1. Giriş
Batch dolum sistemleri, belirli miktarda ürünün hassasiyetle ve kontrollü bir şekilde doldurulmasını sağlayan sistemlerdir. Genellikle kimya, gıda, ilaç ve kozmetik sektörlerinde kullanılırlar. Bu sistemler, her bir dolum işlemini belirli bir reçeteye göre yapar ve ürün değişikliklerinde büyük esneklik sağlar.
Sürekli dolum sistemlerine kıyasla, batch sistemler daha hassas kontrol sunar, farklı ürünler arasında geçiş yapma imkânı verir ve küçük üretim partileri için daha uygundur.
2. Tasarım Süreci
İhtiyaç Analizi ve Proses Gereksinimleri
Tasarımın ilk adımı, müşterinin ve sürecin ihtiyaçlarının tam olarak anlaşılmasıdır. Dolumu yapılacak ürünün fiziksel ve kimyasal özellikleri (viskozite, yoğunluk, sıcaklık, aşındırıcılık) belirlenir. Ayrıca, günlük üretim kapasitesi, dolum frekansı ve ürün çeşitliliği de analiz edilir.
Ürün Özelliklerinin Belirlenmesi
Akışkan özelliklerine bağlı olarak sistem tasarımında malzeme seçimi (örneğin paslanmaz çelik, gıda sınıfı plastikler), sızdırmazlık elemanları ve vana tipleri belirlenir. Özellikle viskoz akışkanlar için pompa ve borulama sistemi özel tasarlanmalıdır.
Hedef Dolum Hassasiyeti ve Kapasite
Sistem, dolum ağırlığı veya hacmi baz alınarak tasarlanır. Beklenen tolerans aralığı, seçilecek tartım sistemlerinin veya flowmetrelerin hassasiyetini belirler.
Ayrıca, sistemin günlük veya saatlik dolum kapasitesi hesaplanarak ekipman boyutlandırması yapılır.
Ekipman Seçimi
- Pompa Seçimi: Ürünün viskozitesine ve dolum hızına uygun tipte pompa (örn. diyafram pompası, dişli pompa, peristaltik pompa) seçilir.
- Vana Seçimi: Hızlı ve sızdırmaz dolum için doğru vana tipi (örneğin kelebek vana, küresel vana) belirlenir.
- Tartım ve Ölçüm Sistemleri: Yük hücresi, manyetik veya kütlesel flowmetre gibi ölçüm cihazları seçilir.
3. Otomasyon ve Kontrol Sistemleri
PLC ve HMI Seçimi
Dolum işlemini yönetmek için uygun özellikte bir PLC (Programmable Logic Controller) seçilir. Operatör etkileşimi için HMI (Human Machine Interface) ekran tasarlanır.
Sensör Entegrasyonu
Seviye sensörleri, akış sensörleri, basınç ve sıcaklık sensörleri gibi çeşitli ölçüm ekipmanları sisteme entegre edilir. Bunlar, dolumun doğru şekilde ilerlediğini ve sapmaları önlediğini sağlar.
Batch Kontrol Yazılımı
Batch dolum işlemleri için reçete bazlı kontrol yazılımı geliştirilir. Yazılım, her dolum adımını belirler, dolum miktarlarını kontrol eder ve ürün değişimlerinde doğru parametrelerin kullanılmasını sağlar.
Alarm ve Hata Yönetimi
Sistemde, dolum toleransı aşımı, sensör arızası veya pompa hatası gibi durumlar için alarmlar tanımlanır. Alarmlar operatöre açıkça bildirilir ve gerektiğinde dolum işlemi otomatik olarak durdurulur.
4. Devreye Alma Aşamaları
Ekipman Kurulumu ve Mekanik Kontroller
Pompa, vana, borulama, tartım sistemleri gibi tüm ekipmanlar yerleştirilir ve mekanik bağlantılar yapılır. Sızdırmazlık testleri gerçekleştirilir.
Elektrik ve Otomasyon Devreye Alma
PLC, HMI, sensör ve aktüatör bağlantıları yapılır. İletişim protokolleri (örneğin Modbus, Profinet) kurulup test edilir.
Kalibrasyon ve İlk Dolum Testleri
Tartım sistemleri ve akış ölçerler kalibre edilir. Ardından boş ve dolu testler yapılarak sistemin doğru çalıştığı doğrulanır.
İlk dolum testlerinde dolum hassasiyeti, ürün köpürmesi, damlama gibi özel durumlar gözlemlenir ve gerekli ayarlamalar yapılır.
Operatör Eğitimleri
Sistem kullanım kılavuzu hazırlanır ve operatörlere sistemin çalışma prensipleri, dolum adımları, reçete değişimleri ve temel arıza yönetimi konularında eğitim verilir.
5. Karşılaşılan Zorluklar ve Çözüm Yöntemleri
Dolum Hassasiyeti Problemleri
Özellikle düşük dolum miktarlarında hassasiyet kaybı yaşanabilir. Bu durumda çift kademeli dolum stratejisi uygulanır: önce hızlı dolum, ardından hassas yavaş dolum.
Ürün Köpürmesi veya Aşırı Akışkanlık
Köpüren ürünlerde dolum hızı düşürülür veya dolum başlığı ürün yüzeyine daha yakın konumlandırılır. Çok akışkan ürünlerde damlama önleyici valfler tercih edilir.
Reçete Değişimlerinde Esneklik Sağlama
Ürün değişimlerinde hızlı geçiş sağlamak için otomasyon sistemine reçete yönetimi eklenir. Operatörler, HMI üzerinden ürün seçimi yaparak otomatik parametre değişimi sağlar.
6. Sonuç ve İyileştirme Fırsatları
Batch dolum sistemlerinin doğru tasarımı ve devreye alınması, üretim süreçlerinde verimliliği ve kaliteyi artırır.
Devreye alma sonrasında sistem performansı düzenli olarak izlenmeli, OEE (Overall Equipment Effectiveness) verileri değerlendirilmelidir.
Sisteme CIP (Clean-In-Place) entegrasyonu yapılarak temizlik süreleri kısaltılabilir ve ürün kirliliği riski azaltılabilir.
Ayrıca veri izleme sistemleri ile üretim raporlaması yapılarak sürekli iyileştirme için veri toplanmalıdır.
