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關鍵詞:機械制造工藝;產品質量;自動化
1當前機械制造工藝的薄弱環節
目前,機械制造工藝在技術上經歷了三次大變革,每一次大變革都給人們的生活和工作帶來翻天覆地的變化。機械制造工藝支撐航天、通信、汽車制造和機床設計制造等行業的快速發展。如汽車行業的官方數據表明,2013年汽車產量達到2387.42萬輛,全年汽車銷量2198.2萬輛,已經連續5年成為全球最大的汽車市場。現階段,我國機械制造工藝實現在研發平臺、制造平臺、采購平臺、市場平臺等方面的資源共享,成功突破了一系列的高端產品的核心技術,系統性推進信息化管理、專項工藝技術研究、關鍵共性技術研究、檢測平臺建設等核心攻關項目,提升了機械制造工藝的地位。但與此同時,由于我國機械制造企業基礎薄弱和產品種類較多,機械制造工藝在“兩化融合”中還面臨著諸多難題。如中國工程機械工業協會的調查表明,企業生產設備和倉儲物流設備的數字化率和聯網率均不足30%,在互聯網時達的今天來看,這算是處在一個比較低的水平上。除此之外,工程機械行業企業在提升核心信息系統故障應對能力,保障核心數據的完整性和主要業務系統的連續性方面有欠缺。長期以來,我國大部分企業一直實施以產品為對象的組織生產模式,工藝手法要求高,生產周期需要時間較長,導致生產效益低下。企業由于缺乏實時生產的監控信息平臺導致產品在制造過程的信息無法及時采集,給生產管理層造成了極大困擾。總而言之,整個行業離全產業鏈實現純粹智能化制造還有較大差距。
2機械制造工藝技術的發展方向
研究《中國機械加工行業發展研究報告》可以得出結論,未來客戶對于機械加工產品的細節和精確度將會更加重視,并且隨著科技發展的不斷進步,機械制造加工也正在走向智能化。所以,各行各業也都在選擇智能化的產品作為企業未來的研發項目。在國家層面上,國家在不斷出臺各種有利于我國機械制造工藝發展的政策和規劃,根據《機械工業“十二五”規劃》,中國機械工業力爭到“十二五”末實現工業總產值、工業增加值、主營業務收入年均增長速度保持在12%左右。至2020年,我國機械工業主要產品的國際市場占有率處于世界前三位,基本掌握主導產品的核心技術,擁有一批具有自主知識產權的關鍵產品和知名品牌,重點行業的排頭兵企業進入世界前三強。可見,智能化已經成為當今我國機械制造工藝的發展主流趨勢。智能化目前在我國各個領域也得到廣泛應用,機械制造工藝的智能化不僅有效提高企業員工的工作效率,還降低企業成本、提高生產經營效益。機械制造工藝可以為企業提供技術裝備,同時也是我國制造業中最重要的子行業,屬于國家重點鼓勵發展的領域之一,是我國綜合實力的集中體現。同時,機械制造工藝面對市場經濟、參與全球競爭,先進的機械制造工藝也成為企業的核心競爭力。所以,我國機械制造工藝向智能化方向發展迫在眉睫。
3機械制造工藝轉型升級的對策
(1)落實機械制造工藝智能化發展措施。目前我國機械制造工藝雖然取得了一定的進步,對于企業也有了一定的幫助,但在科技迅猛發展的今天,特別是東南亞部分發達國家在工業化戰略引發的高端制造企業快速發展,使我國機械制造工藝面臨挑戰。要想長期應對這一挑戰,產品的智能化、生產過程智能化水平提升將成為重點。對于機械制造工藝來說,勞動力正在逐步超越原材料成為占據第一位的成本支出,推進機械制造工藝智能化發展是當務之急。(2)提高機械制造工藝技術人員綜合素質。一個機械制造企業要持續發展,必須有一批理論扎實、實踐經驗豐富的機械制造工藝技術人員。工藝技術人員主要負責產品制造工藝設計及產品工裝設計,通過不斷優化生產工藝,確保達到產品質量的要求標準。高端復合型工藝技術人員不僅是工藝、工裝設計,同時還需要懂得企業管理、質量管理、設備管理、物流管理、成本控制等各方面的綜合知識。(3)提升機械制造企業成本管理水平。隨著市場競爭的日益加劇,制造企業要想占據主導地位,必須在成本管理上下功夫,要更新成本管理觀念、創新管理方法、完善成本管理體系。
企業首先要健全各項管理制度,明確經濟責任,將管理工作系統化。特別要加強企業制度的執行力,在內部控制中要全面有效地落實。中國是制造大國,目前國內外競爭的激烈,加上勞動力成本逐年上升,中國機械制造工藝轉型升級迫在眉睫。
作者:胡燁 單位:漯河職業技術學院
參考文獻
[1]魯先珉.機械自動化發展趨勢研究[J].黑龍江科技信息,2011,(23).
關鍵詞:能源;節約能源;合理利用能源;能源管理;能源計量
前言
過去20年,我國實現了開發與節約并舉的節能目標,GDP翻二番,而能源消費僅翻一番。
在全面建設小康社會的過程中,中國在能源領域面臨的一系列挑戰:
(1)過度依賴化石燃料,對資源的可持續供應造成壓力。2000年我國人均石油開采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%、55.4%。
(2)經濟社會發展對能源的依賴度仍然較大,提高能源效率雖然還有較大潛力,據分析到2020年存在少用8億噸標準煤的可能,但其艱巨性要遠大于前20年。
(3)可持續發展面臨較大壓力,尤其是如何滿足小康社會對環境的要求面臨著巨大挑戰,中國并沒有擺脫先污染后治理的老路。
基于上述原因,在現階段的工程設計中對于節約能源方面的要求日益精細,尤其是在項目的立項和方案審查階段,所提交的文件中必需包含節能專篇,在某些地區還必需要求提供單獨成冊的《能源報告》。《能源報告》的編寫方式及深度要求與“節能專篇”有很大的區別,筆者以“天津雷沃動力有限公司產品技術升級及擴能技改項目”為例,簡述《能源報告》的編寫深度及應包含的內容,以共動力領域內的設計者共同探討,因為在此之前,我們還沒有編制《能源報告》的先例。
1 設計概述
能源是指煤炭、原油、天然氣、電力、焦炭、煤氣、熱力、成品油、液化石油氣、生物質能和其他直接或者通過加工、轉換而取得的各種有用能資源。
節能是指加強用能管理,采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施,減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費,更加有效、合理地利用能源。節能是國家發展經濟的一項長遠戰略方針。各級人民政府應當加強節能工作,合理調整產業結構、企業結構、產品結構和能源消費結構,推進節能技術進步,降低單位產值能耗和單位產品能耗,改善能源的開發、加工轉換、輸送和供應,逐步提高能源利用效率,促進國民經濟向節能型發展。
為全面貫徹和落實科學發展觀,推進全社會節約能源,提高能源利用效率和經濟效益,保護環境,保障國民經濟健康有序發展,加強工業類固定資產投資項目用能管理,推進節能減排工作的實施,根據《國務院關于加強節能工作的決定》(國發〔2006〕28號)、國家發展改革委《關于加強固定資產投資項目節能評估和審查工作的通知》(發改投資[2006]2787號)的規定,國家發展改革委審批、核準和報請國務院審批、核準的固定資產投資項目,可行性研究報告或項目申請報告必須包括節能分析篇(章);固定資產投資項目應于審批、核準或者備案之前編制節能分析專章或能源報告。
本《能源報告》的編制目的在于指導和規范節能分析,為有效組織和實施節能評估和審查工作提供更加充分的依據。
2 設計依據
2.1《中華人民共和國節約能源法》(2008年6月1日起施行)
2.2《中華人民共和國可再生能源法》(2006年1月1日起施行)
2.3《機械行業節能設計規范》JBJ14-2004
2.4《重點用能單位節能管理辦法》(原國家經貿委第7號令)
2.5《用能單位能源計量器具配備和管理通則》GB17167-2006
2.6《工業企業能源管理導則》GB/T15587-1995
2.7《綜合能耗計算通則》GB 2589-90
2.8中華人民共和國國家標準《節能監測技術通則》GB15316-94
2.9 本項目相關專業提供的節約與合理利用能源設計資料。
3 項目概況
本節就項目的所在地、項目的規模、產品及生產綱領、工廠組成等內容進行介紹。
3.1公司簡介
天津雷沃動力有限公司(簡稱雷沃動力)是一家集發動機研發、制造、銷售為一體的先進技術型企業。公司位于天津市北辰區,占地面積10萬多平方米,建筑面積7萬多平方米,擁有從英、美、德、法等國家購入的7條現代化生產線,具有年生產6萬臺發動機的能力。雷沃動力是在原中英合資的珀金斯動力(天津)有限公司的基礎上,為適應動力產品國際化發展趨勢、建立自主品牌、引入新的戰略合作伙伴、擴大資產規模、提升生產能力、升級產品技術后建立的現代化企業。
雷沃動力在消化和吸收原英國珀金斯技術的基礎上,針對全球動力領域的需求,公司與世界頂級技術咨詢公司及國內著名科研院所合作,設計開發了具有歐洲血統和現代先進技術、排放標準達到了歐Ⅲ乃至歐Ⅴ的經典動力產品。目前公司主要產品有雷沃飛馳、雷沃1000兩大系列,共計100多個品種,300多種型號,產品功率范圍42kW~170kW,廣泛適用與汽車、船舶、工程機械、發電設備、農業裝備等領域。
雷沃動力致力于品質不斷提升、技術不斷創新、滿足客戶現實和潛在需求,產品范圍將逐漸擴展至涵蓋柴油、汽油、代用燃料等發動機,排量2L~12L,功率范圍30kW~350kW,規劃2015年產能達到30萬臺。
本次規劃設計內容是雷沃動力在天津市北辰科技園區內新征土地,投資建設新發動機工廠,用于生產升級后的產品。
3.2項目產品
項目產品是在現有產品基礎上開發的升級產品,可以滿足國3、國4排放標準。有標準型和加強型兩種,每種產品包括4缸、6缸兩個系列。
3.3 生產綱領
項目分兩期建設,綱領如下:
-期年產10萬臺發動機、二期增加10萬臺產能。
全年工作251天,每天2班,每班8小時;設備年時基數3810小時,工人年時基數1820小時。
3.4 工廠組成及任務
4能源供應設計狀況
本節主要闡述擬建項目所在地的能源供應狀況,分析能否滿足擬建項目建設及運營的需要。
本項目所使用的能源有:一次能源―天然氣;二次能源―電、市政熱水、柴油;耗能工質―自來水、壓縮空氣、循環水,按其所耗電能折標。
北辰科技園區已配套有市政給排水管網,生活、生產、消防用水采用城市自來水,直接由市政供水管網供給。待市政可提供回用水供水條件時,廠區綠化道路澆灑用水、衛生器具沖洗用水等用水,采用市政回用水供水管網供給。生活、生產供水和消火栓供水分為兩個系統。廠區內建生產和生活給水管網系統、復用水供水管網、室內消火栓給水管網系統、自動噴水給水管網系統。
右表為水量設計數據,其中總用水量包含有消耗水量和循環水量。從市政自來水接入2個DN200給水進口。北辰科技園區管委會建設部在高新大道和七緯路市政管道建設將會滿足本項目用水的要求。
本項目使用的柴油外購。
柴油耗量1450kg/h(一期:650kg/h,二期:800kg/h),柴油密度840kg/m3。柴油油罐設置2臺,單臺容積V=50m3,充裝系數0.85,兩班工作制,單班8小時生產。柴油儲存量使用天數為3天。供油站建在廠區靠近負荷中心的地方。
選用額定產氣量為31.1m3/min的兩級壓縮水冷螺桿式空壓機5臺,一期3臺(2用1備),二期2臺。能夠滿足工藝設備對壓縮空氣的需求。
本項目使用的循環水為自產。本次設計除空調循環水系統設備自帶外,另設3個循環水系統,分別是裝配車間試驗用循環水系統、技術中心試驗用循環水系統、空壓站空壓機干燥機冷卻循環水系統。每個系統均采用開式循環系統,濕球溫度按27℃計,設計循環水量一期為539.3m3/h, 二期新增718.9m3/h。站房土建一次完成,設備分期實施。
5能源消耗狀況
本節主要闡述擬建項目所涉及到的能源消耗狀況,主要依據是項目的規模及各個生產環節所需能源的數量。
能源消耗分類:
(1)直接消耗:為了生產某種產品而直接消耗的能源,或稱主要生產消耗。是企業的生產設備直接使用這些能源或能源實物才能產出產品或完成產品生產過程中的某工藝程序。
(2)輔助能耗:為主要生產提供生產條件的能源消耗,而這些條件又必不可少。使用這些能源的絕大部分是企業的輔助生產設備。
(3)附屬生產能耗:為直接生產提供輔助條件的部門的能源消耗,如機修車間、運輸、化驗等部門消耗的能源。
5.1 能耗計算方法依據
5.1.1 GB2589-90《綜合能耗計算通則》
《通則》規定:實際消耗的各種能源是指:一次能源、二次能源和生產使用的耗能工質所消耗的能源。企業綜合能耗等于企業消耗的各種能源實物量與該種能源的等價值的乘積之總和。
5.1.2.國家統計局規定
企業購入能源實際消耗量即企業能耗,是指實際消耗的各種一次能源和二次能源。綜合能耗計算按國家統計局公布的當量或等價折標煤系數折算。本項目綜合能耗按照等價折標煤系數計算。
5.2 主要能源和耗能工質的品種及年需要量
為避免能耗計算和匯總過程中發生重復計算或遺漏,計算綜合能耗時,視項目為一個體系,計算的主要能源和耗能工質年需求量包括工藝和站房用能源,不包括本廠自產的能源和耗能工質(其后能耗指標計算相同),即下表(2)中用粗斜體下劃線表示的數據。另外按規定油、液壓油、變壓器油、乳化液、稀有氣體、化學品和木材等不計入能源消耗。
本次設計中所耗外購能源有電能、自來水、市政熱水、天然氣、柴油等,自產的耗能工質有壓縮空氣。天然氣:用于設備熱源;電能:電動機械動力、加熱熱源及照明等;水:用于生產、生活和消防;壓縮空氣:用于夾具、氣動機械、氣動泵等;市政熱水:采暖;柴油:發動機加注。
能源、耗能工質的品種和年總實物能耗及折合標煤計算見表(1)、表(2)、表(3)。
年綜合能源消費總量在1萬噸標準煤以上的用能單位為重點用能單位。重點用能單位應當按照國家有關規定定期報送能源利用狀況報告。
本項目一期綜合能耗約為2.69萬噸標準煤,屬重點用能單位。
5.3能源消耗指標分析
能耗技術經濟指標,是工程項目(或方案)確立、分析和全面考察、評價的數據基礎;是效益論證、擇優的依據;也是工程項目(或方案)用能是否合理及節能設計優劣的重要指標之一。
在機械工廠節能設計中常用的能耗技術經濟指標包括有:總實物能耗和總綜合能耗;單位產量實物能耗和綜合能耗;單位產值實物能耗和綜合能耗等。本次設計通過外購能源費用估計,計算出單位產品的平均費用及單產能耗。外購能源費用估算見表(4),單位產品的平均費用及單產能耗見表(5)。
現按照年生產規模為20萬臺發動機計算單位產品的平均費用及單產能耗,見表(5)。
本項目產品屬于內燃機,工藝設計單位產品能耗為134.56kg標煤/臺,上述表中數據列舉的是產品中某一階段或某一工種的能耗限額,其單位是kg標煤/噸或kg標煤/m2,因此與整體裝配發動機能耗無法比較,若生產綱領中標示產品的計量單位為t(如某些鑄造項目)可以進行比較。
從外購能源消耗比例可以看出該項目能源消耗最大的是電能占總能源消耗的50.95%。其次是柴油占總能源消耗的44.35%。從能源消耗比例中我們可以得出設計中選用電節能產品、優化供配電系統及采用高效率的柴油使用方式對項目節能降耗具有重要意義。
6節能措施
本節是《能源報告》中的重點章節,詳細闡述了設計中采取的節能方法,對一些項目有借鑒意義,當然不同的項目有不同的工廠組成,節能的措施也會不同。
6.1 設計原則
6.1.1 合理選擇和利用能源原則
采用的能源種類、品位與質量、耗量,必須符合國家、地區、行業頒布的能源政策、法規、通則、規范及標準。
因地制宜立足本地區選擇能源品種,有條件可利用時,則充分利用社會集中供能,盡可能減少自產能源的種類和數量。
6.1.2 能源綜合利用的原則
6.1.3 堅持專業化協作的原則
6.1.4 工藝設計及設備選用先進合理的原則,新增設備優先選用國家推薦的節能產品,嚴禁采用國家規定的淘汰產品。
6.2 節約及合理利用能源的主要措施
6.2.1選用節能高效設備
能源的轉換和終端利用,都是通過一定的設備或裝置實現的,因此能量利用的有效水平,在很大程度上取決于能源流程中每個生產環節所使用的設備性能和質量。在設計中選用節能設備是實現節約能源及合理利用能源的主要措施之一。
6.2.2 改進生產工藝和操作實現節能
設計時對以上兩點的考慮,實現節能。例如:
機加工車間(包括機修車間)節能措施:
(1)工藝上采用工序集中,可以減少零件的裝卸和搬運次數,從而減少裝卸和搬運的能耗。
(2)機修車間采用“成組技術”加工,提高設備利用率,減少設備的采用數量及其相應的輔助設施,減少投資,使機床選型合理,有利于避免大機床加工小零件,減少搬運,因而減少搬運能耗;減少工裝系數,從而減少工裝制造能耗并節約鋼材。
(3)采用精車或精銑代替磨削,節能效果顯著。
(4)采用多刀多刃切削、強力切削、高速切削,可以提高工效,縮短加工時間,從而減少機床的固定損耗。
(5)專用刀具由刀具專業廠供應,有利于提高專業化生產的程度,提高生產設備利用率和負荷率,減少單位產品能耗。
(6)采用先進高效的加工設備,既能減少工件的加工時間,從而減少加工設備的固定能耗,又可減少工件的裝夾和搬運次數。因而減少裝夾和搬運能耗。
(7)采用不重磨刀具、超硬質合金刀具等先進的切削刀具,可以減少換刀次數、機床停車或者啟動次數,從而減少停車和啟動能耗。
(8)采用先進的測量方法可以減少停車次數,因而減少機床啟動和停車時的能耗以及機床空載能耗。
(9)提高設備負荷率,既可減少工藝投資,又可提高設備的更新率,有助于提前更換一代比一代更加先進、節能的新設備。
(10)大件加工的生產設備集中布置,可以縮短大件的搬運路線,因而能減少搬運能耗。
涂裝車間節能措施:
(1)全部烘干爐兩端設風幕及排煙罩,大大減少了熱量外溢,節省了加熱能耗。
(2)加熱設備外設保溫層,減少了熱損失。
(3)所有電機和電氣元件選用了節能型產品。
裝配車間節能措施:
(1)新增設備選用國家推薦的節能產品和技術先進產品。
(2)非標設備采用優化設計,提高傳動效率,降低能耗。
(3)柴油油通過管道從供油站送至各個加注工位,采用恒壓、變量輸送的方式,可節省10%的油量,供油站的油泵能對加油機開、停引起的管道壓力變化自動調整工作狀態,避免加注損失。
給排水節能措施:
(1)所有車間進口處均設水表計量。
(2)冷卻循環水選用低噪聲冷卻塔,屬國家推薦的節能產品。
(3)沖廁水、綠化澆灑采用處理后的工業、生活污水。
(4)提高自來水的重復利用,給水重復利用率為94%以上。
暖通節能措施:
本項目最大能耗主要是制冷機運行的能耗,水泵運行能耗,風機運行能耗等。主要采取的節能措施如下:
(1)根據空調車間較為分散的特點,本項目采用能效比及NPLV值都較高的一體化冷水機組, 機組就近布置于空調建筑附近,減小了冷媒輸送能耗及冷量損失。根據機加工車間為凈空高,面積大的高大空調廠房的特點,對其采取分層空調的方式,可比全面空調節能35%。同時空調車間在過渡季均可進行全新風運行,節約大量能耗。
(2)根據風機的所需動力消耗正比于全壓、風量,反比于全壓效率。故在設計中對焊裝部位污染源盡可能的采取良好的密封,在不影響工藝設備運行的情況下優化排風罩,以減少風量,降低風機能耗。設計中采用能處理高濃度焊煙的新型高效筒式除塵器,系統僅用一級過濾就可達到排放標準,降低了系統阻力,減少了漏風量,降低風機能耗。發動機試驗臺架在冬季工作時,送風與排風混合,充分利用了排風的熱量,節約能源。
(3)制冷系統冷凍水管道采用難燃的B1級橡塑保溫材料,保溫層厚度按照98R419《管道及設備保冷》確定。
(4)制冷系統可根據負荷變化自動調節運行,以降低能耗。通風空調設備均采用合理用能的先進設備。
動力節能措施:
(1)壓縮空氣系統
a全面分析用戶對壓縮空氣的壓力、質量等級的不同要求,還有用戶的壓縮空氣需要的時間特性。