灌装-封盖机的应用:降低成本

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在Micro Flo公司技术总监Phillip Moody给公司位于乔治亚州Sparks市的工厂员工的一封Email的主题中，用了“创记录的”一词，工厂的全体员工充满了极大的热情。在这种热情的背后，是一台新型灌装-封盖机的极佳性能，它远远超出了公司的期望。
         
        特别地，这封Email描述了在一次试运行中，这台机器完成了对8,168只1加仑HDPE F型瓶的灌装封盖操作，比公司的预定目标高出了968只。它的灌装误差只有3.2克/瓶，比5克/瓶的目标值还要好。在达到如此高的产量和精确度的同时，没有发生任何泄漏。这台机器目前正按照或超出Micro Flo公司的目标，继续稳定地运行。更好的一点是，它每年可为公司节省154,500美元的劳动力成本。
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空瓶由人工放在这个喂料台上。
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% U$ R" E) j; a/ C' I7 I        在Micro Flo公司安装了由PACK`R北美分公司提供的 Indexing PR 10/1000 E系列自动灌装-封盖机的一个月之后，开始进行试运行。在产品原料罐和辅助处理设备安装好之后，试运行就开始了。这台机器主要负责把液体杀虫剂、杀真菌剂和植物生产调节剂等产品装入到F型瓶中，然后盖上盖子。封装并贴好标签的产品会被卖给农用品分销商，然后再通过后者卖给农民，农民们通常是用拖拉机或飞机来喷撒这些产品。这台E系列设备主要是用于灌装1加仑的塑料瓶，但最后它也被Micro Flo公司用来灌装从1加仑到2.5加仑的塑料瓶。
         
" l6 g& D9 W: }$ y$ {- q/ l        位于美国田纳西州Memphis市的Micro Flo公司是BASF公司的子公司。它主要生产农作物保护化学品，并提供生产和分销服务。在Sparks工厂里64%的生产都是为了公司的自有产品，21%的生产是为第三方公司或零售商自有品牌代工，另外15%的生产是作为合约包装商，为收费的客户而进行的。
         
       逐步地得到回报
         
1 \2 z, j. h+ ?0 Q! |/ k3 x' H        Micro Flo公司的工厂项目经理Randy Connell解释说，在1997年之前，公司使用的一台两头灌装机不是十分有效率。“通过按下手动开关，机器就会按照预定的量进行灌装，然后需要操作人员手工将灌装好的容器搬到传送带上，后者通向一个手工封盖操作台。”他回忆说，“根据容器的类型、纸箱的型号以及纸箱是否需要分隔，整条生产线是十分需要人工的。通常需要8到10名工人，顺利的话，我们一天的产量可以达到3,000加仑。”
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* u& U6 s2 m# x5 k: f7 y% p! V        1997年下半年，公司用另外两台在工厂内制造的机器替换了这台旧的灌装机。“通过采用新的机器，我们可以减少两个工人，每一班次只需7到8个工人，一天的产量可达4,500加仑。”Connell说。他还解释说这两台机器很少同时使用。“这两台机器的生产通常是不一样的，要么是产品不同，要么是容器容量不同。”
         
  P% B0 M0 K: P) |! j3 b        尽管这两台机器确实为Micro Flo公司提供了一些多功能的特性，但公司希望进一步降低人力成本，并能增加产量。最终，那位向Micro Flo售出了那台两头灌装机但后来又加入PACK`R公司的销售人员提供了解决方案，他向Micro Flo推荐了E系列灌装机。
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        “这台设备的独特之处在于它既能提供一台净重旋转灌装机的精度，又能提供联线灌装机的速度，”Connell说，“这是我们四处寻找之后，促使我们购买它的原因。速度对于我们来说是重点关心的问题。在每天能生产多少加仑的基础上，我们估计出了产量，确实需要提高生产线的速度。根据容器尺寸的不同，这台机器每天的产量在7,000~14,000加仑之间。”
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- C9 u6 i, g% A空瓶被传送到喂料台的末端，然后被吸盘抓住并放入一个与喂料台垂直的传送带上，接着被送往下游的灌装-封盖机处。

        他说在考虑到员工午餐、休息、开机和关机时间等因素后，公司的典型产量是7,200加仑/天。“最好的情况下，我们只需要5到6个工人。”Connell说。一个负责装容器，一个操作灌装机，一个负责补充盖子、纸箱和标签，最后两个在下游进行码垛。
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        与以前的灌装生产线相比，公司每年可以节省10,300个人工工作时（相当于5个工人每年52星期，每星期40小时的工作时间）。按每小时15美元计算，每年可节省154,500美元。
它是如何工作的
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        经挤出吹塑成型的塑料瓶是由Lee Container公司（美国乔治亚州Homerville市）提供的。在成型结束后，容器还要用氟气对内外壁进行处理，以便使HDPE可以接受含溶剂的化学品。Lee公司用可重用瓦楞纸箱将F型瓶运送到Micro Flo公司。
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        在Sparks工厂，一名工人会将塑料瓶从瓦楞纸箱中拿出，放到喂料台上并使瓶的提手对着下游12英尺之外的灌装-封盖机。喂料台大约有10英尺长，通过传送带把塑料瓶送到另一端。6个1加仑的容器就可排满喂料台的宽边，当这6个容器达到排出端时，一组吸盘就会抓住它们并将其放到一个与喂料台呈90度角的传送带上。
         
        接着，容器就被传送到机器的旋转灌装台。“这台灌装-封盖机看起来像一台旋转式的设备，但它不是，”Connell解释说，“塑料瓶会在夹钳的导引下进入到机器中， 然后依次经过10个间歇运动的工作头。”夹钳由三片基本的部件组成，两片在容器的一侧，第三片在另一侧。
         
, e) p& Z9 @( A/ I9 o5 \        空瓶在第一个工作头处进入到旋转台，在第二个工作头处称毛重，从第二到第六个工作头处完成灌装过程。“这是一种按体积灌装的方法，只需几秒钟。”Connell说，“采用对容器进行逐级灌装的方式，要比一次灌装完要快。”第七个工作头装有一个15公斤级的电子秤，它与一个可以命令停止灌装的定量指示器连在一起。这台电子秤最小称重范围为1/600克，比Micro Flo以前的设备具有更高的灌装精度。
         
        Connel说公司并没有测量以前的设备所导致的浪费，因此很难确定这台新的灌装-封盖机所带来的节省程度。然而，因为每加仑产品的零售价格从4美元到80美元不等，因此可以想象得出新设备给Micro Flo所带来的好处。

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- `( {! q" W& m) Y+ r! ~当左侧的瓶子在旋盖时，右侧的瓶子正完成最后的灌装操作。
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        E系列灌装-封口机采用微软
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        Windows NT 4.0操作系统，同时还有由软件控制的测压元件和定时器，这个软件可以根据最后一个灌装头的容器重量来调节每一个灌装头的灌装时间，从而使机器的产量得到最优化。
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3 o, g3 O* X3 I# c8 F4 g  ]( X        这台PACK`R灌装机还包括一个不锈钢的316升液体罐和一个产品喂料阀和液位控制器，另外还有一个即时清洁系统，它正像Connell所说的那样“可以帮助我们缩短更换产品时间，提高工作效率。”
         
        尽管Micro Flo公司尝试着将机器为同一种产品运行尽可能长的时间，从而使效率最大化，它也确实将更换产品的速度作为一个重要的考虑因素。“我们需要做很多更换产品的工作，”Connell说，“对整条生产线更换产品最长可达8个小时的时间，还需要有工具的帮助。但大多数的时间是花在下游的开箱机和装箱机上，这台灌装-封盖机可能只需要一个小时，而且不需要工具。”
0 s2 U5 e) h) d# r4 c! H- U- F3 m4 ?9 S封盖操作是在下一个工作台完成的。Lee Container公司为63mm瓶提供了相应的盖子，当然这些盖子实际上是由Rieke公司（美国印第安那州Auburn市）采用注射成型法生产的PP盖。盖子被放进一个储料器中，然后由一个倾斜的传送带将盖子传送至一个分类器中，后者将盖子按一定方向放置，这样当盖子沿着一个斜坡下滑时，就会是处在能被旋在瓶子之前的正确状态。旋盖机制是用伺服马达进行扭矩控制。一个盖子堆栈器把盖子从斜坡底部拾起，然后将其置于已灌装好的瓶子上方。接着，一个推出装置会把盖子下推到容器上，并进行适当的旋转动作。
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1 u3 M: R* {  G        旋好盖子的瓶子被从旋转灌装台的最后一个灌装口送出来，然后被送往几英尺之外的一台由Kaps-All Packaging Systems公司提供的Auto-Mate型电磁感应封口机处。“我们这么做是为了满足EPA的规定，同时也为了防止泄漏。”Connell说。在电磁感应封口机旁边安排有两个工人，负责人工检查是否有泄漏情况，他们在用视觉检查时，还会倾斜和挤压这些塑料瓶，他们同时也会在需要时重新将盖子盖好。
         
' b8 r: v* q4 H5 U, }+ n* U        接着，瓶子会经过一台由Videojet Technologies公司提供的喷墨打码机，它会在靠近塑料瓶底部的地方打上一个儒略历日期（Julian date）码。紧接着，每个瓶子要经过两台由CTM Integration公司提供的CTM 360型压敏标签贴标机中的一台。这两台贴标机是Micro Flo通过分销商Fred H. Williams公司而购买的。
         
        “我们使用了两台贴标机，这样当其中一台的标签用完的时候，我们可以马上转换用另一台，再替换第一台贴标机上的标签卷，这样不会漏掉一个瓶子。”Connell说。每个瓶子上的标签的尺寸大约是6×6英寸。
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$ D+ A# x- p' @! N        贴好标的瓶子会被送到下游的一台旧的装箱机处。箱子会被自动在底部和顶部用胶带封好，再由人工码垛，接着进行自动拉伸包装，然后被放进仓库，最后用卡车运走。产品的货架期由一年到两年不等，这取决于内装具体化学品的性质。
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1 [9 X% K5 x8 A3 W5 q; V0 dF型HDPE瓶被送进这台10头的灌装-封口机中，然后经由几个工作头灌装，接着封盖，最后被送出。
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        回报
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0 y' O5 @6 t$ ]  L. Z; z        在Packaging World杂志的记者参观时，Micro Flo公司刚刚从PACK`R公司购买了一台泄漏检测仪，估计会在下个月进行安装。“它将会在压力-时间的基础上进行工作，”Connell说，“它使用一个带有变形测量仪的圆柱体，暂时将生产线的容器停止，并在几毫秒的时间内施加一定的压力，如果损失的压力超出了我们的目标值，那就表明发生了泄漏。”他说这台检测仪会比现在的人工方法更迅速，也更精确。同时它也会降低人力成本。“有了它，就不需要两个工人在这里了，我们可以把他们派到工厂的其他岗位上。”
         
        目前，Connell和Moody两人都说这台新的灌装-封盖机使Micro Flo公司的包装过程有了很大的不同。“我们对这台设备非常满意，”Connell说，“我们也跟供应商建立了良好的合作关系。开始的时候，我们告诉他们说我们需要一台每天能生产7,200瓶1加仑装的产品。如果算上休息、午餐、开机和其他所有时间，那意味着一分钟要生产20瓶。”
         
! G, X8 J9 k! @$ j$ c        “我们旧的人工灌装机的速度是5~7瓶/分，”Connell接着说，“然后用我们自己改进的机器，生产速度达到了10瓶/分，现在这台机器被用于低容量的产品了。而这台新的灌装机则非常不同，我们每天的产量得到了很大的提高，却只需要更少的工作时间，并且有了更高的精度。它证明我们的投资是正确的， 我们希望两年内可以收回投资。这是十分重要的，因为调配和包装是我们的主要业务。我们经常使用一句口号‘我们说我们能做什么，并且做我们所说的’，PACK`R的机器确实是物有所值。”
  
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" `1 t3 J, T  q. r) ?        农用化学品制造商MicroFlo公司用一台新的10头灌装-封盖机代替了旧的设备，所得到的好处包括节省了人力成本，提高了速度和产量，并降低了产品损耗。回到从前重新制定。”不过，TC104已经开始对标准草案进行附加的测试了，没有可能再从头开始。Harmon评论说，摩托罗拉对ISO电子封条标准草案进行修改的期望将会使得这种封条更加昂贵，可能要多出200%。
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! C* l9 e# \. O: O6 {( `        摩托罗拉负责技术、架构、标准和知识产权方面业务的高级总监Juergen Reinold坦率地承认，摩托罗拉确实破坏了ISO的计划。他说：“在一个港口的20或30个码头的金属集装箱上可能会有三种不同标签，还没有人在这种地方使用过RFID系统”        “技术委员会还没有对草案进行弱点研究，我们关心的是标签上的数据安全问题。”除了担心电子封条标准（18185）本身中的数据保护协议的问题，摩托罗拉也希望解决已有十年历史的ISO无线操作标准(18000-7)中的问题。Reinold表示：“无线操作标准已经使用了十年，电子封条标准将第一次把无线操作协议与金属集装箱结合起来。”