יעילות העבודה מוגברת ביותר מ-300%! המכשיר החדש לבדיקת חפיסות סיגריות הוא כל כך יעיל!

בפברואר 2025, Zhang Jianmin, מזכיר המפלגה ומנהל מינהל מונופול הטבק הממלכתי ומנהל כללי של China National Tobacco Corporation, הדגיש במהלך בדיקה בהונאן טבק 'להעמיק עוד יותר את הרפורמה והחדשנות, להחדיר מומנטום חדש לפיתוח ומודרניזציה באיכות גבוהה, ולקדם חדשנות תעשייתית באמצעות חדשנות טכנולוגית תוך שיפור מתמיד של יכולות'. הנחיה זו מצביעה על הדרך לחדשנות טכנולוגית בתעשיית אריזות הסיגריות. 'ביצועי דבק' הם אינדיקטור חשוב להתאמה של מכונות חבילות סיגריות, שכן חוזק שכבת הדבק קובע ישירות את היציבות המבנית של חפיסות סיגריות לאורך אחסון, הובלה ומכירה. על פי סקר משנת 2024 של ועדת אריזות הטבק של הפדרציה של סין האריזות, שיעור הגרוטאות הממוצע של חפיסות סיגריות מקומיות עקב בעיות דבק הוא 5.7%, כאשר חלק מהארגונים הקטנים והבינוניים -עולים על 15%, וכתוצאה מכך הפסד כלכלי ישיר שנתי של למעלה מ-200 מיליון יואן.

נכון לעכשיו, בדיקת ביצועי הדבק של חפיסות סיגריות מוגמרות היא ידנית לחלוטין. תהליך הבדיקה כולל שלושה שלבים עיקריים: הכנת חומר, הדבקת נייר והערכה-של קילוף, המכסה למעלה מעשר פעולות כגון חיתוך דוגמאות, מריחת דבק, לחיצה, קביעה, קילוף והערכה, הכל תלוי לחלוטין בעבודה ידנית. לשיטה מסורתית זו יש בעיות כמו כמויות דבק לא מדויקות, יישום לא אחיד, נייר לא מיושר ולחיצה לא מספקת, מה שמוביל לזמני בדיקה ארוכים, ניסויים חוזרים, עוצמת עבודה גבוהה ויעילות נמוכה. חלק מציוד החימום מהווה גם סיכונים בטיחותיים. כדי לטפל בבעיות אלו, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (להלן 'Changde Jinpeng') אימצה גישת 'מאמץ משותף של ארגונים בתעשייה במעלה הזרם', ופיתחה בהצלחה מכשיר לבדיקת ביצועים של נייר דבק באמצעות-בנצ'מרק באתר וחדשנות שיתופית. מאמר זה מסביר באופן שיטתי את הרקע, התוכנית הטכנית, תוצאות היישום וערך הקידום של המכשיר, במטרה לספק אסמכתא לבדיקת איכות חדשנות טכנולוגית בתעשייה.

רקע טכני וניתוח בעיות

01/ משמעות טכנית של ביצועי דבק

ביצועי הדבק מתייחסים לתהליך המבוסס על מנגנון כשל הדבק, המדמה את שלב לחיצת הדבק בהיווצרות חפיסות סיגריות. שתי דגימות מחוברות זו לזו ולאחר מכן מקלפות בהרס. אם סיבי הנייר מתפרקים על ידי הדבק, ביצועי הדבק נחשבים כמתאימים. מחוון ביצועים זה משקף ישירות את התאימות בין הדבק למצע הנייר ומהווה פרמטר מרכזי להבטחת יציבות מבנה האריזה.

02/ שיטות בדיקה מסורתיות ובעיותיהן

נכון לעכשיו, כל קופסאות הסיגריות זקוקות לבדיקת ביצועי דבק לפני היציאה מהמפעל. ניתן לחלק את תהליך הבדיקה לשלושה שלבים עיקריים: 'הכנת חומר', 'הדבקת נייר' ו'הערכת קילוף-.' שלבי הפעולה הספציפיים כוללים: קח את הדגימה לבדיקה משקית הדגימה ← חתוך את אזור ההדבקה של הדגימה ל-20 מ"מ × 50 מ"מ ← משיכת דבק עם מזרק (כמתואר באיור 1) → זרוק דבק על אזור ההדבקה → פזר את הדבק באופן שווה באמצעות טפטפת נקייה → יישר את הנייר בחזרה עם הלחיצה בעזרת אזור הים המודבק → התקן הים המודבק. הוא עומד אופקית למשך 30 דקות → קלף באופן ידני את שני המשטחים המודבקים לחלוטין → בדוק חזותית כדי לראות אם סיבי הנייר פגומים.

איור 1 יניקה ידנית של ג'ל

איור 2 לחץ איטום חום

לאחר ניתוח, לתהליך הפעולה הידני המלא לעיל יש את הבעיות הבאות:

(1) יעילות נמוכה: בדיקות בודדות במעבדה נמשכות זמן רב מדי, כאשר התהליך המלא נמשך כ-35 דקות. לאחר בקשה לבדיקה, יש המתנה ארוכה למשוב, שאינו יכול לענות על צרכי ניטור הייצור בזמן אמת-.

(2) סכנות בטיחותיות: חלק משלבי הבדיקה כוללים ציוד חימום, והפעלה ידנית טומנת בחובה סיכונים כמו כוויות וסכנות חשמליות.

(3) דיוק לא מספיק: שיטות הבדיקה הנוכחיות גסות יחסית. בקרת כמות הדבק מסתמכת על ניסיון המפעיל, ולא ניתן להבטיח אחידות של ציפוי, מה שמוביל לדיוק נמוך בנתוני הבדיקה, מה שמקשה על תמיכה בבקרת איכות מעודנת.

(4) שיעור בדיקה חוזרת גבוהה: כל התהליך מבוצע באופן ידני, ושלבי מפתח (כמו גירוד דבק, יישור ולחיצה) מועדים לשגיאות, מה שגורם לכישלון בניסוי. שיעור הבדיקה החוזרת מגיע ל-50%, מה שלא רק מגדיל את עומס העבודה אלא גם מבזבז משאבי בדיקות.

לסיכום, שיטות בדיקה ידניות מסורתיות אינן מתאימות עוד לדרישות תעשיית חפיסות הסיגריות המודרניות לבקרת איכות מדויקת ויעילה. קיים צורך דחוף לפתח מכשיר בדיקה סטנדרטי ואוטומטי כדי למנוע הפרעה אנושית באופן יסודי.

פתרון ועקרונות טכניים

01/ מטרות מחקר וגישה כוללת

כדי לטפל בבעיות הנ"ל, צוות הפרויקט שלנו הגדיר את מטרת הפיתוח הבאה: לפתח מכשיר לבדיקת ביצועי דבק נייר אריזה המתקן וממכן את תהליך הבדיקה, שולט ביעילות בכמות ואחידות הדבק המיושם, מבטיח לחיצה מחוממת בטוחה ויציבה, ומשפר משמעותית את יעילות הבדיקה ואמינות הנתונים. הגישה הטכנית הכוללת היא לשלב פונקציות כמו גירוד דבק, העברה, חימום ולחיצה להתקן אחד, המרת פעולות ידניות מפוזרות לתהליך אוטומטי מתמשך; להשיג שליטה מדויקת בפרמטרים מרכזיים של תהליך באמצעות מבנה מכני מדויק; ולחסל גורמים אנושיים באמצעות נהלי הפעלה סטנדרטיים.

02/ עיצוב מבני מכשיר

מכשיר בדיקת ביצועי דבק נייר אריזה שפותח שייך לתחום טכנולוגיית הדבקת אריזות וכולל בעיקר שלושה מודולים פונקציונליים, כפי שמוצג באיור 3.

איור 3 מכשיר לבדיקת ביצועי דבק נייר אריזה (משמאל: דיאגרמה סכמטית, מימין: מכשיר אמיתי)

(1) בסיס: משמש כפלטפורמה התומכת לכל המכשיר, תוך שילוב התקנת מנגנון הגרידה, מנגנון הגלגול ומנגנון למינציה. זה מבטיח שהמיקום המרחבי של כל מודול פונקציונלי מתואם במדויק, ומאפשר תהליכי בדיקה מתמשכים.

(2) מנגנון גירוד: משמש לגירוד עודפי דבק משוקת מברשת הדבק לתוך שוקת הגלישה וליישר את הדבק. מנגנון זה כולל מכשיר לכוונון מרווח מגרד מדויק כדי לשלוט בעובי שכבת הדבק בטווח מוגדר מראש, מה שמבטיח עובי אחיד ועקבי.

(3) מנגנון גלגול: משמש ללחיצת נייר האריזה על שכבת הדבק לאחר גירוד, העברת הדבק לנייר. המנגנון נשלט על ידי יחידת הנעה שמבטיחה שהרולר מורח דבק במהירות ובלחץ קבועים, ומבטל בעיות כמו תנודות במהירות או לחץ לא אחיד מגלגול ידני.

(4) מנגנון למינציה: משמש במהלך בדיקות דבק להפעלת לחץ ותזמון מבוקרים על נייר האריזה המודבק שהונח בקוקת הלמינציה, המדמה את תהליך הלמינציה בהדפסה וייצור אריזה בפועל. מנגנון זה כולל מודול חימום חשמלי לשליטה מדויקת בטמפרטורה ובזמן הלחיצה.

03/ תהליך בדיקה סטנדרטי

בהתבסס על המכשיר שפותח, נקבע תהליך הבדיקה הסטנדרטי הבא:

(1) דגימה: יש לדגום לפחות 5 גיליונות בכל אצווה. הדגימות צריכות להיות שטוחות, ללא נזק, ללא הידבקות, ולעמוד בדרישת הגודל של לפחות 300 מ"מ × 300 מ"מ. כל דגימה צריכה לציין את כיוון גרגיר הנייר ואת הצדדים הקדמיים/אחוריים, ולהיות סגורה בשקית.

(2) מיזוג טמפרטורה ולחות: יש להתנות דגימות בתנאים המפורטים ב-GB/T 10739 כדי למנוע השפעות סביבתיות על התוצאות.

(3) חיתוך מדגם: חתוך את הדגימות לדוגמא 1 (98 מ"מ × 42 מ"מ) ולדוגמה 2 (98 מ"מ × 50 מ"מ), תוך הקפדה על הצד הארוך (98 מ"מ) מקביל לכיוון התבואה לצורך עקביות עם כיוון לחץ הייצור.

(4) יישום דבק: השתמש במחלץ דבק כדי לקחת כמות קבועה של דבק ולהזריק אותה למאגר הדבק הנקודות של מודול הכנת דגימת הדבק.

(5) גרידה: המגרד מעביר אוטומטית את עודפי הדבק מסביב למאגר הנקודות לתוך שוקת ההצפה ומיישר את הדבק ויוצר שכבה עבה באופן שווה.

(6) העברת דבק: הנח דוגמה 1 (98 מ"מ × 42 מ"מ) לתוך מודול הדבק כשהחזית פונה כלפי מעלה. הפעל את מנגנון הרולר כדי ללחוץ את המדגם על שכבת הדבק המפולס במהירות ובלחץ קבועים, תוך הבטחת העברת דבק אחידה.

(7) למינציה: הסר דוגמה 1 עם דבק והנח אותה בחריץ מודול החימום החשמלי של פונקציית הלמינציה, כשהצד המודבק פונה כלפי מעלה, מיושר עם הצד הקדמי של דוגמה 2. הגדר את טמפרטורת מודול החימום החשמלי והפעל את התקן הלחיצה החמה- כדי ללחוץ על דוגמה 1 ודוגמה 2 יחד.

(8) התקנת דוגמה: קח את הדגימה הלמינציה מהתקן הדבק, הנח קצה אחד של דוגמה 2 לתוך החריץ הקבוע של בודק הקליפה, והדק את הקצה השני של דוגמה 1 עם מתקן המתיחה.

(9) בדיקת קילוף: כפי שמוצג באיור 4, השתמש בזווית קילוף של 150 מעלות ובמהירות בדיקה של 600 מ"מ/שנייה עם מתקן המתיחה. רשום את עקומת כוח הקליפה וקבע את מצב הכשל (כשל סיבי נייר או כשל בממשק הדבק).

איור 4 בדיקת קילוף קופסאות סיגריות

04/ פריצות דרך טכנולוגיות מפתח

מכשיר זה השיג פריצות דרך טכנולוגיות בשלושת התחומים הבאים:

(1) עיצוב משולב: על ידי שילוב שלושת המודולים הפונקציונליים העיקריים-גירוד, גלגול ולמינציה של דבק-לבסיס אחד, הוא מתקן את התהליך כולו בניסויי ביצועי דבק, כולל מריחת דבק, יישור שכבת הדבק, העברת דבק ולמינציה, ביטול שגיאות בין שלבים.

(2) בקרת פרמטר מדויקת: מנגנון הגירוד מבטיח ששכבת הדבק תהיה אחידה בעובי (שגיאה פחות או שווה ל-0.01 מ"מ); מנגנון הגלגול, המונע על ידי מערכת סרוו, שולט על הגלילים כדי להעביר את הדבק במהירות ובלחץ קבועים, עם דיוק מהירות של ±0.1 מ"מ לשנייה ודיוק לחץ של ±0.5N; מנגנון הלמינציה יכול להתאים במדויק את לחץ הלמינציה (±1N), הטמפרטורה (±1 מעלות) והזמן (±0.1s), תוך הדמיה מדויקת של תנאי הייצור בפועל.

(3) פעולה סטנדרטית: כל הפעולות מוגדרות באמצעות ממשק-מחשב אנושי, ולאחר-התחלת קליק אחד, התהליך כולו הושלם באופן אוטומטי. זה מבטל לחלוטין פגמים הנגרמים על ידי פעולה ידנית, כגון כמות דבק לא מדויקת, יישום לא אחיד, נייר לא מיושר או לחיצה לא מספקת, מה שמבטיח את החזרה והשוואה של תוצאות הבדיקה. ההשוואה של תהליך הבדיקה לפני-ו-אחרי מוצגת באיור 5.

איור 5 השוואה של תהליך זיהוי לפני ואחרי שיפור

השפעות טכניות וניתוח נתונים

01/ ניתוח שיפור יעילות

לאחר מספר אימותים מבוססי מחשב- ובדיקות בפועל, המכשיר הזה השיג שיפורים משמעותיים ביעילות הזיהוי. הזמן הכולל לזיהוי בודד ירד מ-2057 שניות בשיטות ידניות מסורתיות ל-442 שניות, המייצג עלייה של 365.38% ביעילות העבודה. שיעור ההצלחה של כל תהליך הזיהוי הגיע ל-100%, ושיעור הבדיקה מחדש- ירד מ-50% ל-0, מה שהפחית מאוד את עוצמת העבודה של המפעילים.

02/ דיוק ואמינות זיהוי

משוב מלקוחות: "העיצוב של מכשיר זה הוא מדעי וסביר, קל לתפעול, מדויק מאוד ויציב. הוא מתגבר ביעילות על העיכובים וסטיות הנתונים שנמצאו בשיטות בדיקה ידניות קודמות, ומספק תמיכה טכנית חזקה להגברת השליטה שלנו על איכות ההדבקה של נייר האריזה".

03/ שיפורי בטיחות

בדיקה ידנית מסורתית משתמשת בציוד חימום כמו אוטמי חום, המהווים סיכונים של כוויות וסכנות חשמליות. מכשיר זה משלב את מודול החימום במבנה מורכב סגור, תוך שימוש בבידוד תרמי ובקרת טמפרטורה אוטומטית. מפעילים אינם צריכים לגעת בחלקים-בטמפרטורה גבוהה, מה שמבטל לחלוטין את הסיכון לכוויות.

הטבות חברתיות וערך יישום

01/ יתרונות כלכליים ישירים

על ידי חיזוי מראש של ביצועי הדבק של נייר, מכשיר זה מפחית ביעילות את הפסולת והעיבוד מחדש בייצור האריזה. ההערכה היא שאם ייושם באופן נרחב בכל התעשייה, שיעור הגרוטאות של חפיסות סיגריות מוגמרות עקב בעיות דבק עשוי להיות מופחת מממוצע של 5.7% מתחת ל-2%. יחד עם זאת, יעילות הזיהוי המשופרת יכולה לחסוך בעלויות עבודה משמעותיות, ולהפחית את עלויות העבודה לכל זיהוי בכ-80%.

02/ מנהיגות טכנולוגית

הפעולה הסטנדרטית של מכשיר זה יכולה למדוד את ביצועי ההדבקה של סוגים שונים של דבק ולמסך ניסוחים יעילים המתאימות לנייר אריזות סיגריות, דיו ותהליכי ציפוי. זה מקצר את מחזור המחקר והפיתוח לבחירת דבק ושיפור נוסחה, תוך התייחסות מדויקת לבעיות מעשיות בייצור חפיסות סיגריות כגון דלמינציה, קילוף, הצפת דבק והדבקה, ומקימה מערכת הערכת תאימות בין דבק לנייר חפיסות סיגריות.

03/ סינרגיית שרשרת התעשייה

הפרויקט מאמץ גישה משותפת במעלה הזרם ובמורד הזרם של שרשרת התעשייה, תוך שילוב המשאבים הטכניים, הכישרון והציוד של מו"פ דבק במעלה הזרם, הדפסת אריזות סיגריות באמצע הזרם ומפעלי ייצור אריזות סיגריות במורד הזרם. זה שובר את מחסומי המידע והטכנולוגיה בין כל חוליה, יוצר מערכת אופטימיזציה טכנית- מלאה של שרשרת מחומרי גלם ועד מוצרים מוגמרים, מקדם את תעשיית אריזות הסיגריות לקראת יעילות, דיוק ואינטליגנציה גבוהים יותר, ומשפר את התחרותיות המרכזית של התעשייה.

04/ תרומה לתקינה בתעשייה

פרויקט זה פיתח בהצלחה את המכשיר הראשון של סין לבדיקת ביצועי ההדבקה של נייר אריזה, והשיג תעשייה ראשונה. כדי לעמוד במפרטים הטכניים המאוחדים הנדרשים על ידי חברות ומוסדות בדיקה שונים, צוות הפרויקט תקן את תוצאות המחקר, קידם את הקידום הטכני ושיפור האיכות של קרטונים מתקפלים וחומרי גלם (נייר) בתעשיית האריזה והדפוס, והגברת יכולות תיאום המשאבים והחדשנות בארגונים במעלה הזרם ובהמשך.

בעתיד, צוות המחקר ימשיך לייעל את אינטליגנציה של המכשיר, לפתח מערכת הערכה אוטומטית המבוססת על ראיית מכונה, להשיג זיהוי בלתי מאויש לחלוטין של ביצועי דבק, תוך בחינת יישומים של המכשיר לבדיקת תכונות ההדבקה של חומרי אריזה אחרים (כגון פלסטיק ונייר כסף), תוך תרומה גדולה יותר של בדיקות אריזה לטכנולוגיית חדשנות באריזה.