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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