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工廠運營規(guī)劃方案范文第1篇

全球能效管理與自動化領(lǐng)域的專家施耐德電氣為世界100多個國家提供整體解決方案，自1987年進入中國，至今已建立了40個辦事處、26家工廠、8個物流中心、3個主要研發(fā)中心、1所能源大學(xué)，致力于為企業(yè)提供安全、可靠、高效的能源。在與眾多大型及國際食品飲料企業(yè)長期合作的過程中，施耐德電氣積累了豐富的經(jīng)驗。CBB 2016中，本刊記者采訪了施耐德電氣（中國）有限公司全球解決方案事業(yè)部食品飲料行業(yè)總監(jiān)何曉柯，他就食品飲料行業(yè)智慧工廠建設(shè)與發(fā)展阻礙等方面，分享了施耐德電氣的成功經(jīng)驗與方案。

專注、持續(xù)、創(chuàng)新、務(wù)實，

給企業(yè)以安心陪伴

“自古開門七件事，柴米油鹽醬醋茶”，食品安全一直是人們關(guān)注的焦點，隨著人們生活水平的不斷提高，對食品的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。作為全球能效管理與自動化領(lǐng)域的專家，施耐德電氣如何幫助生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)食品安全？又為企業(yè)提供了哪些解決方案？何曉柯總監(jiān)說道：“施耐德電氣同企業(yè)有共同的理念與情懷，通過相互之間的信任感使產(chǎn)品及解決方案做得更好。”

專注、持續(xù)、創(chuàng)新、務(wù)實，是施耐德電氣在發(fā)展過程中所注重的4點，將其綜合運用于實際生產(chǎn)中，讓企業(yè)真正受益。針對以上4點，何曉柯做了詳細介紹。

專注：就全球而言，施耐德電氣從事食品飲料行業(yè)已40余載，其合作企業(yè)可大體分為兩類―國際企業(yè)、本土企業(yè)。對國際企業(yè)，施耐德電氣實行“國際產(chǎn)品配合+中國合作”模式；對本土企業(yè)，則是在企業(yè)成長過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，同時分享自身的成功經(jīng)驗，專注地為企業(yè)的技術(shù)發(fā)展做努力。

持續(xù)：從2012年11月至今，施耐德電氣對食品飲料行業(yè)的投入在持續(xù)增加，這也是讓企業(yè)信賴的基石。認(rèn)真做事、踏實研究，只有將技術(shù)研究透徹才能對企業(yè)負(fù)責(zé)，而不是用概念做忽悠。

創(chuàng)新：“Global for China”一直是施耐德電氣的目標(biāo)，但是現(xiàn)在更多地是希望做中國原創(chuàng)“China for Global”。這一轉(zhuǎn)變主要有兩方面原因：一是當(dāng)前食品飲料行業(yè)整體發(fā)展快速；二是目前中國正處于大發(fā)展時期，能夠為創(chuàng)新提供更多的土壤和機遇。施耐德電氣希望將中國元素與世界相融合，做完整的自動化產(chǎn)品。

務(wù)實：施耐德電氣會將自身的優(yōu)勢原原本本地告知企業(yè)，踏實地做產(chǎn)品與設(shè)備。

提升企業(yè)自動化，做中國自己的智慧工廠

企業(yè)規(guī)模不同，其選擇適合生產(chǎn)的系統(tǒng)與解決方案也有所區(qū)別。由于運營水平和生產(chǎn)需求的不同，大型生產(chǎn)企業(yè)需要穩(wěn)定的、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)系統(tǒng)及解決方案，而中小企業(yè)更適宜使用靈活多變、個性化程度高的設(shè)備。針對不同規(guī)模的企業(yè)，特別是中小型企業(yè)，施耐德電氣會從策劃、日常運行、維護、信息規(guī)劃等方面入手，將企業(yè)的已有業(yè)務(wù)與具體發(fā)展步驟相結(jié)合，全面提升企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。何曉柯說道：“對施耐德電氣來講，我們擁有眾多個性化手段以應(yīng)對中國企業(yè)的多元化需求。此外，我們集團的研發(fā)團隊能夠有效保證產(chǎn)品品質(zhì)，在享受企業(yè)服務(wù)的同時滿足其生產(chǎn)需求。未來，自動化生產(chǎn)和智慧工廠的增長會十分快速，施耐德電氣愿同國內(nèi)企業(yè)一起發(fā)展?！?/p>

智能制造在施耐德電氣有專門的團隊進行規(guī)劃，完成整體的功能架構(gòu)、自動化架構(gòu)、信息化架構(gòu)。對于中國企業(yè)而言，施耐德電氣在已有框架的基礎(chǔ)上針對企業(yè)需求做個性化定制。無論中外，施耐德電氣對于智能制造的理念與核心是相同的。何曉柯表示：“針對中國企業(yè)的智能制造，我們在過去幾年間做了幾十個相關(guān)項目，并且有幾十位工程師專門從事相關(guān)內(nèi)容?，F(xiàn)如今，更多的中國企業(yè)找到施耐德電氣幫助他們做智慧工廠的全局規(guī)劃，加之我們的工匠精神，相信未來將會走得更好?！?/p>

協(xié)同并進，直面挑戰(zhàn)

食品飲料行業(yè)的供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系，只要機器開始生產(chǎn)，動輒1小時上萬的生產(chǎn)量。如何調(diào)整生產(chǎn)線、怎樣組織后端采購、如何在運營中提升性價比……這些既是對生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，也是對供應(yīng)商的挑戰(zhàn)。

當(dāng)前，伴隨著市場的發(fā)展，原材料、機械、人工等的成本都在不斷上漲，施耐德電氣作為能效管理與自動化領(lǐng)域的專家，希望通過努力幫助企業(yè)進行高效地運營?！拔覀兊慕?jīng)驗立足于后臺，讓后臺積極響應(yīng)前端需求。我們希望能夠幫助中國企業(yè)銷售更多的產(chǎn)品，通過后臺來解決前端生產(chǎn)的原材料等問題，但是就目前的情況看，這中間仍有很大的斷層?！焙螘钥氯缡钦f道。據(jù)何曉柯介紹，針對面臨的各項挑戰(zhàn)，施耐德電氣制定了“一二三四五”理念模型，在幫助企業(yè)改善自身產(chǎn)品的同時也幫助企業(yè)突破生產(chǎn)局限：

①一個清晰明確的戰(zhàn)略目標(biāo)，這是實施改進措施的依據(jù)。

②兩個基礎(chǔ)，即技術(shù)基礎(chǔ)和管理基礎(chǔ)。管理基礎(chǔ)是指精益的管理理念，在施耐德電氣的運營中精益管理理念貫穿始終，而其所有的技術(shù)與具體行動都與理念相契合。

③三個數(shù)字化―供應(yīng)鏈數(shù)字化、工程數(shù)字化、管理數(shù)字化作為智慧工廠體系的鐵三角，更加具體地詮釋施耐德電氣對數(shù)字化工廠的概念。

工廠運營規(guī)劃方案范文第2篇

【關(guān)鍵詞】總裝車間；輪胎輸送線輪胎安裝工藝

1.前言

近年來，我國國內(nèi)汽車產(chǎn)銷量保持持續(xù)高速增長的態(tài)勢，為滿足市場需求，各汽車公司不斷通過新建工廠來擴大產(chǎn)能，合理的前期規(guī)劃對于打造精益高效綠色的現(xiàn)代汽車制造工廠至關(guān)重要。而對于整車廠的總裝車間而言，如何提升車間自動化、智能化及精益化是每一位總裝人致力研究的方向。

總裝車間完成整車所有零部件的裝配，物料的高效合理配送對于車間運行及其重要，對比現(xiàn)有主流整車主機廠，總裝車間的大件物料如座椅、儀表盤、副車架、后橋及輪胎都傾向于采用輸送線直接配送到工藝裝配線旁。針對輸送而言：輪胎特點在于需求數(shù)量多，配送頻次高，體量大并且需要根據(jù)車型進行防錯排序；對于安裝來說：輪胎安裝需要借助輔助臂，降低工人操作強度，提高人機工程及自動化，而輪胎擰緊需要配置自動擰緊設(shè)備，輪胎后道工藝進行胎壓監(jiān)測TPMS（Tire Pressure Monitoring System），這一系列人員、設(shè)備、物料之間的合理高效布局帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2.輪胎輸送線

某合資汽車公司總裝項目規(guī)劃支持混線7款車型柔性生產(chǎn)，覆蓋豪華轎車、SUV、MPV及新能源車等多種車型。輪胎尺寸兼容17寸至21寸，輪胎外徑尺寸650mm至800mm，輪胎輸送機運線選擇重型輥道線（見圖1），前期投資及后期維護成本都較為底下。輪胎可以通過物流交互系統(tǒng)實時獲得物料需求數(shù)據(jù)，并排序后通過卡車送達工廠，卡車可以與輸送線自動對接，然后通過輸送設(shè)備從高空或地下自動送至線旁。

卡車輸送輪胎4個胎/輛車一個堆垛，卡車自動對接至輸送線上采用解垛機自動拆解。輪胎輸送過程中為減少投資節(jié)約空間，輪胎輸送采用先從鋼平臺上輸送，節(jié)約地面物流面積，然后采用無動力轉(zhuǎn)龍設(shè)備（見圖2），過渡到地坑輸送，最后從輪胎安裝的底盤裝配線中間采用自動機構(gòu)分拆到左右兩邊（見圖3）。

3.輪胎安裝工藝

輪胎安裝工藝包含輪胎的安裝、緊固及胎壓監(jiān)測TPMS，本文描述的方案為簡單高效將安裝工藝整合，有效利用裝配工位。

1）輪胎安裝及緊固

該總裝項目追求精益高效原則，輪胎安裝僅規(guī)劃一個工位，對輪胎安裝輔助臂及擰緊機布置帶來極大挑戰(zhàn)。提出了一種節(jié)省空間且簡易的輪胎安裝輔助臂（見圖4），輪胎從地坑輸送出來，被拆分機構(gòu)自動分解到左右兩邊，提升機將輪胎抓取放置輪胎安裝小車，安裝小車在地面的滑軌上移動，滿足輪胎安裝。該方案優(yōu)勢在于輪胎安裝小車布置在地面，采用二級氣缸滿足高度上輪胎安裝，輪胎擰緊機布置在線邊鋼結(jié)構(gòu)上，二者有效利用一個工位的空間，滿足輪胎安裝及緊固。

2）胎壓監(jiān)測

輪胎胎壓監(jiān)測采用設(shè)備自動讀取進行，無人工操作，需求一個整工位。綜合根據(jù)前面介紹的輪胎從地坑輸送出來分解到裝配線兩邊，輪胎出地面坑口會占據(jù)一定的空間，對比胎壓監(jiān)測無人操作工位，規(guī)劃把輪胎出地面的輸送線方向與底盤主線方向反向（見圖3），這樣高效利用輪胎出坑口區(qū)域位置進行胎壓監(jiān)測，實現(xiàn)輪胎輸送、安裝、胎壓監(jiān)測在2個主線工位內(nèi)完成。

4.結(jié)語

汽車廠輪胎特點在于需求數(shù)量多，配送頻次高，體量大并且需要根據(jù)車型進行防錯排序，本文描述了輪胎輸送及輪胎安裝工藝方案，從簡單高效且經(jīng)濟的角度出發(fā)，目前該總裝項目已經(jīng)順利投產(chǎn)量產(chǎn)，對前期的輪胎輸送安裝方案進行了有效充分驗證。為同類其他汽車工廠的規(guī)劃設(shè)計提供了有益的參考與借鑒。

參考文獻

[1]李國建.簡易高效的輪胎輸送線.汽車制造業(yè)，2010：56-57.

[2]王仲欽.現(xiàn)代汽車制造廠總裝車間工藝設(shè)計.機械制造41卷 第464期.

[3]段文玲.轎車總裝車間工藝規(guī)劃.汽車工藝與材料AT&M2010年第10期.

作者簡介

第一作者：方明，上汽通用汽車有限公司 總裝區(qū)域高級經(jīng)理 郵編201206

工廠運營規(guī)劃方案范文第3篇

在大數(shù)據(jù)、智慧智能工廠、信息自動化、標(biāo)準(zhǔn)化等字眼滿天飛的時代，企業(yè)往往需要制定出一份實行工業(yè)4.0的計劃書，逐步去完善推進。

首先，企業(yè)要明白工業(yè)4.0的目標(biāo)是什么，以及有哪些實現(xiàn)途徑。其次，確定好兩個研究主題，一是智能工廠，二是智能生產(chǎn)。最后，確定好該主題的實現(xiàn)途徑。在筆者看來，它分為4個階段：第一，建設(shè)信息物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）。第二，實現(xiàn)縱向集成、橫向集成、端到端的3項集成。第三，運用產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)、價值鏈數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行分析。第四，實施標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)、管理復(fù)雜系統(tǒng)、一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施、安全和保障、工作的組織和設(shè)計、培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展、監(jiān)管框架、資源利用效率的8項計劃。

由于CPS是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，沒有CPS的支撐，智能工廠、智能制造都是“空中樓閣”。而CPS依賴于通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將工廠、機器、生產(chǎn)資料和人高度聯(lián)結(jié)，對于還未實現(xiàn)工業(yè)2.0或是工業(yè)3.0的企業(yè)真的能去實施嗎？因此，企業(yè)可根據(jù)自身情況和國情、市場發(fā)展趨勢，自行選擇可以改善、實施的途徑。

在筆者不斷研究和試錯的過程中，總結(jié)出8個企業(yè)實踐工業(yè)4.0創(chuàng)新快速導(dǎo)入的方法步驟。

一是定義企業(yè)工業(yè)4.0規(guī)劃范圍及模式，包括整合規(guī)劃（系統(tǒng)整合及加值應(yīng)用）、創(chuàng)新服務(wù)規(guī)劃（例如快速定制智能生產(chǎn)服務(wù)模式）、創(chuàng)新解決方案規(guī)劃（例如智慧生活）。

二是需組建一個工業(yè)4.0工作小組。

三是對觀念、架構(gòu)及方法展開研討。

四是結(jié)合企業(yè)營運策略及目標(biāo)/KPI對發(fā)展工業(yè)4.0的目標(biāo)及策略進行探討。

五是對流程與系統(tǒng)現(xiàn)狀分析。

六是對流程與系統(tǒng)需求進行探討。

工廠運營規(guī)劃方案范文第4篇

拿破侖因拒絕了富爾頓用鐵造船的建議，認(rèn)為用鐵造船是天方夜譚，致使強大的拿破侖帝國如曇花一現(xiàn)。

曾經(jīng)的諾基亞、摩托羅拉也因不能與時俱進而無法重鑄昔日的輝煌。

……

時勢造英雄，一場技術(shù)革命的發(fā)生會造就一個企業(yè)、也會毀滅一個企業(yè)，特別在一個特定環(huán)境下，如果固步自封只能自取滅亡。當(dāng)前，中國宏觀經(jīng)濟持續(xù)疲軟，作為國民經(jīng)濟支柱的食品工業(yè)發(fā)展增速也隨之減緩，同時近年來食品安全事件頻發(fā)，企業(yè)發(fā)展及品牌建設(shè)也遭到了前所未有的挑戰(zhàn)?？梢?，整個行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。隨著國家戰(zhàn)略“中國制造2025”的出臺，以及被稱為史上最嚴(yán)的新《食品安全法》的實施，促進“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型”、實現(xiàn)“節(jié)能增效”、保障“食品安全”已經(jīng)成為企業(yè)、行業(yè)乃至全社會密切關(guān)注的話題。2015年12月10日，全球能效管理和自動化領(lǐng)域?qū)＜沂┠偷码姎庠趶B門舉辦2015食品飲料與生命科學(xué)行業(yè)創(chuàng)新峰會。本次峰會探討了在新的背景下，中國食品工業(yè)未來發(fā)展前景。

時勢下的智慧工廠

施耐德電氣食品飲料行業(yè)全球業(yè)務(wù)總裁Mike Jamieson針對全球食品和飲料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，向大家分析了行業(yè)的機遇和挑戰(zhàn)。他認(rèn)為，在當(dāng)前全球人口總量增加、食品需求井噴式增長，以及供應(yīng)鏈體系越來越復(fù)雜、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的背景下，實現(xiàn)安全高效、可追溯且可持續(xù)的發(fā)展運營是全球食品飲料行業(yè)的共同訴求。同時，他介紹了施耐德電氣是如何通過改變消費方式、優(yōu)化工業(yè)流程、實現(xiàn)多樣化的整體布局和市場策略，來最終達到提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障食藥安全的目的。

施耐德電氣全球解決方案事業(yè)部食品飲料行業(yè)總監(jiān)何曉柯在接受采訪時講道：“中國經(jīng)濟在2013年進入新常態(tài)發(fā)展模式，在2013年之前中國經(jīng)濟靠投資、消費、凈出口三駕馬車的拉動使GDP的增大達到兩位數(shù)，現(xiàn)在這三駕馬車的動力越來越小，要使中國經(jīng)濟繼續(xù)健康發(fā)展就需要新的增長方式作為支撐，而新的經(jīng)濟拉動方式就是技術(shù)革新，很多發(fā)達國家的經(jīng)濟增長方式反復(fù)驗證這一點。當(dāng)傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長模式出現(xiàn)問題的時候，采用新技術(shù)能成為經(jīng)濟增長的一個強心針，將它比喻成強心劑不是說馬上可以為社會帶來大規(guī)模的經(jīng)濟效益，而是它會讓整個生態(tài)系統(tǒng)變得簡單。雖然中國經(jīng)濟在下滑，但食品飲料行業(yè)今年的增速仍為8%～9%。食品行業(yè)是與人們生活息息相關(guān)的行業(yè)，在城鎮(zhèn)化、老齡化不斷加快的背景下該行業(yè)會持續(xù)增長，而且二孩政策的出臺也將會增加更多的人，社會也需要更多的食物。但這并不意味著每個企業(yè)都可以盈利，因為一些產(chǎn)能、管理理念落后的自然會被淘汰掉，這是優(yōu)勝劣汰的過程，也是產(chǎn)業(yè)升級的過程。”

埃森哲大中華區(qū)副總裁李曉東出席峰會并表示：“中國制造業(yè)正面臨著從2.0向4.0的巨大轉(zhuǎn)變，要實現(xiàn)智能制造，就需要通過‘產(chǎn)品+服務(wù)’的混合模式實現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，同時將服務(wù)融入產(chǎn)品研發(fā)，以智能技術(shù)推動創(chuàng)新，將產(chǎn)品及運營全面數(shù)字化，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級?！?/p>

別人在變，你不得不變

建立智慧工廠的過程是一個企業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的過程，這個過程對于企業(yè)的員工以及高層領(lǐng)導(dǎo)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，而智慧工廠的實施更是一個緩慢的過程，在此過程中企業(yè)要犧牲很多眼前的利益，能否把握現(xiàn)實利益與長遠利益的關(guān)系，將智慧工廠實施并堅持下去，對于企業(yè)來說至關(guān)重要，可見企業(yè)要建立智慧工廠必須有全局和長遠的意識。“有些企業(yè)覺得現(xiàn)在的工廠挺好，盈利也不錯，不需要建立智慧工廠，那么他們是否知道外面發(fā)生了什么變化？競爭對手發(fā)生了什么變化？消費者的需求又發(fā)生了什么變化？今天可能他們工廠在同行業(yè)中處于領(lǐng)先的地位，但如果今天、明天不改進，后天可能就會被別人超越?！焙螘钥略诓稍L中說道。

何曉柯接著介紹道：“施耐德電氣不會比飲料企業(yè)更了解飲料的生產(chǎn)工藝，我們幫助他們的是怎樣用好、管理好設(shè)備，這是我們更擅長的事情。施耐德電氣全球解決方案事業(yè)部從以前的一個部門成為現(xiàn)在的一個大團隊，與客戶一起一步步驗證了我們當(dāng)初很多前瞻性的想法。在與他們合作的過程中我們了解到國內(nèi)很多企業(yè)都是在低頭看路，而沒有抬頭看天，而施耐德電氣則是在一邊抬頭看天，一邊低頭看路，在合作的過程中來幫助企業(yè)‘看’的更遠，而智慧工廠正是施耐德看到的明天。智慧工廠最終是什么樣子沒有人能講清楚，因為只要技術(shù)在改進，智慧工廠就不會有盡頭，而我們所做的是用當(dāng)前最先進的智能化技術(shù)為客戶打造成最先進的工廠，與客戶一起向前走，共同探索智慧工廠的未來?！?/p>

施耐德電氣曾幫助一個客戶在國內(nèi)建立一個工廠，這個工廠從選址到建成處處都有施耐德電氣的身影。選址時，施耐德電氣幫助客戶考察中國各個省的經(jīng)濟發(fā)展情況，施耐德電氣把中國看成了一個世界，把中國每個省看成一個“國家”，然后將各個省的GDP和其他國家的GDP進行比較，這樣將中國各個省、甚至各個大城市的GDP情況直觀地呈現(xiàn)給了客戶，客戶在了解之后非常震撼。接下來施耐德電氣幫助客戶進行了一系列市場調(diào)研并咨詢一些專業(yè)人士，和客戶一起與當(dāng)?shù)卣?、開發(fā)商接觸洽談，然后幫助客戶選址并做工廠基礎(chǔ)性設(shè)計，包括所有電氣設(shè)備、自動化設(shè)備等的選擇、安裝、使用等，到最后工廠建成，施耐德電氣都在全程參與?，F(xiàn)如今，該工廠仍然有兩位施耐德電氣的工程師，這兩名工程師幫助他們管理生產(chǎn)線，維修生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，同時保證他們的生產(chǎn)線不斷改進，時時處于領(lǐng)先的地位。此外，施耐德電氣還為客戶的質(zhì)量體系提供信息化工具，為他們提供KPI分析結(jié)果。

智慧工廠的構(gòu)成

在采訪中何曉柯介紹了施耐德電氣在相關(guān)行業(yè)的集成化解決方案。該方案融合了集成化管理平臺、過程和機器管理、電力管理、樓宇管理、關(guān)鍵電源管 理等五大領(lǐng)域的前沿技術(shù)和專業(yè)經(jīng)驗，施耐德電氣將幫助客戶實現(xiàn)“從生產(chǎn)到規(guī)劃”的全管理層可視化，并實現(xiàn)智能制造。同時，借助卓越制造、精益能效、高級服務(wù)、智造信息化等解決方案，并憑借在智慧工廠、世界級制造WCM、GMP驗證等領(lǐng)域的咨詢服務(wù)，施耐德電氣將為工廠提供涵蓋全生命周期的整體解決方案，并最終幫助客戶提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，促進食品安全，保障工廠可靠運行，實現(xiàn)世界級制造工廠。

何曉柯表示：“中國食品工業(yè)面臨換擋降速、利潤放緩的新常態(tài)時期，中國食品工業(yè)在全球市場的失位也迫使行業(yè)開始修復(fù)、調(diào)整、升級?；ヂ?lián)網(wǎng)+時代，IT技術(shù)和大數(shù)據(jù)服務(wù)手段緊密結(jié)合使‘智能制造’得以真正運用到企業(yè)生產(chǎn)、運營中。作為全球能效管理和自動化領(lǐng)域的專家，施耐德電氣圍繞‘智慧工廠’助力食品企業(yè)彎道超車，智勝未來”。

工廠運營規(guī)劃方案范文第5篇

關(guān)鍵詞:化工廠設(shè)計;概念設(shè)計;工程研究

中圖分類號:TQ08 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:0253－4320(2016)05－0006－03

1新建工廠開展概念設(shè)計十分必要

化工廠是由若干生產(chǎn)裝置(或化工單元)組成、從事化工品生產(chǎn)的場所。由于原料性質(zhì)、產(chǎn)品要求和建設(shè)條件等因素的影響，世界上一般不會存在一模一樣的裝置，也不會存在一模一樣的工廠。因此，工廠建設(shè)應(yīng)該是一個創(chuàng)新的過程，也是“制造”工廠這種“產(chǎn)品”的過程?？尚行匝芯繄蟾媸琼椖吭u價、企業(yè)決策、政府核準(zhǔn)的關(guān)鍵文件。項目可行性研究報告編制以預(yù)可行性研究報告(或項目建議書，以下稱預(yù)可研)及其批復(fù)文件等為依據(jù)［1］，一般來講，裝置預(yù)可研根據(jù)參考裝置，或與裝置工藝包(技術(shù))提供方進行技術(shù)交流得到的資料來進行編制;工廠預(yù)可研根據(jù)參考工廠，或由設(shè)計單位在進行技術(shù)交流或掌握資料基礎(chǔ)上進行編制。經(jīng)驗表明，根據(jù)有參考工廠預(yù)可研編制的可行性研究報告比較準(zhǔn)確，反之，則編制的可行性研究報告誤差較大，近些年建設(shè)的部分大型化工廠出現(xiàn)的問題已經(jīng)證明了這一點。為了使可行性研究報告更加準(zhǔn)確，筆者建議要針對新建大型化工廠開展概念設(shè)計。在此之前，鮮有人開展化工廠概念設(shè)計，筆者認(rèn)為這與我國化工建設(shè)的發(fā)展過程有關(guān)。過去在我國大型化工項目建設(shè)過程中，自主創(chuàng)新較少，自行設(shè)計工廠一般以引進消化吸收再創(chuàng)新為主，可參考引進或成熟的工廠技術(shù)流程，所編制的可行性研究報告也比較準(zhǔn)確。近年來，隨著我國綜合國力的提升、技術(shù)創(chuàng)新能力的增強，原創(chuàng)性成果越來越多地被應(yīng)用到新建大型化工廠中，由于沒有同等規(guī)模的已建工廠或成功的項目可以參照，將實驗室或中試技術(shù)直接用于工業(yè)化工廠建設(shè)，若仍采用傳統(tǒng)建廠模式，顯然風(fēng)險會很大。為此，有些企業(yè)采取了在可行性研究報告核準(zhǔn)(批復(fù))前就基本完成了總體設(shè)計等策略，如神華煤直接液化示范工程可行性研究報告于2002年8月獲得國家批復(fù)，2002年10月即完成了先期工程和一期工程的總體設(shè)計工作［2］。

2概念設(shè)計是化工新技術(shù)開發(fā)過程的必經(jīng)階段

化工新技術(shù)開發(fā)是從概念的形成，經(jīng)過科研、設(shè)計、建設(shè)，使一項新技術(shù)、新工藝或新產(chǎn)品付諸實施的整個過程，其研究范圍一般包括基礎(chǔ)研究、過程研究及工程研究、工程設(shè)計3個部分，詳見圖1。對此，原化工部制定的新技術(shù)開發(fā)管理條例中有明確規(guī)定［3］，中國石化集團公司編寫的手冊也有介紹［4］。在化工新技術(shù)開發(fā)階段，概念設(shè)計是工程研究的一個環(huán)節(jié)，它是應(yīng)用研究到一定階段后，按未來的生產(chǎn)裝置規(guī)模所進行的假想設(shè)計。它的工作內(nèi)容主要是根據(jù)研究和提供的概念及數(shù)據(jù)，確定流程和工藝條件以及主要設(shè)備的形式和材質(zhì)、“三廢”處理設(shè)施等，最終得出基建投資和產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。一般情況下，概念設(shè)計在中試以前進行。通過概念設(shè)計判斷研究的工藝條件是否合理，數(shù)據(jù)是否充分，并在這個基礎(chǔ)上提出對開發(fā)項目進行初步的經(jīng)濟評價，以確定技術(shù)路線的先進性和可靠性、開發(fā)項目需要改進之處、還需要補充的試驗內(nèi)容和課題、有無必要建立中試裝置，以及確定中試的規(guī)模、范圍和必須通過中試解決的問題和取得的數(shù)據(jù)［5］。研究過程中的基礎(chǔ)設(shè)計(BasicDesign，或FoundationDesign)是一個完整的技術(shù)文件，是整個技術(shù)開發(fā)階段的研究成果。一般情況下應(yīng)在研究內(nèi)容全部完成并通過鑒定后進行?；A(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)包括建設(shè)生產(chǎn)裝置的一切要點，合格的工程設(shè)計人員應(yīng)能根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計完成一個能順利投產(chǎn)，達到一定產(chǎn)量和質(zhì)量的生產(chǎn)裝置?；A(chǔ)設(shè)計內(nèi)容包括設(shè)計基礎(chǔ)、工藝流程說明、物料流程圖與物流表、帶控制點管道儀表流程圖、設(shè)備表和設(shè)備規(guī)格書、對工程設(shè)計的要求、設(shè)備布置建議圖、操作規(guī)程、消耗定額、有關(guān)技術(shù)資料和物性數(shù)據(jù)等，還應(yīng)包括安全技術(shù)、環(huán)保技術(shù)和勞動保護說明。工程研究過程中的基礎(chǔ)設(shè)計不是工程建設(shè)階段的基礎(chǔ)工程設(shè)計(BasicEngineeringDesign)，它僅僅是基礎(chǔ)工程設(shè)計的依據(jù)，依基礎(chǔ)設(shè)計所建設(shè)的工業(yè)裝置還需要實踐檢驗;任何一個裝置都不是孤立的，都是全廠的一部分，采用新技術(shù)會改變工廠現(xiàn)狀，對全廠會產(chǎn)生什么影響，也需要驗證。因而在采用新技術(shù)、新方案建廠時，常常要求建設(shè)示范工程。

3新建工廠開展概念設(shè)計已有先例

示范工程是新技術(shù)或新方案第一次工業(yè)化應(yīng)用的工程，帶有試驗的性質(zhì)，目的是總結(jié)出某種可供借鑒、參考的經(jīng)驗或典范，在此基礎(chǔ)上對原示范工程設(shè)計進行完善，成為今后同類工程建設(shè)設(shè)計的基礎(chǔ);示范工程的新技術(shù)或新方案，可以是有一定風(fēng)險的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、新原料、新廠址、新規(guī)模、新組合等一種或幾種的應(yīng)用，所取得的成果具有推廣價值。示范工程可以是一套生產(chǎn)裝置(示范裝置)，也可以是一個綜合工廠(示范工廠)。從某種意義上講，示范工程在工程建設(shè)階段相當(dāng)于技術(shù)開發(fā)過程中進行的工業(yè)規(guī)模的“中試”，示范工程的工程設(shè)計可看作是“中試設(shè)計”，示范工程運行后所進行的完善設(shè)計可看作是技術(shù)開發(fā)過程中的“基礎(chǔ)設(shè)計”。從技術(shù)開發(fā)過程研究規(guī)定需要開展概念設(shè)計來看，對有開發(fā)作用、示范作用的新型化工廠建設(shè)，在開展可行性研究之前，應(yīng)開展工程建設(shè)項目的概念設(shè)計。我們有時可以選取一個已經(jīng)建成、運行良好、相關(guān)參數(shù)相同的工廠作為“參考工廠”。有“參考工廠”的工程設(shè)計看上去比較簡單，似乎可以“翻版設(shè)計”，但實際上，由于廠址條件不同、技術(shù)改進，以及新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)的頒布帶來的設(shè)計改變，新建工廠與“參考工廠”不可能完全相同，這就需要在正式開展工程設(shè)計之前進行概念設(shè)計，在參考工廠的基礎(chǔ)上找出變化的內(nèi)容對工廠建設(shè)的影響，制定設(shè)計原則。眾所周知，工程具有“一次性”和“成果不可挽回性”的特點，這意味著工程是一次性的，而工程成果的使用是重復(fù)、長期的，所以工程建設(shè)前期需要花大力氣，對工程進行全方位的研究，理順與各種需求關(guān)系，理順內(nèi)部各主要裝置與系統(tǒng)、輔助裝置、公用工程的關(guān)系和配套需求，優(yōu)化全廠工藝流程和各生產(chǎn)裝置工藝流程，否則在工程實施階段進行修改或既成事實，均會增加工程投資或影響工程的使用。工程成果的不可挽回性決定了工程不能像其他事情那樣做壞了可以重來，也不可試著做，工程必須確保成功，一旦工程失敗就永遠失去了重新實施原工程的機會。這也說明在工程建設(shè)實施前，需要深入開展前期工作的必要性。工程概念設(shè)計正是在工程前期研究、論證過程中，整體上深層次研究所要建設(shè)工程的一個環(huán)節(jié)，或者說機會，缺少這個環(huán)節(jié)帶來的影響在以后的建設(shè)中無法彌補。雖然對于化工工程建設(shè)階段的概念設(shè)計在國內(nèi)尚無規(guī)定，但在國內(nèi)外的工程規(guī)劃或研究中均有先例。20世紀(jì)70年代，美國能源部(UnitedStatesDepartmentofEnergy)在組織煤炭資源利用技術(shù)開發(fā)時，曾組織過部分項目的概念設(shè)計，如格雷斯公司(W.R．GRACE＆CO．)在部分專利商(設(shè)備供應(yīng)商)的支持下，組織編制了“合成氣示范工廠項目的商業(yè)化工廠概念設(shè)計與評價”(SynthesisGasDemonstrationPlantProgram，PhaseI．CommercialPlantConceptualDesignandEvaluation，1979)［6］，該報告包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、商業(yè)化工廠設(shè)備清單及參數(shù)、工藝流程、區(qū)域平面布置圖、技術(shù)經(jīng)濟比較研究、風(fēng)險提示等內(nèi)容;20世紀(jì)末，中國石化工程公司完成了“21世紀(jì)千萬噸煉油廠概念設(shè)計(研究)”［7］，指導(dǎo)了中石化鎮(zhèn)海煉化、中海油惠州煉化、中石油廣西石化等多個工廠的設(shè)計;遼寧大唐國際阜新煤制天然氣公司組織完成了“面向城鎮(zhèn)用戶的現(xiàn)代煤制天然氣工廠概念設(shè)計(研究)”［8］，通過了中國石化聯(lián)合會組織的評審并得到了應(yīng)用。另外，在核電站設(shè)計過程中，盡管概念設(shè)計也不是規(guī)定的必經(jīng)工程設(shè)計程序，但得到了高度重視，認(rèn)為是初步設(shè)計的準(zhǔn)備階段，要從前期準(zhǔn)備階段開始［9］。

4工廠概念設(shè)計的基本內(nèi)容

我們認(rèn)為，工程設(shè)計階段的工廠概念設(shè)計，其內(nèi)容可以比照技術(shù)開發(fā)階段概念設(shè)計的內(nèi)容討論全廠性問題，它通過分析設(shè)計需求和技術(shù)現(xiàn)狀，找出滿足需求的技術(shù)策略并在設(shè)計中體現(xiàn)，是設(shè)計者綜合已有成果(如開發(fā)成果、文獻數(shù)據(jù)以及類似的工程、操作數(shù)據(jù)和工作經(jīng)驗等)，通過分析研究之后，按未來的工廠規(guī)模，從工程角度出發(fā)進行的預(yù)設(shè)計。通過這樣一個設(shè)計，以暴露提出擬定的全廠流程、主要化工單元(裝置)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、控制方案、安全和環(huán)保等在工程設(shè)計中將會存在的問題，同時提出解決途徑及方案，并進行經(jīng)濟評價，調(diào)整技術(shù)策略。其主要內(nèi)容應(yīng)包括:原料和成品的規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的估計，工藝流程圖簡要說明，物料衡算和熱量衡算，主要設(shè)備的尺寸、型號和材質(zhì)的要求，檢測方法，輔助工程和配套工程初步方案、全廠總圖布置初步方案，主要技術(shù)指標(biāo)和包括投資、成本的估算，投資回收預(yù)測的經(jīng)濟指標(biāo)，“三廢”治理的初步方案，對下一步工作的建議。工廠概念設(shè)計是較為詳細的技術(shù)方案，其深度應(yīng)相當(dāng)于預(yù)初步設(shè)計，對于不同的項目，其要求可有所不同。工廠的概念設(shè)計主要用以解決以下問題:一是對開發(fā)的新技術(shù)進行深入的分析和討論，提出工業(yè)化中可能出現(xiàn)的問題及對全廠的影響，并分析其中哪些技術(shù)是可靠的，還缺哪些數(shù)據(jù)和需要驗證的技術(shù)，對新技術(shù)有一個明確的認(rèn)識;二是用系統(tǒng)工程的觀點，吸收、集成有關(guān)技術(shù)成果，研討改進技術(shù)方案，爭取轉(zhuǎn)化率、收率、能耗、設(shè)備投資、安全、環(huán)保、占地、配套等的總體最優(yōu);三是做出認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟分析和市場預(yù)測，分析產(chǎn)品及目標(biāo)市場并提出對策，分析設(shè)備、材料的可獲得性，哪些技術(shù)和設(shè)備由自己開發(fā)，哪些用已有的，哪些需要進口;四是提出工廠建設(shè)條件和運營的要求，以及廠址的滿足情況，做出技術(shù)比較;五是找出工廠的特點對社會可能產(chǎn)生的影響，廠址所在地對工廠的要求，提出相互適應(yīng)的措施;六是明確全廠性輔助工程和公用工程配套要求，提出初步方案;七是對全廠總圖布置進行論證和分析，提出滿足要求的基本條件;八是暴露設(shè)計工作中存在的問題和不足之處，從而能及時解決問題，以便集中力量解決最關(guān)鍵的問題。概念設(shè)計應(yīng)在可行性研究之前進行。沒有依托項目的示范工程的概念設(shè)計屬于一個假想設(shè)計，應(yīng)由開發(fā)單位聯(lián)合設(shè)計單位完成，為投資方?jīng)Q策提供依據(jù)，或據(jù)此尋找投資方。有依托項目的示范工程的概念設(shè)計是一個預(yù)設(shè)計，應(yīng)結(jié)合項目實際，由建設(shè)單位組織設(shè)計單位和開發(fā)單位共同完成，從項目前期準(zhǔn)備階段開始進行，該項工作可以作為預(yù)可研階段的專題研究，其成果可以作為可行性研究的依據(jù)，也可以作為總體設(shè)計的內(nèi)容，為后續(xù)的初步設(shè)計或基礎(chǔ)工程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。概念設(shè)計進行得越早，后續(xù)工程設(shè)計越主動。

5結(jié)語

大型化工廠建設(shè)投資大，技術(shù)復(fù)雜，存在很大的不確定性。如何做好頂層設(shè)計，從技術(shù)、經(jīng)濟、社會發(fā)展的角度把最有希望的方案設(shè)計出來作為設(shè)計工作的方向，這是一種系統(tǒng)化的分級決策過程，也正是概念設(shè)計的真諦，是工程設(shè)計過程中十分關(guān)鍵的一項工作。目前盡管工廠概念設(shè)計還不是規(guī)定的工程設(shè)計階段，但設(shè)計是“制造”的基礎(chǔ)，因而對于大型化工廠這樣復(fù)雜的工程項目，在項目早期開展概念設(shè)計，以新的視角、科學(xué)定義項目內(nèi)容、研究和制定建設(shè)策略、明確項目目標(biāo)并對其給出初步評價，是十分必要的。通過概念設(shè)計可以尋找最佳工藝流程(即選擇過程單元以及這些單元之間的相互連接)和估算最佳設(shè)計條件，使全廠輔助工程、公用工程配置最優(yōu)化、全廠布置最佳化。成功的概念設(shè)計不但可以節(jié)省大量的人力和物力，還可以加快新技術(shù)的開發(fā)和推廣速度，提高開發(fā)的技術(shù)水平和工廠的運營價值。

參考文獻

［1］中國石化咨詢公司．中國石油化工集團公司暨股份公司石油化工項目可行性研究報告編制規(guī)定，2005:1．

［2］張玉卓．煤潔凈轉(zhuǎn)化工程［M］．北京:煤炭工業(yè)出版社，2011:77．

［3］化學(xué)工業(yè)部．化工新技術(shù)開發(fā)管理條例．1986．

［4］中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)部．最新石化工程創(chuàng)新設(shè)計與技術(shù)改造實施手冊(第一卷)［M］．北京:中國石化出版社，2006:7－9．

［5］倪進方．化工過程設(shè)計［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999:5－8．

［6］W．R．GRACE＆CO．SynthesisGasDemonstrationPlantProgram，PhaseI．CommercialPlantConceptualDesignandEvaluation［R］．1979．DOE/ET－77－C－01－2577．

［7］張維忠．21世紀(jì)千萬噸/年級煉廠概念設(shè)計(研究)通過技術(shù)鑒定［J］．石油化工設(shè)備技術(shù)，2003，(3):11．