株冶锌电解厂精益生产实践

2011-03-17李湘平

湖南有色金属 2011年4期

李湘平

(中南大学商学院,湖南长沙 410083)

中国经济虽然得到了高速的发展,经济实力也在不断增强,但相对粗放的经济结构,使中国经济对资源的依赖性很强,促使原材料价格上升,企业的成本增加。株洲冶炼集团股份有限公司(以下简称株冶)是国内铅锌冶炼的龙头企业之一,但是在经济利益的驱动下,国内铅锌冶炼的产能扩张迅猛,对资源的争夺愈演愈烈,原辅材料价格上涨,使企业的生产成本大幅度上升。锌电解厂是株冶下属的一个生产厂,主要承担锌湿法冶炼电解工序的各项工作,其主要的技术经济指标是直流电单耗,如果直流电单耗低,那么产品的生产成本就会大大降低。精益生产是当今世界比较先进的生产管理方式,锌电解厂推行精益生产的目的就是要降低生产成本。

1 精益生产的概念及相关理论

1.1 精益生产的概念

精益生产是日本丰田公司结合当时的国情而产生的一种生产方式。精益生产是在生产的各个方面,根据其特点运用不同的管理方式,以降低成本为目标,通过准时化生产、全面质量管理等方法来实现企业的经营目标。精益生产要求对企业的各个方面进行改革,使生产系统能很快适应不断变化的市场需求,实现企业利润最大化。

1.2 精益生产的理论

1.2.1 准时化生产

准时化生产是依据市场需求,将生产计划准时地安排到产品生产的各个环节当中,由下一道工序来决定上一道工序的生产,并使整个生产系统的各个环节协调配合,最终实现生产目标。

1.2.2 全面质量管理

全面质量管理是指在全社会的推动下,企业中所有部门、所有人员都以产品质量为核心,把专业技术、管理技术等结合在一起,建立一套科学、严密、高效的质量保证体系,控制生产过程中影响质量的因素,以优质的工作、最经济的办法提供满足用户需要的产品的全部活动。

1.2.3 团队工作法

一个生产系统不是单一的,是由许多生产部门组成的,部门之间不是孤立的,有着千丝万缕的联系。生产系统的工作成就,是部门之间协调配合的结果,也是人员之间团结协作的结果。团队工作法要求每个员工都参与决策,并且要一专多能,能适应团队的各项工作,团队成员之间要相互信任。

1.2.4 5S管理

“5S”管理是实现精益生产的基础,它要求对生产现场的环境进行综合评价,有针对性地制订计划与措施,达到现场规范化管理的目的。“5S”活动的包括五项内容:一是整理,就是彻底清理生产现场,丢掉不需要的东西,将需要的东西进行分类;二是整顿,就是将现场物品进行定置摆放;三是清扫,就是将现场打扫,保持干净;四是清洁,就是要维护好整理、整顿、清扫的成果,使现场保持完美;五是素养,就是要求员工要有良好的工作和生活习惯,它是“5S”的核心。

1.2.5 持续改善

持续改善是指对企业不同领域或工作位置上所做的不断的改进和完善。具体体现在以超前的思维方式预见今后生产过程中可能遇到的问题,并利用现有的方法进行调整。它的关键就体现在“持续”上。工作过程就是一个解决问题的过程,老问题解决了,新问题又出现了,这就必然要求改善要有持续性,并通过不断地积累来推动企业的进步。

2 锌电解厂现状问题分析

2.1 生产组织的计划性不强,产量误差大

生产组织计划都是以月计划为主,而忽视了日计划的重要性,锌电解厂的生产职能部门与上级主管部门和下级生产部门没有达到充分的沟通,当生产出现波动时,产量变化的异常信息不能及时传递,导致产量误差大,从而引起直流电单耗上升,成本也随之上升。

2.2 质量管理不全面,工艺质量操作措施缺失

锌电解厂影响产品质量的主要杂质是铜和铅,所以尽量减少铜和铅污染物进入生产系统是质量控制的关键。由于用工形式多样,大部分派遣员工操作技能较差,质量意识淡薄,操作马虎,使铜和铅污染物进入系统的量大大增加,加上没有规范的工艺质量操作措施,员工的操作随意性较大,产品质量难以控制。

2.3 现场管理不规范,物品摆放混乱

现场是企业的窗口,现场的情况可以清楚地反应企业的管理水平,现场是企业管理活动的缩影,企业的主要活动都是在现场完成的。锌电解厂的生产规模大,现场范围广,厂房分散,物料品种多、量大,由于没有形成有效的现场管理规范,导致物品摆放混乱,加上有色冶炼特有的工艺性质,使厂房和现场物品腐蚀严重,现场管理难度非常大,难以发挥现场资源组合的最佳效用。

2.4 操作管理不精细,岗位操作粗糙

锌电解厂各个岗位的操作质量对直流电单耗的影响非常重要。在现有条件下,由于操作意识、操作技能、操作管理等方面存在不足,所以整体操作水平没有达到精益生产的要求,主要存在以下几点问题:

1.阴阳极板处理不到位。阴阳极板是锌电解厂生产过程中最主要的辅助材料,在生产中阴极板要循环使用,时间长了就会产生缺陷,如板面不平整、有花纹等,同时阳极上会不断地产生阳极泥,不及时铲除就会导致短路,这些问题不及时处理的话,都会引起直流电单耗上升。

2.技术条件控制不当。电解液温度、电解液流量、电解液的酸锌含量是三个主要的技术条件,如果控制不好,对生产有直接的影响。技术条件的控制由于没有引入自动化,完全依靠人工操作来调整。如果电解液温度偏高,电解液中的杂质就会更加活跃;如果流量偏小,电解液的酸锌含量异常,就会产生锌离子贫化现象,这些都会导致生产不正常,直流电单耗上升,成本升高。

3.平整阳极不认真。在生产过程中阳极上会不断积累阳极泥,需要定期清理和平整。由于阳极的平整工作都是人工完成的,操作质量非常重要。如果员工操作不认真,会导致清理不干净引起槽内接触、阳极泥掉入槽面和槽内引起短路等后果,使直流电单耗上升。

4.电解槽下液管未清理干净。由于溶液中含有一定量的钙离子和镁离子,所以容易产生结晶物。下液管是电解液进入电解槽的唯一通道,下液管内壁容易产生结晶,出现下液不畅甚至堵塞,堵塞后电解液就不能顺畅地进入电解槽,导致槽内锌离子贫化,出现生产异常。下液管清理虽然有专人负责,但约束机制不健全,清理人员的工作责任心、监管制度等还存在不足。

2.5 设备自动化程度不高,劳动强度大

锌电解厂的生产90%以上都是靠人工操作来完成的,包括锌片剥离、阳极平整、阴极平整、阴极板焊接等,其中锌片剥离完全是由人工来完成,工作量非常大,操作人员很辛苦,在一定程度上影响了操作的质量。

3 精益生产改进方案

3.1 生产组织计划方案

按照精益生产的要求,采用“拉动式”生产系统。根据上下道工序的生产情况来决定锌电解厂的生产规模,这就要坚持准时化生产,通过准时化生产来保证在必要的时间生产必要产量的合格产品。

1.加强与上级生产组织部门的联系和沟通,及时了解上道工序甚至上几道工序和下道工序的生产情况,合理安排生产规模,防止超负荷和生产不足的现象出现。

2.在月计划指导下,把重点放在日计划的组织上,合理安排每天的生产。根据当天直流电的输送情况,按下列公式估算出各个班组的产量:

式中W为析出锌产量;q为锌电化当量;I为电流强度;n为电解槽数;t为析出时间;η为电流效率。

为了更好地发挥电力资源的作用,电力部门推行分时计价,用电高峰时电价高,用电低峰时电价低,鼓励用电单位在用电低峰时多用电。锌电解厂从降低成本的角度出发,充分地利用这一政策,在每天电价最高的18点至22点输送较低的电流,电价最低的22点至次日7点输送较高的电流,其余时间输送适中的电流,在不影响当天产量的前提下,将用电成本降到最低。就全年而言,一般3～7月份电力充沛,优惠政策多,所以这段时间尽量组织高产,其他月份电力相对较紧张,产量就下调,甚至组织低负荷生产,或安排停产检修,将生产成本尽量降到最低。由于每天各时段的电流不相等,所以要按以下公式来估算各班组的产量:

也就是将电流与其输送的时间相乘后再累加,最终得出估算的产量。

各班组根据计划产量组织生产,并及时将生产情况向生产组织部门汇报。在实际生产过程中,如果出现异常情况导致不能按计划完成产量,则要及时向上级汇报,并及时对计划进行调整,从而确保产量计划的准确性,减少误差。

3.实行班组产量计划的班长负责制,由当班班长对当天班组产量的准确性负责,异常信息由当班班长负责传达。

全世界槭树科植物超过200 种，我国已知分布有151种,占全世界槭树种类的75%。河南自然分布的槭树共有2 属、23种、2亚种、9变种, 约占全国槭树科植物种类的15%，但扩散成分丰富，过渡特征明显[2]。其中既有华北五角枫、茶条槭等景观价值很高的种类，也有河南杈叶槭、小杈叶槭等河南特有分布种类。

3.2 全面质量管理方案

锌电解厂一贯以来坚持实施全面质量管理,取得了一定的效果,并通过了IS09001:2000标准的质量体系认证,但也存在一些问题,结合实际,通过改进,以实现精益生产,降低直流电单耗。

1.树立“产品质量是生产出来的,而不是检验出来的”的理念。最好的精益生产商们坚信生产岗位是真正增加价值的地方,而不是通过间接的管理活动来增加产品的价值。员工们要把“事后把关”转变为加强“事前预防”,重视过程控制。

2.加强对操作员工的管理。一方面,通过全面质量管理思想和方法的宣传教育,强化员工的质量意识,特别是加强对派遣员工的质量意识教育。另一方面,把派遣员工作为重点,加强技能训练,让员工充分理解质量标准和作业标准。

3.积极开展QC小组活动。QC小组紧紧围绕生产实际,是促进质量管理和现场管理的重要手段。积极开展QC小组活动,有利于提高人的素质,预防质量问题和改进质量,实现全员参加管理,增强人的团结协作精神,提高管理水平。通过员工的积极参与,可以在一定程度上实现员工的自身价值,激发其积极性和创造性。

4.制定工艺质量操作措施。针对工艺质量操作措施缺失的情况,制定和规范工艺质量操作程序和方法,特别是制定控制和降低产品含铜和含铅措施,以提高操作质量和操作效率,减少操作失误,从而获得高水平的操作质量和产品质量。

3.3 “5S”现场管理方案

按照“5S”管理的五项内容和要求,对现场进行了彻底的整治。

1.整理。将现场不必要的物品清理掉,使作业空间大大增加,操作现场更加宽敞,便于操作;物品摆放更合理,便于快捷地查找,提高了工作效率;通道变得更加畅通,消除了安全隐患。

2.整顿。根据“定置、定量、定容”的原则,把需要的事和物加以定量和定位。物品摆放要有固定的区域,放置场所要明确,摆放地点要合理化、科学化,摆放不同物品的区域标记不同的色彩,以便于区别。通过合理的布置和摆放,可以快速地取得所需物品,提高了工作效率。

3.清扫。将现场看得见和看不见的地方打扫干净,特别是要清理干净卫生死角、清扫工作重点和难点的地方,保证现场清洁。制定卫生打扫的管理制度,提出打扫卫生的规范,操作员工要经常打扫卫生,工作过程中要不断维护现场卫生,在各工段和岗位内实行卫生维护责任制。

4.清洁。清洁的目的就是为了保持前几个环节的成果。整理、整顿、清扫等一时做到并不难,但要长期维持就不容易了。通过一定的措施,如工段长和班组长的重视、合理适用的制度、定期的检查、恰当的经济处罚等,以此来督促各工段的“5S”改善后的清洁工作,取得了良好的效果。

5.素养。通过班前会、工段大会等手段,提高员工的文明礼貌水准,促使每位员工养成良好的工作和生活习惯,遵章守纪,遵守规则,并严格按规则去执行。对全体员工进行精益生产知识和“5S”知识培训,各级领导也不断地督促和教育员工,灌输开展“5S”活动的相关理念,从而提高员工素质。

3.4 精细化操作管理方案

锌电解厂各个岗位的操作由于受操作意识、操作技能、操作管理等方面的影响,还存在许多不足,操作不当、操作不细、操作不精,对直流电单耗和析出锌质量等有很大的影响,所以特别提出了精细化操作管理这一理念。

1.加强阴阳极板的处理。作为锌电解厂最主要的辅助材料,阴阳极板的质量好坏对电解的析出、电流效率等有直接的影响。为了保证槽上操作的规范性、上槽阴极板的质量,制定了槽上“把四关”,槽下“七不准”的操作法,以此来对阴阳极板的质量进行把关。

2.合理控制技术条件。对锌电解厂的几个主要技术条件提出如下具体的控制范围和要求:(1)电解液温度,控制范围:37～42℃。正常情况下,岗位人员每2 h对电解液温度进行抽检,发现异常及时进行调整,保持电解液温度的重要调节设备冷却塔的完好,通过调节冷却塔的制冷量来调节电解液温度; (2)电解液流量,控制范围:采取目测的方法,供液溜槽内的液面高度与供液溜槽内的挡板基本持平,略保持有微溢流。通过定时巡检,掌握各个列的流量情况,利用局部调整和整体调整来保持流量的正常; (3)电解液酸锌含量,控制范围:Zn 40～65 g/L, H2SO4145～200 g/L。通过对电解废液的化验,掌握其酸锌含量的多少,再通过调节新液的加入量来控制溶液的酸锌含量。将新液加入量由模拟化改成数据化,使加入量更加准确,操作更方便、更精确。

3.认真平整好阳极。平整阳极一般采取两种方式:一是在出装槽过程中,槽上操作人员通过认真细致地观察,发现并标识好槽内接触的阳极,当天平整好,保证不再接触;二是定期组织对每一片阳极进行平整。对于阳极平整的质量,班组、工段、厂部三级把关,要求员工严格按操作规范操作,并制定奖惩制度来进行约束。

4.抓好下液管清理工作。改变原来的专人清理模式,下液管的清理由生产班组负责,推行“谁使用谁负责管理”模式,将利益和责任紧密结合起来,这样清理人员就更加负责,清理质量更好。在清理周期上,也由原来的3～5 d缩短至2 d,这样下液管的结晶就会大大减少,堵塞现象也会大大减少。

3.5 设备改进方案

为了减轻工人的劳动强度,提高操作质量,株冶集团及锌电解厂一直在努力提高电解的自动化程度,其主要体现在设备的自动化方面,包括添加先进的自动化设备、对现有的设备进行改造升级等,如新建制冷能力更强的冷却塔、为溶液输送泵安装变频调速器等,不但使技术条件控制更加便利,还减轻了操作人员的劳动强度。2009年投产的新10万t电解,引进了日本的自动化剥锌机和自动化阳极平整机,使电解的操作人员大大减少,不但提高了工作效率,还提高了操作质量。

4 实施精益生产改进方案效果评价

锌电解厂的主要指标目标为:直流电单耗≤3 030 kWh/t,产品含铜合格率≥92%,含铅合格率≥96%,提出的精益生产改进方案都是围绕这些指标进行的。改进方案是在2009年上半年提出并制定的,当年下半年开始实施。在实施精益生产改进方案过程中,定期进行检查,并不断总结经验和教训,不断完善各项措施,确保持续改进,最终达到完成目标值的目的。

实施精益生产改进方案前后的效果对比分别列于表1、表2。

表1 锌电解厂2009年1月至2010年6月直流电单耗情况 kWh/t

从表1中的数据可以看出,2009年的直流电单耗都大于目标值(3 030 kWh/t),而且上半年还呈上升趋势,在下半年开始实施精益生产方案后,直流电单耗呈明显的下降趋势,虽然电耗下降,但仍然高于目标值。2010年上半年,直流电单耗指标均控制在3 030 kWh/t以内,精益生产改进方案实施初显成效。

表2 锌电解厂2009年1月至2010年6月产品质量情况 %

从表2中可以看出,2009年产品含铜合格率只有3个月达到了目标值(92%),平均值为90.92%,没有达到92%的合格率目标值,含铅合格率也只有3个月达到了目标值(96%),平颈频为95.39%,没有达到96%的合格率目标值。通过实施精益生产改进方案,合格率有了明显的上升,2010年上半年含铜合格率有5个月达到了目标值(92%),平均值为92.78%,超过了92%的合格率目标值,含铅合格率也有5个月达到了目标值(96%),平均值为96.67%,也超过了96%的合格率目标值。