工艺流程优化.docx

1、工艺流程优化毕业论文（设计）毕业论文XX公司的工艺流程题目 优化设计指导教师 张 三学生姓名唐英伟二O一三 年 五 月 十八 日XX公司的工艺流程优化设计摘 要生产工艺流程管理也叫做工艺管理，属于生产技术管理的范畴，它以产品的生产工艺过程为主要管理对象。工艺流程是实现产品生产的技术路线，通过对工艺流程的研究及优化，能够尽可能的挖掘出设备的潜能，找到生产瓶颈，寻求解决的途径，以达到产量高、功耗低和效益高的生产目标。本文通过对XX公司洗衣粉的生产工艺流程状况的分析，利用工业工程解析和解决问题的思维方法，成功借助业务流程管理的流程再造的思想、方法和工具，从管理的角度对生产工艺流程的技术过程再次进行“

2、物质流”的解析。考虑产品的特点和目前的工艺技术状况，从主要解决生产工艺流程上存在的产品切换次数太多、能量损失太大、产品比重提升以及新配方技术的应用问题，从工序的优化重组和技术革新两个方面进行了生产工艺流程的优化设计。有效解决了XX公司洗衣粉产品生产工艺流程上所存在的问题，形成了新的物料工序组合流程和生产方案，并取得了不错的技术和经济效益，具有很大的应用推广价值。关键词：生产工艺；流程优化；流程管理Studyonthe production process optimization of Company XXAbstractProduction process management, also

3、known as process management, is apartofproduction and technology management, which mainly takes production process asthe main management object. Manufacturing process is the technical route of therealization of products. Through the study of the process and optimization, we canfully dig out the pote

4、ntial of the equipment and find out the ability bottlenecks to seeksolutions in order to achieve the target of high yield, low consumption and highefficiency.In this paper, by analysis of the production process of washing powder in XX company, combined with industrial engineering analysis and proble

5、m-solvingmethods, drawing on the success of business process management process reengineering ideas,methods and tools, the technical process of materialflow is reanalyzed with the perspective of management. Combination of productcharacteristics and the status of current technology, to pay more atten

6、tion to solve theproblem existing in products on the frequency switching, high heat loss, theimprovement of the proportion and the application of new technologies in formula,the optimum design of the production process was carried out with two aspects of theoptimal combination of process and technol

7、ogy improvement, which effectivelysolved the current problem of the production process of washing powder in XXcompany and made remarkable technical and economic benefits with great applicationvalue.Keywords: financial analysis;the financial statements第一章 绪论1.1研究背景及意义洗涤日化行业是一个市场充分竞争的行业，生产企业准入门槛低，产品附加

8、价值较少，总体的技术含量不高。近几年，其产品成本压力日益加大，一方面，在华的外资品牌通过降质降价等方式不断挤压民族品牌的市场空间，利用资本优势升级价格战，打乱日化产品市场的价格体系，使民族企业竞争力受到严重冲击；同时，在目前国内通货膨胀形势严峻、物价快速上涨的背景下，日化产品作为关乎民生的日用消费品，受国家调控，其市场价格难以调升，使原材料成本上涨的压力无法化解，日化行业面临的生产经营环境日趋严峻。企业只能通过内部的挖潜增效、压缩成本，调整产品配方结构，使用新原料、新技术降低成本，积极应对原料价格压力。1同时，生产企业的节能环保也面临着新的压力和要求。随着国家节能减排方针的深入贯彻，日化行业工

9、业企业的排污评估标准已通过鉴定，出台后要对企业进行约束。洗涤剂行业今后的主要课题之一就是减少对环境的压力、减少非有效化学品的含量、提高产品总有效物含量、调整产品结构、提高产品的性价比及提高产品质量，合成洗涤剂特别是洗衣粉产品的浓缩化势在必行。这对日化企业提升配方研发和生产技术的整体能力提出了新的要求和带来了新的压力和挑战，困难与机遇并存。2对于日化行业生产企业而言，企业的核心竞争力将直接取决于以下四个方面：质量、成本、品牌和周转率。首先是质量，作为人们的日常生活用品，质量的重要性是摆在首位的，质量决定了消费者在进行产品购买时的心智选择。其次是成本，对于日化行业而言，产品价格敏感，市场处于同质化

10、竞争状态，产品的营销宣传对强化消费者的品牌认知和持续保持购买欲望起着最为直接的作用。要保持产品的高质量和高性能，企业只有通过内部的方方面面上的改进和优化来降低成本，尤其是产品的原料成本和制造成本。短期内而言，实现产品制造成本的降低和挖潜，对于提高产品的市场竞争力具有着重要的直接作用和贡献。产品的生产工艺流程管理，是体现企业的生产方针实现优质、高产、低耗、高效益的保证，是衡量生产企业管理水平的标准之一。通过对产品生产工艺流程的分析和优化改进，能够帮助企业识别目前技术上存在的问题和改进机会，通过管理手段和技术创新，实现对现有技术的优化和突破，节能降耗、挖潜增产，降低企业的制造成本，并为产品在配方技

11、术上的创新和发展，为新技术、新原料、新配方的应用提供可产业化的支持。本文就是基于XX公司洗衣粉产品生产工艺流程所面临的问题，通过研究对现有流程进行优化，以着重解决生产工艺流程上所存在的产品切换频繁、热量损失大、产品比重提高以及新配方技术的应用问题为研究目的。1.2国内外研究现状工艺流程是实现产品制造的技术路线，通过对工艺流程的研究和优化，能够最大程度的挖掘出装备的潜能，找到能力瓶颈，寻求解决的方案，以达到高产、低耗和高效益的生产目标。有关日化产品生产工艺流程管理的研究有较少的公开报道关注于生产工艺流程的研究方面。国内有关工艺管理方面的研究，主要体现在以下几个方面。（1）有关工艺管理的内容和方法

12、方面的研究及应用。在不同的行业具体的应用方式可能有所不同，但所关注的方向和内容却大同小异，如要建立标准、监督执行、统计数据、分析改进、优化提升等等。随着信息技术的发展，工艺数据控制技术应运而生。通过数据化工艺管理，打破传统工艺管理的瓶颈，可以提高生产信息、产品质量信息的收集效率，加强产品标准化与规范化程度，解决传统工艺管理方式的随意性问题，满足稳定产品质量的实际需求。3同时，可以实现管理理念的转变，即工艺控制由结果控制向过程控制转变，由指标控制向参数控制转变，由人工控制向自动化控制转变，由经验决策向科学决策（计算机决策支持）转变。4（2）关于工艺管理的作用方面的实践。这与行业或产品有比较大的关

13、系，越是复杂的、流程长的产品，工艺管理的难度、重要性和方法更为重要，其中涉及到与相关职能的界定等企业管理中的非常具体的内容。5在实际工作中，工艺管理一般至少分为车间级和公司级两个层次，工作侧重点各有不同。车间一级的工艺管理主要侧重在技术层面，主要是发现和解决问题；公司一级的工艺管理主要侧重在管理层面，主要是政策制定、技术创新和引进、考核和评价等。无论哪一个层次的工艺管理，其在日常工作中必须要起的一个重要作用就是要综合平衡和把控生产和质量两者之间的关系。（3）生产工艺流程优化的研究在流程工业中，一个很重要的途径是通过改变现有流程生产设备以及生产过程来提高系统的生产能力，并排除影响提高生产能力的障

14、碍即解决生产工艺流程中的瓶颈问题尤其重要，这能够帮助企业快速的根据市场的变化作出反应，显著的提高企业的生产能力，有助于提高企业的市场竞争力，这对企业是非常有益的。6在流程工业中不仅要求生产流程经济高效，而且还应该尽可能的减少能源消耗和有害气体排放。因此，流程工业领域中的能耗大户要想保持自己有利的竞争地位就必须提高能源利用率。7在生产过程控制中，工艺优化是以原有生产工艺为基础，通过对生产流程、工艺条件、原辅料的深入研究，针对生产关键、工艺薄弱环节,组织技术人员改进工艺，使生产成本降低，生产过程、工艺条件达到最优化。8第二章 XX公司洗衣粉产品生产工艺流程分析2.1洗衣粉生产工艺流程现状2.1.1

15、国外洗衣粉产品的技术现状及发展趋势为节约能源，在欧美发达国家，从上世纪90年代中期开始，已逐步开展洗衣粉的浓缩增效技术的应用，而日本早在20年前利用3年的时间实现了洗衣粉的浓缩化。9洗衣粉的浓缩增效技术主要体现在以下几个方面：（1）产品成分浓缩化，提高活性物含量，使用高效洗涤助剂。在洗衣粉中起主要洗涤作用的为表面活性剂和洗涤助剂。普通型产品中表面活性剂含量为一般为10%-15%左右，而国外浓缩型洗衣粉中表面活性剂含量为一般为20%-30%。洗涤助剂含量也高于普通型洗衣粉，而填充剂元明粉用量仅为20左右。因产品的有效物含量提高，同样重量的产品洗涤去污能力是普通洗衣粉的1-2倍。同时，功能助剂、酶

16、制剂等洗涤助剂新原料被大量的使用。在欧洲，产品的漂白、柔顺、防静电等功能助剂等被大量的应用在洗涤产品中，另外，脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶普遍使用于洗衣粉产品中，洗涤剂的综合去污力较高。10（2）产品视比重提高，包装体积减少。在国外洗衣粉产品的视比重普遍比较大，浓缩型产品占绝大多数。在西欧浓缩型产品占洗衣粉产品总量的77%，在北美浓缩型产品占洗衣粉产品总量的76%，在日本浓缩型产品则占到洗衣粉产品总量的80%以上。普通型洗衣粉的密度一般为300g/L-350g/L之间，而浓缩型洗衣粉的密度为600g/L-700g/L之间。11因此产品的包装体积比普通型洗衣粉小，能节约包材的使用量30%左右，社会成

17、本更低，更为环保。122.1.2 XX公司洗衣粉产品生产工艺流程管理现状公司洗衣粉产品的生产工艺采用的是目前国内成熟的高塔喷雾干燥工艺，该工艺的基本流程如下图 2-1 所示。高塔喷雾干燥工艺流程主要包含以下工艺操作单元：原料处理及输送单元、料浆配制单元（前配料）、喷雾干燥单元（含热风系统）、后配料及包装单元、尾气净化及除尘单元。其基本的工艺原理为：根据配方把各种原料通过准确计量，在配料锅中混合成浆状形态物料（料浆），再通过高压泵输送到喷雾干燥塔中，和被加热的空气进行交换去除大部分的水分，形成颗粒度均一的空心粒状产品（基粉），再经过风送老化，进入到旋转混合器中，加入香精、非离子表面活性剂、酶制剂

18、等热敏性物料，形成最终的产品。产品经输送到粉仓中暂存，最后再经自动包装机包装成成品，各工艺操作单元的作用简述见表 2-1 所示。图 2-1 NC 公司洗衣粉产品生产工艺流程示意图表 2-1 喷雾干燥工艺流程各操作单元及作用简述工艺操作单元工艺操作单元的作用简述工序 1：原料处理及输送单元该工艺单元主要是通过机械装置将各种物料输送到工艺投料点，暂存于各高位罐，用于料浆的配制使用，属于供料工序。该单元分为液体物料系统和固体物料系统，液体物料通过输送泵送至高位罐，固体物料通过气体风送装置送至高位料仓。工序 2：料浆配制单元（前配料）各种物料按照设定的配方投料卡和工艺要求，经电子计量秤自动称量后在配料

19、锅中配制成一定浓度的料浆，满足料浆输送的要求。前配固体物料通过螺旋输送器输送至称量斗，液体料通过管道流入计量储罐，由中央控制处理器控制计量分别按投料顺序排料。经过计量的各种物料由中央控制处理器控制投入到配制罐中进行均匀搅拌配制，其配制过程按照工艺给定技术参数进行。工序 3：喷雾干燥单元喷雾干燥单元是核心的工艺操作单元，产品的外形和骨架主要在本单元的操作中完成。配制完毕后的料浆通过管道排入过滤罐内，经由机械过滤排入老化暂存罐储存。经过一定时间的老化储存后经过磁性过滤、均质碾磨、喂料低压输送至高压泵，经过一定的压力将料浆压送入塔内，通过喷枪雾化成均匀的液滴，在塔中自由落下，与自塔底上升的热空气接触

20、进行热交换，使液滴内部与表面产生温度差造成水分的不断蒸发，随着液滴的下降，最后形成干燥的空心颗粒落到塔底，形成半成品基粉。落到塔底的基粉通过一段过渡皮带的输送、短暂冷却老化后，经由负压气力提升管道垂直风送到高位基粉仓，在此过程中基粉进一步得到老化、降温，使配方内的无机盐低温吸水形成结晶水，使产品颗粒内既含有一定的水分又能保持疏松状态。该单元的热风由独立的热风生成系统提供，热风是通过燃烧燃油、天然气、煤等燃料加热空气而形成，目前普遍使用的是以煤为燃料的热风系统。工序 4：后配料及包装单元因为料浆在配制、输送和喷雾干燥的过程中需要经历溶解、高温过程，而部分功能性物料如香精、酶制剂等热敏性物料在此过

21、程中会分解、挥发而失去功能，所以需要通过后配料单元加入。该单元中，基粉由高位粉仓自由落下，经筛分去除大颗粒，通过过渡粉仓、皮带输送机而进入基粉仓暂存。基粉与部分功能性物料（酶制剂、助剂等）通过皮带输送、位差、管道由中央控制处理器控制计量配比混合后进入旋转混合器内，香精等液体物料通过雾化喷枪均匀的喷洒在混合器内的物料上实施固液的混合，混合器出来后的产品即为终产品，通过皮带输送到产品暂存仓，由自动包装机完成产品包装。辅助工序：尾气净化及除尘单元在高塔喷雾干燥过程中，塔顶排出的尾气含有大量的粉尘，需要经过尾气净化系统进行处理后排放；同时，在多个工艺环节也有粉尘产生，需要通过除尘系统予以处理，并同时对

22、粉尘进行回收处理。虽然XX公司近年来通过不断的技术革新和管理改进，在现有的生产工艺流程上提高了系统的产能、完善了技术装备和控制，降低了生产能耗，极大的促进了产品生产成本的降低。在目前国内行业发展的政策影响下，根据产品的浓缩化发展趋势和产品功能化的市场需求细分推动，未来产品的配方技术将会有较大的突破，新材料新技术将会被广泛的应用，产品比重将会得到逐步的提高。而现有的产品生产工艺流程也面临着技术升级的压力，以满足未来新配方的生产所需。132.2 XX公司洗衣粉产品生产工艺流程存在的问题与分析对目前生产工艺流程的原理分析，结合XX公司的产品情况和实际生产情况，以及产品的市场需求发展趋势，目前的生产工

23、艺流程存在以下问题：2.2.1 生产能耗高主要体现在喷雾干燥系统中对热量的需求上。高塔喷雾干燥成型工艺是目前国内最为常见的洗衣粉产品的成型工艺，它具有工艺成熟、操作直观、产量大以及自动化程度高，生产的产品质量稳定、流动性好、不易结块、外观及溶解性好的特点。14但产品90%以上的物料成分需要经过喷雾干燥过程加工而成，燃料消耗量大，存在大量的热量浪费。下表是摘录自XX公司2008年度和2009年度生产一吨产品的平均能耗指标。表 2-2 NC 公司 2008、2009 年平均吨产品能耗情况表水(t/t)电（KWH/t)气（m3/t）蒸汽*(kg/t)煤(kg/t)2008年0.524.336.418

24、.51052009年0.4521.618.516.393.6*注：蒸汽的消耗随季节的变化而波动较大，工艺必须用蒸汽占比较少2.2.2固体物料被反复加工中有能量浪费在喷雾干燥过程中，为了保证产品的成型和减少干燥过程中所需的热量，配方中需要添加大量的固体物料填充剂，料浆的总固体含量一般在65-75%之间。固体物料均是溶解混合的物理过程，即：（约25%的液体物料+约65%的固体物料+约10%工艺水）形成料浆（输送干燥，蒸发掉25-35%的水分）再形成固体颗粒的基粉。在此过程中，所有的固体物料都是为了产品的成型而被先溶解、再被干燥，存在着反复的加工过程，本身并没有对产品的实际使用性能产生本质上的贡献，

25、而仅仅是影响到产品的外观颗粒度的表现，而这正是消耗掉大量热量的原因。152.2.3产品转产频繁产品种类较多，不同生产配方之间的转换均需要对系统进行清理，耗时较多，并产生较多的废品，并且在清理过程中存在热量的浪费。XX公司的洗衣粉产品目前已具有2大系列、11个品种的洗衣粉产品，生产配方达20多个。这为生产环节快速转换品种、满足市场需求带来很大的难度，减少了生产的弹性，也带来了配方切换生产成本的上升和转产浪费的增加。以XX公司2009年5-12月份生产洗衣粉产品的品种转换情况为例，每月平均生产洗衣粉产品 14 个品种，月平均转产次数33次，因转产原因造成的停车次数为12 次/月、转产停车时间28.

26、29小时/月。当然，这么频繁的品种转换与生产计划的安排是直接相关的，这也是XX公司以市场销售需求为导向的生产原则所决定的。同时，经过对产品配方组成的了解，洗衣粉产品的配方组成大致上差异不大，大部分为通用成分，但由于配方含量的差异及工艺流程较长，不同配方切换生产时，均要对系统进行排料、清洗、清理，避免不同产品之间互相稀释、干扰，影响产品质量。切换清理过程中最大的浪费是对喷粉塔的清理，先要降温，重新启动时又要预热，既耗能、又耗时。同时，清理过程中也会产生大量的废品粉需要处理。2.2.4难以加入热敏性功能物料现有工艺中，90%以上的物料都是在前配料工序1-2阶段加入，经由工序3（喷雾干燥系统）加工成

27、型，后配系统工序4加入的辅料不到5%。随着配方技术的不断发展和新原料的出现，将会有更多的功能型助剂应用到洗衣粉产品中。目前的工艺流程不具备添加这些功能性物料的条件。2.2.5 产品视比重难以提高现有喷雾干燥工艺，在满足质量的前提下，产品视比重指标在300-360g/L之间，通过调整塔的操作条件来提升产品视比重，将会对其他指标如产品白度、溶解性等造成负面影响，这为实现产品的逐渐浓缩化带来了较大的困难。根据国内目前洗衣粉产品的浓缩化发展趋势，由普通型产品过渡到浓缩型产品，就目前的消费市场成熟度和产品竞争情况而言，不可能一蹴而就，需要有一个逐渐提升、过渡的过程。这就需要生产工艺能够满足生产360-6

28、00g/L之间视比重的产品。第三章XX公司洗衣粉产品生产工艺流程优化3.1 优化思路与原则为解决目前 NC 公司洗衣粉产品生产面临的问题，我们应该把优化的对象聚焦在产品制造形成过程中“物质流”的分析和工艺流程的变更创新上，寻求突破和解决途径。从中，我们借鉴业务管理流程分析问题的方式，可以把产品制造形成过程中的“物质流”提取出来，16以“物质流”为主线来重新解析产品的工艺技术流程路线，如图3-1所示。图 3-1 以“物质流”解析的工艺流程示意图对上述“物质流”过程中物质变化及流程情况的解析说明见下表 3-1：表 3-1 NC 公司洗衣粉产品生产工艺流程中“物质流”的解析说明物质流流程说明原料输送

29、分为液体物料系统和固体物料系统，液体物料通过输送泵送至高位罐，固体物料通过气体风送装置送至高位料仓。暂存于各高位罐，用于料浆的配制使用，在产品形成的过程中属于供料工序，在“物质流”中是物料位置的转移。料浆配制各种固体物料和液体物料分别按照设定的配方投料卡和工艺要求，经电子计量秤自动称量后在配料锅中配制成浓度为 65-75%的料浆，其配制过程按照工艺给定技术参数进行，满足料浆输送的要求。喷雾干燥料浆通过喷枪雾化成均匀的液滴，在干燥塔中自由落下，与自塔底上升的热空气接触进行热能量交换，使液滴内部与表面产生温度差造成水分的不断蒸发，随着液滴的下降，最后形成干燥的空心颗粒落到塔底，形成半成品基粉。被蒸

30、发的水分随热空气经除尘系统后排空。固体物质形成半成品，水分被大量蒸发散失。老化输送经喷雾干燥形成的空心颗粒落到塔底皮带上，此时这些固体颗粒仍然具有较高的温度（50-60），水分含量很低（一般1.5%），经过短暂的皮带输送冷却老化，再经风送与空气碰撞老化的过程中，进一步吸收空气中的水分，与内部的无机盐组分形成稳定的结晶水，使基粉颗粒进一步稳定成型，外观疏松而具有一定的流动性。后配混合老化后的基粉固体颗粒与后配加入的其它功能性固体物料、液体物料在后配工序的选装混合其中混合，其中液体物料通过喷枪雾化均匀分散在固体物料表面，并被固体物料吸收，完成固液的均匀混合，形成最终的产品。包装后配混合器出来的终产

31、品经过输送皮带送到包装工序的暂存粉仓，由自动包装机包装成成品由表可知，从物质形态上来讲，从物料的投入到最后的产品，变化并不是很大仍然以固体形式存在，只是颗粒表观上略有差异而已，过程中的所有变化都是在服务于“喷雾干燥”这个工序，而此工序的作用在技术上是为了完成部分液体物料的干燥和产品颗粒的重新成型空心颗粒。而在满足液体物料的干燥和空心颗粒成型的技术基础上，能否把配方中的一部分前配部分的固体物料直接移到后配加入呢？这样就会因为需要干燥的料浆的减少，将会相应的降低干燥过程中所需的热量和减少热损失。3.2前配工序-的工艺流程优化设计结合 NC 公司目前洗衣粉产品的配方情况，我们可以大致了解到洗衣粉产品

32、在物料组成上存在很大的共通性。即通用的物料一般是磺酸、液碱、泡花碱（工业硅酸钠）、纯碱（工业碳酸钠）、五钠（三聚磷酸钠）、元明粉（工业无水硫酸钠）、沸石等（俗称大料），这些原料都是通过前配工序-加入（料浆配制和喷雾干燥系统）。经过技术上的分析和论证，我们确定了对现有各种产品在料浆配制工艺阶段进行配方优化整合的思路。即在满足料浆配制和喷雾干燥所需的基本技术基础上，优化整合料浆配制阶段的配方（基粉配方），剥离出产品配方中多余的固体料改到后配混合工序加入，使一个通用的料浆对应几个不同产品，这样就会减少因产品切换造成的喷雾干燥塔停机而产生的热量损失、工时损失和废品的产生。通过对产品配方的分析，对现有23个配方梳理出如下的整合结果，见表3-2所示。表 3-2 NC 公司洗衣粉产品配方投料卡优化整合序号共用基粉配方适用产品/个适用产品名称1