株冶鋅電解廠精益生產實踐

李湘平

(中南大學商學院,湖南長沙 410083)

中國經濟雖然得到了高速的發(fā)展,經濟實力也在不斷增強,但相對粗放的經濟結構,使中國經濟對資源的依賴性很強,促使原材料價格上升,企業(yè)的成本增加。株洲冶煉集團股份有限公司(以下簡稱株冶)是國內鉛鋅冶煉的龍頭企業(yè)之一,但是在經濟利益的驅動下,國內鉛鋅冶煉的產能擴張迅猛,對資源的爭奪愈演愈烈,原輔材料價格上漲,使企業(yè)的生產成本大幅度上升。鋅電解廠是株冶下屬的一個生產廠,主要承擔鋅濕法冶煉電解工序的各項工作,其主要的技術經濟指標是直流電單耗,如果直流電單耗低,那么產品的生產成本就會大大降低。精益生產是當今世界比較先進的生產管理方式,鋅電解廠推行精益生產的目的就是要降低生產成本。

1 精益生產的概念及相關理論

1.1 精益生產的概念

精益生產是日本豐田公司結合當時的國情而產生的一種生產方式。精益生產是在生產的各個方面,根據其特點運用不同的管理方式,以降低成本為目標,通過準時化生產、全面質量管理等方法來實現(xiàn)企業(yè)的經營目標。精益生產要求對企業(yè)的各個方面進行改革,使生產系統(tǒng)能很快適應不斷變化的市場需求,實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化。

1.2 精益生產的理論

1.2.1 準時化生產

準時化生產是依據市場需求,將生產計劃準時地安排到產品生產的各個環(huán)節(jié)當中,由下一道工序來決定上一道工序的生產,并使整個生產系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)協(xié)調配合,最終實現(xiàn)生產目標。

1.2.2 全面質量管理

全面質量管理是指在全社會的推動下,企業(yè)中所有部門、所有人員都以產品質量為核心,把專業(yè)技術、管理技術等結合在一起,建立一套科學、嚴密、高效的質量保證體系,控制生產過程中影響質量的因素,以優(yōu)質的工作、最經濟的辦法提供滿足用戶需要的產品的全部活動。

1.2.3 團隊工作法

一個生產系統(tǒng)不是單一的,是由許多生產部門組成的,部門之間不是孤立的,有著千絲萬縷的聯(lián)系。生產系統(tǒng)的工作成就,是部門之間協(xié)調配合的結果,也是人員之間團結協(xié)作的結果。團隊工作法要求每個員工都參與決策,并且要一專多能,能適應團隊的各項工作,團隊成員之間要相互信任。

1.2.4 5S管理

“5S”管理是實現(xiàn)精益生產的基礎,它要求對生產現(xiàn)場的環(huán)境進行綜合評價,有針對性地制訂計劃與措施,達到現(xiàn)場規(guī)范化管理的目的。“5S”活動的包括五項內容:一是整理,就是徹底清理生產現(xiàn)場,丟掉不需要的東西,將需要的東西進行分類;二是整頓,就是將現(xiàn)場物品進行定置擺放;三是清掃,就是將現(xiàn)場打掃,保持干凈;四是清潔,就是要維護好整理、整頓、清掃的成果,使現(xiàn)場保持完美;五是素養(yǎng),就是要求員工要有良好的工作和生活習慣,它是“5S”的核心。

1.2.5 持續(xù)改善

持續(xù)改善是指對企業(yè)不同領域或工作位置上所做的不斷的改進和完善。具體體現(xiàn)在以超前的思維方式預見今后生產過程中可能遇到的問題,并利用現(xiàn)有的方法進行調整。它的關鍵就體現(xiàn)在“持續(xù)”上。工作過程就是一個解決問題的過程,老問題解決了,新問題又出現(xiàn)了,這就必然要求改善要有持續(xù)性,并通過不斷地積累來推動企業(yè)的進步。

2 鋅電解廠現(xiàn)狀問題分析

2.1 生產組織的計劃性不強,產量誤差大

生產組織計劃都是以月計劃為主,而忽視了日計劃的重要性,鋅電解廠的生產職能部門與上級主管部門和下級生產部門沒有達到充分的溝通,當生產出現(xiàn)波動時,產量變化的異常信息不能及時傳遞,導致產量誤差大,從而引起直流電單耗上升,成本也隨之上升。

2.2 質量管理不全面,工藝質量操作措施缺失

鋅電解廠影響產品質量的主要雜質是銅和鉛,所以盡量減少銅和鉛污染物進入生產系統(tǒng)是質量控制的關鍵。由于用工形式多樣,大部分派遣員工操作技能較差,質量意識淡薄,操作馬虎,使銅和鉛污染物進入系統(tǒng)的量大大增加,加上沒有規(guī)范的工藝質量操作措施,員工的操作隨意性較大,產品質量難以控制。

2.3 現(xiàn)場管理不規(guī)范,物品擺放混亂

現(xiàn)場是企業(yè)的窗口,現(xiàn)場的情況可以清楚地反應企業(yè)的管理水平,現(xiàn)場是企業(yè)管理活動的縮影,企業(yè)的主要活動都是在現(xiàn)場完成的。鋅電解廠的生產規(guī)模大,現(xiàn)場范圍廣,廠房分散,物料品種多、量大,由于沒有形成有效的現(xiàn)場管理規(guī)范,導致物品擺放混亂,加上有色冶煉特有的工藝性質,使廠房和現(xiàn)場物品腐蝕嚴重,現(xiàn)場管理難度非常大,難以發(fā)揮現(xiàn)場資源組合的最佳效用。

2.4 操作管理不精細,崗位操作粗糙

鋅電解廠各個崗位的操作質量對直流電單耗的影響非常重要。在現(xiàn)有條件下,由于操作意識、操作技能、操作管理等方面存在不足,所以整體操作水平沒有達到精益生產的要求,主要存在以下幾點問題:

1.陰陽極板處理不到位。陰陽極板是鋅電解廠生產過程中最主要的輔助材料,在生產中陰極板要循環(huán)使用,時間長了就會產生缺陷,如板面不平整、有花紋等,同時陽極上會不斷地產生陽極泥,不及時鏟除就會導致短路,這些問題不及時處理的話,都會引起直流電單耗上升。

2.技術條件控制不當。電解液溫度、電解液流量、電解液的酸鋅含量是三個主要的技術條件,如果控制不好,對生產有直接的影響。技術條件的控制由于沒有引入自動化,完全依靠人工操作來調整。如果電解液溫度偏高,電解液中的雜質就會更加活躍;如果流量偏小,電解液的酸鋅含量異常,就會產生鋅離子貧化現(xiàn)象,這些都會導致生產不正常,直流電單耗上升,成本升高。

3.平整陽極不認真。在生產過程中陽極上會不斷積累陽極泥,需要定期清理和平整。由于陽極的平整工作都是人工完成的,操作質量非常重要。如果員工操作不認真,會導致清理不干凈引起槽內接觸、陽極泥掉入槽面和槽內引起短路等后果,使直流電單耗上升。

4.電解槽下液管未清理干凈。由于溶液中含有一定量的鈣離子和鎂離子,所以容易產生結晶物。下液管是電解液進入電解槽的唯一通道,下液管內壁容易產生結晶,出現(xiàn)下液不暢甚至堵塞,堵塞后電解液就不能順暢地進入電解槽,導致槽內鋅離子貧化,出現(xiàn)生產異常。下液管清理雖然有專人負責,但約束機制不健全,清理人員的工作責任心、監(jiān)管制度等還存在不足。

2.5 設備自動化程度不高,勞動強度大

鋅電解廠的生產90%以上都是靠人工操作來完成的,包括鋅片剝離、陽極平整、陰極平整、陰極板焊接等,其中鋅片剝離完全是由人工來完成,工作量非常大,操作人員很辛苦,在一定程度上影響了操作的質量。

3 精益生產改進方案

3.1 生產組織計劃方案

按照精益生產的要求,采用“拉動式”生產系統(tǒng)。根據上下道工序的生產情況來決定鋅電解廠的生產規(guī)模,這就要堅持準時化生產,通過準時化生產來保證在必要的時間生產必要產量的合格產品。

1.加強與上級生產組織部門的聯(lián)系和溝通,及時了解上道工序甚至上幾道工序和下道工序的生產情況,合理安排生產規(guī)模,防止超負荷和生產不足的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.在月計劃指導下,把重點放在日計劃的組織上,合理安排每天的生產。根據當天直流電的輸送情況,按下列公式估算出各個班組的產量:

式中W為析出鋅產量;q為鋅電化當量;I為電流強度;n為電解槽數;t為析出時間;η為電流效率。

為了更好地發(fā)揮電力資源的作用,電力部門推行分時計價,用電高峰時電價高,用電低峰時電價低,鼓勵用電單位在用電低峰時多用電。鋅電解廠從降低成本的角度出發(fā),充分地利用這一政策,在每天電價最高的18點至22點輸送較低的電流,電價最低的22點至次日7點輸送較高的電流,其余時間輸送適中的電流,在不影響當天產量的前提下,將用電成本降到最低。就全年而言,一般3～7月份電力充沛,優(yōu)惠政策多,所以這段時間盡量組織高產,其他月份電力相對較緊張,產量就下調,甚至組織低負荷生產,或安排停產檢修,將生產成本盡量降到最低。由于每天各時段的電流不相等,所以要按以下公式來估算各班組的產量:

也就是將電流與其輸送的時間相乘后再累加,最終得出估算的產量。

各班組根據計劃產量組織生產,并及時將生產情況向生產組織部門匯報。在實際生產過程中,如果出現(xiàn)異常情況導致不能按計劃完成產量,則要及時向上級匯報,并及時對計劃進行調整,從而確保產量計劃的準確性,減少誤差。

3.實行班組產量計劃的班長負責制,由當班班長對當天班組產量的準確性負責,異常信息由當班班長負責傳達。

全世界槭樹科植物超過200 種，我國已知分布有151種,占全世界槭樹種類的75%。河南自然分布的槭樹共有2 屬、23種、2亞種、9變種, 約占全國槭樹科植物種類的15%，但擴散成分豐富，過渡特征明顯[2]。其中既有華北五角楓、茶條槭等景觀價值很高的種類，也有河南杈葉槭、小杈葉槭等河南特有分布種類。

3.2 全面質量管理方案

鋅電解廠一貫以來堅持實施全面質量管理,取得了一定的效果,并通過了IS09001:2000標準的質量體系認證,但也存在一些問題,結合實際,通過改進,以實現(xiàn)精益生產,降低直流電單耗。

1.樹立“產品質量是生產出來的,而不是檢驗出來的”的理念。最好的精益生產商們堅信生產崗位是真正增加價值的地方,而不是通過間接的管理活動來增加產品的價值。員工們要把“事后把關”轉變?yōu)榧訌姟笆虑邦A防”,重視過程控制。

2.加強對操作員工的管理。一方面,通過全面質量管理思想和方法的宣傳教育,強化員工的質量意識,特別是加強對派遣員工的質量意識教育。另一方面,把派遣員工作為重點,加強技能訓練,讓員工充分理解質量標準和作業(yè)標準。

3.積極開展QC小組活動。QC小組緊緊圍繞生產實際,是促進質量管理和現(xiàn)場管理的重要手段。積極開展QC小組活動,有利于提高人的素質,預防質量問題和改進質量,實現(xiàn)全員參加管理,增強人的團結協(xié)作精神,提高管理水平。通過員工的積極參與,可以在一定程度上實現(xiàn)員工的自身價值,激發(fā)其積極性和創(chuàng)造性。

4.制定工藝質量操作措施。針對工藝質量操作措施缺失的情況,制定和規(guī)范工藝質量操作程序和方法,特別是制定控制和降低產品含銅和含鉛措施,以提高操作質量和操作效率,減少操作失誤,從而獲得高水平的操作質量和產品質量。

3.3 “5S”現(xiàn)場管理方案

按照“5S”管理的五項內容和要求,對現(xiàn)場進行了徹底的整治。

1.整理。將現(xiàn)場不必要的物品清理掉,使作業(yè)空間大大增加,操作現(xiàn)場更加寬敞,便于操作;物品擺放更合理,便于快捷地查找,提高了工作效率;通道變得更加暢通,消除了安全隱患。

2.整頓。根據“定置、定量、定容”的原則,把需要的事和物加以定量和定位。物品擺放要有固定的區(qū)域,放置場所要明確,擺放地點要合理化、科學化,擺放不同物品的區(qū)域標記不同的色彩,以便于區(qū)別。通過合理的布置和擺放,可以快速地取得所需物品,提高了工作效率。

3.清掃。將現(xiàn)場看得見和看不見的地方打掃干凈,特別是要清理干凈衛(wèi)生死角、清掃工作重點和難點的地方,保證現(xiàn)場清潔。制定衛(wèi)生打掃的管理制度,提出打掃衛(wèi)生的規(guī)范,操作員工要經常打掃衛(wèi)生,工作過程中要不斷維護現(xiàn)場衛(wèi)生,在各工段和崗位內實行衛(wèi)生維護責任制。

4.清潔。清潔的目的就是為了保持前幾個環(huán)節(jié)的成果。整理、整頓、清掃等一時做到并不難,但要長期維持就不容易了。通過一定的措施,如工段長和班組長的重視、合理適用的制度、定期的檢查、恰當的經濟處罰等,以此來督促各工段的“5S”改善后的清潔工作,取得了良好的效果。

5.素養(yǎng)。通過班前會、工段大會等手段,提高員工的文明禮貌水準,促使每位員工養(yǎng)成良好的工作和生活習慣,遵章守紀,遵守規(guī)則,并嚴格按規(guī)則去執(zhí)行。對全體員工進行精益生產知識和“5S”知識培訓,各級領導也不斷地督促和教育員工,灌輸開展“5S”活動的相關理念,從而提高員工素質。

3.4 精細化操作管理方案

鋅電解廠各個崗位的操作由于受操作意識、操作技能、操作管理等方面的影響,還存在許多不足,操作不當、操作不細、操作不精,對直流電單耗和析出鋅質量等有很大的影響,所以特別提出了精細化操作管理這一理念。

1.加強陰陽極板的處理。作為鋅電解廠最主要的輔助材料,陰陽極板的質量好壞對電解的析出、電流效率等有直接的影響。為了保證槽上操作的規(guī)范性、上槽陰極板的質量,制定了槽上“把四關”,槽下“七不準”的操作法,以此來對陰陽極板的質量進行把關。

2.合理控制技術條件。對鋅電解廠的幾個主要技術條件提出如下具體的控制范圍和要求:(1)電解液溫度,控制范圍:37～42℃。正常情況下,崗位人員每2 h對電解液溫度進行抽檢,發(fā)現(xiàn)異常及時進行調整,保持電解液溫度的重要調節(jié)設備冷卻塔的完好,通過調節(jié)冷卻塔的制冷量來調節(jié)電解液溫度; (2)電解液流量,控制范圍:采取目測的方法,供液溜槽內的液面高度與供液溜槽內的擋板基本持平,略保持有微溢流。通過定時巡檢,掌握各個列的流量情況,利用局部調整和整體調整來保持流量的正常; (3)電解液酸鋅含量,控制范圍:Zn 40～65 g/L, H2SO4145～200 g/L。通過對電解廢液的化驗,掌握其酸鋅含量的多少,再通過調節(jié)新液的加入量來控制溶液的酸鋅含量。將新液加入量由模擬化改成數據化,使加入量更加準確,操作更方便、更精確。

3.認真平整好陽極。平整陽極一般采取兩種方式:一是在出裝槽過程中,槽上操作人員通過認真細致地觀察,發(fā)現(xiàn)并標識好槽內接觸的陽極,當天平整好,保證不再接觸;二是定期組織對每一片陽極進行平整。對于陽極平整的質量,班組、工段、廠部三級把關,要求員工嚴格按操作規(guī)范操作,并制定獎懲制度來進行約束。

4.抓好下液管清理工作。改變原來的專人清理模式,下液管的清理由生產班組負責,推行“誰使用誰負責管理”模式,將利益和責任緊密結合起來,這樣清理人員就更加負責,清理質量更好。在清理周期上,也由原來的3～5 d縮短至2 d,這樣下液管的結晶就會大大減少,堵塞現(xiàn)象也會大大減少。

3.5 設備改進方案

為了減輕工人的勞動強度,提高操作質量,株冶集團及鋅電解廠一直在努力提高電解的自動化程度,其主要體現(xiàn)在設備的自動化方面,包括添加先進的自動化設備、對現(xiàn)有的設備進行改造升級等,如新建制冷能力更強的冷卻塔、為溶液輸送泵安裝變頻調速器等,不但使技術條件控制更加便利,還減輕了操作人員的勞動強度。2009年投產的新10萬t電解,引進了日本的自動化剝鋅機和自動化陽極平整機,使電解的操作人員大大減少,不但提高了工作效率,還提高了操作質量。

4 實施精益生產改進方案效果評價

鋅電解廠的主要指標目標為:直流電單耗≤3 030 kWh/t,產品含銅合格率≥92%,含鉛合格率≥96%,提出的精益生產改進方案都是圍繞這些指標進行的。改進方案是在2009年上半年提出并制定的,當年下半年開始實施。在實施精益生產改進方案過程中,定期進行檢查,并不斷總結經驗和教訓,不斷完善各項措施,確保持續(xù)改進,最終達到完成目標值的目的。

實施精益生產改進方案前后的效果對比分別列于表1、表2。

表1 鋅電解廠2009年1月至2010年6月直流電單耗情況 kWh/t

從表1中的數據可以看出,2009年的直流電單耗都大于目標值(3 030 kWh/t),而且上半年還呈上升趨勢,在下半年開始實施精益生產方案后,直流電單耗呈明顯的下降趨勢,雖然電耗下降,但仍然高于目標值。2010年上半年,直流電單耗指標均控制在3 030 kWh/t以內,精益生產改進方案實施初顯成效。

表2 鋅電解廠2009年1月至2010年6月產品質量情況 %

從表2中可以看出,2009年產品含銅合格率只有3個月達到了目標值(92%),平均值為90.92%,沒有達到92%的合格率目標值,含鉛合格率也只有3個月達到了目標值(96%),平頸頻為95.39%,沒有達到96%的合格率目標值。通過實施精益生產改進方案,合格率有了明顯的上升,2010年上半年含銅合格率有5個月達到了目標值(92%),平均值為92.78%,超過了92%的合格率目標值,含鉛合格率也有5個月達到了目標值(96%),平均值為96.67%,也超過了96%的合格率目標值。

5 結 論

在鋅電解廠直流電單耗和產品質量指標沒有達到目標值時,以精益生產的相關理論為指導,針對生產組織計劃、質量管理、現(xiàn)場管理、操作管理等方面存在的問題,提出了切實可行的改進方案。改進方案實施后,直流電單耗和產品質量指標均達到了目標值,實踐證明精益生產改進方案是可行的、有效的。

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