بقلم مايكل كيلي، شركة Allied PhotoChemical، وديفيد هاجود، شركة Finishing Technology Solutions
تخيّل إمكانية التخلص من جميع المركبات العضوية المتطايرة تقريبًا في عملية تصنيع الأنابيب، أي ما يعادل عشرات الآلاف من الأرطال من هذه المركبات سنويًا. تخيّل أيضًا إمكانية الإنتاج بسرعات أعلى وإنتاجية أعلى وتكلفة أقل لكل قطعة/قدم خطي.
تُعدّ عمليات التصنيع المستدامة أساسيةً لتحقيق تصنيع أكثر كفاءةً وكفاءةً في سوق أمريكا الشمالية. ويمكن قياس الاستدامة بطرقٍ متعددة:
تقليل المركبات العضوية المتطايرة
استخدام أقل للطاقة
قوة عاملة مُحسّنة
إنتاج تصنيع أسرع (أكثر مع أقل)
استخدام رأس المال بكفاءة أكبر
بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من التركيبات المذكورة أعلاه
مؤخرًا، طبّقت شركة رائدة في تصنيع الأنابيب استراتيجية جديدة لعمليات الطلاء. كانت منصات الطلاء التي كانت تستخدمها الشركة سابقًا تعتمد على الماء، وهي غنية بالمركبات العضوية المتطايرة وقابلة للاشتعال. أما منصة الطلاء المستدامة التي طُبّقت، فكانت تقنية طلاء بالأشعة فوق البنفسجية (UV) مصنوعة بالكامل من مواد صلبة. في هذه المقالة، تُلخّص المشكلة الرئيسية التي واجهها العميل، وعملية طلاء الأشعة فوق البنفسجية، والتحسينات الشاملة للعملية، وتوفير التكاليف، وخفض المركبات العضوية المتطايرة.
عمليات الطلاء في تصنيع الأنابيب
كان المُصنِّع يستخدم عملية طلاء مائية خلَّفت وراءها فوضى، كما هو موضح في الصورتين 1أ و1ب. لم تُؤدِّ هذه العملية إلى هدر مواد الطلاء فحسب، بل خلقت أيضًا خطرًا على أرض المصنع، مما زاد من التعرض للمركبات العضوية المتطايرة وخطر الحريق. بالإضافة إلى ذلك، أراد العميل تحسين أداء الطلاء مقارنةً بعملية الطلاء المائي الحالية.
في حين أن العديد من خبراء الصناعة يقارنون مباشرةً الطلاءات المائية بطلاءات الأشعة فوق البنفسجية، إلا أن هذه المقارنة ليست واقعية وقد تكون مضللة. فطلاء الأشعة فوق البنفسجية في الواقع جزء من عملية طلاء الأشعة فوق البنفسجية.
الشكل 1. عملية المشاركة في المشروع
الأشعة فوق البنفسجية هي عملية
الأشعة فوق البنفسجية عملية توفر مزايا بيئية كبيرة، وتحسينات شاملة للعملية، وأداءً مُحسّنًا للمنتج، ووفرًا في تكلفة الطلاء لكل قدم خطي. لتنفيذ مشروع طلاء بالأشعة فوق البنفسجية بنجاح، يجب النظر إلى الأشعة فوق البنفسجية كعملية تتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: 1) العميل، 2) مُدمج معدات تطبيق ومعالجة الأشعة فوق البنفسجية، 3) شريك تكنولوجيا الطلاء.
هذه العناصر الثلاثة أساسية لنجاح تخطيط وتنفيذ نظام طلاء الأشعة فوق البنفسجية. لذا، دعونا نلقي نظرة على عملية المشاركة في المشروع (الشكل 1). في معظم الحالات، يقود هذا الجهد شريك تكنولوجيا طلاء الأشعة فوق البنفسجية.
مفتاح نجاح أي مشروع هو تحديد خطوات واضحة للتواصل، مع مرونة متكاملة وقدرة على التكيف مع مختلف أنواع العملاء وتطبيقاتهم. تُشكل هذه المراحل السبع أساس نجاح التواصل مع العميل في المشروع: 1) مناقشة العملية ككل؛ 2) مناقشة عائد الاستثمار؛ 3) مواصفات المنتج؛ 4) مواصفات العملية ككل؛ 5) تجارب العينات؛ 6) طلب عرض أسعار/مواصفات المشروع ككل؛ و7) التواصل المستمر.
يمكن متابعة مراحل التفاعل هذه بشكل تسلسلي، وقد يحدث بعضها في نفس الوقت أو بالتبادل، ولكن يجب إكمالها جميعًا. توفر هذه المرونة المضمنة أعلى فرص النجاح للمشاركين. في بعض الحالات، قد يكون من الأفضل الاستعانة بخبير في عمليات الأشعة فوق البنفسجية كمورد يتمتع بخبرة صناعية قيّمة في جميع أشكال تقنيات الطلاء، والأهم من ذلك، خبرة قوية في عمليات الأشعة فوق البنفسجية. يستطيع هذا الخبير التعامل مع جميع المشكلات والعمل كمورد محايد لتقييم تقنيات الطلاء بشكل سليم ومنصف.
المرحلة الأولى: مناقشة العملية الشاملة
هنا يتم تبادل المعلومات الأولية حول عملية العميل الحالية، مع تحديد واضح للمخطط الحالي وإيجابياته وسلبياته. في كثير من الحالات، يجب إبرام اتفاقية عدم إفصاح متبادلة (NDA). بعد ذلك، يجب تحديد أهداف واضحة لتحسين العملية. يمكن أن تشمل هذه الأهداف ما يلي:
الاستدامة - تقليل المركبات العضوية المتطايرة
تقليل العمالة وتحسينها
جودة محسنة
زيادة سرعة الخط
تقليل مساحة الأرضية
مراجعة تكاليف الطاقة
إمكانية صيانة نظام الطلاء – قطع الغيار، وما إلى ذلك.
بعد ذلك، يتم تعريف مقاييس محددة بناءً على تحسينات العملية المحددة.
المرحلة الثانية. مناقشة العائد على الاستثمار (ROI)
من المهم فهم عائد الاستثمار للمشروع في المراحل الأولية. مع أن مستوى التفاصيل ليس بالضرورة هو المستوى المطلوب لموافقة المشروع، إلا أنه ينبغي أن يكون لدى العميل مخطط واضح للتكاليف الحالية. وتشمل هذه التكاليف تكلفة المنتج الواحد، والقدم الطولي، وما إلى ذلك؛ وتكاليف الطاقة؛ وتكاليف الملكية الفكرية؛ وتكاليف الجودة؛ وتكاليف التشغيل/الصيانة؛ وتكاليف الاستدامة؛ وتكلفة رأس المال. (للاطلاع على حاسبات عائد الاستثمار، انظر نهاية هذه المقالة).
المرحلة 3. مناقشة مواصفات المنتج
كما هو الحال مع أي منتج يُصنّع اليوم، تُحدَّد مواصفات المنتج الأساسية في مناقشات المشروع الأولية. وفيما يتعلق بتطبيقات الطلاء، فقد تطورت مواصفات هذه المنتجات مع مرور الوقت لتلبية احتياجات الإنتاج، وعادةً ما لا تُلبَّى في عملية الطلاء الحالية للعميل. نُسمِّيها "اليوم مقابل الغد". إنها عملية موازنة بين فهم مواصفات المنتج الحالية (التي قد لا تُلبَّى في الطلاء الحالي) وتحديد الاحتياجات المستقبلية الواقعية (وهو أمرٌ دائمًا ما يكون عملية موازنة).
المرحلة 4. مواصفات العملية الشاملة
الشكل 2. تحسينات العملية المتاحة عند الانتقال من عملية الطلاء القائمة على الماء إلى عملية الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية
يجب على العميل فهم العملية الحالية وتعريفها بشكل كامل، بالإضافة إلى إيجابيات وسلبيات الممارسات الحالية. من المهم لمُدمج أنظمة الأشعة فوق البنفسجية فهم ذلك، بحيث يُمكن مراعاة الجوانب الإيجابية والسلبية عند تصميم نظام الأشعة فوق البنفسجية الجديد. وهنا تُقدم عملية الأشعة فوق البنفسجية مزايا كبيرة، تشمل زيادة سرعة الطلاء، وتقليل متطلبات مساحة الأرضية، وخفض درجات الحرارة والرطوبة (انظر الشكل 2). يُنصح بشدة بزيارة مشتركة لمنشأة تصنيع العميل، فهي تُوفر إطارًا ممتازًا لفهم احتياجات العميل ومتطلباته.
المرحلة 5. العروض التوضيحية والتشغيل التجريبي
ينبغي على العميل ومُدمج أنظمة الأشعة فوق البنفسجية زيارة منشأة مُورّد الطلاءات، ليتمكن الجميع من المشاركة في محاكاة عملية طلاء العميل بالأشعة فوق البنفسجية. خلال هذه الفترة، ستظهر العديد من الأفكار والاقتراحات الجديدة خلال الأنشطة التالية:
المحاكاة والعينات والاختبار
معيار من خلال اختبار منتجات الطلاء التنافسية
مراجعة أفضل الممارسات
مراجعة إجراءات شهادة الجودة
تعرف على مُدمجي الأشعة فوق البنفسجية
وضع خطة عمل مفصلة للمضي قدمًا
المرحلة 6. طلب عرض الأسعار / المواصفات العامة للمشروع
يجب أن يتضمن مستند طلب عرض الأسعار الخاص بالعميل جميع المعلومات والمتطلبات ذات الصلة بعملية طلاء الأشعة فوق البنفسجية الجديدة، كما هو محدد في مناقشات العملية. يجب أن يتضمن المستند أفضل الممارسات التي حددتها شركة تكنولوجيا طلاء الأشعة فوق البنفسجية، والتي قد تشمل تسخين الطلاء باستخدام نظام تسخين مغلف بالماء حتى رأس المسدس؛ وتسخين وتحريك العبوة؛ ومقاييس لقياس استهلاك الطلاء.
المرحلة 7. التواصل المستمر
إن التواصل الفعال بين العميل ومُدمج الأشعة فوق البنفسجية وشركة طلاء الأشعة فوق البنفسجية أمر بالغ الأهمية، وينبغي تشجيعه. تُسهّل التكنولوجيا الحديثة جدولة مكالمات زووم/المؤتمرات والمشاركة فيها بانتظام. ولا ينبغي أن تكون هناك أي مفاجآت عند تركيب معدات أو أنظمة الأشعة فوق البنفسجية.
النتائج التي حققها مصنع الأنابيب
من الجوانب المهمة التي يجب مراعاتها في أي مشروع طلاء بالأشعة فوق البنفسجية توفير التكلفة الإجمالية. في هذه الحالة، حقق المُصنِّع وفورات في عدة مجالات، بما في ذلك تكاليف الطاقة والعمالة ومواد الطلاء الاستهلاكية.
تكاليف الطاقة - الأشعة فوق البنفسجية التي تعمل بالميكروويف مقابل التسخين الحثي
في أنظمة الطلاء التقليدية القائمة على الماء، يلزم تسخين الأنبوب قبل أو بعد الحث. تُعدّ سخانات الحث باهظة الثمن وتستهلك طاقة عالية، وقد تواجه صيانتها مشاكل كبيرة. إضافةً إلى ذلك، يتطلب المحلول القائم على الماء استهلاك طاقة قدرها 200 كيلوواط لسخان الحث، مقارنةً بـ 90 كيلوواط لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية للميكروويف.
الجدول 1. توفير في التكاليف يزيد عن 100 كيلو وات/ساعة باستخدام نظام الأشعة فوق البنفسجية للميكروويف المكون من 10 مصابيح مقارنةً بنظام التسخين الحثي
وكما هو موضح في الجدول 1، فقد حقق مصنع الأنابيب وفورات تزيد عن 100 كيلو واط في الساعة بعد تطبيق تقنية طلاء الأشعة فوق البنفسجية، مع خفض تكاليف الطاقة أيضًا بما يزيد عن 71000 دولار سنويًا.
الشكل 3. توضيح للتوفير السنوي في تكلفة الكهرباء
قُدِّرت الوفورات الناتجة عن هذا الانخفاض في استهلاك الطاقة بناءً على تكلفة تقديرية للكهرباء بلغت 14.33 سنتًا/كيلوواط/ساعة. ويؤدي انخفاض استهلاك الطاقة بمقدار 100 كيلوواط/ساعة، محسوبًا على نوبتين لمدة 50 أسبوعًا في السنة (خمسة أيام في الأسبوع، 20 ساعة لكل نوبة)، إلى توفير قدره 71,650 دولارًا أمريكيًا، كما هو موضح في الشكل 3.
خفض تكاليف العمالة – المشغلون والصيانة
مع استمرار جهات التصنيع في تقييم تكاليف العمالة، توفر عملية الأشعة فوق البنفسجية وفورات فريدة في ساعات عمل المشغل والصيانة. مع الطلاءات المائية، يمكن أن تتصلب الطبقة الرطبة في مجرى المياه على معدات مناولة المواد، والتي يجب إزالتها في النهاية.
استهلك مشغلو منشأة التصنيع ما مجموعه 28 ساعة في الأسبوع لإزالة / تنظيف الطلاء القائم على الماء من معدات مناولة المواد الموجودة في مجرى النهر.
بالإضافة إلى توفير التكاليف (ما يقدر بنحو 28 ساعة عمل × 36 دولارًا [تكلفة مرهقة] في الساعة = 1008.00 دولارًا في الأسبوع أو 50400 دولارًا في السنة)، فإن متطلبات العمل البدني للمشغلين يمكن أن تكون محبطة وتستغرق وقتًا طويلاً وخطيرة تمامًا.
استهدف العميل تنظيف الطلاء كل ربع سنة، بتكلفة عمالة قدرها 1900 دولار أمريكي لكل ربع سنة، بالإضافة إلى تكاليف إزالة الطلاء المتكبدة، ليصل إجمالي الوفورات إلى 2500 دولار أمريكي. بلغ إجمالي الوفورات السنوية 10,000 دولار أمريكي.
توفير الطلاء - الطلاء القائم على الماء مقابل الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية
بلغ إنتاج الأنابيب في موقع العميل ١٢,٠٠٠ طن شهريًا بقطر ٩,٦٢٥ بوصة. ويعادل هذا، باختصار، حوالي ٥٧٠,٠٠٠ قدم خطي / حوالي ١٢,٧٠٠ قطعة. وشملت عملية تطبيق تقنية طلاء الأشعة فوق البنفسجية الجديدة مسدسات رش عالية الضغط ومنخفضة الكثافة، بسمك مستهدف نموذجي يبلغ ١,٥ مل. وتمت عملية المعالجة باستخدام مصابيح الميكروويف فوق البنفسجية من هيراوس. ويُلخص الجدولان ٢ و٣ الوفورات في تكاليف الطلاء وتكاليف النقل/المناولة الداخلية.
الجدول 2. مقارنة تكلفة الطلاء - طلاءات الأشعة فوق البنفسجية مقابل الطلاءات القائمة على الماء لكل قدم خطي
الجدول 3. وفورات إضافية من انخفاض تكاليف النقل الواردة وتقليل مناولة المواد في الموقع
بالإضافة إلى ذلك، من الممكن تحقيق وفورات إضافية في تكاليف المواد والعمالة وكفاءة الإنتاج.
تعتبر الطلاءات فوق البنفسجية قابلة للاستعادة (الطلاءات القائمة على الماء ليست قابلة للاستعادة)، مما يسمح بكفاءة لا تقل عن 96%.
يقضي المشغلون وقتًا أقل في تنظيف وصيانة معدات التطبيق لأن طلاء الأشعة فوق البنفسجية لا يجف إلا عند تعرضه لطاقة الأشعة فوق البنفسجية عالية الكثافة.
أصبحت سرعات الإنتاج أسرع، وأصبح لدى العميل القدرة على زيادة سرعات الإنتاج من 100 قدم في الدقيقة إلى 150 قدمًا في الدقيقة - أي زيادة بنسبة 50%.
عادةً ما تحتوي معدات معالجة الأشعة فوق البنفسجية على دورة تنظيف مدمجة، تُتابع وتُجدول حسب ساعات الإنتاج. يمكن تعديل هذه الدورة وفقًا لاحتياجات العميل، مما يُقلل من الحاجة إلى القوى العاملة لتنظيف النظام.
في هذا المثال، حقق العميل توفيرًا في التكاليف بلغ 1,277,400 دولارًا سنويًا.
تقليل المركبات العضوية المتطايرة
وقد أدى تطبيق تقنية طلاء الأشعة فوق البنفسجية أيضًا إلى تقليل المركبات العضوية المتطايرة، كما هو موضح في الشكل 4.
الشكل 4. انخفاض المركبات العضوية المتطايرة نتيجة لتطبيق طلاء الأشعة فوق البنفسجية
خاتمة
تُمكّن تقنية طلاءات الأشعة فوق البنفسجية مُصنّعي الأنابيب من التخلص تقريبًا من المركبات العضوية المتطايرة في عمليات الطلاء، مع توفير عملية تصنيع مستدامة تُحسّن الإنتاجية والأداء العام للمنتج. كما تُحقق أنظمة طلاءات الأشعة فوق البنفسجية وفورات كبيرة في التكاليف. وكما هو موضح في هذه المقالة، تجاوز إجمالي وفورات العميل 1,200,000 دولار أمريكي سنويًا، بالإضافة إلى التخلص من أكثر من 154,000 رطل من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة.
لمزيد من المعلومات وللوصول إلى حاسبات عائد الاستثمار، تفضل بزيارة www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. لمزيد من تحسينات العمليات ومثال على حاسبة عائد الاستثمار، تفضل بزيارة www.uvebtechnology.com.
الشريط الجانبي
عملية طلاء الأشعة فوق البنفسجية الاستدامة / المزايا البيئية:
لا يحتوي على مركبات عضوية متطايرة (VOCs)
لا توجد ملوثات هواء خطرة (HAPs)
غير قابل للاشتعال
لا يحتوي على مذيبات أو مياه أو مواد مالئة
لا توجد مشاكل في إنتاج الرطوبة أو درجة الحرارة
تحسينات العملية الشاملة التي توفرها طلاءات الأشعة فوق البنفسجية:
سرعات إنتاج سريعة تصل إلى ما يزيد عن 800 إلى 900 قدم في الدقيقة، اعتمادًا على حجم المنتج
بصمة مادية صغيرة أقل من 35 قدمًا (طول خطي)
الحد الأدنى من العمل قيد التنفيذ
تجفيف فوري بدون متطلبات ما بعد المعالجة
لا توجد مشاكل في الطلاء الرطب في مجرى النهر
لا يوجد تعديل للطلاء لمشاكل درجة الحرارة أو الرطوبة
لا توجد معالجة/تخزين خاصة أثناء تغيير الورديات أو الصيانة أو الإغلاقات في عطلة نهاية الأسبوع
خفض تكاليف القوى العاملة المرتبطة بالمشغلين والصيانة
القدرة على استعادة الرش الزائد وإعادة الترشيح وإعادة إدخاله في نظام الطلاء
تحسين أداء المنتج مع طلاءات الأشعة فوق البنفسجية:
تحسين نتائج اختبار الرطوبة
نتائج رائعة لاختبار ضباب الملح
القدرة على ضبط خصائص الطلاء واللون
طبقات شفافة، معدنية وألوان متاحة
تكاليف طلاء أقل لكل قدم خطي كما هو موضح بواسطة حاسبة العائد على الاستثمار:
وقت النشر: ١٤ ديسمبر ٢٠٢٣
