淺談橡膠再生自動(dòng)化流水線的方案設(shè)計(jì)與施工

朱明艷

( 江蘇中宏環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 江陰 214400)

1 分析車間布局、工藝流程對(duì)方案設(shè)計(jì)的影響

1.1 車間布局對(duì)方案設(shè)計(jì)的影響

方案設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的各種自然條件和外部條件確定生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的空間位置，以獲得最合理的物料和人員流動(dòng)路線。

車間布局的影響，主要包括以下幾個(gè)方面：A 車間平面布置外形及尺寸。橡膠再生生產(chǎn)線主要有生產(chǎn)設(shè)備區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)、生活區(qū)三部分組成?？紤]輔助設(shè)施供氣、供水的流暢性、提高空間利用率，多是以中心軸布置的一條直線形生產(chǎn)布置。因?yàn)殚L(zhǎng)方形車間可節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管道距離，減少?gòu)澒埽瑥亩鴾p少輸送阻力，便于安排出入口及車間運(yùn)輸?shù)缆贰Ｗ匀徊晒饧巴L(fēng)效果都易于布置。B 車間立面高度。生產(chǎn)線中含有較重設(shè)備，設(shè)備的安裝、維修高度空間需預(yù)留。車間一般頂層都是斜坡設(shè)計(jì)，因此，較高、較重設(shè)備多布置到廠房最高位置。

1.2 工藝流程對(duì)方案設(shè)計(jì)的影響

廢輪胎再生系統(tǒng)的工藝流程圖如圖1 所示。生產(chǎn)線主要包括A 單元廢輪胎破碎成粉、B 單元膠粉脫硫再生單元、C 單元塑煉成型自動(dòng)碼垛單元。

圖1 廢輪胎再生系統(tǒng)的工藝流程圖

根據(jù)工藝流程( 圖1)，方案設(shè)計(jì)主要考慮以下方面：A 機(jī)械設(shè)備的選擇。為實(shí)現(xiàn)每道工藝選擇合適的設(shè)備、結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，工作原理按照項(xiàng)目工藝流程選擇產(chǎn)量滿足要求的設(shè)備來(lái)保證生產(chǎn)線運(yùn)行的可靠性，也直接影響到項(xiàng)目的投資成本。B 工序的集中與分散。工序集中可減少中間輸送設(shè)備、減小操作區(qū)域、占地面積；工序分散可以減少上料難度、增強(qiáng)膠料散熱、有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性控制。合適的工序布置保證生產(chǎn)線運(yùn)行的穩(wěn)定性。C 生產(chǎn)線的產(chǎn)量、時(shí)間節(jié)點(diǎn)的銜接。按照產(chǎn)量需求確定各工序設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，通過(guò)中間輸送設(shè)備調(diào)頻協(xié)調(diào)上下工序的連續(xù)性運(yùn)行，保證整條生產(chǎn)線時(shí)間節(jié)點(diǎn)連續(xù)。

2 利用Petri 網(wǎng)分析生產(chǎn)線系統(tǒng)控制的可行性

制造系統(tǒng)建模是用一定的建模方法抽象地表示制造系統(tǒng)的要素及其之間的關(guān)系，并反映描述制造系統(tǒng)性能與系統(tǒng)要素及其之間的關(guān)系，從而對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行分析、優(yōu)化和控制。根據(jù)DES，系統(tǒng)可以表示為事件、狀態(tài)以及它們之間的關(guān)系。制造系統(tǒng)的控制就是建立與維持所期望的生產(chǎn)線系統(tǒng)事件發(fā)生的序列。制造系統(tǒng)在空間和時(shí)間上是離散的，通常是異步不確定的。實(shí)踐證明，用Petri 網(wǎng)描述制造系統(tǒng)這種異步、并發(fā)特征的離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是適宜的，基于Petri 網(wǎng)描述型的制造系統(tǒng)分析、控制和調(diào)度等的應(yīng)用是有效的。

2.1 生產(chǎn)線Petri 網(wǎng)模型的建立

基于Petri 網(wǎng)（PN) 的概念，狀態(tài)只能在離散時(shí)間點(diǎn)上瞬時(shí)發(fā)生變動(dòng)，為此，假設(shè)某道工序完成立即進(jìn)入下一道工序，以忽略生產(chǎn)線中各道工序之間的時(shí)間因素，從而得到Petri 網(wǎng)模型各庫(kù)所、變遷意義如表1 所示。

表1 庫(kù)所和變遷意義

由表1 可以看出，整條生產(chǎn)線工序較多，相應(yīng)建立的Petri 網(wǎng)模型較復(fù)雜．而在Petri 網(wǎng)中進(jìn)行系列庫(kù)所和系列變遷的融合( 即將多個(gè)庫(kù)所、變遷組成的純串聯(lián)子模型簡(jiǎn)化為由1個(gè)庫(kù)所、1個(gè)變遷組成的簡(jiǎn)單模型) 并不會(huì)改變其可達(dá)性、安全性和有界性，例如將系列庫(kù)所及變遷→P2→T3→P2→融合進(jìn)庫(kù)所→P2→．融合后Petri 網(wǎng)模型如圖2 所示，各庫(kù)所、變遷保留其意義。

圖2 生產(chǎn)線Petri 網(wǎng)簡(jiǎn)化模型

2.2 生產(chǎn)線可行性分析

PN 結(jié)構(gòu)：

由于矩陣C 的秩rank C=15，其列數(shù)是16，所以方程CX=0 有非零解且是無(wú)窮多解．因此，該生產(chǎn)線的簡(jiǎn)化Petri 網(wǎng)模型的T 不變量存在，說(shuō)明該P(yáng)etri 網(wǎng)模型是可達(dá)的、活的而且是有界的[2～3]。可達(dá)性說(shuō)明整條包裝生產(chǎn)線可以經(jīng)過(guò)一系列變遷可完成從初始狀態(tài)到指定的可達(dá)狀態(tài)再回到初始狀態(tài)的循環(huán)；有界性說(shuō)明整條生產(chǎn)線的硬件配置、整體布局合理，在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)資源溢出的現(xiàn)象；活性說(shuō)明生產(chǎn)工藝安排恰當(dāng)，在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因資源競(jìng)爭(zhēng)等發(fā)生死鎖情況，保證了整條生產(chǎn)線的順利運(yùn)行。

3 使用solidworks 建模優(yōu)化方案設(shè)計(jì)與施工

Solidworks 建模是使用計(jì)算機(jī)軟件將物體具體形狀、特征的直觀呈現(xiàn)到面前。將物體的形狀及屬性存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，形成三維幾何模型，表達(dá)直觀、充分、清楚。對(duì)方案設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程的設(shè)計(jì)、制造、施工以及設(shè)備流水線的安裝、銷售等方面起著重要作用。

3.1 Solidworks 建模優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)初期，設(shè)備的三維建模。主要能反應(yīng)設(shè)備的三維外形尺寸。廠房三維建模，考慮車間布局對(duì)方案設(shè)計(jì)影響因素，將設(shè)備的三維模型放入廠房三維模型內(nèi)。項(xiàng)目小組成員對(duì)工藝方案有直觀認(rèn)知，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，群策群力，激發(fā)小組成員的創(chuàng)造性。

初步方案定型后，可直接借用模型進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)整線設(shè)備的外觀造型、配色、渲染等工作。通過(guò)對(duì)方案的合理規(guī)劃，使操作人員能更方便地進(jìn)行工作，使操作工人更好地發(fā)揮工作效力。在研究產(chǎn)線設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的造型手段，使整條產(chǎn)線能夠具備富有公司主旨及環(huán)境協(xié)調(diào)的產(chǎn)品形態(tài)，使人們得到美的享受。與此同時(shí)，設(shè)備的設(shè)計(jì)人員可以借用模型進(jìn)行詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)，工業(yè)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，縮短自動(dòng)化流水線項(xiàng)目的完工周期，提高工作效率。整條生產(chǎn)線方案設(shè)計(jì)更科學(xué)，流水線的規(guī)劃布局更具有前瞻性、完善性、美觀性。

3.2 Solidworks 建模優(yōu)化施工

對(duì)自動(dòng)化流水線進(jìn)行1:1 建模后，設(shè)計(jì)人員提早發(fā)現(xiàn)裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)的干涉問(wèn)題，避免施工過(guò)程中的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，造成返工而影響項(xiàng)目工期及人員停工等引起的資源浪費(fèi)。

生成的平面、立體效果圖，使安裝、施工作業(yè)人員對(duì)整條產(chǎn)線有直觀認(rèn)知，方便進(jìn)行施工作業(yè)交底。方便項(xiàng)目經(jīng)理根據(jù)方案進(jìn)行合理的進(jìn)度策劃、控制。設(shè)備的爆炸圖可以用于安裝人員作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。實(shí)現(xiàn)提高施工質(zhì)量、縮短施工周期的目標(biāo)。

4 項(xiàng)目管理、施工圖在項(xiàng)目施工過(guò)程中的應(yīng)用

企業(yè)如何實(shí)施項(xiàng)目管理的相關(guān)制度和流程, 以及企業(yè)文化的建設(shè), 最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的合理有效開(kāi)展和進(jìn)行, 保證施工過(guò)程中資源最優(yōu)分配, 展現(xiàn)企業(yè)的管理及技術(shù)水平。實(shí)現(xiàn)企業(yè)的整體發(fā)展目標(biāo)和整體效益的最優(yōu)。

項(xiàng)目管理與施工圖在項(xiàng)目施工過(guò)程中的應(yīng)用。首先根據(jù)施工圖，明確整線布局位置、各設(shè)備組裝及安裝任務(wù)、設(shè)備安裝先后順序、廠房結(jié)構(gòu)及可使用條件、施工難點(diǎn)及周期。其次按照每道工序之間的相互關(guān)系、吊裝工具的合理實(shí)用周期及施工周期編制進(jìn)度計(jì)劃表，繪制橫道圖，找出關(guān)鍵工作，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制關(guān)鍵工作周期，從而保證總工期。根據(jù)各工種及各工序的先后順序，合理安排施工隊(duì)進(jìn)場(chǎng)開(kāi)控制人工成本。通過(guò)有序管理和過(guò)硬的施工技術(shù)水平提高企業(yè)形象。

根據(jù)橡膠生產(chǎn)線施工圖，確定可并列施工區(qū)域。按布置區(qū)域，膠粉區(qū)和脫硫煉膠區(qū)域設(shè)備可并列施工。按施工圖劃定位基準(zhǔn)。放樣重型、體積較大設(shè)備。該類設(shè)備安裝到車間指定位置使用起吊設(shè)備多為重型，工作空間要求大，占用工時(shí)多，優(yōu)先安裝、放置。中間過(guò)渡輸送設(shè)備重量較輕，工作空間相對(duì)較小，可調(diào)整空間大，根據(jù)就位的大型設(shè)備進(jìn)行安裝、放置。煙氣收集與公輔設(shè)施可并列施工，在自動(dòng)化流水線設(shè)備就位后進(jìn)行安裝、放置。施工圖是施工計(jì)劃、進(jìn)度計(jì)劃、物資采購(gòu)計(jì)劃、成本核算的依據(jù)。確保施工的準(zhǔn)確性，減少、避免返工的重要保證。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析車間布局、工藝流程對(duì)方案設(shè)計(jì)的影響；利用Petri 網(wǎng)分析生產(chǎn)線系統(tǒng)的可行性；solidworks 建模優(yōu)化方案設(shè)計(jì)與施工；項(xiàng)目管理、施工圖對(duì)項(xiàng)目施工的影響，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的效益最大化。

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