اختصاصی بسپار/ کنترل فرآیند تولید و اندازه‌‌گیری در زمان واقعی

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر داده‌‌های حاصل از اندازه‌‌گیری‌‌های انجام‌‌شده درخط (in-line)، همراه با فرایند آمیزه‌‌کاری به کاربران امکان می‌‌دهد تا نظارت و تنظیماتی را برای بهبود کیفیت انجام دهند. در این مقاله، پیشرفت‌‌ها در راستای تجهیزات اندازه‌‌گیری‌‌ آورده شده است.

روش مرسوم برای کنترل فرایند متکی به نظارت بر عوامل تجهیزات مانند دما، فشار یا آهنگ خوراک‌‌دهی است تا اطمینان حاصل شود که تولید طبق انتظار پیش می‌‌رود. سپس آزمون‌‌های آزمایشگاهی برون‌‌خط (off-line) برای اطمینان از دستیابی به کیفیت تولید آمیزه و مستربچ استفاده می‌‌شود. در زمانی که تصمیماتی در مورد کیفیت درحال گرفته‌‌شدن است، ممکن است محصول زیادی تولید شده باشد. تحلیل درون‌‌خطی در حین فراورش گزینه دیگری را فراهم می‌‌کند که اجازه می‌‌دهد تنظیمات فرایند در زمان واقعی برای بهبود کیفیت محصول و کاهش یا حذف محصول نامنطبق انجام شود.
شرکت آمریکایی Equitech ارایه‌‌دهنده محصولات اندازه‌‌گیری درون‌‌خط رنگ‌‌ها می‌‌گوید پیشرفت خودکارسازی در روش‌‌های ساخت و تولید مرسوم، نیاز به استفاده از فناوری هوشمندی دارد که بتواند اندازه‌‌گیری، تحلیل و تشخیص موضوعات را بدون نیاز به مداخله انسان انجام دهد. همه‌‌گیری (pandemic) بیماری کرونا باعث افزایش خودکارسازی در سال 2020 شده است، به طوری‌‌که بسیاری از شرکت‌‌ها مجبور شده‌‌اند دسترسی به امکانات خود را محدود کنند و به دنبال راه‌‌هایی برای کاهش تعامل کارکنان باشند.
در محصول شرکت Equitech برای اندازه‌‌گیری رنگ از کاوند‌‌های (probe) تار نوری متصل به دستگاه طیف‌‌نورسنج (spectrophotometer) استفاده شده است. یک کاوند با سَری سفایه (sapphire-tipped) از طریق یک رابط (adapter) ریژه (die) درون مذاب قرار می‌‌گیرد و اجازه می‌‌دهد تا مذاب روشن (illuminated) شود و نور به دستگاه طیف‌‌نورسنج منعکس شود، تا مقادیر رنگی ( L*(نشان‌دهنده روشنایی)، a* (مختصات قرمز/سبز)، b* (مختصات زرد/آبی)، C* (رنگ)، h (زاویه رنگ)) اندازه‌‌گیری و خارج می‌‌شود. این کاوندها، اندازه‌‌گیری را در حالت بازتاب برای مواد کدر (opaque) و حالت گذار (transmission) برای مواد شفاف امکان‌‌پذیر می‌‌کنند. این شرکت می‌‌گوید که فواصل اندازه‌‌گیری کوتاه‌‌تر از یک تا دو ثانیه امکان‌‌پذیر است، اما فواصل 10 تا 60 ثانیه‌‌ای برای نظارت مداوم فرایند توصیه می‌‌شود.
شرکت Equitech می‌‌گوید از بازخورد اندازه‌‌گیری L* می‌‌توان برای تنظیم سریع خوراک‌‌دهنده رنگ‌‌بخش (colorant) استفاده کرد تا محصول نهایی را مطابق مشخصات، در تمام زمان تولید حفظ کند. هم‌‌چنین با یک کتابخانه رنگدانه (pigment) در سطحی بالاتر، می‌‌توان حلقه بسته a*,b* را نیز به‌‌دست آورد.
به گفته شرکت، ابزارهای رنگی آزمایشگاهی و درون‌‌خطی به دلیل تفاوت در ابزارها و محیط اندازه‌‌گیری، نتایج عددی متفاوتی را گزارش می‌‌دهند. برای هماهنگی این اعداد می‌‌توان از مقادیر اندازه‌‌گیری برون‌‌خطی (آزمایشگاهی) برای تنظیم اندازه‌‌گیری‌‌های درون‌‌خطی با ایجاد انحراف (offset) متناسب با آزمایشگاه استفاده کرد. به‌‌این ترتیب، وقتی اندازه‌‌گیری برون‌‌خطی (هر دو یا سه ساعت یک‌‌بار) انجام می‌‌شود، از آن برای تنظیم اندازه‌‌گیری درون‌‌خطی و از بین‌‌بردن هرگونه تغییر داده درون‌‌خطی استفاده می‌‌شود.
شرکت Equitech روند رو به رشدی را برای استفاده از داده‌‌های زمان واقعی برای تحلیل جامع‌‌تر فرایند گزارش می‌‌کند، اگرچه مدیرعامل این شرکت می‌‌گوید این یک تغییر قابل توجه برای صنعت است. به گفته وی، مدت‌‌ها است که فرایندکاران به روش سنتی کار می‌‌کنند، تولید را اجرا می‌‌کنند، نمونه را به آزمایشگاه می‌‌فرستند، تحلیل می‌‌کنند، نتایج را به تولید می‌‌رسانند، فرایند را تنظیم می‌‌کنند و تکرار می‌‌کنند. در دسترس‌‌بودن فناوری‌‌های جدید امکان ساخت کارخانه‌‌هایی بسیار کارآمد (پربازده) را فراهم می‌‌کند که تغییرات را فوری انجام می‌‌دهند، تحلیل جامعی از فرایند را به وجود می‌‌آورند و هزینه‌‌ها را پنهان نمی‌‌کنند. این مسیر در واقع تغییر در الگو (paradigm) است، اما برای دستیابی به آن شرکت‌‌ها باید طرز فکر خود را تغییر دهند و در دارایی‌‌های سرمایه و پرسنل سرمایه‌‌گذاری کنند.

صرفه‌‌جویی مواد
مزایای اصلی ایجاد چنین تغییراتی، به‌‌ویژه در استفاده از مواد اغلب گران‌‌قیمت، صرفه‌‌جویی است. شرکت Equitech توضیح می‌‌دهد، تغییرات کیفیت رنگدانه‌‌ها و هم‌‌چنین تغییرات در خوراک‌‌دهی آن‌‌ها طبیعی است و باعث غلظت بسیار زیاد یا خیلی کم می‌‌شود. با این حال، اندازه‌‌گیری‌‌ها در زمان واقعی اجازه می‌‌دهد تا تنظیمات فوری برای حفظ یک محصول در محدوده معیارها انجام شود. علاوه بر مواد اولیه، سایر هزینه‌‌های فراورش مرتبط با عملیات نامناسب، مانند هزینه‌‌های انرژی، نیروی کار، آب و برق، ضررهای عملیاتی، رفتگی دستگاه، خرابی، توقف، حمل و نقل، بسته‌‌بندی و رسیدگی به ضررها را درنظر بگیرید.

برگردان: مهندس پدرام ملائکه
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 225 ماهنامه بسپار که در نیمه تیر ماه ۱۴۰۰ منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.