Félautomata és teljesen automata blokkgyártó gépek: A legfontosabb különbségek ismertetése

Alapvető különbségek a félig automatikus és a teljesen automatikus blokkgyártó gépek között

Mi határozza meg a félig automatikus blokkgyártó gépet

A félig automatikus betonelemgyártó gépek úgy működnek, hogy ötvözik az emberek és a gépek által elvégezhető feladatokat. A munkásoknak továbbra is be kell tölteniük a cementet, a kavicsot, a homokot és a vizet a keverőegységbe, mielőtt az anyagot a gép betöltőnyílásába (hopper) juttatnák. Amikor minden elkészült benn, a hidraulika lép működésbe, és keményen nyomni kezdi az anyagot, hogy megfelelően kialakítsa az elemeket. Miután az elemek megkötődtek és megkeményedtek, ismét kézi munkára kerül sor: a kezelők kiveszik az elemeket, és gondosan elrakják őket szállítás céljából. Ez a kombinált módszer segít fenntartani a magas minőséget a gyártási sorozatok során, miközben minimálisra csökkenti az anyagveszteséget. Emellett az üzemeltetési költségek is viszonylag mérsékeltek maradnak, különösen az egészen automatizált rendszerekhez képest, amelyek rendkívül magas kezdőberuházást igényelnek. Ezek a gépek kiválóan alkalmasak kisebb vállalkozásokra vagy közepes méretű gyárakba, ahol a termelékenységet növelni szeretnék, miközben kerülik a teljes automatizálás magas költségeit. Ezek a gépek általában óránként kb. 300 és 600 elem közötti mennyiséget képesek előállítani, ezzel csökkentve a hagyományos módszerekhez képest szükséges nehéz fizikai munka mennyiségét, miközben elkerülik a teljes automatizációhoz kapcsolódó magas költségeket.

Hogyan határozzák újra a termelést a teljesen automatikus blokkgyártó gépek

A modern, teljesen automatikus blokkgyártó gépek önállóan működő teljes termelési egységekként dolgoznak. Ezek a rendszerek nem munkásokra támaszkodva, hanem robotkarokat vagy szállítószalagokat használnak a nyersanyagok betáplálásától kezdve, azok keverésén, a blokkok formázásán, a megkötésükön át egészen a szállításra kész termékek rakodásáig mindent kezelnek. A vezérlőrendszerek az üzemelés során szükség szerint módosíthatják az adagolási arányokat, és különböző érzékelők figyelik a blokkok tömörségét, általános sűrűségét és a folyamat során mért hőmérsékleti adatokat. Amikor valami eltér a kívánttól, a rendszer automatikusan korrigálja azt a már említett felhőhöz csatlakoztatott vezérlők segítségével. A legtöbb üzem azt jelenti, hogy ezekkel a gépekkel folyamatos üzemben a rendelkezésre állási idő 95 és 98 százalékos. Ezek a gépek általában óránként 1500 és 3000 blokk közötti teljesítményt nyújtanak. Egy üzem jelentése szerint a munkaerő létszámát mintegy kétharmadával sikerült csökkenteni a beruházás után, miközben a napi blokktermelés a duplájára nőtt a Reitmachine Plant 2022-es jelentése szerint.

Funkció	Félautomatikus	Teljesen automatikus
Automatizációs szint	Részleges (kézi betöltés/kiürítés)	Teljes körű
Óránkénti teljesítmény	300–600 tégla	1 500–3 000 tégla
Munkaerő egy műszakban	3–5 munkás	1–2 felügyelő
Üzemidő-hatékonyság	80–85%	95–98%

A főbb különbségek az automatizálásban, működésben és kimenetben

Három alapvető különbség határozza meg a teljesítménykülönbséget:

• Automatizálás : A félig automatikus modelleknél az anyag betöltését és eltávolítását emberi munkaerő végzi; a teljesen automatikus rendszerek minden szakaszt önállóan kezelnek.
• Működés : A munkaerő-igény jelentősen eltér – a félig automatikus berendezésekhez 3–5 dolgozó szükséges műszakonként, míg az automatizált sorokhoz csupán 1–2 felügyelő.
• Kimeneti : A napi termelési kapacitás élesen különbözik. A félig automatikus gépek napi kb. 6 000 blokkot állítanak elő, míg az automatikus rendszerek 18 000–24 000 blokkot termelnek – 200–300%-os növekedés, amit indiai üzemek tesztjei is megerősítettek (2023). A műveletek bővítése szempontjából ez a skálázhatóság közvetlenül befolyásolja a megtérülési időtartamot.

Termelési hatékonyság és kimeneti kapacitás: Félig automatikus vs. Teljesen automatikus

Kimeneti sebesség és ciklusidő összehasonlítása

A félig automatikus blokkgyártó gépek általában óránként körülbelül 300 és 600 standard blokkot tudnak előállítani, mivel a munkásoknak kézzel kell kezelniük az anyagokat és az öntőformákat. A teljesen automatikus változatok már egészen más történetek, mivel óránként akár 1500 és 2000 blokkot is elő tudnak állítani a PLC-vezérelt rendszereknek köszönhetően, amelyek az anyagkeverési, alakítási és keményítési folyamatokat kötik össze. Ami valóban különbséget jelent, az az ilyen gépek által elérhető megnövekedett sebesség. Míg a félig automatikus rendszerek egy ciklus alatt körülbelül két percet vesznek igénybe, addig az automatikus megoldások ezt lecsökkentik kb. egy perc és húsz másodperc alá. Az ipari adatok azt mutatják, hogy ez körülbelül 40 és 60 százalékkal nagyobb termelést jelent összességében, ami megmagyarázza, miért fektetnek annyian be az automatizálásba annak ellenére, hogy a kezdeti költségek magasak.

Üzemzavarok és a termelés folyamatosítása

Az automatikus rendszerek általában kb. 95% rendelkezésre állással működnek, mert beépített szenzoraik vannak, amelyek már akkor észlelik az anyagokkal vagy mechanikai igénybevétellel kapcsolatos problémákat, amikor még semmi sem romlik el. A félig automatikus gépek azonban nem ilyen megbízhatóak, átlagosan 80% és 85% közötti rendelkezésre állással. Miért van ez a különbség? Nos, ezeknél a gépeknél továbbra is szükség van emberi beavatkozásra, ami késéseket okoz, és gyakoribb leállásokhoz vezet beállítások miatt. A legújabb generációs teljesen automatikus kenőrendszerek szintén jelentős különbséget eredményeznek. Ezek a rendszerek teljesen megelőzik a csapágyproblémákat, így az operátoroknak nincs szükségük naponta körülbelül 20 perc karbantartási leállásra, csupán napi öt percnél rövidebb időre. Ez a fajta javulás idővel egyre nagyobb mértékűvé válik.

Gyakorlati esettanulmány: Havi termelés átlagos üzemekben

Egy közepes méretű üzemben, ahol félig automatikus gépeket üzemeltettek, napi 8 órás munkával, heti 6 napos üzemmel körülbelül 15 ezer szabványtégla készült havonta. Azonban a helyzet drámaian megváltozott, miután beruháztak teljes körű automatizálásba. A termelés hirtelen 36 ezer tégla havonta – ez olyan, mint a régi mennyiség megduplázása plusz egy 40%-os növekedés. Érdekes módon a bérköltségeik még csökkentek is körülbelül két harmaddal ezen időszak alatt. Emellett nemcsak egyedi esetről van szó. A gyártóipar szerte a nagy mennyiséget termelő vállalatoknál gyorsabb megtérülést tapasztalnak az automatizált rendszerek esetében, amelyekről jelentések szerint 18-24 hónap alatt térülnek meg.

^{*A kimeneti adatok a szabványos 400x200x200 mm-es betontéglák alapján vannak feltüntetve}

Munkaerő-igény és hosszú távú üzemeltetési költségek

Személyzeti igény félig automatikus téglagyártó gépek üzemeltetéséhez

Egy félig automatikus blokkgyártó üzemeltetése továbbra is elég sok kézi munkát igényel az emberektől. A személyzetnek fel kell töltenie a nyersanyagokat, mozgatnia kell a nedves betonkeverékeket, figyelnie kell a vibrálás időtartamát, majd ki kell venni az éppen elkészült blokkokat, hogy megfelelően megszáradhassanak. A legtöbb üzem háromtól öt munkásból áll műszakonként, bár általában szükség van egy tapasztalt személyre, aki biztosítja az egyenletes minőséget a munka során. A munkaerőköltségek több mint felét teszik ki az ilyen üzemek havi kiadásainak. Ezért különösen érzékenyen érinti őket a bérköltségek növekedése vagy csökkenése, illetve a munkaerőhiány. Ezek a problémák még súlyosabbá válnak, amikor a vállalkozás fellendül, és gyorsan növelni kell a termelést.

Csökkentett emberi beavatkozás teljesen automatikus rendszerekben

Az automatikus rendszerek csökkentik a kézi munkát köszönhetően a robotoknak és a szállítószalagoknak, amelyek az egész üzemben futnak. A teljes folyamat, a betonkeverékek mozgatásától kezdve, a blokkok formázásán át a késztermékek rakodásáig az emberi beavatkozást nem igényli. Programozható logikai vezérlők végzik például a beállítási folyamat során fellépő rezgések szabályozását, a sűrűség ellenőrzését és a szilárdulási folyamat kezelését, így egyetlen technikus is felügyelhet egyszerre több gyártósorozatot. A dolgozók jelenleg idejüket gépek programozására, az üzemeltetés figyelemmel kísérésére és rendszeres karbantartásra fordítják, ahelyett, hogy egész napos fizikai munkával lennének elfoglalva. Ez a változás segít megelőzni az ismétlődő terhelési sérüléseket, és lehetővé teszi a folyamatos, 24 órás termelést. A létszám összetételét nézve, automatizált üzemekben a karbantartó személyzet a teljes létszám körülbelül húsz százalékát teszi ki, míg ez az arány lényegesen magasabb részlegesen manuális folyamatokra még mindig támaszkodó üzemekben.

Munka- és karbantartási költségek összehasonlító elemzése

A teljesen automatikus gépeknek valóban magasabb a karbantartási költségük, mivel ezek az összetett érzékelőkre és vezérlőrendszerekre támaszkodnak. Ám ha a teljes képet nézzük, a munkaerőn megtakarított pénz kompenzálja ezt a többletkiadást, így ezek a gépek számos vállalkozás számára megfontolandók. A félig automatikus berendezések valójában körülbelül 25%-kal magasabb munkaerőköltséggel járnak 1000 blokkonként, annak ellenére, hogy mechanikai alkatrészeik sokkal egyszerűbbek. Azok a szerződéses gyártók, amelyek áttérnek a teljes automatizálásra, évente 42 000 és 67 000 dollár közötti megtakarításra számíthatnak. A legtöbb vállalatnál az befektetésük megtérülése a telepítést követő 26 és 34 hónap között várható. És itt van egy fontos szempont a műhelyek tulajdonosai számára: ha az üzem évente 4000 óránál többet működik, akkor a modern automatizálás bevezetése valóban gazdaságossá válik, legalábbis ezt mutatják a 2024 elején megjelent építőipari technológiai jelentések.

Technológiai integráció és automatizálás a modern blokkgyártásban

A PLC és HMI szerepe a félig automatikus blokkgyártó gépek vezérlésében

A félig automatikus blokkgyártó gépek vezérléséhez olyan eszközökre támaszkodnak, mint a Programozható Logikai Vezérlők, azaz PLC-k, valamint az Operátori Felületek (HMIs), amelyek kezelik a folyamat különböző részeit, beleértve az anyagok keverését, a formák töltésének módját és a gyártás során fellépő vibrációt. Az ilyen gépeket üzemeltető személyek beállíthatják a nyomásszinteket, amelyek általában körülbelül 1500 és 3000 font per négyzethüvelyk között mozognak, valamint a ciklusidőt, amely általában 15 és 25 másodperc közötti, érintőképernyős vezérlők segítségével. Ennek ellenére továbbra is szükséges az állapot folyamatos kézi ellenőrzése, mivel a minőségellenőrzés nagyon fontos. A tavaly közzétett kutatások szerint a PLC-rendszerek integrálása a teljesen manuális üzemeltetéshez képest körülbelül 18 százalékkal csökkenti az anyagveszteséget. Ennek a rendszernek az az előnye, hogy mindent simábban működtet, miközben nem szükséges drága teljes körű automatizálási megoldásokat alkalmazni.

Haladó érzékelő- és vezérlőrendszerek teljesen automatikus gépekben

A modern teljesen automatikus rendszerek az internethez csatlakozó érzékelőkre és a mesterséges intelligencián alapuló elemzésre támaszkodnak a zavartalan termelés érdekében. A nedvességmérő berendezés pontosan nyomon követi a víz-cement arányt, körülbelül fél százalékos tűréshatáron belül. Ugyanakkor ezek az okos rendszerek a rezgésmintákat is figyelembe veszik, és akár három nappal a tényleges meghibásodás előtt képesek előrejelezni a csapágyak esetleges meghibásodását. Mindez a technológia lehetővé teszi, hogy a gépek a legtöbb időben folyamatosan működjenek, a leállási idő pedig 3% alá csökken. A gyárak is elérnek figyelemre méltó teljesítményt, óránként 2100 és 2400 között gyártva betonblokkokat anélkül, hogy szükség lenne manuális beavatkozásra.

A magas szintű automatizálás és a szakképzett munkaerő szükségletének kiegyensúlyozása

A teljesen automatikus rendszerek körülbelül 40–60 százalékkal csökkentik a közvetlen munkaerő-igényt, ennek ellenére továbbra is szükség van olyan technikusokra, akik értenek a mechatronikához és képesek adatdiagnosztikai jelentések értelmezésére. Másrészt a félig automatikus verziók több kézi beavatkozást igényelnek, ugyanakkor jobb átláthatóságot biztosítanak a gyártási folyamatok során. Ez egyszerűbbé teszi a problémák időben történő felismerését és gyorsabb kijavítását. Néhány előrelátó gyártó az utóbbi időben kibővített valóság (AR) alapú képzési programokat kezdett el alkalmazni. Ezek segítenek a dolgozóknak új készségek elsajátításában, miközben megőrzik az automatizált folyamatok előnyeit. Tulajdonképpen arról van szó, hogy a gépek végezzék a rutinfeladatokat, az emberek pedig elég rugalmasak maradjanak a váratlan problémák kezelésére.

Költségelemzés és megtérülési ráta (ROI) összehasonlítás

Kezdeti beruházás: Félig automatikus vs. Teljesen automatikus blokkgyártó gép

A félig automatikus blokkgyártó gépek ára általában 18.000 és 35.000 USD között mozog, ami körülbelül 35-50 százalékkal olcsóbb, mint a teljesen automatikus modellek, amelyek ára 55.000-tól egészen 120.000 USD-ig terjedhet. Ez az árkülönbség lényegében az automatikus alkatrészek összetettségétől függ. A teljesen automatikus rendszerekhez olyan speciális elemek szükségesek, mint például fejlett robotikai megoldások, többféle szenzor, valamint kifinomult vezérlőpanelek, amelyek minden folyamatot automatikusan kezelenek. Újonnan alapított vállalkozások vagy kisebb léptékű működés esetén ésszerűbb választás a félig automatikus berendezések alkalmazása, mivel ezek lényegesen biztonságosabb befektetést jelentenek. Ezek a gépek lehetővé teszik a termelés megkezdését anélkül, hogy jelentős előzetes költségek merülnének fel, miközben később, a költségvetés és a kereslet növekedésével, lehetőség nyílik a fejlesztésre is.

Karbantartás és hosszú távú üzemeltetési költségek

Az automatikus gépek karbantartása évente kb. 20%-kal többe kerül, mivel ezekben a különféle bonyolult elektronikai alkatrészek és szenzorok dolgoznak. Ám itt jön a lényeg: hosszú távon munkaerőköltségeket spórolhatunk meg. Egy műszak alatt csupán egy-két ember figyelme szükséges a felügyelethez, míg félig automatikus berendezések használata esetén három-öt dolgozó szükséges. Emellett a teljesen automatikus rendszerek is sokkal hosszabb ideig működőképesek – az üzemidő körülbelül 95%, szemben a régebbi rendszerek 80-85%-ával. Amikor a vállalatok valóban alaposan átnézik a költségeket, beleértve a bérköltségeket, az áramfogyasztást és az anyagveszteséget is, a legtöbben azt tapasztalják, hogy a beruházásuk megtérülése jóval gyorsabb, mint azt eredetileg gondolták. A megtérülési idő 12-18 hónappal korábban következik be, mint azt a hagyományos számítások sugallják.

Megtérülési idő és megtérülés az eltérő géptípusok esetén

A gyártók számára, akik népszerű termékeket, például üreges falazóblokkokat készítenek, a félig automatikus berendezések általában 8 és 14 hónap között térülnek meg viszonylag szerény kezdőköltségeknek köszönhetően. A teljesen automatikus alternatívákhoz körülbelül 18 és 30 hónap szükséges, amíg nyereségesek lesznek, bár ezek a gépek lényegesen jövedelmezőbbé válnak, amint a termelés jelentősen növekszik. Azoknál a gyáraknál, ahol napi szinten 10 ezer egységnél többet állítanak elő, a megtérülés körülbelül 30 százalékkal gyorsabb a jobb minőségellenőrzés és a gyártósorhoz képest kevesebb hibás termék miatt (csak 2,4% hibaszázalék a kézi beállítások 6,8%-ával szemben). Amikor a valós profit számokat nézzük, nem csak elméleti ROI modelleket, a gyártásvezetők pontosabban látják, hogyan befolyásolják a különböző tényezők, mint például a létszám, az áramfogyasztás és az anyagveszteség, a valós napi termelési mennyiségektől függően az eredményt.

GYIK

1. Mi a különbség a félig automatikus és a teljesen automatikus blokkgyártó gépek között?

A fő különbség az automatizáltság szintjében rejlik. A félig automatikus gépek esetében manuális beavatkozás szükséges például a betöltéshez és kiürítéshez, míg a teljesen automatikus gépek az összes fázist önállóan kezelik robotok és szállítószalag-rendszerek segítségével.

2. Hogyan viszonyul egymáshoz a két géptípus kimeneti kapacitása?

A félig automatikus gépek általában óránként 300 és 600 blokkot állítanak elő, míg a teljesen automatikus gépek 1500 és 3000 blokkot tudnak óránként, jelentősen növelve a termelékenységet.

3. Mennyi munkaerő szükséges az egyes géptípusokhoz?

A félig automatikus gépekhez 3-5 dolgozó szükséges műszakonként, míg a teljesen automatikus gépekhez csupán 1-2 felügyelő, csökkentve a munkaerőköltségeket.

4. Melyik géptípus nyújt jobb hosszú távú üzemeltetési költség előnyöket?

A teljesen automatikus gépek hosszabb távon jobb költséghatékonyságot biztosítanak a csökkentett munkaerő-igény és a magasabb termelési hatékonyság révén, annak ellenére, hogy a kezdeti beruházási költségek magasabbak.

5. Hogyan különböznek a félautomata és a teljesen automatikus gépek karbantartási költségei egymástól?

A teljesen automatikus gépek karbantartási költségei általában magasabbak a kifinomult rendszerek miatt, de a munkaerő-megtakarítás és folyamatos üzemeltetés hosszú távon költséghatékonyabbá teszi őket.