电石厂生产流程优化分析论文.doc

1 38 摘 要 作为一个三高行业 电石行业自从引进国内后 就面临着各种各样的威胁和挑 战 近年来 技术水平的发展带动了电石行业的进步 但同时电石行业的发展仍受 到很大的限制 本设计立足于榆电阳光化工有限责任公司 通过对工艺流程的分析 和优化 对该公司的生产工序进行优化设计 尽量减少搬运和时间和距离 同时结 合该公司的生产实际情况对厂区的布置进行了分析和改善 使得生产流程更加顺畅 以提高生产效率 降低生产成本 最后结合人因工程对工人的工作环境进行了分析 并提出一定的措施 以达到降低操作工人身体损害的概率 关键词 电石 工序分析 工厂布置 工作环境 ABSTRACT 2 38 High as a three sector since the introduction of domestic calcium carbide industry it is faced with a wide range of threats and challenges in recent years the development of the technological level of the calcium carbide industry led progress but at the same time the development of calcium carbide industry is still a lot of restrictions The design based on the Yu Dian Yang Guang Chemical Limited liability company Through the analysis and optimization of the production process the company s manufacturing processes are to be optimized in order to minimize the handling time and distance At the same time combining the company s actual situation of production on the factory layout analysis and improvement making the production process more smoothly in order to increase productivity and reduce production costs Finally the article carry out the analysis and proposed certain measures on the work environment in order to achieve lower the probability of physical harm of operating workers KEYKEY WORDSWORDS calcium carbide process analysis plant layout work environment 目目 录录 第一章第一章 导论导论 4 3 38 1 1 设计背景 4 1 1 1 电石行业现状 4 1 1 2 榆电阳光化工有限责任公司现状 7 1 2 该设计的目的及现实意义 7 1 3 设计结构 11 第二章第二章 工序分析及优化工序分析及优化 12 2 1 工序分析理论概述 12 2 1 1 工序分析的定义 12 2 1 2 工序分析的目标 12 2 1 3 工序分用符号 12 2 2 榆电阳光车间生产流程 13 2 3 生产流程问题分析 16 2 3 1 流程程序分析的技巧 16 2 3 2 实际问题分析 16 2 4 生产流程优化 17 2 4 1 ECRS 四大原则 17 2 4 2 生产流程优化的目标 17 2 4 3 改善措施 19 第三章第三章 工厂设施布置及优化工厂设施布置及优化 22 3 1 设施布置和规划 22 3 2 工厂布置现状分析 24 3 3 工厂平面布置优化 25 第四章第四章 工厂人因环境分析工厂人因环境分析 30 4 1 高温 30 4 1 1 高温的定义分类 30 4 1 2 高温作业对机体生理功能的影响 31 4 1 3 高温作业环境的改善 32 4 2 噪声 33 4 2 1 噪声的定义分类 33 4 2 2 噪声对机体的影响 33 4 2 3 噪声的控制 34 4 3 粉尘 35 4 3 1 生产性粉尘的概念分类 35 4 3 2 生产性粉尘的危害 35 4 3 3 粉尘的防治 36 第五章 结论第五章 结论 37 致致 谢谢 38 参考文献参考文献 39 4 38 第一章第一章 导论导论 1 1 设计背景 1 1 1 电石行业现状 电石化学名为碳化钙 分子式为 CaC2 是化学工业及金属气焊 气割必不可少 的重要原料 我国国内每年产量约为 1300 多万吨 其中 70 用于生产 PVC 15 用 来水解生产乙炔气体 10 用于其它化工产业 如化肥 农药等的生产 其余的用 在炼钢脱硫等工业中 电石外观为灰色 或褐色块状固体 是有机合成化学工业的基本原料 利用电 石为原理可以合成一系列的有机化合物 为工业 农业 医药提供原料 工业电石 的主要成分是碳化钙 其余为游离氧化钙 碳以及硅 镁 铁 铝的化合物及少量 5 38 的磷化物和硫化物 工业用电石纯度约为 70 80 电石的化学性质非常活泼 遇 水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙 并放出大量热 电石行业属于典型的煤化工行业 是个带电 高温 高能耗 高污染的产业 尤其以电石炉尾气大量排放造成的环境污染和资源浪费备受关注 据资料统计 我 国每年生产的电石炉尾气超过 150 亿立方米 绝大部分都被放空或 点天灯 每年 因此相当于损失 240 万吨标准煤 同时排放 1200 万吨二氧化碳和 90 余万吨粉尘 对环境造成很大的影响 电石行业最先兴起于国外 1862 年由 Hare 和 Wohler 在实验室从 Zn Ca 与 C 之 合金首次制得 CaC2 并在三十年后经 Moisson 和 Willson 用 CaO 和煤在电炉中制得 CaC2 并在 1892 年取得专利权 1895 年美国兴建了第一个容量为 300KVA 的间歇 式单相电石炉 随后不久改建成连续式单相炉 直到 1905 1906 年左右才首建连续 的园型开放式三相电炉 后几经改进 电极直径得到扩大 从而使三相开放式电石 炉容量扩大到 20000KVA 电石生产的发展一向与其应用领域的开发紧密相连 应用初期 电石只供照明 之后扩展其应用于金属切割和焊接 到第一次世界大战结束延至 20 年代 以电石乙 炔为原料的有机合成工业迅速发展 从而改变了电石的应用结构 直到第二次世界 大战前 主要用于制造 CaCN2 其次是供金属焊接 切割和照明 而耗于有机合成还 只占 20 左右 待进入 50 年代末 有机合成占到了 60 金属切割与焊接只占 22 而原据首位的 CaCN2已退居其末 有机合成工业的迅速发展 推进了电石炉的大容量化进程 带有吸气罩能排除 大部分炉气以减少炉面燃烧的半密闭电石炉是第二次世界大战前后建立的一批过渡 型大容量电石炉 其容量增至 40000KVA 最有工业价值的变革是战后西德的 Demag 型密闭炉和挪威的 Elekm 型密闭炉 该型电石炉迅速被许多先进工业国家所 采用 到 60 年代中末期 以电石乙炔合成工业为中心的电石工业达到了历史上的顶 峰 但从 1957 年石油化工开始兴起之日 就为电石工业之进一步发展埋下了危机 60 年代末以后 一向以电石乙炔为原料的有机合成 几乎都转向以廉价石油为原料 的合成路线 其次 许多新兴的化学肥料也顶替了氰氨化钙 在焊接领域也部分的 排挤了传统的电石乙炔市场 电石生产被迫大幅度下降 73 年第四次中东战争之后 石油减产 大幅度提价 发生了世界性经济危机 这种情况下 电石仍然恢复为乙炔化工的重要原料 但这种波动让们对电石的可靠 性供应引起了普遍性的关注 问题的症结在于如何降低电石成本 当今之世 各国 都在不懈探索开发电石应用的新领域 国外已广泛使用电石 焊接切割多已改用溶 解乙炔 以及制造导电橡胶等精细化产品 然而东方化工方兴未艾 合成气化学的 开发工业化迫在眉睫 使得电石乙炔工业前途仍在危机之中 我国是个地大物博 资源丰富的国家 凭借着资源的优势 我国工业合成的发 展逐渐形成了一定的规模 解放前我国几乎无电石工业 解放初期只在四川 山东 6 38 河北等地有小型的电石厂 容量不过三五千瓦 1949 年至 51 年期间在吉林修建了 两座 2250KVA 开放型电石炉 一 五计划 期间经改造扩建以及从苏联引进 40000KVA 半密闭型电石炉于 57 年投产 从而吉林电石厂成为国内最大的电石生产 基地 58 年以后 上海 北京 安徽 福建等地建成中型电炉数十座 随着以电石 乙炔为原料的有机合成工业在全国兴起 截止 2004 年全国共有 175 家电石厂 设备 总容量为 798370KVA 年生产能力为 160 万吨 现今 我国电石行业的设备水平得到了很大的提升 但人员技术水平仍旧停滞 不前 主要是由于电石行业属于三高行业 高能耗 高温 高带电 生产设备较为 落后 生产环境恶劣 导致初期的技术和管理人员严重短缺 该行业人员普遍水平 和综合素质较低 进入九十年代后 电石行业的生产设备水平有了一定的提高 但 人员的专业技术水平和综合素质仍旧停滞不前 主要原因是电石行业没有专业的人 才培训基地和人员培训制度 只能沿用旧时的 师傅带徒弟 来实现新员工的培训 完全是依靠个人的经验来进行知识的传授 因而直接导致了电石行业主要工艺电石 炉的不良运行 这在很大程度限制了电石行业的发展 近年来 国家一直提倡节能 环保 同时也不断出台了新的政策和法规来规范 电石行业的发展 其中最主要的就是关于密闭电石炉技术的引进 密闭电石炉是对 内燃型炉的改进 电石行业发展的初期主要采用的就是内燃型电石炉 内燃型炉的 炉盖是开放的 因而尾气就能直接排放在大气中 无法进行回收 只有在出炉口等 处可进行部分回收 这样做不仅污染环境 同时也是一种资源的浪费 而密闭炉可 以在节能和环保方面做得更好 由于电石炉是密闭的 方便尾气集中回收和处理 并进行进一步的利用 90 年以后 我国的电石行业大概有 10 15 的电石厂采用密 闭炉 进入 20 世纪后 密闭炉得到了推广 目前我国电石行业的密闭炉使用达到了 50 尽可能的减少了电石生产对环境的污染和对资源的浪费 90 年后 我国电石行业约有 10 15 的密闭炉 目前 密闭炉的推广达到了约 50 但由于专业技术人员的缺失 90 的密闭炉运行情况都不是很好 80 年代以 来 我国从国外共引进九台密闭炉 除一台爆炸外 其余的都运行不良 某些技术 参数并不能达到标准 国内通过对公司的产品进行模仿改装 生产了新的密闭炉 但依然运行不良 就以电石生产耗电来说 生产一吨电石的电耗为 3050KVA 但 90 的公司都达不到这个指标 该行业大多数公司生产 1 吨电石的最低电耗为 3500KVA 基本电耗为 3700KVA 对比可以得到我国电石行业的发展仍和国外同行 业的公司有很大的差距 1 1 2 榆电阳光化工有限责任公司现状 榆电阳光化工有限责任公司位于店塔镇板定梁村 是经省发改委批准 2 21000KVA 的密闭电石炉项目 该项目于 2006 年 9 月建成投产 年产一级电石 8 4 万吨 2007 年又投资 3000 万建成 1 6000KW 的尾气发电机组 为公司提供电能 和蒸汽 而且实现了节能环保和资源综合利用 7 38 公司现有两座容量为 21000KVA 的密闭电石炉 一座属于闲置状态 年生产电 石 5 万吨 年电耗 3000KWh t 电石冷却之后直接装车运出 该公司的密闭电石炉 是基于日本的电石炉技术加以改进的 设备的配备也能够达到国家要求 各项指标 能够良好运行 并能实现尾气的综合利用 但由于 2008 年下半年起 由于电费等原 材料价格上扬 商品电石价格迅速走低 许多电石企业被迫停产 该公司由于各项 指标良好 还能维持一定的利润 表 1 为榆电阳光 2008 年四个月电石炉运行指标 表表 1 1 榆电阳光榆电阳光 7 7 月月 10 10 月电石炉运行指标月电石炉运行指标 月份产量 T月均电耗 KWh T月均生石灰 kg T月均兰炭 kg T电极糊质量 L kg 7 月3730301091855025 290 8 月3914303392060828 290 9 月4176299292858024 290 10 月4354299391657026 290 1 2 该设计的目的及现实意义 电石生产是高污染高能耗行业 在金融危机的背景下 其生产的经济性就更需 要多加关注 电石行业系传统的煤化工行业 就电热法电石生产工艺所固有的 高 耗能 污染严重 技术陈旧 等问题 电石行业经营努力已在部分企业开始有了转 变 这些企业掌握了国际水平的 全密闭型电石炉 生产技术 在环保 节能和综 合利用等方面都已开始取得进展 将逐步发挥提升行业整体水平的作用 然而由于近年 建筑材料 PVC 的推广促使了电石法 PVC 耗用电石的数量一路 飙升 导致我国电石行业近几年在总量迅速增长 但同时也出现了严重的低水平盲 目扩张 生产能力过剩 浪费资源 污染加剧的突出矛盾和问题 下列数据显示了 近年我国电石工业现状 1 近年电石产量变迁 8 38 图图1 1 近近年年电电石石产产量量变变迁迁图图 176 318 204 261 325 346 425 530 654 0 100 200 300 400 500 600 700 97年98年99年00年01年02年03年04年05年1季 年份 万吨 电石产量 2 近年 PVC 产量变迁 图图2 2 近近年年P PV VC C产产量量变变迁迁图图 154 160 189 265 295 339 401 503 111 85 80 112 119 170 224 266 0 100 200 300 400 500 600 97年98年99年00年01年02年03年04年 年份 万吨 PVC产量 电石法PVC 产量 3 电石法 PVC 耗用电石占电石总量的份额 9 38 图图3 3 电电石石法法P PV VC C耗耗用用电电石石占占电电石石总总量量的的份份额额 318 204201 325 346 425 530 654 177 136 128 179 190 272 358 425 0 100 200 300 400 500 600 700 97年98年99年00年01年02年03年04年 年份 万吨 PVC耗用量 电石法PVC 耗用量 4 电石法 PVC 耗用电石量占有的分配比率 图图4 4 电电石石法法P PV VC C耗耗用用电电石石量量占占有有的的分分配配比比率率 56 67 63 53 55 64 68 65 0 10 20 30 40 50 60 70 80 97年98年99年00年01年02年03年04年 年份 百份比 分配比率 2004 年全行业 303 个企业生产了 654 万吨电石 比上一年增长了 23 4 这是 从 2002 年开始连续第三个年头保持 23 以上的增长势头 创下了本行业发展的空 前记录 亦为世界电石工业史上所仅有 但同时 每年因为电石生产造成的资源浪 费和环境的污染也是不可估量的 总的来说 电石生产主要带来了以下几个方面的影响 一 电石行业的市场格局出现阻塞 从现在的下游行业耗用电石量来看 当前 的电石市场已经出现供过于求的现象 尤其是 2008 年下半年金融危机以来 很多下 游企业的倒闭导致了电石行业的不景气 许多电石厂由于生产成本过高而面临停产 10 38 的问题 直接导致市场的不平衡 二 电力供应呈现紧张 由于资源优势 近年来成批的电石炉相继建成 导致 了供电缺口 部分地区新建成的电石炉因无电可供而能力空闲 三 污染亟待治理 近年来 国家颁布了各种行业准入条件来限制电石行业的 违规操作 大部分上马的企业具有运行较好的环保治理装置 这对电石行业的发展 起到积极的推动作用 四 资源浪费而严重 电石行业由于沿用电热法工艺的局限 本身耗能 主要 是电耗 高 即 高耗能产品 但更由于种种原因大部企业实际耗用的电能比起 国际水平和本行业先进的企业高出几百度吨 2004 年全国电石生产总耗电量达到 226 亿度 其中超标耗估计在 5 6 而且由于绝大部分电炉炉气未加回收综合利 用 每年因之而造成百万吨标煤在炉气燃烧中流失 综上所述 电石行业的改进是和电石行业的发展是息息相关的 只有向集约化 大型化改进才能发展 如电视炉气的综合利用 电石渣水泥的生产 都可以在一定 程度上延续电石行业的发展 但由于资金和规模的限制 小型的企业并不能实现大 型化的发展进度 因而适合小型企业的发展模式还需要进一步的探索 1 3 设计结构 第一章绪论主要阐述选题的背景 目的及现实意义 第二章是工序的分析及 优化 从电石的生产流程入手 对其进行分析研究 提出新的改善方案 第三章是 对工厂的布局设置进行改进 提高生产效率和减少不必要时间 第四章是对工厂环 境提出的一系列问题 为保障工人的身体健康 提出了一系列的方案 11 38 第二章 工序分析及优化 2 1 工序分析理论概述 2 1 1 工序分析的定义 工序分析是按照工艺流程 从第一个工作到最后一个工作 全面的分析有无多 余的 重复的 不合理的作业 工序是否合理 延迟等待是否过长等问题 通过对 整个工作过程的逐步分析 改进现行的作业方法 提高生产效率 同样 工序分析 就是通过调查分析现行工作流程 改进流程中不经济 不均衡 不合理的现象 提 高工作效率的一种研究手段 工序分析有以下的几个特点 1 它是对生产过程的宏观分析 并不针对某个工作岗位 生产环节 而以整 个生产系统为研究对象 2 它是对生产过程全面 系统而概略的分析 2 1 2 工序分析的目标 任何一项工作都可以有若干个不同的工作程序 工序分析的目的就是要根据生 产实际 通过研究分析 改善生产过程中不经济 不合理 不科学的作业方法 作 业内容 设计出科学 先进 合理的作业方法 作业程序 按照这个程序进行工作 能以最低的消耗 劳动力 成本 时间 物料等 获得最佳的效益 效率 质量 利润 生产周期等 因此 最低的消耗和最高的效益 始终是工序分析的目标 具 体目标可以划分为以下几个方面 1 整理工序流程 2 工序流程中是否存在不经济 停滞现象 3 工序流程是否通畅 设备配备 搬运方法是否合理 4 工序顺序是否合理 12 38 5 工序中的作业是否必要 是否可以取消 是否有更好的作业方法 工序分析是在对工序整体进行完全把握的基础上 找出有问题的工序 并分析 该工序和前后工序之间存在的关系 2 1 3 工序分析的几种常用符号 工序分析的工作流程一般由五种基本活动构成 即加工 检查 搬运 等待和 储存 为了能方便 迅速 正确的表示工作流程 便于分析研究 规定了五种符号 分别表示加工 检查 搬运 等待和储存这五种基本活动 表表 2 2 工序图示符号工序图示符号 符号名称含义例如 加工指原材料 零件或半成品按照生产目的承受物理 化学 形 态 颜色等的变化 车削 磨削 锻炼 搅拌 打字都属于加工 检查对原材料 零件 半成品 成品的特性和数量进行测量 或 者说将某目的物与标准进行对比 并判断是否合格的过程 对照图样检验产品的加工尺 寸 检查设备的正常运转情 况 搬运表示工人 物料或设备从一个地方向另一个地方在物理位置 上的移动过程 物料 半成品 成品的运输 设备的搬运 等待指在生产过程中出现的不必要的时间耽搁等待被加工 被运输 被检 验都属于等待 储存为了控制目的而保存货物的活动物料在某种授权下存入仓库 2 2 榆电阳光车间生产流程 电石的生产方法有氧热法和电热法 一般多采用电热法生产电石 即生石灰和 含碳原料 焦炭 无烟煤或石油焦 在电石炉内 依靠电弧高温熔化反应而生成电石 主要生产过程是 原料加工 配料 通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉 内 在开放或密闭的电炉中加热至 2000 左右 依下式反应生成电石 CaO 3C CaC2 CO 熔化了的碳化钙从炉底取出后 经冷却 破碎后作为成品包装 反应中生成的一氧 化碳则依电石炉的类型以不同方式排出 在开放炉中 一氧化碳在料面上燃烧 产 生的火焰随同粉尘 起向外四散 在半密闭炉中 一氧化碳的一部分被安置于炉上 的吸气罩抽出 剩余的部分仍在料面燃烧 在密闭炉中 全部一氧化碳被抽出 该公司是典型的电石生产厂家 采用密闭炉进行生产 主要生产流程和上述陈 述相同 生石灰经过破碎筛选后 经皮带送入炉料仓 同时炭经过破碎筛选经由 66m 皮带也送入炉料仓 经过计算机自动配比后生石灰和炭的混合物经由大倾角皮 带送入料仓 经二次筛分后 由小皮带送入圆盘布料机 进入环形料仓 最后原料 经由 13 根料管进入炉膛 煅烧后液态电石由出炉口流出 接入电石小车后运至冷包 13 38 车间进行冷却 冷却后由天车从冷却小车中取出直接装车运走 在电石生成的同时 会产生大量高温的 CO 气体 经过除尘和净化 燃烧后生成 CO2排向大气 同时生 成的热量供系统用电 图 5 为榆电阳光化工电石生产工艺流程图 CaO 斗式提升机 双辊破碎机 振动筛 2 炉皮带 2 炉料仓 计量 电石尾气 沸腾炉 焦粉 外销 C 斗式提升机 烘干筒 斗式提升机 振动筛 66m 皮带 2 炉料仓 计量 净化系统 电厂 炉膛 料管 环形料仓 圆盘布料机 小皮带 振动筛 料仓 斗式提升机 皮带 电极 短网 变压器 35KV 外网 掩埋 电极糊 除尘器 冷包车间 排空 图图 5 榆电阳光电石生产工艺流程图榆电阳光电石生产工艺流程图 根据生产工艺流程图和实测数据建立流程分析表 如表 3 所示 14 38 表表 3 改善前的流程分析表改善前的流程分析表 工序记号步 骤 作业名称流程距离 m 时间 min 人 员 1原料送入检验室3002 51 2原料检验101 3暂存7 4将原料铲至推车上3 5将小推车推至斗式提升机10011 6上料21 7运至双辊破碎机 皮带传送 100 5 8粉碎3 9运至振动筛 皮带传送 150 75 10筛分2 5 11皮带传送663 3 12进入 2 炉料仓计量12 13送至加工车间 进行加工753 14煅烧 电脑控制 602 15出炉106 16暂存5 17取样1 18观察检验1 51 19运至冷包车间6012 20用天车将电石锅从导轨小车 上取下 放入冷却区域 63 21冷却120 22送入检验室2001 71 23检验51 15 38 24利用天车将电石从锅中取出 并运至存储区域 24103 25存储 26合计850260 7525831022 2 3 生产流程问题分析 2 3 1 流程程序分析的技巧 进行流程程序分析的常用分析技术为 5W1H 5W1H 提问技术是指对研究工作以及每项活动从目的 原因 时间 地点 人 员 方法上进行提问 为了清楚的发现问题可以连续几次提问 根据提问的答案 弄清问题所在 并进一步探讨改进的可能性 在实际应用中 往往按照表 4 的六何分析表进行分析 表表 4 六何分析表六何分析表 第一次提问第二次提问第三次提问第四次提问 5W1H 现状为什么能否改进新方案 原因 Why 干的必要理由是否充分有无新的理由 新的理由 对象 Who 干什么为何要干它能否干别的应该干什么 地点 Where 在什么地方干为何在此干能否在别处干应该在哪干 时间 When 在什么时间干为何此时干能否在别的时间干应该在什么时间干 人员 Who 由谁干为何由他干能否由别人干应该由谁干 方法 How 怎么干为何这样干能否用别的方法干应该怎样干 前两次提问在于弄清楚问题现状 后两次提问在于研究和探讨改进的可能性 2 3 2 实际问题分析 根据记录现状 运用 5W1H 提问技术 分别从操作 搬运 检查 等待及储存 五个方面逐项分析 发现现行的生产线存在以下问题 1 检验室地点设置不合理 检验室和生产车间距离过远 原料运至原料车间 后 要进行检验 出炉后电石也要经过取样后检验 从检验室到生产车间的距离需 要耗费一定的时间 导致了生产中无效的等待 2 原料的搬运方法不合理 原料搬运工具落后 采用人力装车和搬运 从而 导致搬运时间过长 运输成本高 工人劳动强度大 3 生产环境条件过于恶劣 这种现象主要存在于上料车间和加工车间 上料 车间由于使用了双辊破碎机和振动筛 同时物料的传送也处于暴露状态 导致整个 车间粉尘弥漫 可见度低 而生产线上的工人无任何保护措施 容易导致职业疾病 的发生 同时 由于电石行业是高污染行业 对环境造成的影响也是很大的 16 38 4 出炉口人员设置不合理 出炉口单侧设置了六个人 一个人开炉 一个人 通炉眼 一人观察 一个人取工具 剩余的两个人只做辅助工作 在电石完全流出 后 需要将炉眼堵上 一个人堵 另一个人铲电极糊 后两人从旁协助 在这个过 程中存在严重的人员冗余 实际操作所需人员小于操作布置人员 造成了成本的浪 费 5 出炉后存在不必要的等待 电石在电石炉中高温煅烧出炉后 由于温度过 高导致检验人员无法靠近电石锅 由此才加入这个暂存程序 因而可以对该程序进 行优化改进 使得该步的暂存取消 6 冷却前的检验不必要 电石出炉后 暂存取样进行观察检验 这个步骤并 不需要 因为电石出炉后 煅烧的情况已经固定 只有后面的冷却环节能影响电石 的质量 而该公司采用自然冷却 即电石冷却后的性质只和自然因素有关 因此冷 却后的检验对于电石质量的控制已经足够 中间的这个观察检验环节是不必要的 7 冷包车间的设施摆放混乱 由于车间内人员设置比较复杂 各类的操作工 人较多 而工人在操作完成后随手将工具乱放 导致在下次作业时出现工人到处找 工具的情况和由于随处乱放的工具导致操作的迟延 2 4 生产流程优化 2 4 1 ECRS 四大原则 对现行的方案进行严格考核和分析的目的是为了建立新方法 在建立新方法时 要灵活运用下列的四项原则 1 取消 eliminate 在经过 完成了什么 是否必要 及 为什么 等 问题的提问 而不能有满意答复者皆非必要 应予取消 取消为改善的最佳效果 如取消不必要的工序 操作 动作 这是不需投资的一种改进 是改进的最高原则 2 合并 combine 对于无法取消而又必要者 看是否能合并 以达到省时 简化的目的 如合并一些工序或动作 或将由多人于不同地点从事的不同操作 改 为一个人或一台设备完成 3 重排 rearrange 经过取消合并后 可再根据 何人 何处 何时 三 提问进行重排 使其具有最佳的顺序 除去重复 办事有序 4 简化 simple 经过取消 合并 重排后保留的必要工作 就可考虑能 否采用最简单的方法及设备 以节省人力 时间及费用 即通过提问技术 首先考 虑取消不必要的工作 其次是将某些工序合并 以减少处理的手续 再次 是将工 作台 机器以及储运处的布置重新调整 以减少搬运的距离 最后 可以用最简单 的设备 工具代替复杂的设备 工具 或用较简单 省力省时的工作代替繁重的工 作 17 38 2 4 2 生产流程优化的目标 进行程序分析时应该对以下的几个侧重点进行掌握 如表 5 表表 5 程序优化侧重点分析程序优化侧重点分析 工序着眼点 整体 1 从整体的时间 搬运距离 人数及各工序所需时间 搬运距离 人数进行考虑 找出改善的重点所在 2 是否有可以取消的工序 3 是否有可以同时进行的工序 4 是否可以通过更换工序顺序 达到减少工序量 时间量 搬运距离 作业人员 加工对产品设计的微小变动 省去多余的工序 合并工序 减少某些搬运等 具体从以下 几个方面加以改善 1 是否有花费时间太长的工序 特别要对那些正在用大量时间进行加工的工序进 行核查 针对这些工序 进一步采取其他分析手法谋求改善 2 是否可以提高设备的工作能力 3 是否可以和其他工序同时进行加工 4 更换工序顺序是否可以达到改善目的 5 目前的生产批量是否适当 搬运从重量 距离 时间三方面加以考虑 并与厂房布置 空间 面积 设备排列 运输 方法 使用工具有关 具体从以下几方面加以改进 1 是否可以减少搬运次数 2 必要的搬运能否和加工同时进行 3 是否可以缩短搬运距离 4 改变作业场所是否可以取消搬运 5 是否可以通过加工和检查组合作业取消搬运 6 是否可以通过增加搬运批量 达到减少搬运次数 7 是否搬运前后的装卸花费了大量时间 8 搬运设备是否存在改善的余地 检查选择合理适宜的检验方法 设计有效的工具 提高产品质量 从下面几方面进行改善 1 是否可以减少检查的次数 2 是否存在可以忽略的检查 3 必要的检查能否和加工同时进行 通过加工与检查同时作业 可以使工序数 总时间减少 同时也可以减少搬运 4 检查的方法是否适当 能否缩短时间 停滞 等 待和储存 分析造成等待的原因 使其减少到最低程度 从物资供应计划和作业进度等方面寻找 解决 做到合理存储 供应及时 可从下面几点来进行改进 18 38 1 尽量缩短停滞的次数 2 通过组合加工和检查场所 是否可以取消停滞 特别滞留是因为前后工序所需 时间的不平衡引起的 尽量平衡前后工序时间 消除滞留 3 是否可以缩短停滞时间 2 4 3 改善措施 1 检验室设置问题 检验室位于办公楼一层 距离原料车间 300 米 距离出 炉及冷包车间 200 米 取样后送往检验室的距离过长 导致时间耗费过久 由于在 冷包车间临近有空余的车间 该车间距离冷包车间 20 米 距离原料车间 150 米 可 以将检验室移至该空余车间 这样取样后送往检验室的时间大大缩短 2 搬运工具的采用 上料车间里采用工人自行取料上料 劳动强度过大 建 议采用铲车先将原料铲至上料车间 然后工人可以用小推车去运送原料 搬运距离 从原来的 100 米可降至 15 米 节省了工人的搬运距离和时间 同时可将原料搬运和 上料由一人完成 同时也节省了生产成本 3 车间环境的改善 上料车间生产环境恶劣 因而需要对产生粉尘的环节进 行改善 上料车间由于采用了开放的双辊破碎机和振动筛及皮带传送 导致了车间 里粉尘过多 建议在上料车间的双辊破碎机和振动筛和传送皮带上加上防尘的隔离 罩 将整个环节与工作环境隔离开来 可以减少空气里的粉尘量 提高工人工作环 境的清洁度 4 出炉环节人员设置的改善 出炉口处设置了六个人 在上面的分析中 存 在人员冗余 因而需要加以改善 出炉时 工具应先取来放在触手可及的工作台上 一个人开炉后从工作台取工具开始通炉眼 同时观察电石是否流出 边上可有一人 进行辅助通炉眼 在电石流出的 10 分钟的间歇中 一人进行观察 另一人可将堵炉 眼需要用的工具和材料准备好 电石流完后 一人用铁锹铲电极糊 另一人用工具 堵炉眼 这样整个过程就可正常完成 为防止出炉过程中出现意外 需要增设一个 小组的负责人对整个过程负责 这样所需的人数就可以从 6 人减少到 3 人 5 取消出炉后的观察检验程序 前面分析过出炉后电石的特性已经固定 后 面的工艺里无人为因素的加入 因而可以在电石冷却后进行检验 冷却前的检验完 全可以取消 这样出炉后的暂存也可以取消 电石出炉后直接运往冷包车间 6 工人的安全问题的改善 在出炉口通炉眼时 电石在断续的流出 由于高 温的电石非常刺眼 而工人在操作过程中无任何保护措施 因而应该为工人增设护 目镜 保证操作工人的眼睛不被刺伤 7 冷包车间工具摆放问题的改善 可在冷包车间增加工具间 工人可以将不 用或用完的工具放入工具间 这样可以减少由于工具摆放混乱而造成的迟延 由此得到改善后的工序流程表 如表 6 19 38 表表 6 改善后的工序流程表改善后的工序流程表 工序记号步 骤 作业名称流程距离 m 时间 min 人 员 1原料送入检验室1501 21 2原料检验101 3暂存7 4将原料铲至推车上31 5将小推车推至斗式提升机150 2 6上料2 7运至双辊破碎机 皮带传送 100 5 8粉碎3 9运至振动筛 皮带传送 150 75 10筛分2 5 11皮带传送663 3 12进入 2 炉料仓计量12 13皮带送至加工车间 进入加 工状态 皮带传送 753 14煅烧 电脑控制 602 15出炉103 16运至冷包车间6012 17用天车将电石锅从导轨小车 上取下 放入冷却区域 63 18冷却120 19取样送入检验室200 31 20检验51 21利用天车将电石从锅中取出 并运至存储区域 24103 22存储 23合计435249 7520721012 20 38 进行改善后的效果评价 一 改善前后效果对比 如表 7 表表 7 改善前后效果对比改善前后效果对比 工序数时间距离人数步 骤改善 前 改善 后 效 果 改善前改善 后 效 果 改善前改善 后 效 果 改善前改善 后 效 果 加 工 87182 581 51 1183 检 查 32116 5151 5 321 搬 运 1010029 7526 253 585043541511101 等 待 2111275 存 储 2201201200 总 计 25223260 75249 751185043541525205 二 评价改善效果 1 改善后的工序更加流畅 合理 通过对工序的改进 减少加工一项 减少 检查一项 取消了等待一项 生产效率能够得到明显提高 2 减少了操作工人 由于该公司采用现代化的生产设备 只有在上料车间和 出炉及冷包车间采用手工操作 加工车间完全由电脑控制生产过程 改善前出炉口 处人员设置过多 经改善后减少了 3 名操作工人 取消一项检验程序减少一名检验 员 上料车间增加一台铲车 减少一名搬运工人 3 缩短生产周期 由于该生产煅烧和冷却时间过长 导致生产周期过长 改 进后生产周期缩短了 11min 21 38 第三章 工厂设施布置及优化 3 1 设施布置和规划 设施布置及规划即为新建或改建的制造系统或服务系统 综合考虑各种因素 做出分析 规划和设计 使资源合理配置 系统能够有效运营达到各种预期目标 工厂设施布置应该达到以下目标 设施的规划和设计是工厂整体布置和实施技术改造的科学方法和手段 其目的 在于提高生产率 降低成本 增加效益 其主要目标是 实现生产过程连续 比例 平衡 平行性 节奏性和经济性 设施规划设计的几个特点是 1 减少或取消不必要的作业 物料搬运合理化 充分利用人员和设备 减少 库存 2 设计好物流和信息流 将物流系统设计与平面布置设计视为一个整体来进 行分析和设计 3 应用现代物流分析技术和计算机技术 并将定量分析和个人经验 定性分 析结合起来 进行优化设计 4 设施设计涉及到物流 人流 因而工厂设计是人 机 环境的综合设计 5 设施设计是从宏观到微观 又从微观到宏观的过程 它是一个重复性的程 序 体现了综合性 系统性 复杂性 设施布置的几个原则 1 统一原则 就是要把工序四要素 人 机械 材料 作业方法 有机 统一起来 并充分保持平衡 一旦四要素没有协调统一好 作业容易割裂 会延长 停滞时间 增加物料搬运的次数 所以应在充分考虑四要素的平衡基础上进行布置 2 最短距离原则 即配置时要使搬运距离 时间最短 移动的距离越短 物 料搬运所花费的费用和时间就越短 尤其在工厂的设施布置优化中 对搬运的改进 往往很容易收到很大的效果 3 物流顺畅原则 保证工序没有堵塞 物流顺畅 使物流不要出现倒流和交 叉 要设法使物流像水一样从高处流向低处那样顺畅 这就要求设计者结合厂房的 结构及生产工序 综合考虑 4 利用立体空间原则 有效利用空间 立体利用空间 该原则尤其适用于仓 储 在材料仓库 零件仓库等仓库堆积一定是极狭窄放置的 因此把仓库设计成网 架式存储架 以达到高效率地利用三度空间 但同时货物也要易拿易放 5 安全满意原则 布置要使工作人员既能安全又能轻松作业 确保作业人员 的安全和减轻疲劳是非常重要的 材料的移动 旋转等会出现不安全的状况 抬升 卸下货物会出加剧作业疲劳 应尽量减少 22 38 6 灵活机动原则 能够适应变化 随机应变 采取灵活措施 面对各工序的 变化 增减等变化 尽可能随机应变 见机行事 布置是为了使生产效率达到最好而对设备进行布置 生产种类和生产形态不同 布置形式也自然不同 与生产形态相对应 布置形式大致可分为四种基本形式 1 功能式布置 以机械为中心 2 流程系列式布置 以流程为中心 3 固定式布置 以产品为中心 4 混合式布置 表 8 列出了各种布置方式及其特点 表表 8 设施布置的基本特点设施布置的基本特点 布置方式特点优点缺陷适用范围 功能式布置以机械为中心1 容易使用产品及工 序顺序的变化 2 车间由同种机械构 成 工作人员能很快 熟练 3 对机械故障 缺勤 等容易处理 1 搬运路径复杂 损耗多 2 易出现停工待 料 中途中断 适用于生产种类 多 数量少的个 别生产 流程系列式布 置 以物流为中心1 搬运距离短 2 工序间的中途中断 停工待料少 3 生产效率高 1 难以适应产品 的变化 2 受流水线中断 的影响大 适用于数量多 重复的流水线生 产 固定式布置以产品为中心1 具备灵活性 容易 适应变化 2 把产品固定 作业 人员移动 3 提高了对产品的爱 护意识 4 改进作业方法等的 余地很大 1 必须有组装平 台和装卸设备 适用于钢架 钣 金 大型机械组 装等 3 2 工厂布置现状分析 工厂的总体布局属于流程性的布置 但是在冷包车间布置比较混乱 使得物流 流动不够畅通 冷包车间主要用来将电石从导轨小车上卸下 放至指定地点冷却 冷却后将电石从电石锅中取出 运至储存区域 等待装车 由于冷包车间各工种的 23 38 工人比较多 工具摆放也比较随便 导致了工人在操作时会有很多迟延 图 6 是该 厂的平面布置图 上上上 冷包车间 上上上上上 上上上上 原料库 上料车间 出炉口 冷包车间 电厂 办公楼 员工宿舍 食堂 卫生间 热水房 门卫室 出炉口 食堂 图图 6 榆电阳光平面布置图榆电阳光平面布置图 对现存的工厂布置问题进行分析 1 前一章叙述了在工人上料的过程中 由于原材料库和上料车间的双辊破碎 机的距离过大 工人的劳动强度很大 会影响工人的工作效率 主要是由于搬运距 离过大 加上人员设置有限 工人要将原料从原料库运出并人工运至上料车间 体 力耗费过大 会影响后续的操作 2 前一章叙述了检验室的设置问题 检验室和原材料库与冷包车间的关系较 密切 因而检验室的设置应该首先满足这两个工序 设置应该尽量靠近冷包车间和 原材料库 尽可能减少取样后送去化验的时间 以减少生产地延迟 3 该厂共有两台密闭炉 规划时设置了两个冷包车间和存储区 造成了对资 源和人力的极大浪费 两个出炉口 冷包车间和存储区都要配备相当数量的操作工 人和机器设备 但由于电石煅烧和冷却是一个很长的过程 当第一次出炉的半小时 之后 各个工种的操作工人都完成了工作处于休息状态 这样既造成了对工人劳动 力的浪费 同时也增加了生产成本 这样的设置同时也是对资源的浪费 每个冷包 24 38 车间设有两台天车用来搬运电石 而在一个生产周期内 天车空闲的时间甚至超过 了工作地时间 使设备资源不能得到充分的利用 4 原材料库中包括三种原料 分别为水洗煤 石灰石和电极糊 水洗煤和石 灰石经过检验后直接送至上料车间 电极糊是用于密闭炉中电极 而密闭炉的主体 位于煅烧车间 同时在出炉口也需要电极对炉眼进行修复 因而电极糊主要用于煅 烧车间和出炉口 图中可以显示 电极糊需要绕过上料车间和冷包车间才能运送至 出炉口和煅烧车间 增加了运输成本 3 3 工厂平面布置优化 整个工厂分为原料库 上料车间 煅烧车间 出炉口 冷包车间 存储区和检 验室 办公楼八部分 由各个车间的相互关系密切程度来确定作业单位相互关系 企 业的性质和单位设置的差异都是影响作业单位相互关系的重要因素 本文可以列出 以下几种基准相互关系来进行分析 如表 9 表表 9 基准相互关系表基准相互关系表 字母一对作业关系密切程度理由 A原料库与上料车间物流量特别大 E煅烧车间和出炉口 出炉口和冷包车间 物流量大 设备需要 物流量大 I原料库与出炉口 上料车间和煅烧车间 原材料库和检验室 原材料库和煅烧车间 物流量较大 炉眼需电极糊修复 物流量较大 流动路径短 物流量较大 物流量较大 电极糊需加入电极筒中 25 38 冷包车间和检验室物流量较大 O原材料库和办公楼 出炉口和办公楼 冷包车间和办公楼 存储区和办公楼 检验室和办公楼 原材料库和冷包车间 煅烧车间和冷包车间 冷包车间和存储区 管理需要 管理需要 管理需要 管理需要 管理需要 产品流动较短 产品流动较短 产品流动较短 工作流程 U其余 X上料车间和办公楼 煅烧车间和办公楼 噪声 污染 噪声 污染 根据基准相互关系表可做出作业相互关系图和作业单位相互关系等级表 如图 7 和表 10 X X I O E I O O O O O 上上上8 U I OU UU UU U U UE I E U O A 上上上 上上上 上上上上 上上上 上上上上 上上上上 上上上上 7 6 5 4 3 2 1 上上上上上上上上 图图 7 作业相互关系图作业相互关系图 表表 10 作业单位相互关系等级表作业单位相互关系等级表 符号含义作业单位对数比例 A绝对重要13 5 E特别重要27 1 I重要517 8 26 38 O一般密切程度828 6 U不重要1035 9 X不希望靠近27 1 对目前工厂布置所存在的问题进行改善 1 本文考虑在上料车间内增加一个原料的暂存区 增设一台搬运设备帮助工 人将原料运至暂存区 这样既减少了人工搬运距离 也达到减少工人劳动强度和工 序时间的目的 2 冷包存储车间的设置问题 本文可以考虑将两个冷包车间合二为一 将冷 包车间设置在两个密闭炉的中间位置 将存储区也合二为一 设置在靠近厂门的方 向 这样可以节省资源 例如在两个冷包车间和存储区里共有四台天车 而合并后 两台天车就可以完成任务 只需要将两个密闭炉的出炉时间调开 这样就能在很大 程度上降低该厂的生产成本 操作工人的数量也能减少 有利于降低生产成本 同 时进厂装电石的卡车也不会由于存储区域过小而无法调头 同时在冷包车间划分专 门的工具存放区 避免由工具取放导致的迟延 3 检验室的设置问题 检验室和原材料库与冷包车间的关系较密切 因而检 验室的设置应该首先满足这两个工序 设置应该尽量靠近冷包车间和原材料库 所 以考虑将检验室设在 2 炉的左侧 即 2 炉的存储区 这样能够节省原料和产品取样 运送的时间 减少工序迟延 4 电极糊仓库的设置 可以将空闲的 2 冷包车间划分出一块用来存放电极 糊 电极糊可以通过导轨小车运至炉眼处 同时也方便将电极糊送至煅烧车间 通过上面的分析 得到了新的工厂布置图 如图 8 27 38 上上上 上上上 食堂 出炉口 门卫室 热水房 卫生间 食堂 员工宿舍 办公楼 电厂 电极糊仓库 冷包车间 出炉口