Hewlett Packard zakładem roku 2004 w USA

Redakcja amerykańskiej edycji magazynu Inżynieria&Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych i współpracujący z nią eksperci od kilku lat wybierają najlepszy zakład roku. W tym roku na pierwszym miejscu znalazł się zakład znanej również w Polsce firmy – Hewlett Packard.

Na zewnątrz Centrum Pracowniczego siedziby Hewlett Packard Caribe BV w Puerto Rico znajduje się skromna konstrukcja, przypominająca front garażu, która nawiązuje do przeszłości. W roku 1939 koledzy studiujący na Uniwersytecie Stanford – Bill Hewlett i Dave Packard założyli w Kalifornii firmę HP, której pierwszym wyrobem, wyprodukowanym w garażu, był audio oscylator.

Obecnie garaż w dalszym ciągu symbolizuje sposób, w jaki założyciele HP przekształcili firmę, przechodząc od skromnych początków do globalnego przedsiębiorstwa. Aby podkreślić szacunek dla przeszłości, pracownicy HP nazwali zespół pomieszczeń przeznaczonych na spotkania „garażem” – jest to miejsce na kreatywność, inwencję oraz rozwiązywanie problemów. 

Misja

W zakładzie Caribe BV (fot. 1) znajdują się dwie grupy operacyjne.

Produkcja, czyli Puerto Rico Manufacturing Operations – PRMO poszukuje sposobów zapewniających konkurencyjne rozwiązania produkcyjne dla HP na całym świecie, przy maksymalnym zapewnieniu korzyści finansowych wynikających z prowadzenia działalności w Puerto Rico.

Druga część firmy, Ink Jet Supplies Operations (ISB) poszukuje możliwości zwiększenia wydajności w dziale HP, zajmującym się zespołami ink-jet (dysze atramentowe). Grupa zajmująca się Obsługą Budynków i Produkcji (OBP) jest z kolei odpowiedzialna za ogólny nadzór nad budynkami i urządzeniami, systemami operacyjnymi, prognozowanym utrzymaniem ruchu, kalibracją, częściami zamiennymi, utrzymaniem ruchu w pomieszczeniach produkcyjnych oraz za wszystkie ogólne kwestie techniczne dotyczące systemów funkcjonujących w fabryce. OBP (fot. 2.) jest również odpowiedzialna za Program Oszczędzania Energii oraz System Zarządzania Bezpieczeństwem i Higieną Miejsca Pracy i Ochroną Środowiska (EHS) (w Polsce obowiązuje od przystąpienia do Unii system EMAS).

Oszczędzanie energii

Podejście HP do oszczędzania energii jest wszechstronne i obejmuje: energię elektryczną, wodę, elementy mechaniczne, konserwację sprzętu i oprzyrządowanie. Ogólnie, w porównaniu z rokiem 2001, udało się w zakładzie zredukować dzienne zużycie energii elektrycznej o 15%, co pozwoliło HP zaoszczędzić 1 900 000 kWh i wygenerować oszczędności w wysokości 2 270 000 dol. Zależność rozwoju zakładu w funkcji zużycia energii kWh/rok przedstawiono na rys. 3.

Aby osiągnąć takie wyniki, HP stosuje czujniki ruchu, używa energooszczędnych silników, lamp T8, wyposażonych w elektroniczne stateczniki, kondensatorów korygujących współczynnik mocy oraz programu zarządzania energią w weekendy i po godzinach pracy.

Po względem mechanicznym, oszczędność energii jest osiągana poprzez centralny system chłodzenia zakładu, zastosowanie wysoko wydajnych chillerów – wytwornic wody lodowej, zastosowanie do systemów chłodzenia i technologicznych pomp wodnych, napędów o zmiennej częstotliwości, jak również wydajnych sekwencji pracy i ustawień roboczych w systemach sprężonego powietrza i podciśnienia.

Fot. 1. Zakład HP Caribe BV w San Juan w Puerto Rico

W przypadku wody: kondensat z instalacji powietrza jest zawracany do chłodnic; stosuje się czujniki ruchu w zlewozmywakach i toaletach oraz używa się efektywnych środków chemicznych do chłodnic przy uzupełnianiu czynnika chłodniczego w układzie. Dzienne zużycie wody zostało zredukowane o 113 750 litrów przez zwiększenie liczby cykli zatężania w chłodnicach cieczowych oraz ponowne wykorzystanie kondensatu z instalacji powietrza, stosowanie parowników odpadów atramentowych, kompresorów powietrza, osuszaczy oraz pomp próżniowych.

Fot. 2. Załoga zakładu HP (od lewej): specjalista ds. ochrony środowiska, menedżer programu „Best Place to Work”, inżynier systemowy i ds. energetyki

Utrzymanie ruchu maszyn i urządzeń w znacznym stopniu przyczyniło się do oszczędności energii, zastosowano oprogramowanie do zapobiegawczego utrzymania ruchu, kilka rozwiązań z zakresu prognozowanego utrzymania ruchu (w tym techniki podczerwieni, ultradźwiękowe, analizę wibracyjną i analizę oleju), źródłową analizę przyczyn nieplanowanych przestojów oraz pomiar czasu przestoju maszyn i urządzeń.

Do obsługi oprzyrządowania wprowadzono program kalibracji wszystkich czujników i parametrów urządzeń (nastaw), zastosowano system monitorowania, kontrolowania oraz eksploatacji układów zaopatrzenia zakładu w media, ustawień temperatury oraz dmuchawy o zmiennym przepływie powietrza w systemie klimatyzacji.

HP wykorzystuje również kombinację biooleju napędowego i oleju napędowego do zasilania awaryjnych generatorów mocy, redukując w ten sposób o 6% zawartość siarki w spalinach.

Gospodarka odpadami

Odpowiedzialne traktowanie emisji, ergonomii, bezpieczeństwa elektrycznego, systemu ochrony środowiska, zdrowia i bezpieczeństwa nie musi oznaczać, że szeroko pojęta gospodarka odpadami to tylko wydatki. To może również przynosić zyski.

^{Rys. 3. Mimo, że obszar zakładu powiększył się, średnie zużycie energii zmalało}

HP zarabia 2,6 milionów dol. rocznie na samym recyklingu, jednocześnie redukując koszt kompaktowania odpadów do utylizacji ze 150 000 dol. do 50 000 dol.

W roku 2003 HP wygenerowała 3000 ton odpadów, z czego 80% odzyskano i ponownie użyto lub przetworzono. W roku 2003 zakład przerobił ponownie 719 ton papieru i kartonu, w roku 2002 – 571 ton, a w roku 2004 – 263 tony metali i zespołów elektronicznych (fot. 4). HP przetworzyła również 316 ton drewna i palet.

&nbsp

Firma zewnętrzna (outsourcingowa), zatrudniająca na terenie HP 25 pracowników, zajmuje się gospodarką odpadami i utylizacją na terenie zakładu, pomagając w koordynacji spedycji ponad 40 przyczep materiałów przeznaczonych do ponownego użycia i utylizacji.

Fot. 4. Zakład HP przetworzył w 2003 r. 263 tony metali i zespołów elektronicznych

W roku 2003 81% odpadów trafiło do utylizacji zamiast na składowiska (fot. 5.). Średnio daje to miesięcznie 219 ton w roku 2003 oraz 179 ton w roku 2002.

Obecnie na szeroką skalę jest wdrażany program odbierania zużytych urządzeń i zespołów od klientów w sklepach detalicznych. Celem tej inicjatywy jest wspomaganie utylizacji oraz zapobieganie zatruwaniu środowiska naturalnego poprzez składowanie odpadów na wysypiskach.

Zakład skupił się również na redukcji odpadów niebezpiecznych, których HP wytwarza ok. 1000 kg miesięcznie. Jest to bardzo ważne, ponieważ w Puerto Rico nie ma żadnych zakładów utylizacji odpadów niebezpiecznych i wszystko musi być transportowane do utylizacji do USA.

System odparowywania atramentu odpadowego

System odparowywania (zagęszczania) atramentu odpadowego został wdrożony w lutym 2001 roku, a początkowy koszt wyposażenia i układów pomocniczych, łącznie ze zbiornikami, pompami oraz systemem sterowania wyniósł 140 000 dol. Inwestycja zwróciła się w czasie krótszym niż 1,5 roku.

System o nazwie Cold Flash Evaporator (zimnego odparowania rzutowego) usuwa ok. 2050 litrów wody dziennie, wykorzystując bezemisyjną instalację, która powoduje zmniejszenie objętości odpadów o ok. 90% (rys. 6.).

W zeszłym roku, HP wysłała 227 125 litrów koncentratu atramentu do wykorzystania w Stanach Zjednoczonych. Koncentrat atramentu odpadowego nie jest odpadem niebezpiecznym, jest on mieszany z paliwem, a następnie spalany, przez co odzyskuje się energię. W roku 2002 HP odzyskała 539 799 litrów wody, którą wykorzystano ponownie do chłodzenia i przeróbki 599 609 litrów atramentu odpadowego. Przed rokiem 2001 100% odpadowego atramentu było zamieniane na ciało stałe, a następnie składowane na wysypiskach. W roku 1999 firma HP wyrzuciła w ten sposób do przemysłowych dołów odpadowych 1 324 894 litrów atramentu.

Nagrody i wyróżnienia za ochronę środowiska

HP zdobyła uznanie za wysiłki podejmowane w dziedzinie ochrony środowiska. W roku 2004 zakład otrzymał amerykańską narodową nagrodę za doskonałość w dziedzinie ochrony środowiska, za stosowanie najlepszych, dostępnych w tej dziedzinie technologii (zastąpienie elementów ołowianych substytutami w procesie produkcji wysoce skomplikowanych elementów elektronicznych) i został przyjęty do Amerykańskiego Narodowego Programu Monitorowania Ochrony Środowiska EPA (ang. Environmental Performance Track Program). EPA wyróżniła również HP w roku 2003, przyznając firmie nagrodę za jakość w dziedzinie ochrony środowiska, za oszczędność energii oraz gospodarkę odpadami i włączyła zakład do programu współpracy nad minimalizacją odpadów.

^{Rys. 5. W 2003 roku zutylizowano 79% odpadów stałych}Monitorowanie poziomu hałasu – życzliwi dla sąsiadów

Jeśli zachodzi konieczność awaryjnego generowania mocy, HP posługuje się 14 generatorami zapasowymi o mocy: 11-1600 kW, 1-500 kW o napięciu 480 V oraz 2-1350 kW o napięciu 4160 V. Biorąc pod uwagę, że zakład jest zlokalizowany w okolicy zamieszkałej, kontrola hałasu jest kwestią bardzo istotną. Aby rozwiązać ten problem, firma HP wbudowała w ściany materiały akustyczne i tłumiki, a generatory zabezpieczyła tłumikami o klasie urządzeń stosowanych w szpitalach. Aby obniżyć poziom hałasu, zastosowano również akustyczne żaluzje. Całkowity koszt projektu wyniósł 400 000 dol., a poziom hałasu w otoczeniu udało się obniżyć do 16 dBA.

Zapewnianie jakości powietrza w zakładzie

Aby zapewnić odpowiednią jakość powietrza wewnętrznego, zakład stosuje automatyczny system wewnątrz budynku (Building Automated System – BAS), który monitoruje i reguluje temperaturę oraz parametry wilgotności względnej. Wszystkie wymagania i natężenie związków chemicznych są oceniane przez Grupę ds. Bezpieczeństwa i Ochrony Środowiska, jak również przez inżynierów zakładu podczas bieżącego monitorowania i nadzorowania ryzyka, łącznie z wlotami powietrza.

Rozbudowa zakładu bez wpływu na produktywność

HP zrealizowała projekt kapitałowy rozbudowy (Print Head Manufacturing – PHM) Zakładu Produkcji Głowic do Drukarek (rys. 7), proponowany przez zakład zajmujący się sprawami technicznymi i innowacyjnymi, produkuje się tam sterowany elektrycznie element zespołu głowicy termicznej, kontrolujący dysze atramentu. Rozbudowa nowych pomieszczeń produkcyjnych i infrastruktury wymagała zgrania oraz czasowych wyłączeń w celu podłączenia nowych doprowadzeń mediów, układów, przeglądów oraz zachowania planowanej wydajności, walidacji i certyfikacji pomieszczeń typu clean room, codziennej obsługi i nadzorowania budowy oraz szkolenia personelu, certyfikowania nowych systemów i protokołów odbioru pomieszczeń.

^{Rys. 6. HP planuje wdrożyć taki system w innych swoich zakładach: w Niemczech, Irlandii i Singapurze}

Celem było przeprowadzenie rozbudowy bez naruszania istniejących procesów, co udało się zrealizować w czasie trwającego dwa lata, dwufazowego projektu. Powierzchnia czystych pomieszczeń (clean room) zbudowanych w fazie pierwszej wyniosła 9327 m², a w fazie drugiej 7154 m². Łącznie z czystymi pomieszczeniami, pomieszczeniami do precyzyjnego wiercenia, pomieszczeniami obsługi technicznej i cyrkulacji, w fazie pierwszej zbudowano w sumie 15 075 m² powierzchni. Podczas fazy drugiej zbudowano magazyn środków chemicznych, czyste pomieszczenia oraz pomieszczenia obsługi technicznej i cyrkulacji, o łącznej powierzchni wynoszącej 11 084 m².

Nastawienie na zapobiegawcze i prognozowane utrzymanie ruchu

HP przywiązuje dużą wagę do zapobiegawczego i prognozowanego utrzymania ruchu, czego dowodem jest liczba godzin pracy przeznaczonych na te cele.

W roku 2003 wykonano 99% zaplanowanych prac z dziedziny napraw i konserwacji, w porównaniu z 48,55%, jakie udało się zrealizować w roku 2002. Realizacja zaplanowanych zadań z zakresu zapobiegawczego i prognozowanego UR wzrosła z 54% w roku 2002 do 88% w roku 2003, podczas gdy liczba zamówień na awaryjne naprawy spadła z 2% w roku 2002 do 0,15% w roku 2003. Liczba zamówień na prace z zakresu zapobiegawczego i prognozowanego utrzymania ruchu wzrosła z 42% w roku 2002 do 97% w roku 2003.

Fot. 7. Plan rozbudowy Zakładu Produkcji Głowic do Drukarek zakładał dwa etapy; rozbudowa trwała dwa lata

W procesach zapobiegawczego utrzymania ruchu HP posługuje się oprogramowaniem do komputerowego zarządzania UR (Computerized Maintenance Management Software – CMMS), które zawiera informacje techniczne o maszynach i urządzeniach oraz plan prac UR. Ten sam program CMMS pracuje we wszystkich zakładach HP, pozwalając na bardziej skuteczne planowanie i ustawianie procesu produkcyjnego. Standaryzacja zapewnia dostęp do historii maszyn i urządzeń oraz do informacji z zakresu UR, które znajdują się w jednej bazie danych, a zakład HP Caribe BV w pełni wykorzystuje tę możliwość. Na przykład, kiedy w kilku zakładach HP zaczęły się psuć nowe sprężarki powietrza, informacje o awariach były przekazywane do wszystkich zakładów.

Ocena wyników

Do oceny wyników zakładu produkcyjnego HP stosuje kilka kryteriów: stopień realizacji budżetu produkcyjnego, stopień wykorzystania maszyn i urządzeń (w czasie), realizacja projektów w wyznaczonym czasie oraz w ramach budżetu, stosowanie metryk wydajności systemu CMMS, wyniki audytów w zakresie bezpieczeństwa i ochrony środowiska, raporty z osiąganych wyników sporządzane przez partnerów wewnętrznych i zewnętrznych, dostępność metryk jakościowych oraz wyniki innych audytów.

Jakość prac inżynieryjno-konserwacyjnych jest mierzona w skali miesięcznej na podstawie wykonanych prac z zakresu zapobiegawczego utrymania ruchu, liczby godzin pracy poświęconych na naprawy i zapobiegawcze utrzymanie ruchu, wykonanych kalibracji oraz czasu przestoju maszyn i urządzeń.

Szkolenia

HP przeznacza 6,8% rocznego budżetu operacyjnego zakładu na cele edukacyjno-szkoleniowe. Dział Rozwoju Pracowniczego stara się o to, żeby dobrać szkolenia do potrzeb firmy, podnieść kwalifikacje i umiejętności kadry pracowniczej. Jedno z ostatnich szkoleń dotyczyło prognozowanego utrzymania ruchu, ze szczególnym naciskiem na czujniki podczerwieni, wspomagające kadrę techniczną przy identyfikacji problemów zanim wystąpi usterka. Kilka tygodni po szkoleniu technicy zostali wezwani do sprawdzenia tablicy rozdzielczej. Stosując kamerę na podczerwień, pracownicy znaleźli uszkodzone wyłączniki, natychmiast je wymienili, po konsultacji i we współpracy z użytkownikami urządzeń, na których się znajdowały. Taka wymiana wymagała jedynie krótkotrwałego wyłączenia. Zakład przeprowadza również szkolenia i audyty z zakresu ergonomii miejsca pracy, odbywające się pod hasłem „Workwell” („Pracuj dobrze”), co na przestrzeni ostatnich sześciu lat pomogło zredukować z pięciu do poniżej jednego liczbę problemów wynikających z zasad ergonomicznych OSHA – Amerykańskiego Ministerstwa Zdrowia i Bezpieczeństwa Pracy. Do oceny ergonomii miejsca pracy wszystkich pracowników używane jest oprogramowanie, które przyczyniło się do redukcji zagrożeń ergonomicznych (według standardów OHSA), w tym względzie odnotowano 60-procentowy spadek w porównaniu z rokiem 2000.

Infrastruktura zakładu

Pojedyncza, napowietrzna linia 38-kV zasila dwa transformatory 10-MVA 38-kV/13-kV. Każdy budynek jest zasilany przez transformator obniżający napięcie 13-kV/480-V. Budynek z agregatami chłodzącymi jest zasilany dwoma transformatorami 4160-V. Obciążenie zakładu wynosi od 8200 do 9400 kVA.

Miesięczne zużycie energii w zakładzie wynosi od 4 750 000 kWh do 5 200 000 kWh. Współczynnik mocy zakładu wynosi 96,5%. Koszt energii w Puerto Rico wynosi 0,11 dol./kWh i należy do najwyższych. Wszystkie projekty i inicjatywy z dziedziny oszczędności są finansowane przez HP, przy zastosowaniu kryteriów zwrotu z inwestycji (ROI – Return on Investment) na przestrzeni dwóch lat.

Każdy budynek jest wyposażony w zasilanie awaryjne, dostarczające prąd o napięciu 480 V przez zastosowanie generatorów o mocy 1600 kW. Wszystkie kluczowe pomieszczenia biurowe i produkcyjne są zabezpieczane zasilaniem awaryjnym UPS o mocy od 150 kVA do 500 kVA. Każdy system ma awaryjne zasilanie, wystarczające na 10 -15 minut, które zapewnia +2200 bezobsługowych akumulatorów (szczelne kwasowo-ołowiowe regulowane zaworami). Praca akumulatorów jest monitorowana poprzez system diagnozowania, który śledzi napięcie w każdej celi akumulatora, opór wewnętrzny oraz temperaturę.

W zakładzie znajdują się dwa agregaty chłodnicze (chillery – wytwornice wody lodowej) 1250-tonowe, dwa 1500-tonowe i jeden 400-tonowy; cztery chłodnice 1500-tonowe oraz napędy o zmiennej częstotliwości (Variable Frequency Drive – VFD) obsługujące pierwszy i drugi osuszacz powietrza oraz pompy skraplacza.

Na dachu znajduje się 50 agregatów HVAC (Heating, Ventilation Air Coditioning) o wydajności od 5,7 do 1416 m³/minutę.

Do wytwarzania sprężonego suchego powietrza do celów produkcyjnych stosuje się 10 sprężarek o wydajności od 20 do 42,5 m3/minutę. Aby uzyskać próżnię, wykorzystuje się kilka agregatów o wydajności 20 m³/minutę i 3 agregaty wysokociśnieniowe o wydajności 50014,2 m³/minutę.

Woda jest przechowywana w jednym zbiorniku podziemnym o pojemności 567 811 litrów i jednym zbiorniku naziemnym o pojemności 1 135 623 litrów; oprócz tego są dwie studnie. Zbiornik przeciwpożarowy składa się z jednego 567 811-litrowego zespołu rozdzielczego i dwóch pomp napędzanych silnikami diesla. Olej napędowy jest przechowywany w kilku naziemnych zbiornikach stalowych, o łącznej objętości 473 176 litrów.

Infrastruktura jest zaprojektowana tak, aby zakład był w stanie funkcjonować na zasilaniu systemów awaryjnych przez 7 dni, co ma stanowić zabezpieczenie w razie poważnych zakłóceń w dostawach prądu, wody, huraganów, czy też innych kataklizmów. Zakład ma wytrzymać siłę podmuchu wiatru o prędkości do 150 m/h, takie prędkości mogą występować przy tropikalnych burzach czy huraganach.

Najlepszy zakład w Polsce

Redakcja I&UR już teraz zbiera dane i jeżeli nie w tym roku, to na pewno w następnym 2006 roku ocenimy polskie zakłady. Oczekujemy na Państwa informacje, sugestie – do których zakładów powinniśmy się udać i zbierać dane, by pod koniec roku mieć pełny obraz ich funkcjonowania.

Autor: James Silvestri, sekretarz redakcji Plant Engineering