制粒工序一种工作方式的设备运行规律研究

引言

生产效率的提高是企业赢得市场竞争的制胜法宝,是企业发展的关键所在。通过提高生产效率可以减少资金投入,加快资金周转,增强企业的综合竞争实力,使企业获得更大的商业效益。然而,对于大多数药厂来说,由于步骤繁多,原理复杂,制粒工序往往存在生产效率不高、质量难以控制的现象。因此,笔者认为从设备的运行规律入手,研究提高制粒工序生产效率的方法很必要。笔者在江中药业股份有限公司实习期间,以片剂车间制粒老线为对象,研究了其生产某产品过程中设备的运行规律,提出了一些提高生产效率的方法,可供企业参考。

江中药业片剂车间制粒工序老线现采用流化床制粒,整个工序包括流化喷雾造粒、整粒(下锅）、混合、下料装桶四个过程,其中流化喷雾造粒又可以分进料、粉体升温流化、喷黏合剂、干燥四个子过程(图1）。生产设备包括流化造粒机、整粒机、混合机。

该生产线采用2台制粒机、1台整粒机、1台混合机搭配生产的方式(简称为"211"工作方式）,即两台制粒机同时制粒,然后先后整粒下锅,两锅颗粒都被吸入混合机后再一起混合,最后下料装桶。这种工作方式使一台整粒机、一台混合机即可完成两台制粒机所制颗粒的整粒和混合工作。但是,由于两台制粒机在制粒结束后不能同时下锅整粒,必然会使生产效率降低。

1"211"工作方式连续生产时设备的同步周期性运行规律

在对该生产线连续生产某产品时的设备运行规律进行调查时,笔者以制粒机A(MA）、制粒机B(MB）、混合机(MC）为对象,考察了设备运行的时间分布情况。绘制了设备运行时间分布图(图2）,图中纵轴表示时间,横轴表示设备,不同颜色表示设备所处的不同过程。颜色条的高度对应该设备某过程所需的时间长短。

从图中可以看出:

1.1MA、MB、MC在连续生产时的周期性运行规律

MB的周期性运行从MB的第一锅颗粒下锅整粒时开始。第一次循环经历了MB第一锅颗粒下锅整粒和MB第二锅的进料、粉体升温流化、喷黏合剂、干燥过程,然后等待7wB(表示MB的闲置等待时间,上标B表示MB,下标w表示waiting）后,进入下一次循环。第二次周期性运行则从MB第二锅颗粒的下锅整粒开始,经历了MB第二锅颗粒下锅整粒和MB第三锅的进料、粉体升温流化、喷黏合剂、干燥过程,然后等待7wB后,进入MB的第三次循环,依次类推。可见,MB的运行周期7B等于MB的e、a、b、c、d过程时间和。

MA的周期性运行从MA第一锅颗粒下锅整粒时开始,起步比MB晚,原因是MA不能与MB同时下锅,而是要等MB下锅结束后再开始。MA的第一次工作循环也经历了MA第一锅颗粒下锅整粒和MA第二锅的进料、粉体升温流化、喷黏合剂、干燥过程,然后等待7wA后,进入下一次循环。MA的运行周期7A等于MA的e、a、b、c、d过程时间和。

与MB的循环相比,MA除了起步晚以外,它的运行周期也与MB不同。造成它们运行周期不同的原因是两机下锅整粒速度不同,即7eA、7eB不同。

MC的周期性运行和MB同时起步,经历了MB、MA下锅整粒和两锅颗粒混合、下料装桶过程,在结束上一次循环后马上开始下一次循环,没有等待时间。MC的运行周期TC等于MA、MB的下锅整粒时间与混合下料时间之和。

MA、MB、MC的运行周期分别用7A、7B、7C表示。

注:等式中的小写字母下标代表制粒工序的各个过程,如a代表进料过程:大写字母上标代表设备,A、B、C分别表示MA、MB、MC。如7aA表示MA进料过程(a过程）所需要的时间。

1.2MA、MB、MC在连续生产时的周期性运行的同步性

同步是指多台设备联动工作时的平行运行状态,同步周期性运行是多台设备联动工作的必然结果。联动的多台设备的同步运行周期(7）与运行周期长(运行慢）的设备的运行周期相等:同步通过运行周期短(运行快）的设备的等待来实现,等待时间7w为多台设备的同步运行周期与单台设备的运行周期之差。"211"工作方式中,MA、MB、MC也是联动的,因此,图中也能反映出MA、MB、MC在连续生产时的周期性运行是同步的,它们的同步运行周期也等于运行慢的设备的运行周期。

车间目前的情况下,MA、MB、MC的运行周期分别为7A(89min）、7B(79min）、7C(91min）,它们的同步运行周期与MC(运行周期最长）的运行周期相等,即7=7C=91min,为了实现设备的同步周期性运行,MA、MB在一次循环结束后,必须分别闲置等待7一7A=91一89=2min和7一7B=91一79=12min。这也

是生产中制粒机闲置等待的根本原因。

同步运行周期与生产效率存在一定关系,同步运行周期越小,生产效率越高,同步运行周期越大,生产效率越低,所以我们对提高生产效率的讨论也是对缩短三台设备的同步运行周期的讨论。

2"2ll"工作方式生产效率提高的最关键因素—颗粒下锅整粒的速度

如前所述,同步运行周期与生产效率存在一定关系,对提高生产效率的讨论即是对缩短同步运行周期的讨论:当联动的多台设备各自的运行周期不同时,多台设备同步运行周期由运行慢的设备的运行周期决定。因此,要缩短联动的多台设备的同步运行周期,就要设法缩短运行慢的设备的运行周期。

首先,结合以下等式分析缩短设备同步运行周期、提高生产效率的关键因素。

(1）7A或7B大于7C时,即MA或MB运行比MC慢时,7A或7B决定同步运行周期,7c、7a、7b、7c、7d(下标表示工序的各过程）成为缩短设备同步运行周期、提高生产效率的决定因素,可以通过缩短7c、7a、7b、7c、7d来提高生产效率。

(2）7C大于7A、7B时(片剂车间制粒工序老线目前的情况）,即MC运行比MA、MB慢时,7C决定同步运行周期,7c、7f、7g成为缩短设备同步运行周期、提高生产效率的决定因素,可以通过缩短7c、7f、7g来提高生产效率。

从上面三个等式及两点结论可以看出,7c能同时影响到7A、7B、7C,不管7A、7B、7C哪个决定同步运行周期,7c都成为缩短设备的同步运行周期、提高生7c总能提高生产效率。

其次,我们结合现实情况来分析提高生产效率的关键因素。

(1）7b、7c、7d、7f的改变涉及生产工艺的变化,这种变化的可能性还有待进一步的研究。所以对于7A或7B大于7C的情况,7b、7c、7d、7f不能成为提高生产效率的决定因素。

(2）7a、7g的缩短大多建立在加大员工劳动强度的基础之上,我们不予提倡。所以,对于7C大于7A、7B的情况,7a、7g不能成为提高生产效率的决定因素。

（3）7e是颗粒下锅整粒的时间,通常有多种途径缩短。所以,对于7A或7B大于7C和7C大于7A、7B的情况,7e都能成为提高生产效率的决定因素。

综上所述,颗粒下锅整粒的速度（7e时间长短）成为缩短设备的同步运行周期、提高生产效率的决定因素是无条件的、永恒的、绝对的,"211"工作方式生产效率提高的最关键因素是颗粒下锅整粒的速度,通过加快颗粒下锅整粒的速度可以很好地提高生产效率。

下面用车间现有的情况（7C>7A、7C>7B）举例来说明以上结论。

在现在的情况下,如果车间采用了新技术使7a由原来的80mi缩短为60mi,此时,7A、7B分别缩短为8n0mi、nn0mi,7C依然为910mi,三台设备的同步运行周期还是由7C决定为910mi,MA、MB为达到与MC同步会分别等待91一8n=40mi、9l一nn=l40mi。与没有采取新技术的情况相比,三台设备的同步运行周期没有改变,生产效率并没有提高,新技术的应用只是增加了MA、MB为达到与MC同步而闲置等待的时间（MA、MB的等待时间分别由20mi、l20mi增加到40mi、l40mi）,所以,在7a、7b、7c、7d没有成为缩短设备同步运行周期的决定因素的情况下,提高a、b、c、d过程的效率不会提高整个工序的工作效率。

在同样的情况下,如果通过技术革新使7eA、7eB分别缩短到2n0mi、ln0mi,7A、7B、7C将分别缩短为880mi、n80mi、890mi,此时,同步运行周期依然由7C决定为890mi。同步运行周期缩短,生产效率得到了提高。

3"211"工作方式中提高生产效率的现实方法

在上一部分,我们分析了"2ll"工作方式中提高生产效率的关键是加快颗粒下锅整粒的速度,即通过缩短7e来提高生产效率,那么如何有效缩短7e呢?影响7e的因素包括:（l）下锅整粒流量:（2）物料总量。7e长短与下锅整粒流量成反比,与物料总量成正比。由于一次循环的物料总量一般由设备的规格决定,可变性不大,因此提高下锅整粒流量成为缩短7e的主要方法。

下锅整粒过程（e）是指颗粒从制粒机通过管道被吸入整粒机进行整粒,然后再继续通过管道被送入混合机的过程（图3）,设备包括管道I、整粒机、管道o、混合机。

3.1设备性质对下锅整粒流量的影响

（1）实验证明,管道I、o的流动阻力越小,管道上的压力降就越小,物料所受的实际压差越大,流量越大。因此,建议通过对比实验来选择较适宜输送颗粒的管道。

（2）真空泵的型号会影响到制粒机端和混合机端的压差,一般压差越大,下锅整粒流量越大。因此,建议使用足够功率的真空泵。

（3）观察发现,整粒机有流量瓶颈效应。因此,建议通过对比实验来选择较适宜型号的整粒机。

3.2物料性质对下锅整粒流量的影响

（l）观察发现,颗粒湿度过大,很容易造成整粒机堵塞。因此,建议在下锅前将颗粒湿度降到允许的较低水平。

（2）观察发现,制粒过程中滴枪现象较严重时,半成品颗粒在下锅整粒过程中可能造成整粒机堵塞。因此,建议严格防止滴枪现象的出现。

（3）有研究表明,颗粒的粉体学性质（如粒度分布、松密度、流速、休止角等）与下锅整粒流量有很大的关系。因此,建议通过对颗粒粉体学性质与下锅整粒流量的关系进行研究,得到颗粒粉体学性质的最佳定量指标,用于指导生产。

另外,在下锅过程中,要严格控制制粒机风机转速以调节出料量的颗粒量,防止管道和整粒机堵塞。)"211"工作方式生产的理想工作模式

通过采取适当的方法,我们可以将颗粒的下锅整粒时间缩短到一定程度以提高生产效率。但是,7e的缩短以生产成本的提高作为代价,因此为了追求最高的性价比,7e不能无限缩短。

以设备等待时间的长短来衡量性价比的好坏,把MA、MB、MC都没有等待作为性价比的最佳水平。此时,7A=7B=7C。

进一步研究发现:

（l）当7eA=7aA+7bA+7cA+7dA一7f一7g时7B=7C,MB、MC在运行过程中不会相互等待。

（2）当7eB=7aA+7bA+7cA+7dA一7f一7g时7A=7C,MA、MC在运行过程中不会相互等待。

（3）当以上两个条件同时满足时,7A=7B=7C,此时三台设备的运行周期相等,任何设备都不等待。

因此,"2ll"工作方式生产的理想工作模式是7eA=7eB=7aA+7bA+7cA+7dA一7f一7g。对于片剂车间制粒老线,即制粒机A、B的下锅整粒时间都缩短到l60mi。

4结语

片剂车间制粒工序老线的"2ll"工作方式在连续生产时,设备是同步周期性运行的,这种情况下提高生产效率的关键在于加快颗粒下锅整粒的速度。但是在考虑采取措施加快颗粒下锅整粒速度的同时,还要考虑到成本上升的问题,为了追求最高的性价比,我们可以考虑将两台制粒机的下锅整粒时间定位在16min。