיוויד האגוד, Finishing Technology Solutions
דמיינו לעצמכם שאתם מסוגלים לחסל כמעט את כל התרכובות האורגניות הנדיפות (VOCs) בתהליך ייצור הצינורות והצינורות, שווה ערך ל-10,000 פאונד של VOCs בשנה. דמיינו גם לייצר במהירויות גבוהות יותר עם תפוקה גבוהה יותר ועלות נמוכה יותר לחלק / רגל ליניארית.
תהליכי ייצור בני-קיימא הם המפתח לקידום ייצור יעיל ואופטימלי יותר בשוק הצפון אמריקאי. ניתן למדוד קיימות במגוון דרכים:
הפחתת תרכובות נדיפות נדיפות (VOC)
פחות צריכת אנרגיה
כוח אדם אופטימלי
תפוקת ייצור מהירה יותר (יותר עם פחות)
שימוש יעיל יותר בהון
בנוסף, שילובים רבים של האמור לעיל
לאחרונה, יצרנית צינורות מובילה יישמה אסטרטגיה חדשה לפעילות הציפוי שלה. פלטפורמות הציפוי הקודמות שהיו נפוץות אצל היצרן היו על בסיס מים, אשר עשירות ב-VOCs וגם דליקות. פלטפורמת הציפוי בת הקיימא שיושמה הייתה טכנולוגיית ציפוי אולטרה סגול (UV) המכילה 100% מוצקים. במאמר זה, מסוכמים הבעיה הראשונית של הלקוח, תהליך ציפוי ה-UV, שיפורי התהליך הכוללים, חיסכון בעלויות והפחתת VOC.
פעולות ציפוי בייצור צינורות
היצרן השתמש בתהליך ציפוי על בסיס מים שהותיר אחריו לכלוך, כפי שמוצג בתמונות 1א' ו-1ב'. התהליך לא רק הביא לבזבוז חומרי ציפוי, אלא גם יצר סכנה ברצפת הייצור שהגדילה את החשיפה לתרכובות אורגניות נדיפות (VOC) ואת סכנת האש. בנוסף, הלקוח רצה ביצועי ציפוי משופרים בהשוואה לפעולת הציפוי הנוכחית על בסיס מים.
בעוד שמומחים רבים בתעשייה ישוו ישירות ציפויים על בסיס מים לציפויי UV, זו אינה השוואה מציאותית ועלולה להיות מטעה. ציפוי ה-UV בפועל הוא תת-קבוצה של תהליך ציפויי ה-UV.
איור 1. תהליך שיתוף פעולה בפרויקט
UV הוא תהליך
UV הוא תהליך המציע יתרונות סביבתיים משמעותיים, שיפורי תהליכים כלליים, ביצועי מוצר משופרים, וכן, חיסכון בציפוי לכל רגל ליניארית. על מנת ליישם בהצלחה פרויקט ציפוי UV, יש להתייחס ל-UV כתהליך בעל שלושה מרכיבים עיקריים - 1) הלקוח, 2) משלב ציוד יישום וריפוי UV ו-3) שותף טכנולוגיית הציפויים.
שלושת אלה קריטיים לתכנון ויישום מוצלחים של מערכת ציפוי UV. לכן, בואו נסתכל על תהליך ההשתתפות הכולל בפרויקט (איור 1). ברוב המקרים, מאמץ זה מובל על ידי שותף טכנולוגיית ציפוי ה-UV.
המפתח לכל פרויקט מוצלח הוא שלבי התקשרות מוגדרים בבירור, עם גמישות מובנית ויכולת להסתגל לסוגים שונים של לקוחות וליישומים שלהם. שבעת שלבי ההתקשרות הללו הם הבסיס לתקשרות מוצלחת עם הלקוח בפרויקט: 1) דיון בתהליך הכולל; 2) דיון על החזר ההשקעה (ROI); 3) מפרטי מוצר; 4) מפרט תהליך כולל; 5) ניסויים לדוגמה; 6) בקשת הצעות מחיר / מפרט פרויקט כולל; ו-7) תקשורת מתמשכת.
שלבי מעורבות אלה יכולים להתבצע ברצף, חלקם יכולים להתרחש בו זמנית או שניתן להחליף ביניהם, אך יש להשלים את כולם. גמישות מובנית זו מספקת את הסיכוי הגבוה ביותר להצלחה למשתתפים. במקרים מסוימים, עדיף לשכור מומחה לתהליכי ציפוי UV כמשאב בעל ניסיון רב ערך בתעשייה בכל צורות טכנולוגיית הציפוי, אך חשוב מכל, ניסיון רב בתהליכי ציפוי UV. מומחה זה יכול לנווט בכל הסוגיות ולפעול כמשאב ניטרלי להערכה נכונה והוגנת של טכנולוגיות הציפוי.
שלב 1. דיון בתהליך הכולל
כאן מתבצע חילוף מידע ראשוני בנוגע לתהליך הנוכחי של הלקוח, עם הגדרה ברורה של הפריסה הנוכחית ומוגדרים בבירור חיוביים/שליליים. במקרים רבים, יש לחתום על הסכם סודיות הדדי (NDA). לאחר מכן, יש לזהות מטרות שיפור תהליכים מוגדרות בבירור. אלה יכולות לכלול:
קיימות - הפחתת תרכובות נדיפות נדיפות (VOC)
צמצום ואופטימיזציה של כוח אדם
איכות משופרת
מהירות קו מוגברת
צמצום שטח הרצפה
סקירת עלויות האנרגיה
תחזוקת מערכת הציפוי - חלקי חילוף וכו'.
לאחר מכן, מוגדרים מדדים ספציפיים בהתבסס על שיפורי התהליך שזוהו.
שלב 2. דיון על החזר ההשקעה (ROI)
חשוב להבין את החזר ההשקעה (ROI) של הפרויקט בשלבים הראשוניים. בעוד שרמת הפירוט אינה חייבת להיות הרמה הנדרשת לאישור הפרויקט, הלקוח צריך לקבל תיאור ברור של העלויות הנוכחיות. אלה צריכות לכלול עלות למוצר, לכל רגל ליניארית וכו'; עלויות אנרגיה; עלויות קניין רוחני (IP); עלויות איכות; עלויות מפעיל/תחזוקה; עלויות קיימות; ועלות הון. (לגישה למחשבוני החזר השקעה, ראו סוף מאמר זה.)
שלב 3. דיון על מפרט המוצר
כמו בכל מוצר המיוצר כיום, מפרטי מוצר בסיסיים מוגדרים בדיונים הראשוניים על הפרויקט. בנוגע ליישומי ציפוי, מפרטי מוצר אלה התפתחו עם הזמן כדי לענות על צרכי הייצור ובדרך כלל אינם עומדים בתהליך הציפוי הנוכחי של הלקוח. אנו קוראים לזה "היום מול מחר". זהו איזון בין הבנת מפרטי המוצר הנוכחיים (שעשויים לא להיות עומדים בציפוי הנוכחי) לבין הגדרת צרכים עתידיים שהם מציאותיים (וזה תמיד מעשה איזון).
שלב 4. מפרט תהליך כולל
איור 2. שיפורי תהליך זמינים בעת מעבר מתהליך ציפוי על בסיס מים לתהליך ציפוי UV
על הלקוח להבין ולהגדיר באופן מלא את התהליך הנוכחי, יחד עם היתרונות והחסרונות של הפרקטיקות הקיימות. חשוב שמשלב מערכות ה-UV יבין זאת, כך שניתן יהיה לקחת בחשבון את הדברים שמתקדמים היטב ואת הדברים שלא, בתכנון מערכת ה-UV החדשה. כאן תהליך ה-UV מציע יתרונות משמעותיים שיכולים לכלול מהירות ציפויים מוגברת, דרישות שטח רצפה מופחתות והפחתת טמפרטורה ולחות (ראה איור 2). ביקור משותף במתקן הייצור של הלקוח מומלץ מאוד ומספק מסגרת מצוינת להבנת צרכי ודרישות הלקוח.
שלב 5. הדגמה וניסויים
גם הלקוח וגם משלב מערכות ה-UV צריכים לבקר במתקן ספק הציפויים כדי לאפשר לכולם להשתתף בסימולציה של תהליך ציפוי ה-UV של הלקוח. במהלך תקופה זו, רעיונות והצעות חדשים רבים יעלו כאשר הפעילויות הבאות יתקיימו:
סימולציה, דגימות ובדיקות
בדיקת מוצרי ציפוי מתחרים - בדיקת מדד
סקירת שיטות עבודה מומלצות
סקירת נהלי הסמכת איכות
הכירו את אינטגרטורי ה-UV
לפתח תוכנית פעולה מפורטת להמשך
שלב 6. בקשת הצעות מחיר / מפרט כולל של הפרויקט
מסמך בקשת ההצעה של הלקוח צריך לכלול את כל המידע והדרישות הרלוונטיות לפעולת ציפוי ה-UV החדשה כפי שהוגדרו בדיוני התהליך. המסמך צריך לשלב את שיטות העבודה המומלצות שזוהו על ידי חברת טכנולוגיית ציפוי ה-UV, שיכולות לכלול חימום הציפוי באמצעות מערכת חימום עם מעטפת מים עד לקצה האקדח; חימום וערבול במיכל; ומשקלים למדידת צריכת הציפוי.
שלב 7. תקשורת רציפה
אמצעי התקשורת בין הלקוח, חברת אינטגרציית ה-UV וחברת ציפויי ה-UV הם קריטיים ויש לעודד אותם. הטכנולוגיה כיום מאפשרת קביעת מועדים והשתתפות בשיחות זום/שיחות ועידה רגילות בצורה נוחה מאוד. לא אמורות להיות הפתעות בעת התקנת ציוד או מערכת UV.
תוצאות שהושגו על ידי יצרן הצינורות
תחום קריטי שיש לקחת בחשבון בכל פרויקט ציפוי UV הוא החיסכון הכולל בעלויות. במקרה זה, היצרן השיג חיסכון במספר תחומים, כולל עלויות אנרגיה, עלויות עבודה וחומרי גלם לציפויים.
עלויות אנרגיה - חימום UV המופעל במיקרוגל לעומת חימום אינדוקציה
במערכות ציפוי טיפוסיות על בסיס מים, יש צורך בחימום אינדוקציה לפני או אחרי הצינור. מחממי אינדוקציה יקרים, צורכים אנרגיה גבוהה ויכולים להיות בעלי בעיות תחזוקה משמעותיות. בנוסף, הפתרון על בסיס מים דרש צריכת אנרגיה של 200 קילוואט מחמם אינדוקציה לעומת 90 קילוואט המשמשים מנורות UV במיקרוגל.
טבלה 1. חיסכון בעלויות של יותר מ-100 קילוואט/שעה באמצעות מערכת מיקרוגל UV עם 10 מנורות לעומת מערכת חימום אינדוקציה
כפי שניתן לראות בטבלה 1, יצרן הצינורות השיג חיסכון של יותר מ-100 קילוואט לשעה לאחר יישום טכנולוגיית ציפוי UV, תוך הפחתת עלויות האנרגיה ביותר מ-71,000 דולר לשנה.
איור 3. המחשה של חיסכון שנתי בעלויות החשמל
החיסכון בעלויות עבור צריכת אנרגיה מופחתת זו הוערך על סמך עלות חשמל משוערת של 14.33 סנט/קוט"ש. ההפחתה של 100 קילוואט/שעה בצריכת אנרגיה, המחושבת על פני שתי משמרות במשך 50 שבועות בשנה (חמישה ימים בשבוע, 20 שעות למשמרת), מביאה לחיסכון של 71,650 דולר כפי שמודגם באיור 3.
הפחתת עלויות עבודה - מפעילים ותחזוקה
ככל שגופי ייצור ממשיכים להעריך את עלויות העבודה שלהם, תהליך ה-UV מציע חיסכון ייחודי הנוגע לשעות עבודה של מפעילים ותחזוקה. עם ציפויים על בסיס מים, הציפוי הרטוב יכול להתמצק במורד הזרם על ציוד טיפול בחומרים, שבסופו של דבר יש להסירו.
מפעילי מתקן הייצור השקיעו סך של 28 שעות בשבוע בהסרת/ניקוי הציפוי על בסיס מים מציוד טיפול בחומרים בהמשך.
בנוסף לחיסכון בעלויות (כ-28 שעות עבודה משוערות כפול 36 דולר [עלות עמוסה] לשעה = 1,008 דולר לשבוע או 50,400 דולר לשנה), דרישות העבודה הפיזית עבור המפעילים עלולות להיות מתסכלות, גוזלות זמן ומסוכנות לחלוטין.
הלקוח יעד לניקוי ציפויים בכל רבעון, עם עלויות עבודה של 1,900 דולר לרבעון, בתוספת עלויות הסרת ציפוי שנגרמו, בסך כולל של 2,500 דולר. החיסכון הכולל לשנה היה 10,000 דולר.
חיסכון בציפוי - על בסיס מים לעומת UV
ייצור הצינורות באתר הלקוח היה 12,000 טון לחודש של צינור בקוטר 9.625 אינץ'. בסיכום, זה שווה ערך לכ-570,000 רגל ליניארית / ~ 12,700 יחידות. תהליך היישום של טכנולוגיית ציפוי ה-UV החדשה כלל אקדחי ריסוס בנפח גבוה/לחץ נמוך עם עובי מטרה טיפוסי של 1.5 מיל. הייבוש הושג באמצעות מנורות מיקרוגל UV של Heraeus. החיסכון בעלויות הציפויים ובעלויות הובלה/טיפול פנימי מסוכם בטבלאות 2 ו-3.
טבלה 2. השוואת עלויות ציפוי - ציפויים על בסיס UV לעומת ציפויים על בסיס מים לכל רגל ליניארית
טבלה 3. חיסכון נוסף כתוצאה מעלויות הובלה נמוכות יותר וטיפול מופחת בחומרים באתר
בנוסף, ניתן לממש חיסכון נוסף בעלויות חומרים ועבודה ויעילות ייצור.
ציפויי UV ניתנים למחזור (ציפויים על בסיס מים אינם ניתנים למחזור), מה שמאפשר יעילות של לפחות 96%.
מפעילים משקיעים פחות זמן בניקוי ותחזוקה של ציוד היישום מכיוון שציפוי ה-UV אינו מתייבש אלא אם כן הוא נחשף לאנרגיית UV בעוצמה גבוהה.
מהירויות הייצור מהירות יותר, וללקוח יש פוטנציאל להגדיל את מהירויות הייצור מ-100 רגל לדקה ל-150 רגל לדקה - עלייה של 50%.
לציוד תהליך UV יש בדרך כלל מחזור שטיפה מובנה, אשר מנוטר ומתוזמן לפי שעות ייצור. ניתן להתאים זאת בהתאם לצורכי הלקוח, וכתוצאה מכך נדרש פחות כוח אדם לניקוי המערכת.
בדוגמה זו, הלקוח חיסך בעלויות של 1,277,400 דולר לשנה.
הפחתת תרכובות נדיפות נדיפות (VOC)
יישום טכנולוגיית ציפוי UV גם הפחית את התרכובות האורגניות הנדיפות (VOCs), כפי שניתן לראות באיור 4.
איור 4. הפחתת VOC כתוצאה מיישום ציפוי UV
מַסְקָנָה
טכנולוגיית ציפוי UV מאפשרת ליצרני צנרת לבטל כמעט לחלוטין את השימוש בתרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) בפעולות הציפוי שלהם, ובמקביל לספק תהליך ייצור בר-קיימא המשפר את הפרודוקטיביות ואת ביצועי המוצר הכוללים. מערכות ציפוי UV גם מובילות לחיסכון משמעותי בעלויות. כפי שמתואר במאמר זה, החיסכון הכולל של הלקוח עלה על 1,200,000 דולר בשנה, בנוסף לבטל מעל 154,000 פאונד של פליטות VOC.
למידע נוסף ולגישה למחשבוני ROI, בקרו באתר www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. לשיפורי תהליכים נוספים ודוגמה למחשבון ROI, בקרו באתר www.uvebtechnology.com.
סרגל צד
קיימות תהליך ציפוי UV / יתרונות סביבתיים:
ללא תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs)
ללא מזהמי אוויר מסוכנים (HAPs)
לא דליק
ללא ממסים, מים או חומרי מילוי
אין בעיות ייצור לחות או טמפרטורה
שיפורי תהליך כוללים המוצעים על ידי ציפויי UV:
מהירויות ייצור גבוהות של עד 800 עד 900 רגל לדקה, תלוי בגודל המוצר
טביעת רגל פיזית קטנה של פחות מ-35 רגל (אורך ליניארי)
עבודה בתהליך מינימלית
ייבוש מיידי ללא צורך בייבוש לאחר מכן
אין בעיות ציפוי רטוב במורד הזרם
אין צורך בהתאמת ציפוי לבעיות טמפרטורה או לחות
אין צורך בטיפול/אחסון מיוחד במהלך חילופי משמרות, תחזוקה או השבתות בסופי שבוע
הפחתת עלויות כוח אדם הקשורות למפעילים ולתחזוקה
יכולת לנטרל ריסוס עודף, לסנן מחדש ולהכניס אותו מחדש למערכת הציפוי
ביצועי מוצר משופרים עם ציפויי UV:
תוצאות בדיקות לחות משופרות
תוצאות בדיקת ערפל מלח מעולות
יכולת התאמת תכונות ציפוי וצבע
ציפויים שקופים, מטאליים וצבעים זמינים
עלויות ציפוי נמוכות יותר לכל רגל ליניארית כפי שמוצג על ידי מחשבון החזר ההשקעה:
זמן פרסום: 14 בדצמבר 2023
