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嘉宾
李 周
浙江宝业建设集团有限公司 项目总监
曾在沙比克(SABIC)任职15年,期间完成沙比克上海二期及三期厂房的扩建项目;沙比克上海工厂办公楼的装修项目;沙比克上海实验室改扩建项目;沙比克重庆工厂(大学城电子工业区)项目土建后的相关工作;沙比克上海SIV长玻纤生产线项目。

后任职于浙江宝业建设集团有限公司,担任项目总监,总负责新项目的工艺设计、标的、设备选型、工程施工安装;组织安排生产,建立和完善质量管理体系,组织实施并监督、检查生产质量体系的有效运行等事宜。期间主持负责过普立万聚合体(苏州)有限公司交钥匙项目建设;目前主持PolyOne中国扩建项目。
配混工厂如何通过的工艺布局和优化设计来实现智能制造
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  我们说到智能制造,从GE的一键开机说起。我2000年加入GE,当时我们进入GE之后,拿到一个题目,希望通过一键开机,实现原物料输送,到成品出来,到造粒、包装,一键实现这个项目。我们当时还成立一个团队来看这个事情,搞了六个月,后来发现这个事情没有办法去做。为什么呢?很多的一些设备,包括产品。可能我们没办法把控一键开机,实现这个东西。这个我觉得,从刚刚开始有个抛砖引玉的说法,我们来谈智能制造。

  来谈智能制造的时候,还是要罗嗦一下,还是要谈一下工业4.0,任何人逃不过这个主题。工业4.0是说,在我们这个当中,它含有两个方面,一个是智能工厂,一个是智能生产。智能工厂我们可是就是说,它重点的讨论智能化,智能化生产系统及过程、网络化生产设施的分布式实现。智能生产主要涉及生产的物流、管理、数字化应用,这个我过得快一点。刚刚姜老师已经阐述了很多了。

  这个工厂有个大的特征,自动化、数字化、模型化、可视化,集成化、决策科学化。智能化这个东西,它是一个工厂最基本的底线。数字化、模型化、可视化这些我不展开去说了。

  中国制造的现状

  还是要谈一下,我们是制造业的强国,现在有十几个国家,有欧洲的有东南亚的,包括美国。上世纪九十年代,我国是第八位,现在是第四位,和德国、日本,甚至和美国,还有很大的差距。


  中国制造有几个方面,优势在哪里呢?

  第一,我们经过几十年的快速发展,我国制造业的规模,跃居世界第一位。

  第二是在亚洲工厂本身,部分低端的经济活动,由于工资的增长、成本的增长,从中国转移,强化了以中国为中心的地区供应链。这个大家都明白。

  第三内需,内需扩大。

  中国制造的劣势

  不足的地方,自主创新不强,我们很多通过模仿一些东西,来提高我们的工艺,提高我们的设备,提高我们的产品,还有一个产品质量问题比较突出。产品质量是说,甚至一些做得比较好的企业,质量还有待提高。

  还有一个资源利用率比较低,能耗比较高。我们是能耗大户,在当地都是排得上号的,包括它的产能,产出品这一方面,还是需要我们很多去改进的地方。

  产业结构不是很合理,低端产品产能过剩,高端产品产能很差,现在这个情况有所改善了,高端产品,因为通过厂房的扩进、工艺的改进、设备升级,包括一些方面,还有研发,产业结构也趋于比较合理。

  思考与方法

  中国制造2025,这个是有个数据,中国制造业形成看,13年工业占GDP的37%。装备制造业规模突破20万亿人民币,占全球装备制造业总量的1/3以上。中国发电设备产量约占全球重量的60%。还有造船、机床等等,中国制造确实比较厉害的。如何把中国制造变为中国创造,这个是大家思考的,提高中国企业的竞争力、创新力这些东西。

  接下来我讲一下,中国劳动力供应的减少,人口成本上升,导致了我们在产品竞争方面减弱。还有中国的世界工厂,特别是东盟,他有更多的劳动力劳动资源,对于我们产生了很大的影响。中国国内结构的变化,导致了很多愿意从事制造业的人员也减少了。我相信大家应该有很深的体会,特别是工厂,年轻的一代越来越少,特别是生产一线的工人,中年以上的占比比较多。与这个有比较大的关系。

  这个是强国战略的规划,我们大概看一下,国家有十大重点领域,我特意圈出来以后,有个新材料这一块,告诉大家,这个是我们重点发展的,国家也是鼓励重点发展的,也是一个发展机会。

  这个是我今天主要要演讲的东西,和各位桌子上的印的东西可能稍微有一些区别,我后来做了一些改进。只是我的主题,我是做项目出身的,以前我是做生产,做过工艺,这一些东西,包括做过广播设备,我都看过这些东西,后来专职做项目,特别是工程塑料这一块的东西,我从我的角度看看这些问题,可能有一些不足,和大家进行探讨。

  一个厂房来说,最近几年比较好,前几年,我也看过好多的工厂。一个厂房,要建造一个工厂,有什么样的思路,特别是老总要考虑的东西。我想,首先第一个,要一个设想,我们要做什么样的产品,我们要达到什么样的规模。我们的投资方向是什么样的。因为工程塑料这一块的话它的产品是非常丰富的,它的配方来比的话,就我目前看到的,好几万个配方是有的。我们要达到一个设想,老板要把这个想法,我们做出一个模型,这个工厂要做成什么样的工厂,为什么要说这个是第一点呢?我看过很多的工厂,特别是前几年。可能是国内政策的点。

  很多工厂是买了一块地,先不管三七二十一,先建一个工厂,先建好厂房,建好厂房之后,然后再思考我应该要做什么样的产品。上什么样的产品线。整个工厂的布局就破坏掉了。后来一看,有一些设备可能不能做。刚刚说到到了第三层第四层,物料的走向,可能不够了,还要重新改扩建。这是我个人碰到的例子。所以我们首先要有一个想法,我们要通过一个模型来做。我们做成什么样的模型。

  然后把它画在纸上,形成初步的概念,布局是什么样的,我要上什么生产线,达到多少的产量,同时我是做三十年的工厂五十年的工厂还是百年工厂,我们都要考虑这个事情。我想好之后,做好这个设计,包括下面产品的功能设置,现在的将来的我们都要考虑是什么样的东西,做高端的产品,做中端的产品,做什么样的产品,我们都要看,我投入是多少。首先我的预算,我要有一个固定的预算,比如在这个项目当中,超出控制在10%、30%,控制在多少之内。我要多少年才能把成本收回来,这个都要考虑的事情。

  还有一个时间节点的控制,一般来说工程塑料的工厂,这个项目要做的话,这个周期,长则三年,短则一年,当然还有三个月九个月的,有一些短平快的项目。我觉得正常来说的话,一年到三年的期间。我在整个项目的过程当中,可能一年过去了,三年过去了,可能现在市场已经发生了变化,我要对整个市场有预先的评估。我心里面就要有一个预期,达到什么样的程度,然后看这个事情。

  最终我们还是把这个工厂去设施,我们通过设计,把我们所有的想法,把我们前期的预算,把这些东西都全部考虑进去,然后把这个工厂做整体的规划设计。

  还有一个刚刚说了,风险的控制,风险的控制其实就是对于市场把控的问题,这个东西大家都知道。

  完了之后,我们要拿一个工厂,我们就是说,刚才一个总体的布局已经完成了。那么我们就要看一个,第一期第二期第三期怎么做这个事情,第一期五千平方或者是七千平方的厂房,我们需要对于它做一个综合布局。包括一期厂房外面应该要做什么样的工艺设备,高压放在哪里,水从哪里走,我的工艺设施,应该怎么样布局,应该要做整体规划,包括消防通道,包括物料走线,包括仓库放在哪里,都要考虑。然后设备布局,布五条线七条线,布好了之后,是东西向的走向,还是南北向的走向,包括它是几层,物料走向,重点流程下来,还是集装箱过来,这些东西我们都要考虑清楚之后,对于设备要有一个布局,设备之间的间距多少,人员怎么走,进实验室怎么走,到厕所怎么走,我们都要考虑这个事情,因为现在人是最贵的,一个人一天上五遍厕所,就要花费很长的时间。我去实验室拿个资料,也有可能造成人员上设备上的浪费。

  下面就是工程工艺、生产工艺,物流的动向,人员的动向,大家很清楚。

  然后是设备施工,安装采购,然后试生产。这是一个建智能化工厂首先要考虑的问题。没有这些东西,不能叫制造工厂。

  包括现在对于人员的安全,物料的安全。设备会不会着火,有一些产品,会不会不制造。比如聚冷凝,高温高压燃烧以后,它可能表面只有一大团发暗的现象,着了火,然后发现产品不对了,为什么呢?不知道。我们需要配置一些通过工艺安全,做MES这个东西,管控这个东西。

  然后测试,测试是测试什么呢?对于人员的测试,对于设备的测试,包括工厂整体布局的测试。看它的合理性。最后才是运营测试,运营测试一般来说,这个产品几乎可以卖了,可以销售了。然后把工厂移交。这是一块设备布局的看法。

  混炼工厂,是比较精准的概念,通过聚合物、填料、液体、添加剂、预混,然后挤出,然后水槽冷却,然后干燥、造粒,然后包装、运输。

  这个是比较细的一个东西,可能有一些工厂需要大规模生产,需要料仓,大的料仓,可能是放一百吨、五十吨的料仓,然后通过震压的方式,送到储料罐,然后通过有色混色,通过一些小的添加剂,然后下面挤出,投到造粒去,然后成品混合机,然后进行包装。然后是进入仓库,这些是比较细的东西。

  工厂布局的优劣

  差强人意的地方

  这个大家看到,是一个比较不好的工厂,你们看仓库的布局,它是货架的布局,包括烟,包括设备,这些成品,都是不合理的东西。非常非常差。

  还有这种设备,大家看,也做得不好,很差。

  下面这个左下角这个是混色机这一块,也是不好。

  这个给大家一个概念,一个不合理的工厂,是什么样的。客户过来看,肯定不行的。一个好的工厂,包括刚刚姜总也秀了很多的图片,一个好的工厂,外观来说,比较整齐,比较干净,整体布局是比较合理的。

  可以参考的地方

  包括车间内部,这种布局就比较好看比较美观,看起来很舒服。我们通常说,一个良好的工厂,我们赚钱有两种方式,一种是生产赚钱,一种是参观赚钱。参观赚钱,我们要达到哪几方面呢?第一个,客户过来,感觉舒服。这种良好的工厂才能做出高质量的东西出来。然后还有一些可能是政府或者是银行的部门过来看这些东西,我可以得到很大的融资,我在贷款方面可以得到很好的优惠。员工过来看了也很舒服。参观赚钱,还有产品抓钱。有好的工厂,才有好的产品。

  这个是工厂内部的设备布局,包括这边,全自动包装机,那边六条生产线,这是三层结构的一个工厂。

  这个物流机,现在自动仓储自动物流这一块,很多工厂已经实现了。很多工厂有这样的设想,通过地面,传感器的布置,然后把物料自动的放到平台上去,不要人工做的。

  这是好的仓储的情况,大家看,非常整齐,非常合理。

  这个是原物料的输送,物料的输送端过来,然后到料仓。包括大型的中间这个图片是一个集装箱的方式,大家可以看一下,很多人没有见过。

  包括这种重力流的设计,重力流就是从上往下流动,然后看右边这个图,是整个重力流的方向。

  配方系统,Feeder,这些秤怎么秤,后面有很多专家会来说,我这里不做太多的解释。只是想强调,给大家看这个东西,这里面的管道布局非常重要。对于秤的布置也很重要,许多人不喜欢用很多秤,能用两台,不喜欢用三台。这个秤对于我们产品有很大的帮助,其实我还是建议多用秤比较好。

  水槽,左边有常温水槽,常温水槽有两截的,有四米八米的,中间是履带式的,对于高泡沫填充的一些产品,我们可以通过履带式,把这个东西拉过来。右边,这个图,因为涉及到有一些厂家的专利技术它是一体式的降温水槽,相当于左边的改进式。

  生态管理系统,我跟大家说一下,这两张图,看起来可能比较困难,这个系统,我在这里面,我特别希望大家有一些能上还是上这个系统,左边这个系统,对于我一个工厂高管来说,我不能每时每刻,哪怕通过摄象头来看这个工厂。我每时每刻要知道跑了多少料,24小时内,现场发生什么事,工人有没有偷懒,夜里三点有没有降速,有没有停机。我想现场实际情况和他给我的报告有没有不同。可以通过这个东西,通过现场数据的采样,每分钟半分钟,对于现场每个点进行采样,我可以知道24小时的数据,扭矩多少、转速多少,产量多少,这个就很清楚,这个我觉得也是智能工厂需要做的一些东西。

  原先我们对于现场所有的数据,对于数据流采集之后,我们可以做一个型,对于现场所有的数据进行存储,我可以对于我的产品进行反溯。比如一批产品,拿到客户那里,三个月之后,出现了问题,我可以通过历史数据,来对它进行研究,发现什么问题,是不是质量控制方面的问题。我还可以通过工艺的角度,通过三个月长期的曲线,来分析这台挤塑机做什么产品挺合适的。什么样的温度,什么样的接口。什么样的扭矩状况下做什么样的产品是最合适的。这是两大系统,包括能耗管理系统、定单系统。

  能耗系统可以知道我每时每刻我的能源损耗,80%的扭矩,我的能耗可以降得更低一点,因为混炼工厂这一块,它的能耗消耗是非常大的,电费是非常贵的。

  这个是现场数据,对于我们有什么好处,这个我们就看一下。

  这个刚刚姜总也说过了,ERP、MES、OPM的系统,之间有什么关系,大家可以看一下。MES是工厂执行系统,对于我们来说是最实用的。

  自动配色系统,这个给大家介绍一下,这个是一家工厂的混色。我到很多工厂看过,很多人对于小配比,对于颜色的分散和分布,不是很重视,会出现很多其他的问题,我们建议使用类似像这种结构,这种刀,特别是它的侧角,分散、分布性特别好,用这套产品设备,提高前混方面的工艺改进。包括右面的配色廊的配置,可以做一下参考。不一定最好,可以做一下参考。

  这个姜总刚刚说了,最下面系统是最底层的系统,通过采集上来,中间这一套,中间这个橙色和绿色之间,给我们现场管理人员看这套系统。真正的系统应该是这套系统。我以前到内地一个厂看,上次我跟姜总还说这个事,去参观了一下,参观赚钱吧?有一些政府部门的人来看,他把现场很多单机的主机放到前混室,其实不是这样的。

  然后网上,可以通过手机、IPAD、电脑,可以任何时间,可以和现场打通。现在在生产什么产品,生产多少产品。这个对于销售来说、质量控制、工艺来说,都有很大的好处。

  这个是我拷贝的图片,这个图片我拿来是想说什么呢?挤出机我想在场每一家都有这个东西,但是很多工厂,挤出机的配料系统和控制系统是分开的。先把挤出机打开,然后再输出工艺参数,然后再开备料器,这个容易造成产品里面,会造成产品质量问题。

  我们一般正常建议,是把喂料器和挤出机的系统做在一块,我一个正常的工人过来,应该做什么?他拿一个单子,我把它输进去,我只要按挤出机启动,然后菲格(音)也启动了,菲格和挤出机是联动的。这个可以省很多钱。

  优化各岗位的人员配置,使用尽量少的人手开尽量多的生产线,自动化。提高生产效率:动线,物料怎么走,人怎么走,这些都要考虑。DOOLS。

  稳定的生产质量,配比及工艺提高。提高员工的满意度,改善工艺,空气也好了,环境改善,员工也满意了。包括休息时间也可以加长了,愿意干活了。安全风险降低,零安全事故。最终回提升工厂的竞争力,一个布局合理的工厂,从产品来说,包括销售来说,包括整体的布局来说,等等方面。

  案例

  这是我拿过来的一些例子,大家可以看一下,这种三层布局的结构,从顶上的料罐,下面大包小袋的包装产品。这是这种布局。

  这是我曾经参与的一些项目,快速过一下。这是我刚才秀过的一张图片,这是一家在重庆的工厂,我参与的项目,做的挤塑机的厂房。这是它的布局,中间这一块是它厂房的布局,周边是它一些功能设备的布局。

  这是江苏一家企业,它外面有一些工艺设备的布局,加上挤塑机的布局。这是它厂房的布局,它里面可能比较单一,但是布局比较合理。这是现在我正在做的一个项目,这是它原来的状态,我做成之后,可以做成这个样子,左边这个样子。它厂房里面,做办公室,做实验室,再加上生产线,甚至还要考虑到后期再加几条线,整个只有两千平米的厂房,比较小,比较紧凑,这个是属于紧凑型的布局,大家可以来看一下。

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