آیا یک دستگاه بسته‌بندی چندمنظوره می‌تواند نیازهای مختلف بسته‌بندی را پوشش دهد؟

درک تحول و تقاضا برای دستگاه‌های بسته‌بندی چندمنظوره

نیازهای متنوع بسته‌بندی در صنایع غذایی، دارویی و کالاهای مصرفی

امروزه صنایع با انواع مشکلات بسته‌بندی مواجه هستند. تولیدکنندگان مواد غذایی را در نظر بگیرید که باید محصولات دریایی را با بسته‌بندی خلاء محکم تازه نگه دارند، یا تولیدکنندگان دارو که به بسته‌بندی ضد عفونی‌شده به صورت بلیستر برای قرص‌ها نیاز دارند، و برندهای مصرفی که برای بسته‌بندی محصولات با اشکال غیرمعمول بدون آسیب دیدن آن‌ها دچار مشکل شده‌اند. بر اساس آمار اخیر گزارش اتوماسیون بسته‌بندی سال ۲۰۲۴، حدود سه‌четر از تولیدکنندگان امروزه با حداقل پنج فرمت محصول مختلف کار می‌کنند. این امر باعث ایجاد بازار واقعی برای تجهیزاتی شده که بتوانند بین عملیات درزگیری خلاء، کاربردهای بسته‌بندی انقباضی و پر کردن جعبه‌های مختلف به صورت مورد نیاز در طول خطوط تولید، تعویض حالت دهند.

نقش اتوماسیون در افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های نیروی کار

بر اساس گزارش رباتیک سال 2023 از PMMI، سیستم‌های خودکار چندعملکردی در مقایسه با انجام کارها به صورت دستی، مشارکت انسان را بین 60 تا 80 درصد کاهش می‌دهند. این سیستم‌ها مجهز به حسگرهای داخلی و همچنین PLCهایی هستند که ما همه آن‌ها را زیاد شنیده‌ایم. این سیستم‌ها همچنین بدون وقفه کار می‌کنند و قادرند دقتی معادل مثبت یا منفی 0.1 گرم در اندازه‌گیری ادویه‌ها داشته باشند، در حالی که هر دقیقه حدود 120 پاکت را مهر و موم می‌کنند. نتیجه نهایی این است که این نوع از اتوماسیون هزینه‌های نیروی کار شرکت‌ها را به میزان تقریباً 18 دلار در ساعت برای هر خط تولید کاهش می‌دهد. علاوه بر این، از اشتباهات آزاردهنده‌ای مانند پر نشدن صحیح بسته‌ها یا چسبیدن برچسب‌ها به صورت مورب جلوگیری می‌کند.

گذار از سیستم‌های تک‌کاره به سیستم‌های بسته‌بندی چندعملکردی یکپارچه

ماشین‌های قدیمی تک‌وظیفه قبلاً بین ۴۵ تا تقریباً ۹۰ دقیقه زمان می‌بردند تا فقط فرمت خود را تغییر دهند، در حالی که تنظیمات ماژولار امروزی می‌توانند انتقالات را در کمتر از پنج دقیقه به طور کامل انجام دهند. بر اساس تحلیل بازار اخیر از بخش ماشین‌آلات بسته‌بندی جهانی، نرخ رشد مرکب سالانه حدود ۹٫۲ درصد برای این سیستم‌های همه‌در-یک برای دوره تا سال ۲۰۳۵ پیش‌بینی می‌شود. چرا؟ زیرا این سیستم‌ها فرآیندهایی را که قبلاً جداگانه انجام می‌شدند، مانند پرکردن ظروف، دربستن مناسب آن‌ها و انجام بازرسی‌های کیفیت را در یک فضای کوچک روی خط تولید گروه‌بندی می‌کنند. اعداد واقعی صنعت نیز این موضوع را تأیید می‌کنند. کارخانه‌هایی که این تغییر را انجام داده‌اند، طبق آمار OMAC از سال گذشته، افزایش تقریبی ۳۸ درصدی در خروجی تولید گزارش داده‌اند، علاوه بر آن هزینه‌های نگهداری حدود یک چهارم کاهش می‌یابد وقتی شرکت‌ها دیگر مجبور نباشند با چند دستگاه تخصصی مختلف کار کنند.

قابلیت‌های اصلی یک دستگاه بسته‌بندی چندمنظوره

مدیریت دقیق اندازه‌ها، اشکال و فرمت‌های متنوع محصولات

امروزه تجهیزات بسته‌بندی چندمنظوره، تمام انواع محصولات با اشکال غیرمعمول را بدون هیچ مشکلی پردازش می‌کنند، چه بسته‌های بلیستر دارویی که کار با آنها دشوار است و چه تکه‌های نامنظم ماهی منجمد که همیشه به بسته‌بندی استاندارد مقاومت می‌کنند. سیستم‌های سرووموتوری که در پس این ماشین‌ها قرار دارند در واقع بسیار هوشمندانه عمل می‌کنند و قادرند فشار گیره‌ها را تنظیم کرده و تنظیمات درزگیری را به صورت پویا تغییر دهند. بر اساس گزارش اخیر شرکت Modular Packaging Systems در سال ۲۰۲۴، این تنظیمات دقت وزنی را در حدود نیم گرم حفظ می‌کنند، صرف‌نظر از اندازه بسته‌ها که از بسته‌های کوچک ۲۵۰ گرمی تا بارهای عظیم ۱٫۵ تنی متغیر است. همچنین نباید از سیستم‌های بینایی نیز غافل شد. این دوربین‌های هوشمند به طور مداوم ابعاد محصولات را در حال حرکت روی خط کنترل می‌کنند، بنابراین زمانی که محصولات گرد مانند قرص‌های ویتامین یا نانسیج‌های تخت باید بسته‌بندی شوند، ماشین بدون نیاز به توقف و تنظیم دستی مجدد، تغییرات لازم را به صورت خودکار اعمال می‌کند.

پشتیبانی از انواع بسته‌بندی مختلف: کیسه، جعبه، بسته‌بندی خلاء، بسته‌بندی انقباضی و موارد دیگر

یک دستگاه می‌تواند در عرض چند دقیقه از تولید کیسه‌های ناودان به جعبه‌های درزگیر شده در خلاء و حتی دسته‌های بسته‌بندی شده با فیلم انقباضی تغییر حالت دهد. شرکت‌های تولید سناک به ویژه خلاقیت زیادی در استفاده از این دستگاه‌ها داشته‌اند و با تعویض قطعات مختلف، هم کیسه‌های چیپس پر شده با نیتروژن و هم میله‌های پروتئینی بسته‌بندی شده با فیلم جریانی تولید می‌کنند. طبق گزارش‌های اخیر اوایل سال ۲۰۲۴، برخی از سیستم‌های پیشرفته امروزه بیش از دوازده فرمت بسته‌بندی مختلف را مدیریت می‌کنند. این فرمت‌ها شامل بسته‌های تنفسی خاص برای میوه‌ها و سبزیجات و همچنین کیسه‌های دارویی امنیتی هستند که نشان می‌دهند آیا کسی با آن دست‌وپاکرده است یا نه. این انعطاف‌پذیری باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه شده و خطوط تولید را به‌راحتی قابل تطبیق با هر نیاز بازار بعدی می‌کند.

عملکردهای یکپارچه: توزین خودکار، پرکردن، دربستن و بازرسی کیفیت

این ماشین‌ها ۶ تا ۸ فرآیند مستقل را در یک جریان کاری ترکیب می‌کنند: دستگاه‌های پرشدنی گراویمتریک، محصولات چسبناک مانند عسل را با دقت ۱٪ وزن‌گیری می‌کنند؛ دستگاه‌های درب‌زنی دو مرحله‌ای، چسب‌های حساس به فشار را برای نگهداری مایعات اعمال می‌کنند؛ دستگاه‌های تشخیص توسط پرتو ایکس، بسته‌های دارویی با پر شدن ناقص را با سرعت ۱۲۰ واحد در دقیقه شناسایی می‌کنند. این یکپارچه‌سازی خطاها در بسته‌بندی را در مقایسه با خطوط مونتاژ دستی به میزان ۶۳٪ کاهش می‌دهد (شاخص کارایی بسته‌بندی ۲۰۲۳).

قابلیت تطبیق برای پودرها، دانه‌ها، نوشیدنی‌های خوراکی، غذاهای دریایی و داروها

میله‌های پیچ‌دار ضد الکتریسیته ساکن واقعاً به جلوگیری از توده‌شدن پودرهای پروتئینی در حین فرآوری کمک می‌کنند. در همین حال، هنگام کار با محصولات دریایی، تجهیزات تنظیمات مه آب‌نمک را به‌خوبی تنظیم می‌کنند تا جعبه‌های میگو بدون هیچ مشکلی به درستی درب بخورند. هنگام کار با موادی که رطوبت را جذب می‌کنند، مانند دانه‌های قهوه فوری، ماشین‌آلات مدرن در واقع دو کار را همزمان انجام می‌دهند: عامل خشک‌کننده را وارد می‌کنند و اکسیژن را در طول یک چرخه تولید خارج می‌کنند. وقتی صحبت از استانداردهای سختگیرانه می‌شود، کاربردهای دارویی نیازمند تنظیمات خاصی هستند که شامل قطعات مناسب برای اتاق‌های تمیز ISO کلاس ۵ و همچنین ثبت خودکار سوابق دقیق برای بازرسی‌ها می‌شود. این‌ها فقط مشخصات زیبا روی کاغذ نیستند؛ بلکه برای عبور از بازرسی‌ها و حفظ کنترل کیفیت در محیط‌های مختلف تولیدی ضروری هستند.

انعطاف‌پذیری طراحی و سفارشی‌سازی برای نیازهای پویای تولید

پیکربندی‌های قابل سفارشی‌سازی برای سازگاری بهینه محصول

دستگاه‌های بسته‌بندی انعطاف‌پذیر امروزی بسته به تنظیمات قابل تنظیم خود می‌توانند انواع مختلفی از محصولات را پردازش کنند. این دستگاه‌ها با گزینه‌هایی مانند تغییر میزان فشار در بسته‌بندی، تعویض نازل‌هایی با اندازه‌های مختلف و تنظیم دقیق مقدار پرکردن تجهیز شده‌اند. این تنظیمات به کارخانه‌ها اجازه می‌دهد بدون وقفه از یک محصول به محصول دیگر تغییر خط تولید دهند. تصور کنید که همان تجهیزات ابتدا پودرهای نرم مانند ادویه‌ها را بسته‌بندی می‌کنند و سپس به بسته‌بندی خلاء ماهی تازه می‌پردازند — همه این‌ها روی یک ماشین. برای شرکت‌هایی که در چندین بازار فعالیت می‌کنند، این نوع انعطاف‌پذیری زندگی را بسیار آسان‌تر می‌کند. یک کارخانه ممکن است روز را با تولید کیسه‌های ۱۰۰ گرمی چای شروع کند و بعداً به تولید ظرف‌های بزرگ ۵ کیلوگرمی پر از چسب صنعتی تغییر خط دهد. این توانایی برای انجام هر دو عملیات روی یک دستگاه، زمان و هزینه را صرفه‌جویی می‌کند و عملیات را در طول روز بدون وقفه نگه می‌دارد.

طراحی ماژولار که خطوط بسته‌بندی مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر را ممکن می‌سازد

بهترین سیستم‌های بسته‌بندی امروزه بر پایه طراحی ماژولار ساخته می‌شوند که در آن قطعاتی مانند حسگرهای وزن، نوارهای نقاله و واحدهای درزگیری به راحتی قابل تعویض هستند. به عنوان مثال، ماژول‌های بسته‌بندی خلأ اغلب در خطوط موجود پیچ‌گذاری می‌شوند وقتی که با محصولاتی سروکار داریم که به تماس با اکسیژن واکنش نشان می‌دهند؛ بدون نیاز به تخریب تمام تجهیزات فقط برای جای دادن تجهیزات جدید. طبق گزارش Packaging World در سال گذشته، شرکت‌ها با استفاده از سیستم‌های ماژولار به جای خرید سیستم‌های ثابت کامل، حدود ۲۳٪ از هزینه‌های اولیه خود صرفه‌جویی می‌کنند. علاوه بر این، کسب‌وکارها می‌توانند عملیات خود را به تدریج و همراه با گسترش بازارشان توسعه دهند و ظرفیت را قطعه‌قطعه اضافه کنند، نه اینکه تمام سرمایه خود را یک‌جا و در ابتدا سرمایه‌گذاری کنند.

تغییر سریع فرمت با حداقل توقف و تنظیمات ابزار

ماشین‌های جدید می‌توانند به بُرگرداندن فرمت‌ها در کمتر از ده دقیقه بپردازند، بخاطر سنسورهای خودتنظیم و تنظیمات بدون نیاز به ابزار. برای مثال، یک شرکت تولیدکننده نوشیدنی‌های خفیف فقط کافی است یک گزینه از پیش تعیین‌شده را روی رابط ماشین انتخاب کند تا از بسته‌بندی سفت نوع صدفی به کیسه‌های نرم ایستاده تغییر حالت دهد. دیگر نیازی به تنظیم دستی ریل‌های هدایت یا دستگاه‌های درزگیر حرارتی نیست. زمان صرف‌شده در این تغییرات، حدود دو سوم توقف‌های خط تولید را کاهش می‌دهد و این امر به تولیدکنندگان مزیت واقعی می‌دهد، به‌ویژه زمانی که با تعداد زیادی محصول مختلف ولی با حجم پایین از هر کدام سروکار دارند.

چندمنظوره در مقابل ماشین‌های تخصصی: تعادل بین انعطاف‌پذیری و عملکرد

مقایسه سرعت تولید، ظرفیت عبور و کارایی عملیاتی

در مورد سرعت در خطوط تولید تک‌محصولی، سیستم‌های بسته‌بندی تخصصی عموماً به راحتی ماشین‌های چندهدفه را شکست می‌دهند. این سیستم‌های اختصاصی می‌توانند در کارهای تکراری مانند درزگیری خلاء حجم زیادی از محصولات غذایی، بین ۱۲۰ تا ۳۰۰ واحد در دقیقه تولید کنند. اما نباید هنوز از ماشین‌آلات چندهدفه بی‌ناموس شد. این ماشین‌ها با ترکیب عملیات وزن‌گیری، پرکردن و درزگیری در یک چرخه عملیاتی واحد، فاصله عملکردی خود را کاهش داده‌اند که این امر باعث کاهش گلوگاه‌های تولید می‌شود. بر اساس مطالعه‌ای که توسط OMAC در سال ۲۰۲۲ منتشر شد، کارخانه‌هایی که به این سیستم‌های ترکیبی روی آوردند، حدود ۳۸٪ افزایش در کارایی کلی تجربه کردند. دلایل اصلی این امر عبارت بودند از: کاهش زمان صرف‌شده برای جابجایی مواد و تغییرات بسیار کمتر در تنظیمات بین محصولات مختلف.

ارزیابی تعادل بین انعطاف‌پذیری و عملکرد ماشین‌های اختصاصی

انتخاب به اولویت‌های تولیدی بستگی دارد:

• واحدهای تخصصی در سناریوهای با حجم بالا و فرمت واحد عملکرد ممتاز دارند (به عنوان مثال، بسته‌بندی خلاء برای فرآورندگان محصولات دریایی که به ۲۰٫۰۰۰ واحد در روز نیاز دارند)
• دستگاه‌های چندهدفه هزینه‌های سرمایه‌ای و فضای زمینه را تا ۴۵٪ کاهش می‌دهند و در عین حال انواع مختلف فرمت‌ها از جمله کیسه، بسته‌بندی انقباضی و جعبه‌ها را پردازش می‌کنند

آیا یک دستگاه می‌تواند چندین واحد تخصصی را جایگزین کند؟ تحلیلی انتقادی

اگرچه سیستم‌های بسته‌بندی چندهدفه قادر به جایگزینی ۲ تا ۳ دستگاه اختصاصی در عملیات کوچک تا متوسط هستند، اما در محیط‌های فوق العاده پرظرفیت محدودیت‌هایی به وجود می‌آید. به عنوان مثال، تولیدکنندگان قطعات خودرو که به طور ماهانه به ۵۰۰٫۰۰۰ بسته بلیستر یکسان نیاز دارند، همچنان به خطوط تخصصی متکی هستند. طراحی‌های ماژولار تا حدی این محدودیت را برطرف می‌کنند — ۷۲٪ از کاربران گزارش داده‌اند که تغییر فرمت در مقایسه با سیستم‌های سنتی ۳۰٪ سریع‌تر است (OMAC 2022).

بینش داده: مطالعه OMAC نشان می‌دهد سیستم‌های یکپارچه چندهدفه بهره‌وری را ۳۸٪ افزایش می‌دهند

*مقیاسی که توانایی کار با 5 یا بیش از 5 فرمت بسته‌بندی بدون نیاز به تنظیمات ابزار را ارزیابی می‌کند

داده‌ها روند مشخصی را نشان می‌دهند: در حالی که دستگاه‌های تخصصی بسته‌بندی خلأ در سناریوهای تولید تک‌محصولی 20٪ برتری ظرفیتی دارند، سیستم‌های چندمنظوره در واحدهای تولید ترکیبی، زمان توقف را تا 68٪ کاهش می‌دهند. این موضوع با تقاضای رو به رشد برای خطوط تولید انعطاف‌پذیری که بتوانند بین بسته‌بندی مواد غذایی سریع‌السیر، داروها و الکترونیک مصرفی تغییر کاربری دهند، هم‌خوانی دارد.

کاربردهای واقعی در صنایع کلیدی

صنعت غذا: مدیریت کارآمد تنقلات، مایعات و محصولات دریایی با استفاده از سیستم‌های دستگاه بسته‌بندی خلأ

دستگاه‌های بسته‌بندی چندمنظوره واقعاً در محیط‌های تولید مواد غذایی که نیاز به تغییر سریع فرمت دارند، موج‌سازی کرده‌اند. این دستگاه‌ها می‌توانند با انواع محصولات پیچیده از جمله مواد حساس به رطوبت، مایعات غلیظ و حتی محصولات دریایی ظریف کار کنند. این امر بخاطر سیستم‌های هوشمند بسته‌بندی خلاء است که در واقع عمر قفسه‌ای محصولات را به میزان ۲۵ تا ۴۰ درصد افزایش می‌دهد، حداقل طبق مشاهدات من. بر اساس آخرین گزارش پردازش مواد غذایی در سال ۲۰۲۴، مشخص شده است که واحدهایی که از این سیستم‌های یکپارچه استفاده می‌کنند، هنگام تغییر فرمت — مثلاً از بسته‌های کوچک ادویه به جعبه‌های وعده‌های غذایی در خلاء — به‌طور متوسط ۲۲ درصد افزایش کارایی داشته‌اند. و جالب اینجاست که همین تحقیق نشان داده است حدود ۱۵ درصد ضایعات بسته‌بندی کمتری وجود داشته به دلیل ویژگی‌های کنترل دقیق‌تر سهمیه درون این دستگاه‌ها.

داروسازی: تضمین دقت، استریل بودن و انطباق با مقررات از طریق یکپارچه‌سازی

شرکت‌های داروسازی به تجهیزات بسته‌بندی چندمنظوره متکی هستند تا الزامات ISO 15378 را برآورده کنند و در عین حال خطوط تولید خود را انعطاف‌پذیر نگه دارند. سیستم‌های مدرن قادر به پردازش همه چیز از بسته‌های بلیستر برای قرص‌ها تا کیسه‌های پر شده با نیتروژن مورد نیاز داروهای بیولوژیک حساس، و همچنین ظروف ایمن برای داروهای تجویزی هستند، بدون آنکه خطر آلودگی بین محصولات ایجاد شود. طبق تحقیق منتشر شده سال گذشته، مراکزی که از این ماشین‌های پیشرفته استفاده می‌کنند، تقریباً نصف اشتباهات برچسب‌زنی را کاهش داده‌اند، بخاطر سیستم‌های داخلی دوربینی که بررسی می‌کنند آیا بسته‌بندی‌ها با دستورالعمل‌های سختگیرانه FDA مندرج در بخش 211 CFR فصل 21 سازگار هستند یا خیر. این بهبودها فقط مربوط به رعایت الزامات مدارک اداری نیست؛ بلکه در بلندمدت زمان و هزینه را صرفه‌جویی می‌کنند.

تولید با حجم بالا: قابلیت‌های چندمسیره برای خروجی مقیاس‌پذیر

تولیدکنندگان پیشرو به طور فزاینده‌ای در حال روی آوردن به سیستم‌های بسته‌بندی دو مسیره هستند که می‌توانند چندین محصول را همزمان اجرا کنند. این ماشین‌ها حدود ۴۰۰ کیسه نوشیدنی را هر دقیقه در یک طرف بسته‌بندی می‌کنند، در حالی که در مسیر دیگر اقلامی مانند بسته‌های سس یا قطعات ماهی منجمد را مدیریت می‌کنند. بر اساس داده‌های منتشر شده توسط Packaging Digest در سال گذشته، تقریباً دو سوم تولیدکنندگان حجم بالا به این پیکربندی ماژولار روی آورده‌اند. مزیت چیست؟ آن‌ها می‌توانند ظرفیت تولید خود را بدون متوقف کردن خطوط تولید برای ارتقا، گسترش دهند. اکثر شرکت‌ها گزارش می‌دهند که تنها با کاهش هزینه‌های خرید ماشین‌آلات تخصصی مختلف، سرمایه خود را در عرض حدود یک و نیم سال بازیابی می‌کنند.