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浅谈对绿色智能轮胎工厂建设的认识

   2016-03-03 6930
核心提示:为推动轮胎行业绿色智能轮胎工厂的建设发展,中国橡胶工业协会发布了备受国内外轮胎行业关注的《绿色轮胎技术规范》(以下简称《规范》),并于2014年3月1日开始试行。该《规范》为我国首部绿色轮胎行业自律标准。《规范》除了对绿色轮胎提出了产品性能要求外,还对原材料的使用…

为推动轮胎行业绿色智能轮胎工厂的建设发展,中国橡胶工业协会发布了备受国内外轮胎行业关注的《绿色轮胎技术规范》(以下简称《规范》),并于2014年3月1日开始试行。该《规范》为我国首部绿色轮胎行业自律标准。《规范》除了对绿色轮胎提出了产品性能要求外,还对原材料的使用提出了要求,同时也提出了绿色轮胎的清洁生产和污染物排放要求,例如对产品综合能耗、水污染物和大气排放物的排放标准等都有具体规定。
此外,《规范》还推荐了绿色轮胎生产工艺技术,比如炼胶/硫化废气除臭、低温连续混炼、锅炉烟气脱硫/除尘/脱硝、高温充氮硫化、炭黑管道输送、橡胶助剂造粒、轮胎自动化成型及半成品部件大卷化、压出/压延电子束预硫化等技术;并建议逐步取消胎面底面涂胶浆工艺。该《规范》对我国发展绿色轮胎具有指导作用。不管是对新建工厂还是已建工厂,均要求按照《规范》来实现轮胎工厂的绿色智能制造。

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一、新建轮胎工厂实现绿色智能制造的设计理念
厂址的选择
轮胎工厂的选址决策会影响投资需求、运作成本和工厂运营。项目选址建厂是一项巨大的永久性投资,一旦出错,很难纠正。轮胎工厂的选址应着重注意以下几个方面的影响:
1.物流和交通。企业的所有生产和经营活动都离不开物流和交通。原材料、工器具进厂,产品和废物出厂,维修零部件的协作加工,需要有可靠的物流系统支持;职工上下班,各种会议和交流,也需要便利的交通条件。便捷可靠的物流和交通是工厂维持正常运营的保障,降低物流和交通成本可以增强企业的市场竞争力。
2.人力资源。轮胎生产属于劳动密集型,人工费用占用生产成本的比重较大。工厂适宜建立在劳动力资源丰富的地区。随着轮胎装备自动化程度的不断提高,对员工的教育程度也提出了更高的要求。因此,轮胎工厂的建厂地点要综合考虑人力资源的数量、素质和成本。
3.能源供给。轮胎生产的能源消耗较大,轮胎工厂的选址应充分考虑项目所在地的供电、供汽、供水和燃料供给等情况,以便获得充足、便宜的能源供给。
4.厂址条件。建厂位置的气候、地形、地质和规划条件,都会影响到建设投资。应综合考虑建设投资和运营成本以及其它对工厂运营会产生的因素。
5.社会因素。建厂选址时要充分考虑当地的社会因素,包括当地居民的生活习惯、文化教育水平、宗教信仰和生活水平。如果企业在选址时忽略其中的某一因素,都会给企业的未来发展带来许多不利的影响。
建厂选址涉及因素诸多,很多因素又是相互矛盾的,给选址决策造成了困难。选址决策需要综合考虑各种影响因素,最终目标是能给工厂带来最大化的收益,同时也是实现绿色智能制造的关键。
生产工艺的选择
近年来随着科学技术的发展,加上跨行业技术的应用借鉴和交流,轮胎生产工艺也有了很大的进步。生产工艺技术的进步主要体现在改进产品质量、提高生产效率、降低生产成本等方面。2014年中国橡胶工业协会发布了《绿色轮胎技术规范》,将近年已有成功应用的先进关键工艺技术纳入,指导轮胎企业进行升级。
现代化轮胎工厂的生产工艺既是轮胎生产技术不断创新的过程,也是各种原材料与生产要素有机结合后转化为产品的过程,主要体现在:
1.生产工艺必须与生产技术相互适应,企业应综合评估自身的生产技术,制定合理的生产工艺;在满足生产技术的要求下,采用成熟、可靠、先进的生产工艺,实现轮胎产品的高效生产,同时保障工艺设备和人员的安全。
2.现代化绿色智能的轮胎生产工艺应符合轮胎生产的客观规律和要求,科学合理地利用资源和人力,减少不必要的资源、人力、时间浪费,使工厂运行达到科学高效。生产工艺需充分考虑工厂采用的各种原材料以及当地的气候条件、地理条件等,并适应工厂当地的人力资源、物流资源、配套资源等条件。
3.现代化的轮胎生产工艺布局合理,充分考虑各工序的生产能力、生产效率等因素,使各种半制品部件、成品在时间和空间上能够紧密衔接,生产过程的物流、信息和工序等保持顺畅。
4.设备选型和设备配置应充分保障轮胎生产过程的协调性,合理配置、均衡设备的生产能力和技术水平,并综合考虑员工数量及技能的匹配,满足工厂运营发展的需求。
5.生产工艺应能满足生产过程的特定要求,要具有一定的灵活性。随着轮胎生产的规格品种变化、不断提高的质量要求,需要对后期可能出现的特殊要求提前识别,以满足企业后期扩建、改造、提升的要求。
6.轮胎生产工艺需有良好的经济性。企业除具有提供产品、就业机会、税收等社会责任外,其最重要的目的是盈利,现代化轮胎工厂的生产工艺应该具有低成本、高经济效益和社会效益的特点。
土建工程的选择
总图规划要求符合国家和当地政府关于城市规划、环境保护、安全卫生、消防、节能、绿化等诸方面的规范和要求。满足生产使用需要,工艺流程合理,使各生产环节紧密衔接,运输方便。功能布局合理,动力设施的布置力求靠近负荷中心。通道间距能满足运输和管线布置条件的要求,并符合防火、安全、卫生、环保、噪音等规范的要求。合理使用场地,为将来发展生产留有余地。总平面布置既要考虑各建筑的相互协调,又要满足生产环境的要求,为建设现代化企业创造文明生产的条件。
建筑工程要求在工厂设计中要大力提倡绿色建筑的概念。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。
  除此之外,厂房在符合国家有关规范及防火、抗震、环保、卫生等要求的前提下,应满足生产工艺和现代企业管理的要求,保证产品质量,节约投资,改善劳动条件,做到安全适用、经济合理、技术先进、美观大方,从而达到文明生产,并满足城市规划要求。
环境保护
轮胎新工厂的建设需要注重环境保护,要保证项目投产后,排放的污染物得到妥善处理,在达标排放的前提下,项目排放的污染物不会对周围环境质量产生明显影响,以实现轮胎工厂的绿色制造。
新项目的环境保护设计,应从全局出发,统筹兼顾,做到安全适用、技术先进、经济合理。首先要做到项目选址合理,符合国家和当地政府的总体规划;其次要选择先进的工艺技术和工艺装备,减少污染源的排放;另外,项目建设时“三废”治理方案应合理、可行,满足国家关于清洁生产的相关要求;工厂建设时,应配套建设环境保护工程设施,与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。本项目建成后,各项污染物的排放浓度均应满足国家和地方相关排放标准,不会对周围环境产生明显影响。
节能措施
节约能源是我国工业建设的一项基本政策。随着工、农业生产的发展,能源的消耗也日益增加。合理利用能源是社会和企业能更好地发展的重要条件之一,也是项目投产后企业提高经济效益、降低产品成本、增强竞争力的具体保证。新工厂的建设应该立足于降低产品的综合能耗,将企业的目标定为绿色节能型企业,以保证企业的可持续发展。
新建轮胎项目从开始实施时就要充分注意节能的重要性,在设计中严格执行国家及有关部门颁发的标准、规范和规定的同时,还要结合轮胎工业的特点,采用有效的节能技术措施,最大限度地降低产品的综合能耗。除了设计中采用各种节能措施外,企业还应在工厂运行后生产管理上加强综合管理及设备的挖潜,使单位产品的能耗进一步下降,以提高经济效益。
新建工厂的节能主要包括以下几部分:工艺技术节能、公用工程节能、建筑节能、建立能源控制与管理信息化系统。
工艺技术节能
工艺技术节能包括:
1.产品节能。项目产品要满足绿色环保的要求,产品在设计时就要做到行驶时的滚动阻力小、噪音低、使用寿命长等,在满足性能的要求的前提下减少原材料的用量,使产品成为节能型产品。
2.生产工艺及生产设备的节能。采用先进的生产工艺和生产设备,从而提高生产的自动化程度和生产效率,提高产品质量和改善劳动条件,从而达到较好的节能效果。
公用工程节能
公用工程节能包括:
1.供电方面的节能。各种电器设备、元件,均选用节能型产品。各车间变电所尽量靠近负荷中心设置,缩短供电距离。供电电缆及配电线路按节能要求选择。在变压器的高、低压侧,装设电力电容补偿装置,将系统的功率因素提高到0.9以上,降低无功损耗。照明光源尽量采用高效节能灯具,在全厂动力系统及照明系统采用节能控制器,在满足车间照明照度及光色的前提下,减少灯具的数量或灯具的容量,达到节电的目的。对连续运行的水泵、风机等重要公用设备,选用变频调速器控制,节电约30%。
2.暖通、动力管道与站房方面的节能。设计时选用各项新型节能技术,各种设备均选用高效节能型产品。管道的布置尽量缩短路线,以降低管路系统的沿程阻力损失、局部阻力损失;在满足工艺要求及建筑空间允许的前提下,适当降低流速以降低管路阻力损失,从而降低风机、水泵的能耗。所有热管道、管道附件和热设备均设隔热保温,以减少热能损耗。车间内间接加热设备的凝结水全部回收,以减少热能损耗。为节约自来水的消耗量,生产设备的间接冷却水全部回收,循环使用,循环冷却水系统中采取水质稳定处理措施,以防止设备和管道腐蚀、结垢及菌、藻类滋生,提高传热效率。车间配管均按经济流速选取管径,以减少运行能耗和运行费用,并装有计量仪表,以利于节能管理与经济考核。
建筑节能
在建筑设计时,要大力体现绿色建筑的概念。即在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。结合轮胎工厂建设,要注意以下几点:
1.总降压站、车间变(配)电室、热水站、空压站、水泵房等动力设施,总图布置设在靠近负荷中心,以降低能耗。
2.各建筑根据不同结构类型选用合理的建筑围护材料,框架结构外墙采用空心砖,质量轻、保温好,屋面采用新型轻质保温材料,满足保温、隔热要求。
3.在满足生产要求的条件下,考虑合理的厂房层高,尽量减少无用空间,从而减少维持建筑物温湿度所需要的能耗,尤其是有利于保持冬季的室内温度。
4.尽量采用有窗厂房,充分利用自然采光、自然通风,减少电能消耗。
建立能源控制与管理信息化系统
要在全厂内建立能源管理系统,包括现场计量、数据传输、控制、管理功能,并与全厂的信息化管理系统连为一体,对全厂能源系统进行智能化管理。
现代物流技术与轮胎生产工艺相结合,提高自动化水平
将现代物流技术和自动化控制技术引入传统轮胎生产工艺中,实现轮胎工厂全自动化、信息化,形成一条从原材料入库到成品出库的全自动生产线,将轮胎工厂打造成全新的智能工厂。主要可通过以下方面来实现:
1.运用原材料立体仓库、生胶破碎复配技术、生胶低温一次法技术,实现原材料自动入库出库、炼胶智能化。
2.实施轮胎生产车间智能化物流输送,利用包括RGV、AGV小车、输送带、空中悬挂小车、EMS小车等物流手段实现原材料、半成品、胎坯及成品在地面或空中的自动输送,实现成品的自动检验、入库及出库;将轮胎制造高度自动化的各个工序连接起来,并可减少轮胎制造工序间大量的用于半成品转运的辅助人员。
3.采用成品智能高架立体仓库。高架立体自动库可实现轮胎的自动入库、堆放、出库,仓库高度可达到约32 m,不仅减少人工大量的搬运工作,而且可做到轮胎先进先出,减少人为错误,并且可大大提高单位面积的存放量,提高土地使用效率,实现成品出入库智能化管理。
4.原材料、半成品到成品按工序利用条码或RFID跟踪,可实现从原材料到成品、从成品到原材料的双向追踪。
5.生产管理建立一套全过程控制的监控和管理系统(MES系统),增强生产的在线监控,及时调度生产,减少半成品的库存;提高生产效率、提高品质、提高生产物流水平。
建立以MES系统为中心的信息化工厂
轮胎企业信息化是通过以信息技术为手段,对所有与企业相关的信息进行采集、传输、存储和分析,使企业的决策层、管理层和执行层的人员都能够及时得到完整、准确一致的信息支持的过程,进而不断提高企业的生产、经营、管理、决策、服务的效率和水平,增强企业对内外环境和市场作出迅速响应的能力,达到降低企业生产成本,提高企业运营效率,增强企业核心竞争力的目标。
轮胎企业信息化系统可分为企业资源规划系统(ERP)、制造执行系统(MES)以及电子商务系统(E-Business)三大组成部分。
信息工厂的中心是MES系统(制造执行系统),企业MES系统可以实现对密炼、压出压延、成型、硫化、成品检验工序的全过程智能控制和能源管理。该系统主要包括生产计划的制定、生产数据的收集及管理、生产进度管理、库存管理、设备状况管理、各类生产辅助系统管理(包括公用工程设备、模具胶囊等),数据库(包括轮胎规格、物料清单、设备生产能力、原材料损耗、辅助等)等子系统。
轮胎企业通过建立信息化系统,可实现轮胎生产过程的自动化、企业管理方式的网络化、领导决策支持的智能化、企业商务运营的电子化,从而实现轮胎的绿色智能化制造的目标。
二、现有工厂通过改进实现绿色智能制造
已建工厂由于受到工厂建成后的多种条件制约,要实现绿色智能制造相对较难,但是各工厂可根据已有的情况,有针对性地、有目的地对工厂进行技术升级及改造,也能提高工厂的自动化、信息化水平,达到轮胎的绿色智能化制造。
积极调整产品结构,追求绿色轮胎制造
现有工厂要不断提升、改进产品档次,以生产高附加值的绿色轮胎产品为目的,不能只是在原有规模上扩产来提高经济效益。
改造原有建筑物,提升节能效应
现有企业要对原有建筑物进行改造,从节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理等方面考虑,提高绿色建筑节能效果。如将太阳能的设施与建筑设计有机结合,通常利用太阳能收集转换装置,为现有建筑提供生产热水、照明、空调,形成一体化建筑等。
加强信息化建设,提高自动化、信息化水平
现有企业各级领导要高度重视并积极参与信息化建设当中,充分认识信息化的意义。高层管理者在观念上要先行一步,支持企业信息化建设,参与建设的每个阶段,并在关键的时刻做出适当的决策,信息化建设才可能顺利进行。
现有企业首先要广泛调研,对企业信息化进行总体规划。企业信息化总体规划在战略层面上应与公司发展战略相吻合,应与企业的内部产业结构相适应。其次要有层次地逐步实施信息化。从信息化建设一开始就要真正以企业的效益为根本,分析、规划、有层次地逐步实现企业的信息化,加深应用层次,使信息化全面融入企业发展的方方面面,成为企业发展的“驱动力”。第三、信息化建设结合企业实际进行业务流重组、再造。第四、在考虑当前业务应用基础的同时,还要考虑未来发展。另外,培养信息化队伍,为企业信息化的不断发展提供后续动力。
使用先进生产工艺技术和设备,提高劳动生产率
现有工厂要根据新出现先进的生产工艺和技术,结合现有工厂的实际状况,积极进行改革创新,不断提高自动化及智能化水平。这些新技术包括:串联式密炼系统;低温连续混炼技术;胶料复配技术;电子幅射预硫化技术;胎面、胎侧连续称量控制技术;轮胎自动化成型技术等。
积极采用先进节能减排技术
现有工厂应响应国家节能减排的技术要求,以实现低碳经济、循环经济,需采用一些先进节能减排技术,包括:炼胶烟气治理技术;硫化烟气治理技术;污水资源化技术;余热发电技术;无疏水阀蒸汽节能技术;压缩空气节能技术;高压变频技术;节电技术。
优化原有工艺流程和物流运输方式
现有工厂应结合工艺研发和技术创新,对工艺流程和物流运输方式进行优化,结合现有工厂的实际情况,优化工艺布局。现有工厂可能由于厂房所限,要完成实现工厂物流自动化有较大的难度,但各个工厂可结合实际情况,应用最新的物流技术和信息技术,形成一条基于现有传统工艺的,并符合工厂实际,实现从原材料入库到成品出库的绿色智能化制造。
大胆引进、利用国外先进技术
现有工厂要对一些国内还未使用,但国外轮胎公司已采用的先进技术要认真研究,逐步试用推广,以提高劳动生产率,包括:轮胎无胶囊硫化技术;无人操作机器人技术等。
三、对轮胎工厂绿色智能制造的一些合理化建议
绿色智能制造是一项长期的工作,不要只看到短期的投资,而忽略了工厂整体的效益,要以轮胎生产全寿命周期成本最低作为衡量标准。各个工厂管理层要加强认识,绿色智能化制造符合国家长远政策,是有利于子孙后代,有利于企业和国家长远发展的需求。
绿色智能制造要求要打破固有的传统思维,不断地创新和改革,采用先进的技术和装备,不断提升工厂的自动化、智能化水平。橡胶行业协会要多方将企业的先进技术和先进方法收集、推广,组织相关企业进行交流,提高国内轮胎企业总体绿色智能化制造水平。
要加强建设科研院所、大学、企业的产学研联盟,将科研院所、大学等创造的新技术、新装备应用在企业中,将发明创造尽快转化为生产力,提高企业的制造水平。
企业要有一定的预见性,要为今后出现的新技术、新装备留有改造、提升的空间。某些技术、装备可能在现阶段不完善、不成熟,但是是今后发展的趋势,在工厂建设时就要考虑预留这些技术装备成熟后应用的条件,这样才能保持工厂智能化制造水平的不断提升。

 
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