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精益混料 |
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作者：MATCON公司 来源：PT现代塑料 |
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大型塑料预混料生产企业大多建于20世纪80年代。生产自动化程度高，主要生产品种单一、连续批量生产的产品。配方变化只限于在同类产品内的微调。
随着塑料行业产品多样化、个性化需求的增加，使得上游生产企业的困难增大。为了增加生产的灵活性，常用的办法是降低生产过程的自动化程度，采用人工进行那些简单的重复性操作。现在很多企业采用此法，将预混、挤出造粒和包装工序彼此分开，采用人工投料和搬运。然而在西方国家越来越少的人愿意从事此类工作。
面对越来越高的人力成本，很多预混料企业将工厂外迁至劳动力成本较低的国家或地区。但是这种搬迁使对那些中小型企业的管理增加了难度，增加了失败的风险。由于运输成本的持续上升和运输环境的恶化，人们倾向于将生产地建在目标市场附近。产品研发和后续改进与生产连在一起也可以提高工作效率。
由于用户对产品的要求越来越严格，导致专业的预混料生产企业还要承受日益增加的质量方面的压力。新的医药产品、高档轿车用漆以及聚碳酸酯防弹头盔等都对预混模塑料提出了特殊要求。同时，每种产品的数量却在减少……
由于需要对人工因素进行持续控制以减少失误，给生产企业带来了沉重的负担。
精益生产的理念在于采用合理的自动化程度，通过“快速换模”实现不同产品生产变换。有些工厂的明智做法给其带来的利润远远超过因把工厂迁向低人力成本区域所节省的费用。
浪费
减少浪费是精益生产的主要目的。传统工厂通常会存在以下方面的浪费：
1、过量生产 — 由于清洗困难，通常混配量超过实际订货数量；
2、等待 — 操作人员和昂贵的生产设备会因清洗或等待质量检验结果而等待；
3、 库存 — 由于客户要求即时发货，导致半成品和成品积压；
4、缺陷 — 后续工序才发现的因人为因素或着色问题而导致的返工；
5、运输 — 为了满足客户的要求而增加的工序间或生产车间与仓库之间的搬运；
6、过程能力过剩 — 生产技术的选用都是基于最坏情况考虑，在技术和装备水平方面都遵循80 20 原则；
7、移动 — 由于工艺流程不合理或车间、工厂布局不合理造成的不必要的人员和产品移动。
由于浪费造成的显现的和潜在的损失是非常惊人的，将导致产品价格上升，利润下降。减少生产过程中的浪费并不是企业的长久之计，完全杜绝浪费才是持续盈利的关键。
灵活高效的IBC技术
运用IBC（中间料仓）系统可以解决很多困扰预混料企业的难题。一个现代化的IBC系统可以允许生产过程的最大程度自动化，通过每批产品单独存放，可保证批次的可追溯性，实现在生产过程中不同产品间的快速变换而不必依赖大量的人工劳动和产品库存。这种解决方案已经使用了很多年，但也会由于设计不合理带来扬尘和劳动力密集等问题，这也已经迫使大部分大型粉尘处理系统的供应商把重点放在开发模块化IBC系统上，并在以下方面取得了飞速发展。
为什么使用IBC系统？
图2说明了如何把传统的预混配工序与配料和挤出分离开。一台混料机可以与多台挤出机配合。精益意味着“非增值”过程（如清洗、混合机的投料和出料）可以在生产流程外进行，使混料机的生产效率由原来的5%～15%提高到100%。随着生产效率的大幅提高，系统的清洗也变得简单快捷。图1是传统的单口母料生产工艺示意图。将添加剂配料与预混过程分开，可以将混合机的等待时间由30分钟灵活缩短至3分钟。 
图1. 传统的单口母料生产工艺示意图
图2. 如何把传统的预混配工序与配料和挤出分离开
图3. IBC批混合机
挤出机进料和“拉动式生产”
为了避免每次开机后或每批产品生产后对投料口、搅拌机、螺杆进料系统和挤出机的清洗，通常安排先生产浅色产品，后生产颜色深的产品。这样，生产与订单不同步。企业被动生产较多，导致库存增加，造成浪费。
现代“锥阀”技术与两种精益法结合为此提供了解决办法。一是确保IBC系统不间断切换，没有人工干扰。其二是控制进料，淘汰螺杆进料。这样就传统的清洗投料口、进料螺杆就被切换到干净的IBC单元来代替，使整体生产效率大大提高而不会造成积压。
预混
去除IBC系统的固定混合机的益处是显而易见的。如今的趋势是将移动料仓本身就作为混合容器，彻底取消了传统工艺中固定的混合设备。其最大的好处是不用进行在线清洗。混合设备可以快速就序以进行下一批次生产。由于只需清洗IBC系统而不需清洗混合机，避免了产品之间的交叉污染。
本文介绍了IBC系统在许多行业几十年的成功使用。但其面临的挑战是预混料行业的基本要求即如何使颜料与基体之间均匀分散。于是促进了与IBC配合使用的新的高速剪切设备的开发。突破了固定混合技术范围。由于使用IBC系统混料可以带来丰厚的利润，一些精明的企业正在对此进行立项攻关。由于IBC系统的灵活性并消除了现场积压，一套IBC混合机的产能是传统固定式混合机的2-4倍，减少了投资成本和场地需求。
混合和返工
母料生产企业面临着很多返工。其根源在于无机颜料的颜色差异和人为因素、混合及挤出工艺本身。采取单批次法可以在挤出时对颜色进行调整。但当顾客订货数量很少时这种方法就变得不现实。这也是精益生产可以对每一步进行分析调整的有利之处。
采用精益生产很重要的一条就是要在产品转序之前进行质量检查而不是在挤出成型后进行。传统工艺通常是先混料，然后取样检验，并停机等待检查结果。在用IBC系统就不用等待，而是将混合机取出接着生产下一批。
图4. 一套中央配料系统可以配套多条挤出生产线
混料和批次配方
通常一批产品在配料时需要加入5-10种组分，非常耗时且耗费人力。对于小规模生产，如果采用自动化生产则很不经济，只能改善生产环境。大型挤出生产线（大于1000kg/h）通常采用从大的原料袋、贮料罐直接称料和人工添加的相结合的方式进料。所有原料被送进一个连续预混机内，不需太多挤出机位。这种复杂的计量系统的清洗会非常困难，一般只用于生产单一产品，最多是几种规格。
如果需要进行主动生产，且每种产品的订货量很少时，采用自动的中央配料系统提高生产效率，给生产带来灵活性，其可根据订单快速调整，减少浪费。而大型料袋适合中等数量的原料投送，其计量准确性和作业环境都较差。每种原料不管是否常用，都需要有固定的配料点，加大了资金和场地投入。
将贮料袋改为锥阀IBC系统，只需1/10的场地和1/3成本就可以达到原来的自动化程度。采用灵活的配料系统辅以少量人力就可以快速实现配方的微量调整，减少配料区的人工需求。同时也在此关键工序减少了人为失误和返工需求。
结论
设备制造商总是为解决其客户困难而不断创新。想象力与新技术相结合经常可以大大提高效率、增加利润。面临降低成本压力的管理团队需要认真思考。是将工厂外迁以获得廉价劳动力，还是利用现有资源提高生产效率？采用精益生产方法，选用适用的技术、提高资金周转率、减少浪费可以获得比迁厂更大的利润。但精益生产并不是形式上的改变，而是要从上到下的理解和贯彻。是整个公司的管理理念而不是局限于某个部门。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(6/15/2009) |
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