多層實木復(fù)合地板關(guān)鍵工段產(chǎn)品加工質(zhì)量與產(chǎn)量的平衡分析

(浙江裕華木業(yè)有限公司，浙江 嘉善 314100)

研究與設(shè)計

多層實木復(fù)合地板關(guān)鍵工段產(chǎn)品加工質(zhì)量與產(chǎn)量的平衡分析

蘇展

(浙江裕華木業(yè)有限公司，浙江 嘉善 314100)

對多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)線上地板榫槽加工和表面涂飾兩個關(guān)鍵工段的測量和分析表明，產(chǎn)品平均合格率為94.25%，地板榫槽加工工段的設(shè)備負荷率為41%～52%，地板表面涂飾工段的設(shè)備負荷率為28%～64%，進料速度和進料間隔是影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的主要因素。參數(shù)優(yōu)化表明，地板榫槽加工工段合理的進料速度為53 m/min，地板表面涂飾工段合理的進料速度為15 m/min。

多層實木復(fù)合地板；產(chǎn)品質(zhì)量；產(chǎn)量；平衡分析

多層實木復(fù)合地板榫槽加工時，在加工工段提高進料速度就能提高單位時間的產(chǎn)量，但又可能使成品尺寸精度和表面質(zhì)量下降，破壞性缺陷增多，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降[1-3]。根據(jù)6σ管理方法的原則，選擇地板榫槽加工工段作為研究對象，對工段的加工時間、產(chǎn)能和合格產(chǎn)品進行定義及測量，并對測得的數(shù)據(jù)進行分析[4-9]。以單班產(chǎn)量和產(chǎn)品合格率為目標函數(shù)，以進料速度、進料間隔和坯料規(guī)格為變量，選擇幾種典型的產(chǎn)品規(guī)格，測量分析其3個變量與目標函數(shù)之間的關(guān)系，以期達到單班產(chǎn)量與產(chǎn)品合格率的平衡，獲得最佳的經(jīng)濟效益。

1 試驗材料與設(shè)備

地板長度尺寸影響進料間隔，寬度尺寸影響單班產(chǎn)量，厚度規(guī)格影響切削加工機制。按市場流行及浙江裕華木業(yè)有限公司經(jīng)常生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格，試驗選取的地板長度分別為450 mm、600 mm、750 mm、1 200 mm、2 200 mm，寬度分別為89 mm、120 mm、127 mm、240 mm，厚度分別為9.5 mm、10.5 mm、14 mm、15mm。

選取地板榫槽加工線FPR260和FPR220作為典型測量工段，縱、橫向榫槽自動連續(xù)加工，縱向最大進料速度100 m/min，橫向最大進料速度32 m/min，試驗時選取縱向榫槽加工的進料速度分別為45 m/min、55m/min，60m/min，橫向榫槽加工的進料速度按地板坯料寬度尺寸與縱向進料速度自動匹配。進料速度、地板坯料規(guī)格選取見表1。

表1 進料速度、地板坯料規(guī)格

序號123進料速度/m·min-1455560坯料規(guī)格/mm750×127×141200×89×105450×89×105

2 產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能測量

生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量按國家標準《實木復(fù)合地板》(GB/T18013-2013)規(guī)定的質(zhì)量指標和方法進行檢測[10]，榫槽加工后地板的產(chǎn)品合格率見表2。由于規(guī)格為750 mm×120 mm×10.5 mm地板榫槽加工中出現(xiàn)極端異常，其產(chǎn)品合格率不作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其他8組產(chǎn)品的平均合格率為94.25%，僅達到1.9σ，尺寸規(guī)格合格率97%，大于2σ(合格率95.45%)小于2.58σ(合格率99%)，約為2.3σ。

表2 榫槽加工后地板的產(chǎn)品合格率

采樣號地板規(guī)格/mm進料速度/m·min-1產(chǎn)品合格率/%1750×120×10545862750×127×1455943609441200×89×105459455594660927450×89×10545988559496094

在不同進料速度的情況下，單班地板產(chǎn)量和生產(chǎn)線設(shè)備負荷率見表3，在不同地板坯料規(guī)格的條件下，單班地板產(chǎn)量和生產(chǎn)線設(shè)備負荷率見表4。

試驗結(jié)果表明，榫槽加工工段的設(shè)備負荷率為41%～52%，說明榫槽加工中機床在8 h內(nèi)約有一半的時間不是處于實際加工狀態(tài)，雖然生產(chǎn)線進料端都配置了自動落料器，而且地板坯料進料時并沒有進料間隔，但加工準備、中間停機維護、坯料和加工成品周轉(zhuǎn)、待料時間等還是構(gòu)成了大約占工作時間一半的非加工時間，這期間多數(shù)機床并未停機，如單班生產(chǎn)3 600 m2地板，則意味者大約有120～150個托盤料垛需要在生產(chǎn)線進料端進行交換，如每次交換用時1 min則總計就有約2 h被消耗掉，為提高產(chǎn)能，減少由于這部分時間所造成的損失，可采用輥臺流水線進出料來代替叉車進出料。同理，試驗得出地板表面涂飾工段的設(shè)備負荷率為28%～64%。

表3 不同進料速度下單班地板產(chǎn)量和生產(chǎn)線設(shè)備負荷率

進料速度/m·min-1455560地板寬度尺寸/mm127120891271208912712089單班產(chǎn)量/m212751160860151013201074182016681164生產(chǎn)線設(shè)備負荷率/%465448447457451418498483454

表4 不同地板坯料規(guī)格下單班地板產(chǎn)量和生產(chǎn)線設(shè)備負荷率

進料速度/m·min-1606060地板寬度尺寸/mm120189240單班產(chǎn)量/m2166828503566生產(chǎn)線設(shè)備負荷率/%483516524

3 結(jié)果分析

3.1進料間隔對單班產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的影響

地板榫槽加工工段采用了進料器自動進料，在榫槽加工過程中可以做到地板坯料的連續(xù)進給，但設(shè)備負荷率僅為41%～52%，遠未達到滿負荷加工的水平，隨著地板坯料規(guī)格尺寸增大，設(shè)備的負荷率會有所增加，這意味著地板榫槽加工時，同一批次的地板坯料之間可以做到無間隔進料，但每個批次之間上料仍然存在間隔；而且加工機械的停機、上料間隔和機械空運轉(zhuǎn)時間對單班產(chǎn)量均有顯著影響，對產(chǎn)品質(zhì)量也有明顯影響，因為進料不連續(xù)出現(xiàn)的間隔非常容易引起高速切削時地板坯料的末端劈裂，造成外觀質(zhì)量不合格。

地板表面涂飾工段進料間隔對產(chǎn)品合格率和單班產(chǎn)量的影響如圖1、圖2所示，雖然影響不是很顯著，但總體上是隨進料間隔的增大，產(chǎn)品的合格率呈下降趨勢；隨著進料間隔的增大，地板表面涂飾工段單班產(chǎn)量也有明顯下降，而且地板長度尺寸越小，單班產(chǎn)量下降幅度越大。

圖1 地板涂飾工段進料間隔與產(chǎn)品合格率的關(guān)系

圖2 地板涂飾工段進料間隔與單班產(chǎn)量的關(guān)系

3.2 進料速度對單班產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的影響

地板榫槽加工工段的單班產(chǎn)量與設(shè)備加工時的進料速度呈正比關(guān)系，在地板坯料寬度尺寸相同的條件下，進料速度越快，單班產(chǎn)量越高。但地板榫槽加工包括地板坯料縱向切削和橫向切削兩道工序，單班產(chǎn)量計算是以地板坯料縱向進料速度為基準[11-12]，橫向進料速度則是根據(jù)地板坯料規(guī)格尺寸及縱向進料速度進行匹配，即在相同縱向進料速度的條件下，地板坯料長度尺寸越小，橫向進料速度越快，在這樣匹配的條件下，相對較快的橫向進料會有更大的可能造成地板橫向榫槽加工的缺陷，從而造成地板產(chǎn)品外觀質(zhì)量降等或出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。

榫槽加工工段地板坯料為1 200 mm時進料速度與產(chǎn)品合格率及平均合格率的關(guān)系如圖3所示，隨著進料速度的提高，產(chǎn)品合格率總體呈微弱下降的趨勢。地板坯料規(guī)格為750 mm×120 mm×10.5 mm、進料速度為45 m/min時，出現(xiàn)了大面積尺寸超差和外觀質(zhì)量不合格的現(xiàn)象，其屬于被加工材料和機械調(diào)整出現(xiàn)失誤的特例，但在一定程度上也表明了材料選擇和工藝技術(shù)控制對保障產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。

圖3 榫槽加工工段地板坯料1 200 mm時進料速度與產(chǎn)品合格率及平均合格率的關(guān)系

榫槽加工工段地板坯料寬度127 mm時進料速度與單班產(chǎn)量的關(guān)系如圖4所示，在同一地板坯料規(guī)格的條件下，隨進料速度的提高，榫槽加工工段的單班產(chǎn)量呈線性增加。

圖4 榫槽加工工段地板坯料寬度127 mm時進料速度與單班產(chǎn)量的關(guān)系

涂飾工段進料速度與產(chǎn)品平均合格率的關(guān)系如圖5所示，在相同進料間隔的條件下，隨進料速度的提高，地板表面涂飾工段同一坯料規(guī)格地板的平均產(chǎn)品合格率呈下降趨勢。

圖5 涂飾工段進料速度與產(chǎn)品平均合格率的關(guān)系

涂飾工段進料間隔200 mm進料速度與單班產(chǎn)量的關(guān)系如圖6所示，在相同進料間隔的條件下，隨著進料速度的提高，表面涂飾工段同一坯料規(guī)格地板的單班產(chǎn)量呈線性增加的趨勢[13]。不同規(guī)格地板之間的單班產(chǎn)量差異主要取決于沿涂飾線進料帶寬度方向同時進料的數(shù)量，即地板對涂飾線進料帶的覆蓋比例，這里的2 200 mm×240 mm地板和600 mm×127 mm地板的單班產(chǎn)量差別不大，表明兩種地板占據(jù)的涂飾區(qū)面積幾乎相等，填充系數(shù)一致。因為2 200 mm×240 mm地板只能同時進給2條，而600 mm×127 mm地板最多時可以同時進給5條。

圖6 涂飾工段進料間隔200mm進料速度與單班產(chǎn)量的關(guān)系

3.3 坯料規(guī)格對單班產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的影響

榫槽加工工段地板坯料規(guī)格對產(chǎn)品合格率的影響無規(guī)律可循，即地板坯料規(guī)格對產(chǎn)品合格率的影響是無序的。榫槽加工工段不同規(guī)格地板坯料與單班產(chǎn)量的關(guān)系(進料速度60 m/min)如圖7所示，在相同進料速度的條件下，地板榫槽加工工段的單班產(chǎn)量隨坯料寬度尺寸的增加而增大。由表3可知，坯料寬度尺寸越大，加工設(shè)備的負荷率越高，則設(shè)備利用率高，生產(chǎn)效率高。

圖7 榫槽加工工段不同規(guī)格地板坯料與單班產(chǎn)量的關(guān)系(進料速度60 m/min.)

涂飾工段地板坯料規(guī)格與產(chǎn)品平均合格率的關(guān)系如圖8所示，在地板表面涂飾工段選取的三種規(guī)格地板坯料中，不同進料速度條件下，1 200 mm×120 mm的地板坯料加工出的地板成品合格率相對最低，為97.3%，其余兩種規(guī)格地板成品的合格率相差不大。同規(guī)格地板中加工的進料速度越大，則產(chǎn)品合格率越低，其與上述進料速度影響的分析相吻合。

圖8 涂飾工段地板坯料規(guī)格與產(chǎn)品平均合格率的關(guān)系

涂飾工段不同規(guī)格地板坯料與單班產(chǎn)量的關(guān)系(間隔200 mm)如圖9所示，在地板表面涂飾工段選取的三種規(guī)格地板坯料中，1 200 mm×120 mm規(guī)格的地板在三種進料速度中的平均單班產(chǎn)量最高，說明此規(guī)格地板在輥涂線上的進料填充系數(shù)最高。與600 mm×127 mm的坯料相比，進料時沿進料方向上的間隔空隙少，與2 200 mm×240 mm的坯料相比，進料時地板橫向的間隔空隙也小，所以該種規(guī)格的地板單班產(chǎn)量最高。

圖9 涂飾工段不同規(guī)格地板坯料與單班產(chǎn)量的關(guān)系(間隔200 mm)

4 產(chǎn)品合格率與產(chǎn)能的平衡分析

為提高企業(yè)的單班產(chǎn)量，地板榫槽加工工段和表面涂飾工段都應(yīng)選用高速進料，但從企業(yè)經(jīng)濟效益方面綜合考慮，安排一種產(chǎn)品生產(chǎn)時不僅要考慮產(chǎn)品的單班產(chǎn)量最大，還要考慮產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量是否最佳，生產(chǎn)工藝過程是否合理，原料、能源和人力是否浪費最小[14-16]。

地板榫槽加工工段單班產(chǎn)量與產(chǎn)品合格率的平衡點如圖10所示，對于地板榫槽加工工段，隨著進料速度的增大，產(chǎn)品合格率下降，而單班產(chǎn)量提高，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率之間有一個平衡點，在本研究所選加工參數(shù)范圍內(nèi)，進料速度為53 m/min時單班產(chǎn)量和產(chǎn)品合格率均達到了平衡，因此，可選擇53 m/min作為最合理的地板加工進料速度。

圖10 地板榫槽加工工段單班產(chǎn)量與產(chǎn)品合格率的平衡點

地板表面涂飾工段單班產(chǎn)量與產(chǎn)品合格率的平衡點(地板規(guī)格1 200 mm×120 mm)如圖11所示，對于地板表面涂飾工段，隨著進料速度增大，產(chǎn)品合格率下降，而單班產(chǎn)量提高，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率之間有一個平衡點[14]，在本研究所選的加工參數(shù)范圍內(nèi)，進料速度為15 m/min～17 m/min時，單班產(chǎn)量和產(chǎn)品合格率均達到了平衡，因此，可選擇15 m/min作為地板表面涂飾工段最合理的進料速度。

圖11 地板表面涂飾工段單班產(chǎn)量與產(chǎn)品合格率的平衡點(地板規(guī)格1200 mm×120 mm)

5 結(jié)論

通過測量和分析多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)線上兩個關(guān)鍵工段影響產(chǎn)品合格率和單班產(chǎn)量的影響因素，得出以下結(jié)論。

(1)地板榫槽加工工段的平均產(chǎn)品合格率為94.25%，僅達到1.9σ，規(guī)格尺寸合格率97%，約為2.3σ。榫槽加工線設(shè)備負荷率為41%～52%，采用流水線輥臺進出料是提高產(chǎn)能的一個有效措施。地板表面涂飾線設(shè)備負荷率為28%～64%，采用自動落料器是提高產(chǎn)能的有效措施。

(2)地板榫槽加工和表面涂飾工段隨進料間隔的增大，產(chǎn)品合格率均下降，地板表面涂飾工段隨進料間隔的增大，單班產(chǎn)量也下降。

(3)隨進料速度提高，同規(guī)格地板坯料榫槽加工工段單班產(chǎn)量線性增加，產(chǎn)品合格率下降。隨進料速度提高，相同進料間隔條件下，地板表面涂飾工段的平均產(chǎn)品合格率下降，單班產(chǎn)量提高。

(4)地板坯料規(guī)格對榫槽加工工段的產(chǎn)品合格率無影響，單班產(chǎn)量隨坯料寬度增大而提高，地板輥涂線上地板坯料覆蓋的進料帶面積越大，進料填充系數(shù)越高，單班產(chǎn)量越大。

地板榫槽加工工段合理進料速度為53 m/min，地板表面涂飾工段合理的進料速度為15 m/min。

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(責任編輯 張雅芳)

BalanceAnalysisofProductProcessingQualityandYieldofMulti-layerEngineeredWoodFlooringinKeyProcessingSections

SUZhan

(Zhejiang Yuhua Wood Industry Co.，Ltd.，Jiashan Zhejiang 314100，China)

The measurement and analysis of two key sections，i.e.flooring tenon and groove processing and surface coating decoration involved in the multi-layer engineered wood flooring show an average pass rate 94.25% of products，equipment load rate of 41%-52% in the flooring tenon and groove processing section，equipment load rate of 28%-64% in the floor surface coating and decoration section，with feed seed and feed interval being the main factors influencing product quality and yield.The parameter optimization shows that the rational feed speed of the flooring tenon and groove processing section and the floor surface coating and decoration section is 53 m/min and 15m/min respectively.

multi-layer engineered wood flooring；product quality；yield；balance analysis

T642

A

2095-2953(2017)12-0040-06

2017-07-06

蘇 展(1984-)，女，吉林德惠人，浙江裕華木業(yè)有限公司總經(jīng)理工作，碩士，主要從事木地板生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)及生產(chǎn)管理工作，E-mail：suzhan888999@163.com。