废旧轮胎企业胶粉生产线优化_废旧轮胎生产胶粉工艺
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废旧轮胎企业胶粉生产线优化
胶粉生产线的优化主要利用技术的手段，结合人机工程学的原理，对现有生产线进行整体的改进和优化。人机工程学是从上世纪40年代后期发展起来的综合性学科，其主要研究的对象是人、机、环境的相互关系;其目的是如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。这种整体的分析方法，有助于解决生产效率和员工劳动强度的之间的矛盾，对提升公司整体的效益具有巨大作用。因此，针对生产流程和人机操作中存在的问题，运用工业工程技术，如工作研究和人机工程学进行分析，提出相应方案，最后对生产流程的改进效果进行评价。
1、IE分析方法在生产线优化中的应用
1.1用IE分析方法采用的理论
在工业工程中对作业分析的理论方法主要有工作研究和人机工程学工作研究是一门实用性很强，涉及技术和管理的学科，它以整个作业系统为研究对象，运用行为科学和人类工程学等原理，对现有的各项工艺、作业、作业方法等进行系统分析，用方法研究技术，进行工作程序、操作程序的分析、研究，改进工作流程或作业方法，消除、减少多余的非生产性的动作(如:寻找、选择、逗留等)，制定合理的工序结构，确定标准的工作方法。提高生产率的有效途径之一是开发新的工艺或引进新的先进设备，但这往往需要支出大量资本。而工作研究是以提高企业内涵的方式为原则提高效率。采用这种方法，可以防止企业挖掘潜力，消除人力、物理、时间方面的浪费现象，合理安排 作业，从而提高劳动生产率。其所使用的方法技术包含两类:方法研究和时间研究。所谓方法研究是对现有的或拟议的工作方法进行系统的记录和严格的分析，从中发现不合理的动作和过程以及加以改善的一种手段。其分析手段主要包括:
(1)动作经济原则;
（2）运用“SW1H”方法进行反复提出问题;
（3）“ECRS”四大原则;
（4）操作、运输、储存、检验、等待，这五个方面的记录。其中“SW1H”方法具体，如表1所示: 表1
”5W1H”提问法
“ECRS”四大原则分别为: 取消(Eliminate):即取消不必要的作业，这项原则是改进的目标;合并(Combine):即将两个及以上的工序合并成一个，消除重复动作;重排(Rearrange):即将工作顺序进行调整，使得流程通畅;简化(Simple):通过上述原则分析后，再考虑该工作的方法能否再简化。
时间研究是一种工作衡量技术，用以记录一定条件下进行的某种作业的要素的工作速率和时间并分析其数据，从而得到按照规定标准完成作业所需要的时间。在工作研究中，方法研究和时间研究是缺一不可的整体，方法研究是时间研究的基础和前提，时间研究又是确定工作方法的依据。人机工程学是对人一机一环境综合题进行系统的分析研究，用人类创造的科学技术为这一综合体建立合理且又可行的实用方案，使人获得舒适、安全、健康的环境条件，力图提高人本身的能力，从而达到提高工效的目的。其研究的内容包括，人机系统的总体设计研究、作业改善研究、环境控制与安全保护等方面。工作研究与人机工程学并不是两个完全不同的研究方向，而是相互联系和补充。人机工程学研究范围还包括作业分析和动作经济原则，寻求经济、省力、有效的标准工作方法和标准作业时间，以消除无效劳动，合理利用人力和设备，提高工作效率。
1.2作业分析的操作步骤
利用工作研究对作业进行分析的一般步骤为: A.选择研究对象工作研究的内容非常广泛，为此需要选择合适的研究对象，一般集中在系统的瓶颈环节，或具有普遍性的问题。因此，原则上选择明显效率低下、急需改善的部位作为研究对象。B.确定研究目标虽然工作研究的目标是提高生产率，但每个研究对象要达到的具体的目标一般有:减少作业时间;节约物料消耗;减少劳动强度;增强作用安全性等。
C.记录现行方法将现有工作方法或者工作过程如实、详尽地记录下来。借助录制视频的方法，将作业方法按操作、运输、储存、检验、等待这五个方面如实记录下来。
D.分析对上述记录的每个步骤，利用“SW1H”的分析方法确定哪些步骤合理，哪些不合理。
E.设计和形成新方法在上述基础上，通过“ECRS”方法，形成新的作业方法。
F.实施是件复杂而困难的事，因此需要做好宣传、试点工作，切勿急于 求成。
2、生产线关键问题提出改进方案
2.1人机配置问题的改进
根据在胶块生产现场调研时出现的设备启动、停止频繁，空转频率高，操作不安全等现象，对目前的一人同时操作两台设备提出疑问。在现场对本人的想法进行了试验，具体的试验结果如下: 对一位己经有6年切块经验的熟练年轻工人进行分析，分析前提是一个人同时操作两台机器，事先挑好比较好加工的完整轮胎，数量为5条，且放在比较靠近的位置。设备电机的功率都为18.7KW(能应付无论多厚的轮胎)。具体用机一机联合作业分析，如图1所示。
图1
切条机和切块机工作时间和空转时间的对比
图中-2s,-4s等表示加工期间空转的时间。经过计算，切条机总运行时间为335s,其中有效时间为204s;切块机总运行时间为327s，其中有效时间为195s。因此，切条机的设备利用率为60.9%，切块机的设备利用率为59.6%。通过图1的分析，即使在各方面最有利的条件下，其设备的利用率都仅为60%。这项工作，主要是切条设备，加工时需要费很大的力气。而目前生产的时候，甚至有女性员工在操作。她们操作时，不仅频繁的开停机，而且工作效率很低。其他一般的男的工人师傅操作一般设备利用率在50%以下。对此现象，经过跟管理人员与现场操作人员的多次交谈，利用“5W1H”的提问方式进行反复提问，并用“ECRS”四大原则对生产流程进行改进。现有胶块生产 流程程序图，如图2所示。
图2
现有胶块生产流程程序图
问:工人为什么要一个人同时操作两台设备?
答:公司规定是一人一台设备，但由于员工觉得一个人可以同时操作两台设备，而且工资是按条计算，同样的时间能赚得更多。
问:这样对公司会有什么后果吗?
答:影响肯定是有的，如浪费多了、安全性低了、生产效率低了等问题。
问:那知道有这样的后果，能将现有的一人操作两台机器改成一人对一台设备 吗?
答:能。
问:如何改，如何实施?
答:切条机和切块机的工作效率不一样，可以用两台切条机配置一台切块机;对胶块的尺寸进行严格控制，尺寸跟绩效挂钩;工资绩效内容由单一的变成多种内
容的考核，加入赏罚制度;加强管理力度等措施。
问:人员配置变化后会有什么影响?
答:生产效率、安全性、设备利用率等都能得到提高。
通过上述的分析，要解决现有的人机配置问题可以做出如下改进: 具体实施为:根据上述设备利用率的分析得出，可安排两台切条机，一台切块机，为一套生产设备，每人管理一台设备，男工操作切条机，女工操作切块机，其响:置形式可以如图3所示。
图3 两台切条机一台切块机为一组的生产模式
这种布置方法能提高工人操作的专业性，大大提高工人操作的熟练度，大大提高生产效率;降低工人操作的安全性;切块机的利用率能基本达到满额;可以减少设备数量，分工明确;不影响轮胎数量的计算。切块设备的操作员的绩效考核方式以月来算工资。同时，将三个人编成生产小团队，对生产质量好，数量多的团队给予一定的激励。
由原来的一个人操作两台设备，改成一人一台设备后，相应的生产流程得到了改变和优化，具体生产流程程序图，如图4所示。
图4.改进后胶块生产流程程序图
改进后，切条机与切块机能联合作业，在同一时间里，当切条结束时，切块2S后也完成了。所以，整个生产效率能提高很多。同样，设备利用率也得到很大的提高。
2.2胶块宽度问题的改进
生产线的分析时，发现胶块生产线中，当员工加工的轮胎切的宽时，虽然切的效率是提高了，但在胶粉生产线中，对辊筒、筛网等设备和生产效率带来很大的负面影响。对此，需要切块过程中的胶块宽度问题进行优化和改善。为解决这个问题，我们也照样对公司管理人员利用“5W1H”进行了提问。具体的提问如下: 问:为什么员工切的胶块这么宽，公司没有限定吗? 答:公司有限定，但是员工为了能切的快，切的多，就把胶块宽度越切越宽。
问:员工能自己调节宽度的吗? 答:是的。
问:知道胶块变宽了对胶粉生产有什么影响吗? 答:知道，胶粉生产时需要多次碾磨才能粉碎。问:那能改进吗? 答:改是可以改进的。问:如何改进? 答:用较为强硬的管理姿态;引入赏罚制度;设备的宽度调节限死等方式。
管理人员的回答有些还是比较宽泛，显然对有些问题没有好好的考虑过，也没有深刻地认识到宽度不合理对生产带来的重要影响。
经过这些提问，找出了解决这个问题的具体方向。如从管理的角度，绩效制度，技术角度等来改进。具体的改进措施如下: 措施一:根据上一节的绩效改进，将3个人为一组，以团队的方式进行考核，使团队能彼此监督。这个考核是根据随机抽查的胶块尺寸的大小和生产的胶块量决定的。如果能保证胶块尺寸合格，同时一天加工的轮胎数量多，则给予额外的奖励。反之，则在他们的工资上扣除一部分，弥补不合格胶块对公司设备，生产效率下降带来的损失。
措施二:管理人员不定时地频繁抽查员工生产出来的胶块。督促员工改进加工尺寸，经过多次提醒还不整改的，扣除一定的工资，或者降低加工一条轮胎的单价。
措施三:将现有员工可以自主调节加工宽度的方式，改成只能由管理人员有调整加工宽度权限的方式。
虽然是3种不同独立的方式，但是可以将这些措施联合使用。以达到能有效控制胶块宽度，又能激励员工自觉加工更多轮胎的效果。同时，也不增加公司额外的成本。
2.3细筛网返回问题的改进
在细筛网返回时，返回箭头标志着浪费，跨越的工序越多，带来的浪费也越多。因此，要解决这个问题需要从工艺的角度考虑改进，包括使用新的设备。针对这个现象，我们对公司管理人员，生产人员进行多次深入的交谈，并利用”5W1H”提问的方式进行反复提问。
问:为什么从细振动筛出来的不合格胶粉要送到长回料带? 答:不合格的胶粉需要用沟光辊子再次碾磨。问:从不合格到合格，要经过多次反复的碾磨胶粉?要经过多少周期循环? 答:一般要经过2-4个周期循环，每个周期需要花5分钟左右。问:那这样的出粉的效率是不是低很多? 答:确实，平均加料的间隔时一间长了很多。问:那有改进的方法吗? 答:有，而且也尝试过。问:那当时是怎么做的? 答:当时考虑使用磨粉机对不合格的胶粉进行精磨，但是由于胶粉中铁丝比较多，在碾磨过程中产生大量的热，尤其到了夏天，温度要升高很多，加上胶粉本身的温度也比较高。曾经发生过一次火灾，所以才改成现在这样子。
问:磨粉机有冷却系统吗? 答:有冷却系统，应该是摩擦产生的热量增加速度高于冷却系统吸收的速度。
问:那如果胶粉中铁粉的含量很少，或者冷却速度足够，还会发生这样的事吗? 答:如果能实现这些条件的话，那是可以使用磨粉机。问:使用磨粉机有什么效果? 答:出粉速度比以前快很多。日产量提高20% 经过上述的问答能够总结出目前将不合格的胶粉用长回料带输送到沟光辊子机的流程是不合理的。使用磨粉机就必须保证在第一级除铁丝工序上尽量将铁丝除尽。在下一小节将对除铁工艺提出新的改进方案，其效果要基本能除尽长铁丝，同时能吸除一部分细小的铁丝，这将就为使用磨粉机提供可能。由于之前公司使用过磨粉机，目前处于闲置状态，故我们对现有的磨粉机进行一些分析，是否能继续使用。现有磨粉机如图5所示。
图5
现有的磨粉机
经查阅其型号为XJFS-280，发现其内部装有内置刀盘水冷循环系统，如图6所示
图6
磨粉机的水冷系统一次能将1020目的胶粉粉碎到40目。对于有冷却系统的磨粉机会因摩擦发生火灾的情况，令我很生疑。为此，我经过多方的查找和相关设备生产公司的询问，以及对公司之前设备之间的连接状况的对比，发现中间缺少空气冷却这一环。虽然摩擦很会产生热量，但是如果将温度很高的胶粉加进去，又碰上夏天，就很容易将胶粉的温度升到燃点。因此，在不合格胶粉的出口需要加上空冷的工序。目前公司在胶粉最终装袋前有这个设备，如图7所示。避免胶粉发生自燃。
图7
空冷设备
2.4胶粉撒落问题的改进
造成胶粉撒落的原因有:在除铁丝工艺中出现的除铁不干净，除铁丝结构复杂效率低下，以及传送带布置结构不合理等问题，利用IE分析方法“5W1H”对问题进行反复提问，找出解决问题的突破口，从而设计出改进方案。对胶粉撒落的问题利用“5W1H”提问分析的方式进行反复提问。
问:为什么要将第一次除铁结构设计成这样?如图8所示
答:因为将粗胶粉从底部运到振动筛的传送带是斜的，而要使铁丝能是传送带上平稳运输，需要平放，所以就只能在衔接处除铁，同时，为了能尽可能多的除铁，在上面的传送带下面又加了一层传送带来吸铁丝，以保证除铁效果。
问:除铁丝效果如何?
答:大部分的长铁丝清除掉了，但是很多细小的基本没有在第一阶段清除。
问:为什么不能完全清除较长的铁丝，小的为什么不能清楚? 答:由于吸铁丝的面积小，持续时间短，加上传送带上的胶粉中间厚两边薄，不能均摊。
问:那是不是增加除铁丝的面积和时间，就可以基本上除尽长铁丝和一部分的小铁丝? 答:那答案基本上是可以肯定的。
问:另外，在第二级除铁丝结构中为什么包括6道除铁工序?如图9所示。
答:因为第一级的除铁丝能力不足，导致从细振动筛出来的胶粉中含有很多的铁粉，这些铁粉有些跟胶粉的目数相同，很难清除，所以用了6道工序来保证最后胶粉中的含铁量。
问:为什么在第二级除铁丝的工序中有这么严重的漏粉现象? 答:这其中一部分是分离出来的铁粉。主要原因是第一级除铁丝能力弱，导致后续除铁丝结构增多。
问:那是否在第一级除铁丝的时候，提高除铁丝能力就能减少后面第二级除铁丝的工序和漏粉现象? 答:那肯定的，因为在第二级除铁丝设备的第六部分时，吸铁能力明显过剩，造成设备浪费。如果前期除铁尽可能多，后续的工作量就会减少很多。
图8
第一级除铁丝设备的结构
图9
第二级除铁设备的结构
用“5W1H”分析之后，用“ECRS”四大原则进行改进分析改进，对不必要的工序给予消除，对需要合并的工序给予合并，对需要调整顺序的工序进行重新调整。通过上述的提问，基本能发现当前第一级除铁丝结构的不合理，造成了之后的一系列问题。因此，接下来要做的工作就是如何改进这个结构，主要从如何增加除铁丝的面积着手。为此，通过查阅不同种类种传送带布置类型，并参考其他的除铁方法，确定使用传送带正交的方法除铁丝。具体改进后的第一级除铁丝结构，如图10所示，单位为cm。
图10
第一阶段除铁丝结构改进侧面图
改进的设计图是根据尽可能少改动的基础上，对现有设备进行的改进。如图10，通过对现有传送带斜率的改变，多出一段水平的位置，从而利用这段水平位置，在上方正交架设除铁丝传送带。俯视图如图11所示。吸铁丝的原理为:将带磁性的铁板(简称磁铁板)固定于第一级出铁丝传送带的中间，并在粗粉带的正上方，同时靠另一边比粗粉带宽出一定距离，按如图11位置放置，保证铁丝能完全落在粗粉带范围之外，下面再利用回收架子将铁丝回收。
图11
第一阶段除铁丝结构改进俯视图
粗粉带的结构改进后，其最高高度有一定降低，虽然在上升结构处的斜率基本没有增加，但对胶粉运输没有任何的影响，通过实验模拟后，确定其改进方案可行。通过结构改进，当粗胶粉经过第一级除铁丝设备时，胶粉中含有的铁丝大部分被吸走了，剩下一些较细小的铁粉在下一级除铁时除尽。此外，传送带所需的动力可以用现有的电机带动(之前带动两条传送带)。所以，改进的成本也相对较低，而且比改进前少一条传送带，使结构更加紧凑。为使除铁效率在短路程内能有更大的除铁效率，可以在粗粉带的最后一个滚轮上加上磁条，使得在落胶粉的瞬间，进一步把胶粉中的铁丝分离出来。这些方面的改进能大大减少铁丝对细振动筛的堵塞，以及对后续再加工的影响，对提高胶粉产出率有很大的帮助。
图12
改进前后粗粉带结构的对比图
由于增加了第一级除铁丝的能力，因此根据上面提问中的分析，并结合试验的效果，决定减少第二级除铁粉的工序，同时将第二条除铁粉的传送带改成水平放置，减少漏粉，并在上面架设多排小型除铁粉结构，第二级除铁粉结构的改进图如图4.13所示。在水平传送带后继续接磁选机，对胶粉中的铁进一步提取。
图13
第二级除铁粉结构的改进图
上述这些结构的改进，大大提高了整体的除铁效率，简化了除铁设备的结构，降低了生产成本，提高出粉效率，降低工人的劳动强度。
2.5现场环境问题的改进
工厂生产现场的情况正如第二章中所介绍的，粉尘漫天飞舞，对人体无孔不入，对员工的健康带来了很大的威胁。目前生产现场在生产过程中产生很多的胶粉粉尘，且浓度远远大于国家对车间作业现场粉尘浓度的最高标准10mg/m3。因此，可以利用旋风除尘器的入口处吸收空气中的胶粉粉尘。同时将顶部出口的管道连接到室外(顶部出口基本上不会有胶粉出来)，并连接管道风机。这样，一方面降低空气中胶粉粉尘的含量;另一方面增加了空气的流动，改善生产环境。根据现场的生产条件，包括厂房高度，粉尘浓度，通风口速度等因素，进行选型和设计。最后根据设计尺寸，用三维软件Pro/E表现出来。具体如图14所示。
图14
旋风除尘器
气流入口与出口如图14所示，将管道风机置于出口端，利用负压将空气抽进去，在除尘器下端胶粉沉淀下来，在下部安装胶粉收集器。再将收集器下部放置容器，用管道与磨粉机的入口处连接。同时，将磨粉机的出口用螺旋送料机将碾磨后的胶粉输送到振动筛。这样的流程一方面保证胶粉温度的降低，另一方面，净化了车间的空气，改善员工的工作环境。
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