涂装工艺设计对投资与成本的影响

涂装工艺设计对投资与成本的影响作者：文章来源：发布时间：2010-07-13新浪微博QQ空间人人网开心网更多图1涂装车间喷漆室线在涂装线建设中，工艺的设计直接影响着建设投资和运行成本，选择合适的工艺方案和涂装设备，重视车间物流，是降低建设投资和运行成本的关键所在。由于车身涂装线工艺技术较复杂，与其他生产线相比投资较大，所以工艺设计对建设投资与运行成本的影响必须引起高度重视。建设投资与运行成本涂装线的建设投资包括建筑工程（一般土建、特殊构筑物、公用动力设施等）、设备及安装工程（工艺设备、机械化运输设备等）、工位器具及工装和检测仪器、其他建筑工程费用（建设单位管理费、联合试运转费、工程保险费、施工监理费、工程勘察费等）、预备费等。影响建设投资的几个关键环节是工艺设计优化、招标方式、采购渠道和科学施工管理。生产运行成本包括消耗的各种动能费用和各种材料费用，三废治理费用，各种设备维修保养和土建公用设施维修保养费用，车间的管理费用、物流费用和保洁费用等。降低建设投资和运行成本必须从工艺设计优化开始。在设计阶段就充分考虑各种设备和设施的质量优化、使用寿命、节能设施、环保治理、洁净措施、物流、材料消耗等因素，细化车间管理设置等。工艺设计对建设投资和运行成本的影响1、工艺方案的选择工艺方案设计的优劣直接影响着产品的质量、生产效率、建设投资和生产运行成本。工艺方案的确定，必须重视物流、工艺流程和工艺布置。如果物流、工艺流程和工艺布置选择不合适将后患无穷，其后果是生产过程中产生的质量问题无法解决，造成运行费用增加，不能满足国家规定的各种法规要求等。工艺方案的选择必须遵循涂装产品要求与涂装工艺水平相适应的原则，使工艺水平既满足产品生产质量，又使涂装线各种功能不过剩。同时，合理选择节能技术和降低各类费用的方法，降低能源消耗、材料消耗、生产运行和管理成本。工艺设计对于涂装线设计的合理投资与降低运行成本的影响关系重大。因此，必须重视工艺设计，应进行多方案比较，不断优化，使产品要求与工艺水平匹配，做到工艺简化而不缺工序，功能齐全而不过剩，在保证质量的基础上投资越小越好。图2涂装车间检查线2、工艺设备的选择车身涂装线工艺布置应合理，各种工艺功能齐全，充分考虑柔性化生产并有生产调整和改造发展的余地。消防、环保、安全、卫生措施可靠，符合国家法规。不同涂装线的技术各有自己的特点，尽管同一类涂装设备有着不同的结构形式，但是在使用上大同小异，都朝着结构合理和可靠、提高效率、节能和环保的方向发展。由于汽车制造体系不同，因此采用的工艺设备建设投资差距较大。我国目前应用的涂装技术主要都是从国外引进的。在选择工艺设备时，应根据不同的工艺设备布置方案和产品档次及投资额度确定。从欧美国家汽车制造体系引进的涂装工艺设备形式：摆杆或Rodip滑橇运输系统、多功能穿梭机与滑橇运输系统配套使用，配套采用相应的前处理设备和电泳设备、文丘里式或水旋式结构的喷漆室和П型或桥式U型烘干炉等设备。通过运输设备垂直升降和平移运行方便灵活，大多采用多层厂房立体化区域化布置工艺设备。从日本和韩国汽车制造体系引进的涂装工艺设备形式：推杆悬挂积放链与反向推杆地面积放链或摩擦型地面运输系统配套使用，或者摩擦型悬链与摩擦型地面运输系统配套使用，配套采用相应的前处理设备和电泳设备、文丘里式喷漆室和П型或桥式U型烘干炉等设备。通过多种机械化运输设备实现垂直升降和平移运行，大多采用多层厂房立体化区域化布置工艺设备，也有采用单层厂房区域化布置工艺设备。但是，发展趋势是采用多层厂房立体化区域化布置工艺设备。另外，也有一些涂装线采用了推杆悬挂积放链与滑橇运输系统与机械化运输系统配套使用。无论是欧美国家，还是日本和韩国都充分考虑了多品种和柔性化生产，并选择自动喷涂设备保证涂装质量。从发展看选择的自动喷涂设备，采用喷涂机器人比往复式自动喷涂机更适应工厂发展和市场竞争的需要。上述主要涂装设备，国内都能自行设计制造，并且造价比从国外引进降低50％左右。因此，采取设计制造以国内为主，关键配套件从国外引进为建设思路，必将会给企业节省大量建设投资。设备的优劣直接决定生产中的维修和保养费用，因此选择优质设备及配套件，保证使用寿命是非常重要的。生产批量大，选择自动化程度高的自动喷涂设备（喷涂机、机器人）以及生产全过程采用自动化控制；生产批量较低，产品级别较低时，选择适当的自动化控制水平及喷涂设备。涂装线中涂和面漆不同工艺方案耗量比较表3、重视车间物流汽车制造行业对物流成本越来越重视。在发达国家，汽车物流成本占汽车销售额的5％~8％。而在中国则为15％以上。车身涂装车间涂装线布置是否优化，物流设计是一个非常重要的因素。物流设计包括产品的生产物流和各种材料、物料及废物的物流。生产物流应选择短捷的运行路线，避免运行路线交叉，尽量减少产品升降和往返次数。通常一辆车涂装生产都需要通过几千米长的运输设备，耗时6.5~9h，因此，应该尽量节省运输设备投资及运行费用。各种材料、物料及废物的物流应选择短捷的运输路线，存放场地尽量靠近使用位置。对于多层厂房各种材料、物料的存放场地和废物处理区，应该设在厂房底层，并且便于上下运输。优化工艺设计1、合理确定工艺方案工艺方案的优化是合理投资和降低运行成本的关键控制点。□产量较大时可以采用分线布置工艺段，降低运行成本。根据产量匹配，把涂装线分成两条线设置，产量高时，同时开动；产量低时，仅开动一条涂装线。□对于中涂和面漆喷漆线，在产量允许的情况下，可以采用中涂和面漆共线涂装的办法布置设备。只建一条面漆线，完成中涂和面漆涂装。□对于前处理设备和电泳设备的生产节拍处在采用连续式生产方式的下限范围，可以由两班生产改为三班生产。按照间歇式设备考虑工艺方案，减少设备投入。□采用“二涂层”涂装工艺，选择满足耐候性和装饰性要求的电泳和面漆两涂层工艺，显著减少材料消耗和降低运行成本，国外已经开始采用。不同的工艺方案耗量比较如表所示：□采用中涂和面漆“湿碰湿”涂装工艺（3C1B）。“湿碰湿”三喷一烘（3C1B）的中涂、面漆涂装工艺，与传统工艺相比，减少了烘干、强冷、检查及修整等工序，降低生产成本15%左右。□根据涂装产品结构和选择的密封胶材料，取消车身胶烘干及强冷设备。□优化生产物流，使生产物流运行路线短捷，产品存储适量，工位布置紧凑，优化各种材料和物品的存储量，减少机械化设备投入和物流管理费用。□工艺分区布置明显，保证不同区域的洁净要求，在环境洁净、操作方式、设备和生产管理等方面下功夫，减少产品返修带来的生产费用。2、选择高效率的工艺方法□中涂和面漆喷漆采用自动静电喷涂法。用杯式自动静电喷涂逐渐取代枪式自动静电喷涂，使效率更高，涂料更节省。□用适合混流生产柔性化的喷涂机器人替代往复式自动喷涂机，喷涂机器人比往复式自动喷涂机涂料利用率提高5%以上。□采用高泳透力的电泳涂料，使电泳车身达到外表面膜厚15μm和内表面膜厚10μm的目标，节省涂装材料，可降低电泳涂装成本10%以上。3、采用节能技术（1）前处理设备的节能措施□采用低温前处理材料，用脱脂工序40℃和锌盐磷化工序35℃的前处理工艺替代中温的前处理工艺。□采用短时间磷化处理工艺，缩短磷化处理时间，减少磷化药剂耗量，与现行工艺相比，可将运行成本降低20%左右。□采用新开发的无磷化环保型转化膜预处理工艺，减少表调和钝化工序，缩短设备长度。（2）喷漆室的节能措施□喷漆室供风的二次循环利用。手工喷漆的排风二次循环应用到自动喷涂区、晾干区和烘干室的供风系统，减少新鲜空气量的用量及能耗。□利用转轮全热式换热装置回收喷漆室排风中的热量或冷量，用于我国北方。德国汽车涂装行业认为这种方式可以节省喷漆室供风能耗60％以上。□尽量缩小喷漆室内部空间，减少供风和排风量。计算下降风速时，选用规定的经验数据范围的下限值。□利用外置式自动喷涂机减少喷漆室宽度。外置式喷涂机使喷漆室内部宽度为4m左右，可以减少喷漆室约15％左右的供风量。（3）烘干室的节能措施□采用具有保温节能型结构的烘干室，减少烘干室进出口的热损失；废气燃烧综合处理，余热回收利用；控制烘干室内的溶剂浓度，减少排风量；在保证涂层质量的前提下，合理的缩短工艺时间等。□选用双组份低温固化涂料替代高温烘烤型涂料。双组份低温固化涂料烘干温度一般在60~90℃范围内，已经在大客车车身涂装、车身修补中广泛采用。□尽量采用低温固化型涂料，如：采用烘干温度较低的阴极电泳涂料。□采用新型涂料及涂膜固化方法配套使用的新技术，如：UV（紫外线）固化涂料及UV固化法的应用。新开发的UV和热双固化罩光涂料，即节能又可降低溶剂排放量。（4）土建公用的节能措施□采用节能型建筑，在重视厂房洁净设施的同时，注意使用建筑节能材料，重视厂房四周墙壁和屋面的保温。□厂房通风换气设计与涂装设备的供排风系统设计结合考虑，在保证通风要求的前提下，尽量减少厂房的通风换气量。4、节约利用水资源□逆工序补给供水。对于脱脂和磷化以及电泳后的各个水洗工序段，采用逆工序向前面水洗槽溢流补水，至各个工序段第一水洗排放。□脱脂和磷化工序的槽液补加水采用其后各自的清洗水补加，不直接添加自来水。□水洗工序清洗水的再生循环利用。前处理最终循环纯水洗工序排水，经RO装置处理再生，用于新鲜纯水洗工序。电泳超滤液采用ED-RO技术。□涂装线的纯水制备装置排出的浓缩水，用于补充喷漆室的循环水、厕所冲洗水使用等。结束语合理、优化的工艺设计对建设投资和降低运行成本的影响，始终是涂装线建设的关键点。提高涂装产品质量，设法合理减少建设投资和降低生产运行成本，是提高企业综合竞争力的核心基础。因此，做好工艺设计优化，为企业细致谋划，必须引起涂装行业设计研究人员的足够的重视。