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浅论涂料生产的信息化、自动化技术 |
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作者：桐乡市曼得丽涂料有限公司 曹兴龙 |
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近年来，随着涂料行业面临原材料价格不断上涨，人工成本大幅提高，新配方新工艺层出不穷，同行带来的残酷竞争，大多数企业对生产自动化程度要求越来越高，原有的粗放式生产模式已经远不能满足企业要求。企业对采用先进的生产技术来提高管理水平的需求迫在眉睫，其中的关键就是涂料生产的信息化、自动化技术。
涂料生产的自动化技术
涂料生产工艺及现状
乳胶漆生产分三个阶段：分散、研磨、调漆。
分散阶段一般是加入水、助剂、颜填料，高速分散成为不分层、无沉淀的浆料；研磨主要就是利用砂磨机将分散好的乳胶漆浆料中的颜填料研磨到工艺要求的细度；调漆主要就是将砂磨好的浆料加入乳液、色浆、助剂，此时产品称为乳胶漆。检测合格后，过滤、包装即为成品。
目前国内相当一部分涂料企业生产实行手工配料，根据每个产品对应的原料，按包装进行称量。助剂、乳液等液体料依然需要手工将物料从包装桶内移入计量容器内进行计量。由于用量不同，用量大的需要200Kg电子秤多个容器称重后累加记重 ；用量少的要用3Kg的电子秤进行计量。颜填料等固体粉料根据供应商包装重量进行计量也要选择不同规格的秤体进行称量。由于乳胶漆生产工艺复杂；各种助剂、乳液、粉料品种较多；包装有大有小；用量有多有少；所以手工配料工作量大，配料的精度控制十分困难。虽然有些企业实施了液体自动化配料，但是粉料还没有使用自动化，所以员工的劳动强度还是较大，小料一般用量较少，使用人工配料因没有与上位机进行数据交互，物料消耗很难准确掌握。
在涂料行业中，非自动化配料的主要缺点有如下几点：
◆ 物料称量不准确
液体助剂乳液等称量分为多个包装桶，计量误差较大。粉料重量较大，计量不方便，而且根据原料商包装计量，难免有偏差。
◆ 称量工作量大
由于生产乳胶漆所用的主要原材料就是水、助剂、乳液、颜填料等，通过人工进行这些物料的称量，往往会导致工作量大，人工负荷较大。
◆ 仓库管理混乱
由于工程单和实际消耗不能迅速建立一一对应的关系，往往导致仓库管理的混乱，原料的实际消耗，还需要人工每天重新统计。这些现象很容易导致生产时才发现原料不够，但是账目上还有，此时再通过采购获得原料的话，严重影响了生产进度；或者会出现原料堆积占用库存，造成浪费等。
涂料生产的自动化技术
为了提高产品品质和涂料企业效益，确保配料准确和生产线长期可靠运行，必须采用涂料自动化信息化综合解决方案，其一就是采用电子称重技术完成配料的计量和控制，相对于流量计或料位计的计量方式，称重法配料系统可以用更经济的方式提供更高的测量精度（±0.5%），而且标定简单，轻松应对生产过程的改变和物料的变更，不管物料是液态、固态还是各种浆状物。在应用的过程中，由于称重传感系统不会直接接触物料，因此它不易受到物料的污染和腐蚀影响，从而拥有更高的精度和使用寿命。见图1和图2。
图1 具有称量功能的反应釜
图2 曼德利公司的水性涂料生产线涂料车间
◆ 自动化配料工艺简介
涂料车间设配料混合、研磨分散和调色包装三个工段。液体物料由电脑自动开启气动球阀和相关输送泵将物料送至反应釜，其重量由反应釜的称重模块自动称重，并在到达前计算出设定重量后自动关闭相关阀门和输送泵；固体物料经称重计量后，按照仪表显示配方依次加入，通过电脑记重每个粉料重量；高速分散完成后，电脑自动打开反应釜底阀、砂磨机、传输泵，将物料传送至调漆釜，砂磨完成后，电脑控制自动加入乳液、助剂，检验合格以后，开始过滤、称重包装。电脑记录所有物料加入量以及产品生产量，实现整个原料仓库、生产车间、成品仓库的完整的自动化操作及数据流的管理。图3和图4是应用中的自控系统。 
图3 长陆公司的水性涂料全自动全自动电脑控制系统
图4 长陆公司的大型硅胶生产全自动大型全自动制胶控制系统
◆自动化生产线优点
涂料车间采用自动化配料工艺以后，主要的优点体现在规范投料顺序，减少劳动强度，提高称量精度，简化大粉投料，完成仓库车间的连接等等。
▲ 规范投料顺序
自动化投料系统规范了投料顺序，避免了员工投料的随意性，必需按照电脑内部的生产工艺流程，以及配方进行投料，这样即使是新刚刚经过培训的员工，照样可以很容易完成投料，大大缩短了员工培训上岗的时间。
▲ 减少劳动强度
员工只需要用气泵将物料加入料仓即可，不需要用手工称量，大大的减少了工作量，降低了劳动强度。
▲ 提高称量精度
水、助剂等液体料由电脑自动加入，控制误差可以在0.5%以下，精度得到了很大的提高。
▲ 简化大粉投料
大粉重量有电脑读出，再反馈到显示表上，便于操作人员进行操作，减少了每次配料进行台秤称量的麻烦，只要粗略地根据原料包装选择投料量进入车间，投料时根据重量显示投料，可以大大减少工作量，也提高了投料精度。
▲ 完成仓库车间的连接
通过电脑记录整个配料过程，完成原料仓库、车间、成品仓库的有效衔接，提高了工作效率为以后的办公无纸化打下了坚实的基础。
涂料生产型企业的信息化技术
小料人工投料、配送信息化技术
在涂料生产配方中，要添加许多关键的小料，由于小料对涂料成品品质的影响极大，还有许多小料的价格也极为昂贵，而且一旦管理不善，会对产品品质以及成本控制等造成严重影响，因此涂料企业的管理者一直在为改善小料配送的投放方法而绞尽脑汁。在有了先进的信息化技术后，对小料配料投放的管理就有了极大提高。例如，图5是一种小料投料人机交互系统。 
图5 带有长陆公司人机交互系统的粉料投料站小料投料人机交互系统。
小料配送投料的管理系统功能有：
◆ 配方保密性
可以通过对产品配方加代号、编码以及系统加密等进行解决。
◆ 准确性
采用智能化电子秤计量控制系统可以有预定身份识别码（如条码等）以及预置的本批次配方目标量的满足，一旦未按配方目标值或品种出错，系统将报警，若强行执行则必然记录在档，可以做到有据可查，追究责任。
◆ 真实性
采用将人工操作嵌入大的自动系统操作中，在仓库领料、现场投料过程中各环节可以互相印证。如重量、身份识别操作环环相扣，库存管理系统与配方操作系统互联互通，数据互相交换比对，杜绝弄虚作假。
原材料库存管理的数据采集技术
涂料生产控制系统与库存管理系统一体化才能实现有效品质、成本的无缝控制。
大宗原料一般进出厂由磅房过磅入库，小料由于品种多，用量参差，因此库存管理较为复杂。采用库存数据采集系统打造的数字化仓库可以完美解决问题，其主要功能有：
◆ 重量、身份双重确认。
◆ 所有原料动态数据实时入网，在上位机可查，可以实现异常报警。
◆ 配送领料电子化操作。领料员每一次按库区大屏幕指示领料，领料完毕确认后，重量、品种、配方号、时间、领料员等数据将自动存入库存电脑。
◆ 进出库电子化管理。出库时配送车确认执行配方无误方可出库，否则门禁系统报警。
重量身份（品名）双重确认后上传至计算机方可入库。见图6。
图6 长陆公司自主开发的领料配送使用的无线通讯基站与无线通讯基站：
移动配送车无线收发显示器
涂料生产型企业的网络化技术
如果生产、库存依旧停留在手工记录数据，存在着人为因素，以及录入工作量过细、过多等等问题，会使企业ERP系统的效能大打折扣，仿如“空中楼阁”，好看不好上。
通过搭建已有生产、库存自动化信息化系统与生产调度室、采购部、实验室、财务部、销售部的ERP网络联接可以实现生产任务管理、原材料监控及采购管理、配方自动下达至生产系统、确保财务部门需要的原材料消耗统计报表的及时真实，以及成品存货情况以保证销售人员准确掌握交货动态等功能。
自动化信息化系统使涂料生产更加精细，产品品质更稳定，管理更轻松，成本控制更容易，使得整个涂料企业充分享受到信息化网络化带来的便利，效率之高，与之前的人工化生产相比，不可同日而语。
展望
采用自动化、信息化技术已经成为化工生产发展的必然趋势。随着物联网技术的完善发展使得涂料企业物料流、数据流实现完全自动化信息化成为现实。这对于企业管理意义重大，更有利于涂料企业做大做强。(end)
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(10/7/2010) |
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