Quanti metri può produrre al giorno una pressa termica rotativa a sublimazione? Guida al calcolo della capacità produttiva in base a larghezza utile, velocità, tempi di fermo e scarti

“Quanti metri può stampare questa macchina in un giorno?” è la domanda più frequente quando si acquista una Pressa a caldo a sublimazione a rullo, ma è anche quella su cui ci si lascia più facilmente fuorviare dal semplice dato della velocità. Per ottenere risultati utilizzabili nella pianificazione della produzione, è necessario considerare nel calcolo la velocità di funzionamento stabile dell’apparecchiatura, il tempo di funzionamento effettivo giornaliero, il tasso di conformità dei prodotti finiti e la struttura dei cambi di ordine.

Il presente articolo segue l’ordine “prima la formula, poi un esempio di calcolo e infine la spiegazione del metodo di registrazione sul campo”. I parametri relativi alle macchine e alle velocità riportati nel testo provengono dalle pagine dei prodotti corrispondenti; i tempi di fermo macchina, la percentuale di prodotti conformi e la produzione ipotetica sono tutti valori ipotetici ai fini del calcolo e non rappresentano i valori medi effettivi misurati presso gli stabilimenti dei clienti.

Figura 1: Registrazione in loco della produzione continua di tessuto con l’impianto ZS-BD dotato di tamburo da 1000 mm e larghezza effettiva di 1900 mm; la velocità in loco può superare i 1000 m/h.

I. Chiariamo innanzitutto un concetto: la velocità nominale non equivale alla produzione giornaliera

La tabella dei parametri dell’impianto riporta solitamente la velocità di riferimento nella configurazione standard, mentre la produzione effettiva è data dal rapporto “metri di prodotto conforme ÷ durata totale del turno”. Se la domanda riguarda i metri lineari, non si deve moltiplicare nuovamente il risultato per la larghezza utile;se si deve stimare l’area di lavorazione, occorre moltiplicare i metri di prodotto conforme per la larghezza effettiva del nastro. Molte controversie relative alla pianificazione della produzione derivano dal fatto che i metri lineari, i metri quadrati e la velocità di picco dell’attrezzatura vengono confusi in un unico dato.

II. Innanzitutto, chiarire i parametri standard effettivi dell’attrezzatura

Le differenze in termini di velocità, larghezza, diametro dei cilindri e potenza variano notevolmente tra i diversi modelli; non è possibile raggruppare questi parametri in un’unica tabella orizzontale di difficile lettura. Di seguito sono elencati separatamente per modello; tutte le velocità indicate rientrano comunque nell’intervallo di riferimento dell’attrezzatura, mentre la velocità stabile effettiva deve essere determinata in base ai campioni di tessuto e alle registrazioni in loco.

• Macchina a rullo di piccole dimensioni:Larghezza effettiva di riscaldamento 200 × 700 mm;Rullo piccolo ad olio termovettore; velocità di riferimento massima 40 m/h; potenza totale 6 kW.
• Versione ZS-BA per abbigliamento:larghezza effettiva a scelta tra 1700 mm o 1900 mm;diametro del rullo 270–800 mm; velocità di riferimento 90–620 m/h; configurazioni di potenza 13 / 15 / 28 / 45 / 68 kW.
• ZS-BD Figura 1: macchina reale(configurazione 1000 × 1900):larghezza utile 1900 mm; diametro del cilindro 1000 mm;intervallo di velocità dell’impianto 120–1200 m/h; record di produzione continua in loco superiore a 1000 m/h.
• ZS-BD versione industriale:larghezza effettiva 2200 mm;diametro del rullo a scelta tra 1000 mm, 1200 mm o 1500 mm; velocità di riferimento 880–2000 m/h; configurazione di potenza 96 / 120 / 146 kW.

I dati sopra riportati sono parametri standard dell’apparecchiatura e non rappresentano la velocità di produzione sostenibile per tutti i tipi di tessuto. La composizione del tessuto, la grammatura, la copertura del disegno, la carta da trasferimento, l’inchiostro, la temperatura e le condizioni di finitura influenzano la velocità stabile. In particolare, per tessuti ad alta densità o disegni scuri su ampie superfici, è necessario effettuare prima un campione di prova per determinare i parametri operativi che garantiscono una produzione stabile.

Figura 1: Registrazione in loco sulla macchina:Nella registrazione in loco della produzione continua del tessuto effettuata dall’azienda sull’apparecchiatura mostrata nella Figura 1, la configurazione con rullo ZS-BD da 1000 mm e larghezza effettiva di 1900 mm ha raggiunto una velocità superiore a 1000 m/h.I dati qui riportati si riferiscono alla velocità oraria in loco e non indicano che tutti i tessuti e gli ordini possano mantenere la stessa velocità per l’intera giornata; la produzione effettiva rimane comunque influenzata da fattori quali il tipo di tessuto, la grammatura, la copertura del motivo, la temperatura, la carta da trasferimento e l’allineamento tra srotolamento e avvolgimento.

III. L’unica formula pratica per la capacità produttiva giornaliera

Capacità produttiva giornaliera consegnabile (metri) = velocità di funzionamento stabile (metri/minuto) × minuti effettivi di funzionamento giornalieri × tasso di conformità del prodotto finito

In questo caso, dai minuti di funzionamento effettivi devono essere sottratti i tempi di preriscaldamento, cambio bobina, pulizia, regolazione della macchina e fermi macchina imprevisti. La percentuale di prodotti conformi deve essere ricavata dai dati effettivi relativi allo stesso lotto di tessuto, anziché applicare direttamente i dati di altri.

Figura 2: L’operatore controlla e regola lo stato di funzionamento dell’apparecchiatura dal pannello di controllo.

IV. Esempio di calcolo basato su un’ipotesi chiara

L’esempio di calcolo riportato di seguito serve esclusivamente a illustrare la formula. Si ipotizza l’utilizzo della configurazione con tamburo da 600 mm del modello ZS-BA, con una velocità di stabilizzazione effettiva di 4,5 metri al minuto (pari a 270 m/h, che rientra nell’intervallo di riferimento standard per questo modello), un turno di lavoro di 8 ore e i seguenti tempi di riferimento:

• Durata totale del turno: 480 minuti
• Tempo di riscaldamento: 45 minuti, in base ai dati riportati nella scheda tecnica del modello ZS-BA che indicano un tempo di riscaldamento a 200 °C di circa 45 minuti;per altri modelli fare riferimento alle specifiche effettive dell’apparecchiatura
• Due cambi di lotto: stimati a 20 minuti ciascuno, per un totale di 40 minuti
• Pulizia, caricamento del materiale e ispezione: 25 minuti
• Risoluzione delle anomalie e brevi fermi macchina: 30 minuti
• Tasso di conformità dei prodotti finiti (esempio): 90%

Tempo di funzionamento effettivo = 480 – 45 – 40 – 25 – 30 = 340 minuti.

Capacità produttiva giornaliera esemplificativa = 4,5 × 340 × 90% = 1377 metri.

I 1377 metri rappresentano il risultato del calcolo basato su questa serie di ipotesi e non costituiscono la produzione giornaliera standard per questo modello di macchina. Se lo stesso impianto funzionasse solo per mezzo turno, se ci fossero più cambi di commessa, se gli ordini fossero nettamente insufficienti o se la velocità stabile effettiva fosse inferiore, il risultato diminuirebbe di conseguenza; se invece si adottasse una velocità stabile più elevata e si riducessero i tempi di fermo macchina, il risultato aumenterebbe.Non è possibile utilizzare da un lato 4,5 metri al minuto e 340 minuti di tempo effettivo e, dall’altro, esprimere questo risultato come 300–600 metri.

V. Calcolo a ritroso della velocità dell’attrezzatura in base alla produzione target

Se il vostro obiettivo non è stimare la produzione dell’attrezzatura, ma sapete già quanti metri devono essere consegnati ogni giorno, potete calcolare a ritroso la velocità stabile richiesta:

Velocità richiesta (metri/minuto) = produzione giornaliera target ÷ (minuti di funzionamento effettivo × percentuale di prodotti conformi)

Ad esempio, se l’obiettivo è di 1000 metri al giorno, con 340 minuti di funzionamento effettivo e un tasso di conformità del 90%, la velocità stabile richiesta è di circa 3,27 metri/minuto, ovvero circa 196 m/h. In fase di selezione, è necessario verificare che l’apparecchiatura sia in grado di mantenere stabilmente questa velocità su tessuti reali, anziché limitarsi a considerare il valore massimo indicato sulla targhetta.

VI. Quali fattori riducono la produttività effettiva

1. Cambio di lavoro e stabilità della temperatura

Dopo aver cambiato la larghezza del nastro, il tessuto o il motivo, è necessario reinserire il tessuto, regolare la tensione e verificare la temperatura. Più frequenti sono i cambi di ordine, maggiore sarà la percentuale di tempo dedicata al preriscaldamento e alle prove di funzionamento. Raggruppare in un unico ciclo di produzione gli ordini con lo stesso motivo e lo stesso tessuto consente di ridurre i tempi di attesa inutili.

2. Tensione, correzione della deviazione e stato del tessuto

Deviazioni, pieghe e avvolgimento irregolare possono causare riduzioni di velocità, rilavorazioni o scarti di interi tratti di tessuto.Le funzioni indicate nelle specifiche tecniche dell’apparecchiatura, quali l’alimentazione automatica, la correzione automatica della deviazione, l’avvolgimento sincronizzato e l’avvolgimento a doppio rullo, rappresentano solo i requisiti hardware; l’efficacia effettiva dipende comunque dalle condizioni del tessuto e dai parametri impostati. Per ulteriori metodi di analisi della tensione, consultare laGuida al controllo della tensione nella stampa in continuo su tessuti in fibra sintetica.

Figura 3: L’operatore controlla lo stato del tessuto in uscita, quindi decide se regolare i parametri di avanzamento o di tensione.

3. Incompatibilità tra le apparecchiature di stampa a monte e quelle a valle

La velocità della macchina a rulli deve essere compatibile con la velocità di uscita della stampante, la larghezza del foglio di trasferimento, la capacità di avvolgimento e svolgimento e le fasi di lavorazione successive. In caso di alimentazione insufficiente a monte, la macchina a rulli deve rallentare e attendere.La larghezza della macchina non è necessariamente migliore se maggiore: l’uso di una macchina troppo larga per ordini di larghezza ridotta aumenta gli sprechi dovuti al funzionamento a vuoto e al taglio dei bordi.

4. Lotti degli ordini e domanda effettiva

La capacità della macchina non equivale alla domanda degli ordini.Quando gli ordini sono insufficienti, anche se la macchina è in grado di funzionare ad alta velocità entro i parametri previsti, non si raggiungono i metri necessari per la produzione giornaliera. Prima dell’acquisto, è opportuno inserire in un’unica tabella il numero previsto di giorni di ordini, la frequenza dei cambi di ordine e la capacità produttiva target.

VII. Registrare la propria capacità produttiva effettiva per tre-cinque giorni

La prima valutazione non deve basarsi su stime approssimative. Si consiglia di effettuare registrazioni continue per almeno tre giorni, annotando ogni giorno: l’ora di accensione, l’ora di inizio dell’alimentazione del materiale, la velocità di funzionamento stabile, i tempi di cambio bobina e di cambio ordine, i motivi di arresto, i metri lavorati, i metri da rifare e i metri conformi. Infine, calcolare il tempo effettivo e la percentuale di conformità utilizzando la formula.

In assenza di registrazioni relative alla produzione di prova, è possibile elaborare un preventivo solo sulla base di ipotesi prudenziali; non appena si dispone di dati relativi alle attrezzature o ai clienti, è necessario sostituire le ipotesi con registrazioni reali. Per quanto riguarda la possibilità di eseguire la stampa su diversi tipi di tessuto, consultare laGuida all’idoneità dei tessuti per la sublimazione termica;per quanto riguarda il consumo energetico e la stabilità delle attrezzature, è possibile consultare laGuida alla produzione stabile e al risparmio energetico.

Domande frequenti

È davvero possibile produrre 600 metri al giorno con un rullo da 600 mm?

Non è possibile rispondere direttamente basandosi solo sul diametro del rullo. I 600 metri potrebbero derivare da un volume d’ordine ridotto, turni di lavoro brevi o frequenti fermi macchina, oppure potrebbero essere il risultato di una velocità di produzione più bassa e stabile.Dopo aver effettuato i calcoli tenendo conto della velocità stabile, dei minuti effettivi di funzionamento e della percentuale effettiva di prodotti conformi, i 600 metri rappresentano solo il risultato di uno scenario specifico e non costituiscono uno standard dell’attrezzatura.

Una larghezza maggiore comporta necessariamente una maggiore produzione in metri?

Se si confrontano i metri lineari, a parità di velocità e tempo di funzionamento, le macchine a larghezza ampia e quelle a larghezza ridotta percorrono lo stesso numero di metri al giorno; tuttavia, le macchine a larghezza ampia coprono un’area maggiore per ogni metro. Se l’ordine è di per sé di larghezza ridotta, l’utilizzo di una macchina troppo larga non aumenta automaticamente il volume di vendita effettivo, ma comporta invece un aumento dei tempi di funzionamento a vuoto, del consumo energetico e degli scarti di rifilatura.

Nel calcolo si dovrebbe utilizzare la velocità massima?

La velocità massima non dovrebbe essere applicata direttamente alla pianificazione della produzione. Si dovrebbe utilizzare la velocità che consente una produzione continua e stabile in base al tessuto effettivo, al motivo e agli standard di accettazione del cliente, e completare almeno una verifica di avanzamento continuo del tessuto.

I numeri sono tutti ipotetici: l’articolo ha comunque un valore di riferimento?

Sì. L’articolo fornisce formule ricreabili, i campi da registrare e i metodi di calcolo a ritroso. Basta indicare chiaramente quali numeri provengono dai parametri del prodotto e quali dalle ipotesi di calcolo, in modo che gli addetti agli acquisti possano sostituire gli esempi con i propri dati e ottenere risultati reali.

Riepilogo: la velocità massima indicata sulla targhetta dell’apparecchiatura indica solo il limite delle sue capacità e non può essere considerata direttamente come produzione giornaliera. È necessario innanzitutto verificare la velocità stabile, quindi registrare il tempo di funzionamento effettivo e, infine, calcolare la quantità di metri di prodotto finito utilizzando il tasso di conformità effettivo. Solo i dati ottenuti con questo metodo sono adatti per la preparazione di preventivi, la pianificazione della produzione e la scelta del modello.La configurazione specifica dell’apparecchiatura può essere ulteriormente verificata consultandola macchina da stampa a rullo industriale ZS-BD, la versione per abbigliamento ZS-BA e il calcolo del ritorno sull’investimento.