Proces versus discrete fabricage

Karakteriseren is menselijk. Met de talloze industrieën en productiefaciliteiten in de wereld, en er worden elk jaar nieuwe ontwikkeld, is het nuttig om ze te karakteriseren. Op deze manier kunnen veelvoorkomende problemen worden aangepakt in een groot aantal sectoren, en misschien worden ze gecontrasteerd met sectoren in een andere categorie om alternatieve oplossingen te ontwikkelen.

Over het algemeen kan productie worden onderverdeeld in twee soorten:procesmatig en discreet. Tussen de categorieën treedt enige troebelheid op. Soms kan een faciliteit in een van deze vallen, afhankelijk van de huidige productiemethoden.

Wat is procesproductie?

Procesproductie is het creëren van een continu product dat moeilijk te scheiden is als het eenmaal is gemaakt. De gemaakte producten worden vaak gedoseerd in containers voor verkoop aan het publiek of misschien rechtstreeks naar een andere industriële faciliteit gevoerd voor gebruik. Vaak hebben de producten een ingrijpende, onomkeerbare fysische of chemische reactie ondergaan, waardoor de oorspronkelijke componenten niet meer gemakkelijk van elkaar te scheiden zijn.

Figuur 1 . Je kunt zien dat de chemicaliën eerst worden gescheiden en vervolgens worden gemengd in rode verf. Video gebruikt met dank aan Pronto Industrial Paints

Overweeg de vervaardiging van latexverf. De uitgangsmaterialen omvatten de componenten die de latex vormen:kleurstoffen, antischuimmiddelen, verdikkingsmiddelen en andere dergelijke ingrediënten. Ze worden met elkaar gemengd, er treden enkele reacties op en de vloeistof stroomt in verfblikken of wordt rechtstreeks aan een ander stroomafwaarts proces toegevoerd.

De verf, eenmaal vervaardigd, is moeilijk te scheiden; de chemische reacties hebben plaatsgevonden en het is onwaarschijnlijk dat de gemiddelde persoon de verdikkingsmiddelen van het grootste deel van de vloeistof kan scheiden als deze eenmaal is gemengd. Daarom wordt het beschouwd als procesproductie.

Wat is discrete productie?

Bij discrete fabricage worden afzonderlijke onderdelen of apparaten gemaakt. Discrete fabricage wordt soms "assemblage" genoemd omdat het fabricageproces meestal materiaal toevoegt aan of aftrekt van een apparaat terwijl het door de fabriek wordt geleid. Het eindproduct kan mogelijk worden gedemonteerd en verdeeld in de onderdelen waaruit de montage bestaat.

Voertuigen zijn een voorbeeld van discrete fabricage. Van de begindagen met Henry Ford tot de moderne geautomatiseerde fabriek, het proces omvat nog steeds de montage. Een frame wordt langs een lopende band getrokken, waar de motor, transmissie, wielen en ophangingscomponenten worden gemonteerd. Stoelen en instrumentenclusters, carrosseriepanelen en andere grote componenten worden vervolgens geïnstalleerd, gevolgd door ramen en verschillende montage-installaties.

Figuur 2. Deze automotive assemblagelijn is een voorbeeld van discrete fabricage.

Wanneer de auto van de lopende band rolt, kan hij rechtstreeks naar een autokerkhof rijden en de bemanning kan hem op dezelfde manier demonteren en elk van deze componenten verwijderen. Er hebben zich geen chemische reacties voorgedaan, geen grote fysieke veranderingen; alle dezelfde componenten zijn aanwezig en herkenbaar.

Gemeenschappelijke kenmerken tussen proces en discrete productie

Beide productiestijlen vereisen dezelfde soorten productieparameters. Of ze nu soep in blik of elektrische motoren produceren, fabrikanten proberen de kosten te verlagen en de winst te vergroten. Daarom zullen ze allebei een of andere vorm van doorvoer meten, wat betekent hoeveel van iets de factor verlaat, operationele kosten, of hoeveel het kost om elk item of een standaard volume-eenheid te produceren, en een paar andere parameters.

In beide gevallen moeten ingenieurs de uptime van apparatuur verbeteren en de routering en het gereedschapsgebruik optimaliseren om de operationele kosten te verlagen. Ze moeten manieren vinden om het nut, de grondstoffen en de arbeidsefficiëntie te verbeteren en tegelijkertijd de doorvoer voor de fabriek als geheel te behouden of te vergroten. Dit alles vereist een verregaande samenwerking tussen interne afdelingen.

Alleen omdat de doorvoer in één divisie wordt verhoogd, wil nog niet zeggen dat dit de beste oplossing is. Door bijvoorbeeld ferrosilicium aan de smelt toe te voegen, wordt de vloeibaarheid bij de staalproductie vergroot en wordt er meer staal geproduceerd. Het heeft echter de neiging om te reageren met de ovenbekleding, waardoor het onderhoud vaker wordt stopgezet. Ongeacht of u een proces uitvoert of discrete fabricage, alle wijzigingen in de productie moeten een proces voor het accepteren van wijzigingen doorlopen om ervoor te zorgen dat de totale winst zal toenemen.

Figuur 3. Staal dat een continugietmachine verlaat, is een voorbeeld van procestechniek. Afbeelding gebruikt met dank aan pxfuel

Ten slotte, maar vooral, vereisen beide soorten faciliteiten hetzelfde niveau van veiligheidsplanning en training. In beide soorten productiefaciliteiten komen veel gevaren voor, en in beide komen verwondingen en dodelijke slachtoffers voor. Hoewel de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) een aantal branchespecifieke protocollen heeft, is er veel overlap tussen de twee productiecategorieën.

Unieke uitdagingen voor proces- en discrete productie

Hoewel beide productiegebieden vergelijkbaar zijn, hebben ze ook enkele belangrijke verschillen die leiden tot unieke uitdagingen voor elke categorie.

Bij procesproductie is een deel van de uitdaging bij optimalisatie het voorspellen van de input van grondstoffen en ervoor zorgen dat voorraden op het juiste moment arriveren (bijvoorbeeld just-in-time of lean manufacturing). Hoewel het een punt van zorg is bij discrete productie, is het iets gemakkelijker om de benodigde hoeveelheden onderdelen te voorspellen.

Als een (discrete) elektronicafabrikant bijvoorbeeld vier kleine versterkerchips per product nodig heeft, zullen ze waarschijnlijk een veelvoud van vier chips kopen. Stel je in plaats daarvan een staalgieterij voor die structurele vormen produceert, zoals I-balken. Ze gieten en walsen continu staal, waarvan een groot deel afkomstig is van schroot.

Om het proces herhaalbaar te maken voor kwaliteitscontroledoeleinden, worden kleine "masterlegeringen" toegevoegd om de chemie enigszins te veranderen, op basis van testmonsters gedurende het hele proces. Afhankelijk van de bron van schroot, die afkomstig kan zijn van versnipperde I-balken, apparaten, autocarrosserieën en andere bronnen, kan de chemie van dag tot dag aanzienlijk variëren.

Dit betekent dat de voorraad hoofdlegering die bij de hand moet zijn, met verschillende snelheden zal worden gebruikt en ongelooflijk moeilijk te modelleren en te voorspellen is. Bovendien hebben veel procesproductieprocessen te maken met artikelen met een korte houdbaarheid, zoals voedselproducten, chemicaliën en andere, wat betekent dat een te grote voorraad aan deze grondstoffen vaak tot verspilling leidt.

Discrete fabricage heeft zijn eigen moeilijkheden. Vaak heeft continue procesproductie een duidelijke route met zeer weinig beslissings- en transporttijd. Chemicaliën worden rechtstreeks van een reactor naar een destillatiekolom geleid, of stalen bloemen worden gesneden en gaan rechtstreeks naar de walserij. Bij discrete productie kunnen bewerkte onderdelen meerdere paden hebben, en optimalisatie houdt in dat voor elk item het meest logische pad wordt gekozen. Dit kan betekenen dat de runorders van procesapparatuur worden gewijzigd op basis van leverings- of onderhoudsschema's of dat producten na inspectie worden teruggestuurd voor bewerking of reparatie.

Overweeg een montagebeugel voor een dynamo. Het vereist een geboord gat, één las en twee geschroefde stukken, maar de volgorde doet er niet toe. De fabrieksingenieur of technicus kan vooruitkijken en besluiten om eerst de booroperaties uit te voeren om wat inventaris op te bouwen. Vervolgens kunnen ze de boor uitzetten voor routine-onderhoud en de inventaris naar het lasstation sturen.

Proces- en discrete productieprocessen worden beïnvloed door soortgelijke problemen, maar kennen ook enkele unieke uitdagingen. Omdat geen enkele fabricagehandeling echt 'proces' of 'discreet' is, moeten ingenieurs leren problemen op beide gebieden op te lossen om het meeste uit hun faciliteit te halen. De komende weken zullen we ons verdiepen in de apparatuur die nodig is voor procestechniek en hoe monitoring op afstand de procesindustrieën vooruit helpt.