發揮批次混合系統的產能

 

        過去粗略地估算批次混合的產能,會誤導人們的看法。例如有些飼料廠經理,會將擁有二噸混合機的飼料廠之產能,視為每小時20噸,並據以推算三噸混合機為每小時30噸,五噸混合機為每小時50噸。其實就算如此,混合機也只有在長期混合同一種產品,並以幾近百分之百的效率下運轉,才有可能得到近似的結論。

        雖然如此,但是飼料工廠混合系統的產能卻可以決定整廠的最大生產能力。這固然是很普通的知識,可是通常一般設計人員在規劃設計時仍然不敷需求。底下是評斷批次混合系統能力的一些準則:

        *混合機的大小或容積,混合機的效率(經由測試所需的混合時間,配料秤的型式及個數,加入混合機的液體數目)。

        *循環一次所需的時間,包括秤料時間,配料秤排料時間,混合時間,混合機排料時間,及等待時間。

        *每小時或每天更換不同產品的次數以及所要混合配方的密度。

        *混合機排料的方法(底部全開式,單一出口,多個出口,緩衝筒之有無)以及後續輸送機,斗升機之輸送量等等。

        *更換不同產品以外的停機時間(修理與保養,待料,操作員休息時間,待倉或其他事故導致停機)及更換不同產品時,沖刷內部的時間。

        *總混合作業的效率指數。

          這些因素通常是藉增減批次混合之"循環時間"而影響批次混合系統之總產能。所謂循環時間是指在混合作業上,整個過程之某一點,重覆發生之一時段。例如,混合機的排料門關閉那一刻,到下一次關閉的時間。

        底下所述是一般批次混合循環的各個段落:

        *批次開始與秤料的時間。

        *混合機填料時間(秤料磅排料時間及人工加料時間或微量原料添加時間)。

        *混合時間。

        *混合機排料時間。

        *等待時間。

        表一是每批次攪拌3噸而底部全開的橫臥式混合機之循環時間,其中一組在混合機下方無緩衝筒,另一組在混合機下方有緩衝筒。PFOST博士在1976年寫下一個公式來表示單一混合機每小時的產率,公式如下:

        *每小時產量=60*MC*EI/(FT+MT+ET+DT)

        *此處MC=混合機每次攪拌的噸數。

                  EI=效率指數,假設為百分之八十。

                  ET=混合機填料時間。

                  MT=混合時間。

                  ET=混合機排料時間。

                  DT=等待時間。

表一 批   次    混   合   系   統   的    循   環   時   間
動    作    說     明 每 批 次 三 噸 橫 式 混 合 機 *
無   緩   衝   筒 有   緩   筒   桶
填    料    時     間

混    合    時     間

排    料    時    間

等    待    時    間

合                     計

0.5分

4.0分

4.0分

0.5分

9.0分

0.5分

4.0分

0.5分

0.5分

5.5分

*底部全開型混合機-假設配料秤重時間不超過3.5分。

        此表一有緩衝筒的三噸混合機之循環時間為例,其每小時產量為60*3*0.8/(0.5+4.0+0.5+0.5)=26.10噸/時。然而此一公式並未考慮到換料,也就是更換不同產品時的停滯時間。表二是混合循環時間為5.5分鐘三噸的噸橫臥式混合機,從每種料做一批次,到每種料連續做二十五批次,其理論上及實際上的產率。從表二中可以看出,即使我們以百分之九十的效率,在一整年或整天做同一種飼料,該系統的產率仍無法達到每小時30噸。事實上,一般的效率以百分之八十計算比較實際,因此其最大的產量,應該是每小時26.2噸。(圖一與圖二)。因此,假如工廠經理要使三噸大小的混合機達到每小時30噸的生產量,他必須減少混合循環的時間,並改進設備的利用率或效率指數,設備利用率是指實際的產量除以理論的產量。

表二 混 合 循 環 是 5.5 分 的 三 噸 混 合 機 之 理 論 與 實 際 產 率
產            量 時            間 (分) 理    論      產     率 實     際      產     率
批次/時 噸/時 噸 / 時
批 次 噸 數 總 計 平均/批次 效率100% 效率100% 效率90% 效率80%
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

20

25

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

45

60

75

8.0

13.5

19.0

24.5

30.0

35.0

41.0

46.5

52.0

57.5

85.0

112.5

140.4

8.0

6.0

6.3

6.1

6.0

5.9

5.9

5.8

5.8

5.8

5.7

5.6

5.6

7.5

8.9

9.5

9.8

10.0

10.1

10.2

10.3

10.4

10.4

10.5

10.7

10.7

22.5

26.7

28.4

29.4

30.0

30.4

30.7

31.0

31.1

31.3

31.6

32.0

32.1

20.3

24.0

25.6

26.5

27.0

27.3

27.6

27.9

28.0

28.2

28.4

28.8

28.9

18.0

21.3

22.0

23.5

24.0

24.3

24.6

24.8

24.9

25.0

25.3

25.6

25.7

 

圖一 三噸混合機的圖式混合循環時間

    Batch time = 3.5 min秤配料為3.5分

    Mixing time = 4.0 min混合時間為4.0分

    Cycle time = 5.5 min循環時間為5.5分

    Batch秤配料

    Fill進料

    Mix混合

    Empty排料

    Dead虛耗

    Mixing cycle 5.5 min混合時間5.5分

    Time in minutes時間(分)

       

圖二 循環時間為5.5分的三噸混合系統的產率

    Tph每小時的噸數

    100%Eff. 效率為百分之100

      90%Eff. 效率為百分之  90

      80%Eff. 效率為百分之  80

    Run Size-batches每次的生產批數

        事實上,在一設計良好的批次混合系統,混合循環時間只能藉由減少混合時間來降低。而這點時間能否省下來,主要是看以較少的混合時間,能否將飼料混合得很均勻。不然的話,只有利用下列各種方法去改進設備利用率及效率指數。

        *增加同一種料的生產批次。

        *做好預防保養計劃,以減少因設備故障導致的停機時間。

        *提供預備人員,使得整個系統在正規操作人員休息及用餐或休假時,能繼續運轉。

        *較好的人機平衡及精密的庫存管制,以避免待料或待倉的情形。

        *精確的生產排程,避免換料時必須停機以沖刷設備內部。

        苪皮(1985年)提議的混合循環如表三及表四。他的計算是同時針對單一混合機系統及兩部混合機系統,假設各階段的作業時間如下(兩者在混合機底下都有緩衝筒):

        *秤料時間,4分鐘。

        *秤料磅排料時間,0.5分鐘。

        *混合時間,5.0分鐘。

        *混合機排料時間,0.5分鐘。

表三  單  一  混   合  機  系  統  的  批  次  循  環
累計時間(分) 動                     作 循  環  時  間
0.0

4.0

4.5

9.5

10.0

10.4

15.5

16.0

16.5

21.5

22.0

開    始    秤     料

秤    料    完     成

秤料磅排料完成

混    合    完    成

混合機排料完成

秤料磅排料完成

混    合    完    成

混合機排料完成

秤料磅排料完成

混    合    完    成

混合機排料完成

 

 

 

 

10.0分

 

 

6.0分

 

 

6.0分

註:混合機係底部全開型模臥式,接續有緩衡筒。

 

表四 二    部     混    合    機    的     批    次    循    環
累計時間(分) 秤        料 混合機"A" 混合機"B" 循環時間
0.0

4.0

4.5

8.5

9.0

9.5

10.0

13.0

13.5

14.0

14.5

17.5

18.0

18.5

19.0

開始秤料

秤料完成

排料完成

秤料完成

排料完成

 

 

秤料完成

排料完成

 

 

秤料完成

排料完成

 

 

 

 

開始混合

 

 

混合完成

排料完成

 

開始混合

 

 

 

 

混合完成

排料完成

 

 

 

 

開始混合

 

 

 

 

混合完成

排料完成

 

開始混合

 

 

 

 

 

 

 

 

10.0分

 

 

 

4.5分

 

 

 

4.5分

註:每部混合機下有緩衝筒,混合機係底部全開型,橫臥式

        生產同一種飼料的第一批次完成後,理論上,在以後的循環時間,單一混合機的系統是6分鐘,兩部混合機的系統是9分鐘,每一部混合機批次完成後,加上排料是4.5分鐘。苪皮指出單一混合機的飼料廠,減少秤料時間並不會降低批次循環時間。然而在二部混合機的飼料廠,秤料時間從4分鐘減少到3分鐘,每小時的混料批次可以從13.3增加到17.1。理論上混合能力增加百分之二十八點五。

 

譯自 Batching mixing:Avoiding Under capacity by Professor Robert McEllhiney FEED INTERNATIONAL MARCH 1990 P. 26-31

飼料營養雜誌(101~105)-許福來.九一年一期

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