２０１０年３８卷第５期 广州化工 ・２２７・ 化工精益生产与柔性生产系统的设计及应用 刘红波 （广州拜耳材料科技有限公司，广东广州５１１３５６） 摘 要：介绍了一家聚氨酯生产厂为了提高质量管理，快速反应市场需求，在新建工程的设计中是如何实现精益化，柔性化生 产方式的。并顺便介绍ＨＳＥ的相关设计与应用。 关键词：精益生产；柔性生产；聚氨酯；ＰＬＣ；ＨＳＥ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＬＩＵ Ｈｏｎｇ一６０ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｂａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１ １３５６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍａｒｋｅｔ ｄｅｍａｎｄ ｑｕｉｃｋｌｙ，ａ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａ ｎｅｗ ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ＰＵＲ ｃｏｍｐａｎｙ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＳＥ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ＰＵＲ；ＰＬＣ；ＨＳＥ 聚氨酯是一种有机高分子化工材料，属于精细化工类产品， 必须要求生产线以市场为导向，精益生产，柔性生产，提供多品 被誉为“第五大塑料“。因为其卓越的性能，被广泛用于家具、电 种多规格的产品，提高市场占有率及效益。因此Ｂ公司于２００８ 器、建筑、交通、制鞋、体育及汽车行业 Ｊ。由于国际产业转移以 年在广州投资建设一套２０ｋｔ／ａ的聚氨酯柔性生产系统。 及国内相关下游应用行业的快速发展，使市场对聚氨酯的需求 急剧上升。但由于下游应用行业的厂家多为中小企业，这样使 １ 装置及生产工艺简介 得单一厂家对单批聚氨酯需求量较小，同时大多数用户由于资 整个装置由原材料卸货及储槽灌区，反应釜，灌装站，成品 金的原因，下游用户通常采用按单订货的方式下原材料订单，这 包装线，公用辅助工程，原材料仓库，成品仓库及安全环保设施 样要求聚氨酯生产厂在无成品库存的情况下及时交货。另外， 组成。原材料及产品全部由泵及管道输送，控制系统为Ｐｒｏｆｉｂｕｓ 聚氨酯生产厂要面对多种多样的行业用户，而生产聚氨酯的原 现场总线型ＰＬＣ控制系统控制，全自动化生产 ，具体构成见 材料品种及助剂种类较多，而且大多价格昂贵，无法也不可能贮 图１。 备大量原材料。这样为了及时满足下游用户的需求，生产厂家 秀 写 每：： ｊ 亭： 一赫 ： ： 嚣 ； 嚣 ’ 滋 ｌ二＾ 二－＝ ：：二 麓 菇 三 ： ： 图１装置构成图 ｝ ｌｆｉ～ ・２２８・ 广州化工 ２０１０年３８卷第５期 ２工艺简介 多元醇和添加剂按配比在特定的容器内进行物理混合，不 发生化学反应…。多元醇在存放区用泵输送至混合装置，输送 速率约为３０ｍ ／ｈ。添加剂用移动秤称量后送至配料系统；进行 配料系统的添加剂要经过条形码验证，并按配比准确称量。添 如果加料过程中更换计量装置，ＰＬＣ也将暂停加料过程，等待处 理。整个配方生产过程完全自动化运行，无法人工干预。从 ２００９年６月投入运行以来，除了两次因为设备故障引起加料过 多外，运行效果非常好。但对设备的保养与维护要求很高。 ４柔性生产的设计及应用 整个生产系统的设计与配置为了适应市场的需要，柔性度 与灵活性非常大。对于小批量生产品种，共有４２组小批量原材 加剂配比完毕后，由ＰＬＣ控制，启动预混过程。预混完毕后，预 混合物泵入混合装置和多元醇进行混合。反应完成后用包装线 包装成不同规格的成品，见下图２。 图２工艺流程示意图 ３精益生产的设计及应用 聚氨酯产品的工艺配方复杂，在生产过程中需要添加的原 材料种类较多，对加入的重量要求精度较高，为了保证产品质 量，最大程度减少人为失误产生的废品，必须严格执行精益生 产。生产部门在接到销售部门的订单后，首先要由一名具有权 限的工作人员在一台名为“配方管理站“的控制系统电脑上将 相关的配方输入系统 。此配方严格规定了生产过程中将要使 用的计量设备，定量灌装装置的名称，原材料存放的位置，各种 原材料加入的重量及容许最大误差。当配方经另一人复核通过 后，操作员首先要使用指定的计量设备，将产品容器移动到指定 的原材料存储位置，用红外扫描扫描储槽上的条形码，经无线 传输将数据发回控制系统的数据库中，如果将要加入的原材料 种类与配方相符，ＰＬＣ将启动相应的定量灌装置，开始加料。如 果物料错误，发出报警，停止下一步。加料过程分为三步：粗加、 细加、精加。在加料过程中，计量设备不停的将重量数据通过无 线传输到控制系统数据库中，与配方比较，自动切换加料的进 程。当加料重量在容许的误差之内后，停止加料，提示操作员执 行下一步过程，直到整个配方完成 Ｊ。在生产过程中如果物料 加入量不够或超出，ＰＬＣ将自动等待或中止加料，禁止下一步。 料储槽及定量灌装系统，可用于生产十种小批量的产品。对于 市场稳定，成熟，用户批量较大的产品，我们采用汽车槽车运输 原材料，用大批量原料罐存储原材料，并用泵及管道加人反应釜 中生产。生产过程与前面描述的一样，也为ＰＬＣ全自动运行，但 批量较大，有ｌ０立方米和２０立方米两种批量。成品包装线也可 以包装５种规格的标准包装容器。对于非标的容器也可调整程 序来包装。对于出口产品，我们设计并安装了可用于出口的国 际标准集装箱储槽灌装线。从２００９年６月投入运行以来，除了 用于出口的灌装线没有使用过，已经为用户生产了ｌ５种各种产 品，完全能够满足市场的需求。 ５ ＨＳＥ（安全、环保、健康）的设计与应用 在整个项目设计与实施过程中，ＨＳＥ的理念是从始至终的 贯彻。生产过程中所有废气都经过活性炭吸附后，达标再排放。 在设计过程中，把在失电，无水，超温，超压后的各种可能危害性 全面加以考虑后，在设计中提出防患措施。生产过程的所有可 能泄漏的物料都有事故应急池处理。工业垃圾与固体废物都有 单独存放点，并定期由有资格的厂家上门收集处理 Ｊ。所有仪 表及自控系统均按故障安全性仪表规范选型 Ｊ。人员通道与物 流通道最大程度的减少交叉 Ｊ。整个的ＨＳＥ的理念非常先进。 ６结语 精益化，柔性化生产不仅是聚氨酯行业的特点，我个人觉得 也因该是涂料，油漆，食品，Ｅｔ化，医药等相关行业的特点。我想 今后对大批量流程工业也具有借鉴意义，这样才能更好更快的 服务用户，走上一条低消耗，高效益的发展之路。 参考文献 ［１］傅明源，孙酣经．聚氨酯弹性体及其应用［Ｍ］．北京：化学工业出版 社，２００６：１—３，１３０． ［２］ 西门子公司培训中心．ｓ７—４００ ＰＬＣ调试和硬件安装手册［Ｍ］．北 京：西门子公司出版，２００５：１５． ［３］施仁，刘文江，郑辑光．自动化仪表与过程控制．北京：电子工业出 版社，２００３：１８Ｏ—ｌ８２，２０１—２０５． ［４］周忠元，陈桂琴．化工安全技术与管理．北京：化学工业出版社， ２００２：１４０—１４３，５００—５０２． ［５］ 王森．仪表常用数据手册．北京：化学工业出版社，２００６：６４—６６．
