מאחורי הקלעים: איך אנחנו באמת מייצרים סיליקון רפואי מבלי להרוס את הסביבה

לפני שלושה חודשים, עברתי על רצפת הייצור שלנו עם לקוחה פוטנציאלית מגרמניה כשהיא עצרה באחת ממכונות ההזרקה שלנו ושאלה, 'הכל נראה מאוד נקי ויעיל, אבל מה העלות הסביבתית האמיתית של ייצור המוצרים האלה?'

זה היה אחד מהרגעים האלה שגורמים לך לצעוד אחורה ולחשוב באמת. כאן היינו, דיברנו על כמה שלנו ידידותיים לסביבה מכשור רפואי מסיליקון כן, אבל היא רצתה לדעת על הפיל בחדר - מה קורה מאחורי דלתות המפעל.

כמנהל הייצור ב Jinan Chensheng Medical Technology Co., Ltd. , הייתי חלק מהמסע שלנו ממערך ייצור מסורתי למה שהייתי מכנה ייצור בר-קיימא באמת. זה לא היה קל, זה לא היה זול, ולמען האמת, היו זמנים שבהם תהיתי אם אנחנו מקבלים את ההחלטות העסקיות הנכונות.

אבל שלוש שנים מאוחר יותר, כשאני מסתכל על המספרים שלנו ורואה את התגובה של לקוחות ברחבי העולם, אני יכול לומר בביטחון שייצור בר קיימא הוא לא רק טוב לכדור הארץ - זה טוב לעסקים.

קריאת ההשכמה ששינתה הכל

עוד בשנת 2019, אני זוכר שקיבלתי טלפון מלקוח בית החולים הגדול ביותר שלנו. הם יישמו הנחיות רכש חדשות שכללו קריטריונים סביבתיים עבור כל הספקים. פתאום, זה לא היה מספיק רק לייצר מוצרי סיליקון רפואיים באיכות גבוהה - היינו צריכים להוכיח שגם תהליך הייצור שלנו עומד בתקני הקיימות שלהם.

שיחת הטלפון הזאת הכניסה אותי קצת לפאניקה. בטח, המוצרים שלנו היו טובים יותר לסביבה מאשר חלופות פלסטיק, אבל הייצור שלנו? בזבזנו חומרים, השתמשנו בציוד מיושן, ולמען האמת, מעולם לא חשבנו באמת על צריכת המים או צריכת האנרגיה שלנו.

קריאת ההשכמה הגיעה כשחישבתי שאנחנו זורקים כ-18% מחומרי הגלם שלנו. שמונה עשר אחוז! זה כמעט חמישית מכל מה שקנינו מסתיים באשפה. עבור חברה שהתגאתה בייצור מדויק, זה היה מביך.

החל מהמובן מאליו: תפסיק לבזבז כל כך הרבה חומר

הדבר הראשון שהתמודדנו עליו היה פסולת חומרים. זה נראה כמו המקום הכי ברור להתחיל בו, אבל התברר שזה יותר מסובך ממה שציפיתי.

מערך ההזרקה הישן שלנו תוכנן בשנות ה-90 כאשר עלויות החומרים היו נמוכות יותר והדאגות הסביבתיות לא ממש עלו על הרדאר של אף אחד. מערכות הראנר היו גדולות מדי, פרמטרי הדפוס לא היו אופטימליים, ואנחנו קיבלנו שיעורי פגמים שיגרמו לכל יצרן מודרני להתכווץ.

שיפוץ הזרקת LSR

בילינו כשמונה חודשים בתכנון מחדש לחלוטין של תהליכי הזרקת גומי סיליקון נוזלי שלנו. זו לא הייתה רק קניית ציוד חדש - למרות שעשינו הרבה מזה - אלא לחשוב מחדש על האופן שבו אנו ניגשים לייצור מהיסוד.

השינוי הגדול ביותר היה יישום מה שהמהנדסים שלנו מכנים 'מערכות רץ חמות'. במקום שיהיו תעלות גדולות שמתמלאות בסיליקון ונזרקות עם כל מחזור, המערכת החדשה שומרת על הסיליקון חם וזורם, כך שכמעט שום דבר לא מתבזבז.

אני אהיה כנה - החודשים הראשונים היו קשים. היו לנו בעיות בקרת טמפרטורה, המערכות החדשות דרשו תזמון שונה, והמפעילים שלנו היו צריכים ללמוד נהלים חדשים לגמרי. היו ימים שבהם תהיתי אם עשינו טעות ענקית.

אבל בחודש השישי משהו צלל. ניצול החומרים שלנו זינק מ-82% ל-97%. עברנו מזריקת כמעט 200 ק'ג סיליקון בשבוע לפחות מ-30 ק'ג. המתמטיקה הייתה פשוטה - קנינו 18% פחות חומר גלם כדי לייצר את אותו מספר מוצרים.

שיפורי איכות אף אחד לא ציפה

הנה משהו שהפתיע את כולם: היציקה המדויקת החדשה לא רק הפחיתה את הפסולת, היא למעשה שיפרה את איכות המוצר. כשאתה לא מתמודד עם שינויים בטמפרטורה מרצים גדולים מדי וקירור לא עקבי, כל חלק יוצא אחיד יותר.

שיעורי הפגמים שלנו עבור רכיבי מכשירים כירורגיים ירדו מכ-2.3% ל-0.4%. פתרונות איטום מכשירים רפואיים שבעבר דרשו פעולות חיתוך משניות יצאו כעת מהתבנית מוכנים למשלוח. כעת ניתן היה לאמת אוטומטית רכיבי מערכת אספקת תרופות שבעבר נזקקו לבדיקה ידנית.

שיפורי האיכות פירושם פחות תלונות של לקוחות, פחות עבודה מחדש, ובסופו של דבר, פחות מוצרים שמגיעים לזרם הפסולת לאחר שהם עזבו את המתקן שלנו.

בעיית המים שלא ידעתי שיש לנו

השימוש במים לא היה משהו שחשבתי עליו הרבה עד שהסוכנות הסביבתית המקומית שלנו התחילה לשאול שאלות לגבי היתרי ההזרמה שלנו. אז גיליתי שאנחנו משתמשים בכ-15,000 ליטר מים ביום - בעיקר לקירור ולניקוי.

חמישה עשר אלף ליטר. כל יום ויום. רובו ירד ישר לטמיון לאחר שימוש אחד.

בניית מערכת לולאה סגורה הראשונה שלנו

הרעיון של מיחזור מים נראה פשוט בתיאוריה, אבל המציאות הייתה הרבה יותר מורכבת. לייצור ברמה רפואית יש דרישות ניקיון קפדניות, כך שלא יכולנו פשוט להזרים מים מלוכלכים דרך מסנן פשוט ולקרוא לזה טוב.

בסופו של דבר תכננו מערכת טיפול תלת-שלבית המטפלת בסוגים שונים של שפכים בנפרד:

מי הקירור ממכונות הדפוס שלנו עוברים דרך מחליף חום ומערכת סינון. זה היה הקל ביותר ליישום מכיוון שמי קירור אינם מזוהמים מאוד - הם רק מתחממים.

ניקוי מים מתחזוקת ציוד דרש טיפול אגרסיבי יותר. התקנו מערכת טיפול ביולוגית המפרקת את כל שאריות הסיליקון, ולאחר מכן סינון פחם פעיל ועיקור UV.

המאתגר ביותר היה מים מפעילות החדר הנקי שלנו. זה הצריך טיפול בדרגה פרמצבטית כולל אוסמוזה הפוכה ושלבי סינון מרובים.

המספרים שהפכו את הכל לכדאי

לאחר שמונה עשר חודשי פעילות, מערכות המעגל הסגור שלנו ממחזרות כ-9,500 ליטר ליום. קיצרנו את צריכת המים העירונית שלנו ב-63% תוך שיפור של עקביות תהליכי הייצור שלנו.

ההשפעה הכספית הייתה גדולה ממה שציפיתי. אנו חוסכים כ-2,800 דולר לחודש בעלויות המים, ובטלנו את דמי השחרור שעלו לנו עוד 1,200 דולר לחודש. המערכת שילמה את עצמה בתוך פחות משנתיים.

אבל התועלת האמיתית הייתה תפעולית. טיפול במים משלנו אומר שאנחנו לא תלויים בשינויים באיכות המים העירונית. התהליכים שלנו עקביים יותר, ויש לנו שליטה טובה יותר על כל סביבת הייצור.

אנרגיה: העלות הנסתרת שלא הייתה נסתרת כל כך

עלויות האנרגיה מעולם לא הוסתרו - הן מופיעות בחשבונות החשמל שלנו מדי חודש. אבל אף פעם לא ממש חיברתי את צריכת האנרגיה להשפעה סביבתית עד שהתחלנו לעקוב אחר טביעת הרגל הפחמנית שלנו עבור דוחות לקוחות.

המתקן שלנו השתמש בכ-180,000 קילוואט-שעה לחודש, שמתורגם לכ-85 טון של פליטת CO2. עבור פעולת ייצור קטנה יחסית, זה נראה כמו הרבה.

כונני תדר משתנה: The Game Changer

החיסכון הגדול ביותר באנרגיה הגיע מהתקנת כוננים בתדר משתנה (VFD) על הציוד העיקרי שלנו. התקנים אלה מכוונים את מהירות המנוע על סמך הביקוש בפועל במקום להפעיל הכל בעוצמה מלאה כל הזמן.

מכונות ההזרקה שלנו היו משתמשי האנרגיה הגדולים ביותר, והן הפעילו את המשאבות ההידראוליות שלהן במלוא המהירות גם כשהן לא יצקו חלקים באופן פעיל. ה-VFDs הפחיתו את צריכת האנרגיה בתקופות סרק בכ-70%.

מערכת האוויר הדחוס הייתה שיפור משמעותי נוסף. המדחס הישן שלנו פעל ברציפות כדי לשמור על לחץ, גם כשהייצור היה קל. המדחס החדש בעל המהירות המשתנה מתאים את התפוקה על סמך הביקוש בפועל, ומפחית את צריכת האנרגיה בכ-40%.

שחזור חום: מציאת אנרגיה שהיינו זורקים לפח

אחד המהנדסים שלנו ציין שאנחנו מייצרים הרבה פסולת חום מתנורים שלנו ואז משלמים כדי לחמם חלקים אחרים של הבניין. זה נראה מובן מאליו ברגע שהוא הזכיר את זה, אבל מעולם לא חיברנו את הנקודות.

התקנו מערכת לשחזור חום הלוכדת חום פסולת מציוד הייצור שלנו ומשתמשת בו לחימום חלל ומים חמים. במהלך חודשי החורף, מערכת זו מספקת כ-60% מצרכי החימום שלנו.

ההתקנה הייתה מורכבת יותר ממה שציפיתי - היינו צריכים להפעיל תעלות חדשות ולהתקין מחליפי חום - אבל החיסכון באנרגיה היה משמעותי. צריכת הגז הטבעי שלנו ירדה בכ-30%, ונוח לנו יותר במתקן במזג אוויר קר.

התמודדות עם פסולת: מבעיה להזדמנות

אפילו עם 97% ניצול חומרים, אנחנו עדיין מייצרים פסולת מסוימת. חומרי הפעלה, טיהור סוף הפעלה וחלקים פגומים מדי פעם מסתכמים בכ-150 קילוגרם של פסולת סיליקון בחודש.

בימים עברו, כל זה היה הולך למזבלה. אבל סיליקון הוא למעשה חומר בעל ערך שניתן למחזר ליישומים אחרים אם אתה מכיר את האנשים הנכונים.

מציאת שותפים שמבינים בסיליקון

האתגר במיחזור סיליקון הוא שזה לא כמו מיחזור בקבוקי פלסטיק. אתה צריך ציוד וידע מיוחדים כדי לעבד אותו כראוי. בילינו חודשים במציאת שותפים למיחזור שיוכלו להתמודד עם זרמי הפסולת שלנו.

כעת אנו עובדים עם שלוש חברות מיחזור שונות:

חברת חומרי בניין משתמשת בפסולת הסיליקון הנקייה שלנו כחומר מילוי ביישומי בטון ואיטום. הם משלמים לנו סכום קטן עבור החומר, שמכסה את עלויות ההובלה.

יצרן מוצרים תעשייתיים משלב את הפסולת שלנו במוצרי סיליקון ברמה נמוכה יותר כמו אטמים ואטמים עבור יישומים לא קריטיים.

עבור פסולת מזוהמת שאינה ניתנת למיחזור מכני, מצאנו מתקן פסולת לאנרגיה שיכול לשרוף בבטחה סיליקון תוך לכידת תכולת האנרגיה.

אתגר האריזה

אריזת מכשירים רפואיים היא מסובכת מכיוון שאתה צריך לשמור על סטריליות תוך צמצום השימוש בחומרים. עיצבנו מחדש את מערכות האריזה שלנו כדי למנוע עודפי חומר תוך הבטחת הגנה על המוצר.

השינוי הגדול ביותר היה המעבר לאריזה בגודל הנכון. במקום להשתמש בגדלים סטנדרטיים של קופסאות שהכילו לעתים קרובות 50% מקום ריק, אנו משתמשים כעת באריזה בהתאמה אישית המתאימה לכל מוצר במדויק. זה הפחית את השימוש בחומרי אריזה בכ-35% ואת עלויות המשלוח ב-20%.

חיסלנו גם אריזות של חומרים מעורבים שלא ניתן היה למחזר. האריזה החדשה שלנו משתמשת בחומרים בודדים שניתן להפריד ולמחזר בקלות על ידי הלקוחות שלנו