從鋁箔生產流程的發展和基本問題出發,結合國內外鋁箔企業的生產實踐,提出了鋁箔生產流程優化設計的研究方向和關鍵問題.優化的鋁箔生產流程要運用計算機信息技術、光、電、液等技術的綜合成果,從工序柔性化,生產連續化、均衡化和大規模定制四個方面實現鋁箔生產的高質量、短周期和低成本;同時,鋁箔企業需要從引進技術的消化和吸收,標準化的過程控制,工藝創新和完善流程配套等四個方面做好工作,才能把優化的流程設計轉化成更具競爭力的鋁箔生產。

1 鋁箔生產流程的發展

    1．1鋁箔生產流程的演化

    鋁箔生產流程的演化過程也是鋁箔生產技術不斷發展，生產效率不斷提高的過程。從總體上來看，鋁箔生產流程的演化經歷了三個時期，早期的鋁箔生產流程如圖l所示，它是基于二輥軋制的工藝流程。隨著四輥鋁箔軋機的產生和控制水平的不斷發展，從上世紀50年代到70年代，鋁箔生產流程得到了一定優化(如圖2所示)，但這種生產流程仍然局限于前期坯料生產質量和當時的設備控制水平，生產過程較為復雜。上世紀90年代以后，鋁箔生產技術有了很大發展，生產流程大大簡化，生產效率顯著提高，如圖3所示，這也是目前多數鋁箔生產車間所采用的典型生產流程。鋁箔工業經過75年的發展已經步入成熟期，從簡化工序的角度，鋁箔生產流程已發展到很高的水平。隨著現代計算機技術和控制技術的發展，*的鋁箔企業把流程優化的重點轉向了工序運行效率和工序之間的協同性，通過工序的標準化運行和工序之間的通暢物流來實現“短周期、高質量、低成本”的鋁箔生產o

    1．2我國鋁箔生產流程存在的問題

    2004年我國成為鋁箔凈出口國，同時有50萬噸的產能在未來3年陸續投放市場，使我國將在2008年成為zui大的鋁箔生產國。顯然，我國鋁箔行業已經跨越了資金和裝備的*道門檻，進入了成本和質量競爭的新階段，基于規模競爭的思維模式面臨新的挑戰。鋁箔企業應該zui大限度地從生產過程挖掘潛力，正視問題，揚長避短，以實現更地生產。

    我國鋁箔生產總體上有以下五方面的問題：

    (1)工藝流程僵化，工序之間相互制約，某一工序的生產質量問題或設備故障將影響到整個生產進程，制約了產能的發揮；

    (2)工序配套能力差，特別是引進二手設備組成的生產線問題更突出。瓶頸工序往往制約了總體產能和質量水平；

    (3)適于傳統大規模生產，要滿足品種規格越來越多的客戶需求，只有犧牲生產效率；

    (4)自動化控制水平不高，使生產連續性降低，產品穩定性差；

    (5)過程控制不能嚴格執行標準，包括：鋁箔坯料的質量控制、軋制油的品質檢測、軋輥的磨削等等o

2 優化流程的設計方向

    生產流程的優化是運用制造業的科學理論和新技術的發展成果來改進生產過程中的不合理環節，達到生產質量更高、生產周期更短，生產成本更低的效果。鋁箔生產流程的優化設計是一個持續不斷的過程，從舊生產線的小改小革到新建鋁箔工廠的*流程方案，都應該運用優化設計的思想，具體從以下四方面進行研究。

    2．1提高工序柔性的設計

    提高工序柔性是為了避免工序之間或設備之間的相互制約，盡可能減少單一工序出現問題或短期能力不足對整個生產進程的影響，從而提高整個系統的效率。鋁箔生產中提高柔性的設計主要有兩個方面：*是強化中軋對于粗軋和精軋的銜接替代功能；第二是采用(UC)軋機生產單零箔和厚箔。現代控制技術的發展為鋁箔軋制的柔性生產提供了很好的保障。

    一般鋁箔生產廠家的鋁箔軋制都采用粗軋、中軋和精軋依次銜接的流程，這種生產線的缺憾是其中一臺軋機出現問題，整個生產線就無法正常運行。隨著軋制技術的發展，合卷與精軋工序之前的軋制道次都可以通過粗軋機完成，所以出現了粗軋機和精軋機兩臺軋機組成的生產線，這種生產線具有同樣的局限性，即其中一臺設備出現問題就會導致另一臺設備停產。所以，優化的鋁箔生產線通過中軋機的工序銜接功能提高了生產的柔性，即中軋機既可以代替粗軋機完成開坯軋制，又可以直接軋制0．006mm厚度的鋁箔成品。廈順鋁箔有限公司一期工程的兩臺鋁箔軋機，由于相互之間存在很大制約，生產能力受到很大限制，二期工程增加1臺鋁箔軋機，這臺軋機既可以用于粗軋生產，又可以直接生產出雙零箔成品，廈順的2000mm新線也采取這種設計，在不同條件下可以選擇如圖4所示的軋制方式，這樣任何一臺軋機出現故障或能力不足都不至于影響整個生產過程，這種柔性化的生產工藝使軋機產能得到充分發揮。

    采用4輥或6輥(UC)軋機生產厚箔與單零箔是實現柔性生產的另一個設計方向，我國有很多小型鋁箔廠采用了這種模式，原因是一臺軋機就可組成軋制生產線，大大減少了投資，但是這樣做存在操作復雜、軋制精度不高和質量不穩定等問題。在發達國家興起的新型鋁箔軋機則采用了各種*技術，除了板形自動控制、板厚自動控制外，還有質量流控制、鋁箔通過量*化(m)、帶材面積*化、設定與記錄(P+R)、軋輥偏心補償(ECO)等等。這種軋機的運轉精度大大提高，軋制厚度的范圍擴大，而且可加大道次壓下率，提高軋制速度，避免了多臺軋機之間的相互制約。實踐證明，這種軋制方式具有很高的效率。

    2．2提高生產連續性的設計

    提高生產連續性的主旨在于減少待料時間，充分發揮主機生產能力，提高生產效率。這方面已進行了一系列卓有成效的研究，如快速上卷、縮短換輥時間、各工序的物流順暢等等。還有一項的研究就是雙機架連軋生產，雖然鋁板帶連續軋制已經有60多年的歷史，但是鋁箔連續軋制還是一項全新的技術，它運用了傳感技術和數字技術的*成果，使粗軋、中軋和精軋合并成一個工序。目前有兩條雙機架鋁箔連軋生產線：一條為新建，另一條是兩臺鋁箔軋機通過改造建成。

    新建的鋁箔連軋生產線位于法國盧格爾軋制廠，它于2000年初投產，雙零六箔設計生產能力17．5kt／a，產品zui大寬度2150mm，zui大軋制速度2000m／rain，生產厚箔只需一個道次，二道次可生產0．006mm厚鋁箔。改造建成的連軋生產線位于德國格雷文布洛伊軋制廠，該廠將兩臺1450mm軋機連接，并運用了鋁箔生產的各種*技術，如：軋機采用的是西門子公司的三相、變頻、交流電機傳動；采用了超現代化的數字技術，以*的傳感器技術對入口側張力進行高精度測量與控制；采用了奧鋼聯的VANTAGE軋機自動化系統。這條生產線于2003年底投產并實現了穩定生產。

    這兩條生產線體現了發達國家在新建與改建鋁箔項目時，已經從粗、中、精三臺軋機的典型鋁箔生產線，轉向雙機架連軋生產的設計。據統計，與兩臺同規格的獨立軋機相比，雙機架連軋生產的鋁箔質量有一定提高，產量可提高20％左右，投資可減少約15％，生產成本可降低約8％。有實力的中國鋁箔企業在新建或改造鋁箔生產線時應對這種新的軋制方式進行研究。

    2．3基于大規模定制生產的設計

    在鋁箔市場快速擴大的過程中，品種的多樣化和規格的不斷增加是一個重要趨勢，鋁箔企業只有適應這種市場需求，才能立足于競爭激烈的市場。對于傳統的生產流程，品種規格增加引發的問題是：生產組織難度增加，生產效率降低，生產成本增加，所以鋁箔企業應該研究如何通過優化的生產流程，用大規模生產的效率，滿足用戶個性化的需求。大規模定制生產的設計就是將用戶需求的多樣化和大規模生產的化相結合，這是整個制造工業目前都在研究的重大課題。鋁箔行業在這方面也已經做出了很多卓有成效的工作。目前有兩個重要的設計方向。

    *是建設不同幅寬的生產線，對不同幅寬規格的鋁箔生產進行優化組合，如華北鋁業原來兩條生產線都采取10X)n衄寬幅，對于680．830mm寬度的鋁箔生產，只能窄幅軋制再切邊，既降低了成品率，又浪費了產能。增加1850mm生產線以后，這部分產品在軋制工序可以生產成1360—1660ram的鋁箔，不但使老線的產能得到釋放，而且新線效率大大提高，產品寬度范圍也擴大了許多。當然，鋁箔生產線的幅寬設計要根據企業各自的產品設計進行科學測算，國內有鋁箔企業設計了20(Xhalm級和1400ram兩條生產線，這對于寬度為1250—1550mm的產品(占很大比例)，將面臨如何提高生產效率的問題。

    第二，軋制生產工序采用標準化，輔助工序實現產品的個性化。基于鋁箔同一品種的厚度基本一致的特點，將不同用戶的寬度規格進行組合，在軋制工序生產出標準寬度的產品，在分切工序進行套切。另外，退火作為鋁箔生產的一道重要工序，在提供個性化產品方面也具有重要意義。一般鋁箔企業都采用容量l0t以上的大、中型退火爐，這種退火爐處理小批量鋁箔產品的成本較高。因此，有些鋁箔廠開始增建一些小型的或個別的單卷退火爐，以處理小批量的產品，不但使質量有所提高，生產成本也可以降低。

    2．4保證均衡化生產的設計

    鋁箔企業面臨的一個挑戰。目前國內企業經常出現的問題是，一部分人員和設備停機待均衡化生產是將生產計劃分解成各工序緊密銜接的生產目標，按照既定周期生產所需產品，它是通過各工序之間暢通的物流提高生產效率。總體上鋁箔生產工序不斷簡化和工序柔性大大提高，使均衡化的生產組織更加容易，但是一條生產線往往要安排多個品種的生產，如何確保不同規格和狀態的在制品在各工序之間順暢流通，這依然是現代料，另一部分人員和設備日夜加班加點，超負荷生產，不但浪費了設備能力，而且造成大量的在制品積壓或短缺，產品庫存不斷增加。要解決這些問題，除了科學的生產組織，在生產流程的設計上應該充分考慮均衡化生產。主要有兩個方面：

    *是對整個系統的生產能力進行綜合能力分析，提出瓶頸工序制約整個生產系統的基本問題，并根據產品設計提高瓶頸工序的設備配套能力。一般原則是輔助工序，如分切、退火和磨輥等要能夠適應軋機滿負荷的生產，而不能成為制約整個生產的瓶頸工序，避免浪費軋制生產能力。國內很多企業都出現過或現在仍然面臨這樣的問題；

    第二是理順生產工藝流程，根據瓶頸工序的產量和物流狀況，彈性安排其它工序的生產，即以瓶頸工序為中心組織生產，只有這樣才能zui大限度地實現物流通暢。現代鋁箔企業只有保證軋制工序成為生產的中心，才能保證企業資源的利用，也就是說退火工序、分切工序或磨輥工序要要實現產品及時生產，在制品順暢地轉到下一個工序。

從鋁箔生產流程的發展和基本問題出發,結合國內外鋁箔企業的生產實踐,提出了鋁箔生產流程優化設計的研究方向和關鍵問題.優化的鋁箔生產流程要運用計算機信息技術、光、電、液等技術的綜合成果,從工序柔性化,生產連續化、均衡化和大規模定制四個方面實現鋁箔生產的高質量、短周期和低成本;同時,鋁箔企業需要從引進技術的消化和吸收,標準化的過程控制,工藝創新和完善流程配套等四個方面做好工作,才能把優化的流程設計轉化成更具競爭力的鋁箔生產。

3 設計優化流程的關鍵問題

    如何使優化的生產流程實現運行，也是設計過程中應周全考慮的關鍵問題。如果優化的生產流程不能達到設計能力和效率，往往出現更大風險。國內有的鋁箔企業引進了*的設備，卻難有*的產品質量和生產效益，從而導致不合理的成本結構和虧損不斷加大。總體上優化的生產流程應解決以下四方面問題。

    3．1對*技術的消化和管理
 
    *的鋁箔生產線運用了計算機控制與信息技術、光電技術和機、液技術的綜合成果，如：板形高精度控制、厚度高精度控制、速度和張力*化控制、幅面*化控制、生產計劃和控制、人工智能控制等技術。我國的*鋁箔生產線目前都是全套或部分(控制系統)從發達國家引進的，這就面臨技術消化和管理的問題，鋁箔企業只有切實做好這方面工作，才能更好地進行設備維護、操作和管理，并在消化這些*技術的基礎上進行工藝創新和生產流程的優化，從而真正發揮出*裝備的*生產能力。

    學習和消化引進技術的關鍵是在設備安裝、調試和驗收的過程中，鋁箔企業應該委派高素質的技術人士全程參與。對于出現的問題要找出根源，不能讓外方專家解決了就了事。同時要對設備說明資料作翻譯，便于他人更好所學習和掌握，對于設備操作和維護人員要進行相關的系統培訓。在日常管理方面要制定嚴格規范，國內有的企業引進了高精度的自動化裝置和相關的儀器設備，在使用過程中往往由于不規范操作或維護不當導致設備精度下降或損壞，如果后續維修能力較差，往往圖一時方便將一些設備閑置或短接，zui終把*設備弄得面目全非，整個生產系統喪失了*性。

    3．2采用標準化的過程控制

    *的生產流程具有高精度化、高自動化、高速化和連續化的特征，往往某一細節的缺陷會導致整個生產過程的非正常化，所以*的鋁箔生產線更需要標準化的過程控制。這一方面要通過提高自動化控制水平促進標準化運行，從而提高生產的穩定性和性；另一方面要執行標準的操作程序，避免人為因素對鋁箔生產過程造成的影響。具體有以下幾方面工作：

    (1)對鋁箔毛料的質量采用標準化的檢測手段，對鋁箔毛料的內部組織、板形、厚差和表面質量必須進行嚴格檢測，只有杜絕采用不符合標準的鋁箔坯料，才能保證鋁箔生產的zui終質量，特別是對于企業自身提供的鋁箔毛料，檢驗往往不太嚴格，由于姑息前工序的損失而zui終造成更大浪費；

    (2)堅持采用自動化控制系統，避免手動操作，對于AGC和AFC系統，只有每一個道次堅持采用，才能保證鋁箔的zui終厚度精度和板形精度，如果個別道次因沒有采用自動化控制系統而導致了厚度波動或板形波動，在后續軋制生產中便難以進行糾正，zui終產品精度也會大打折扣；

    (3)裝備了自動化控制系統的生產線，在自動控制部分出現問題的時候應該及時采取措施，停機排除故障，有的企業為了不影響生產，或維修能力不足，就采用手動裝置，或短接部分設備，結果是圖一時方便而對整個生產流程造成了損害；

    (4)對于工作輥的更換、支撐輥的更換頻率應制定嚴格的規范，針對不同產品的生產工藝制定相應的軋輥磨削標準，磨床的環境和設備維護采用標準程序，對軋輥的檢測要采用高精度儀器和規范的標準；

    (5)按照規定的頻次進行軋制油化驗，確保軋制油各項指標穩定在標準的水平，對軋制油的過濾工藝(如更換過濾紙、過濾土等)，應該制定嚴格的標準。

    3．3基于設備性能的工藝創新

    鋁箔企業的工藝創新過程實際是操作技術人員與設備不斷磨合的過程。鋁箔生產的工藝技術既具有相通性，同時由于各鋁箔企業的設備性能和技術參數不同，又存在差異性。針對不同生產線的*工藝往往是的，所以鋁箔企業的技術研究人員在工藝研究過程中既需要學習經驗，同時更應該結合具體的設備進行實踐。

    比如，廈順鋁箔公司拆資100萬美元從法國PECⅢNY公司購進全套鋁箔生產技術軟件，并因此實現了0．07厚度鋁箔的批量生產。在實際運行中廈順鋁箔公司除對該項生產技術不斷進行改進外，還聘請了韓國的鋁箔技術專家，將歐洲鋁箔生產的控制技術、韓國鋁箔生產的成功經驗與該公司實際情況相結合，并在此基礎上進行創新，使產量與效益逐年大幅度提高，如表1所示。廈順鋁箔公司通過技術創新和流程優化創造了巨大的效益，說明鋁箔企業針對本企業生產線的研究和工藝創新具有非常巨大的潛力。廈順鋁箔公司的2000ram鋁箔生產線還吸取了原鋁箔生產線的成功經驗，并在針對新線進行的專門研究和工藝創新方面也進行了大量工作。廈順的成功經驗說明，只有不斷地進行工藝創新才能更好發揮優化流程的效率。

   3．4完善輔助工序的配套

    我國鋁箔企業大多是通過陸續擴建和改造發展起來，往往落后的設備沒有淘汰，*的技術設備不斷增加，在這種依靠積累和拼湊而發展的模式中，整個生產線的配套缺乏統一規劃，出現了部分工序的產能過剩，生產質量較好；而有的工序產能不足，制約了整個生產系統的能力發揮；甚至有的工序因生產質量較差而降低了zui終的質量檔次。

    國內企業面臨的問題主要有以下幾種類型：(1)擁有*的軋制生產線，但分切工序卻是落后的國產設備，分切工序產品出現的質量問題，使zui終產品成為二流產品，即分切能力的不足制約了軋制能力的發揮；(2)企業退火爐能力不足，產品常常滯留在退火工序；(3)軋制油質量不合格或軋油過濾系統存在問題，影響了產品質量和生產效率；(4)粗中軋機和精軋機上有的配備了AGC和AFC等自動化控制系統，有的沒有安裝，結果這些自動化控制系統不能發揮應有的作用；(5)磨床或軋輥檢測儀器精度不夠，軋輥磨削精度和軋輥表面控制達不到相應要求。

    總之，鋁箔生產質量取決于生產系統中裝備水平zui低的工序，鋁箔企業在設計生產流程時應避免因某一工序的裝備水平而影響整個生產線的*性，只有確保整個生產流程的一致性才能實現整體的效益。同樣，生產線的產能發揮也受制于瓶頸工序的制約，優化的生產流程應該保證各生產工序的物流通暢，避免因在制品滯留于某一工序而影響整個生產進程。在廈順鋁箔公司，20(Omm生產線的所有設備只有退火爐與打包機是國產，其它設備全部從德國引進，從而具備了一致性生產的配套能力。

4 結束語

    鋁箔工業不斷發展的過程是生產流程不斷優化和生產效率不斷提高的過程，發達國家在這方面進行了卓有成效的研究和嘗試，如日本的7家鋁箔廠除了住友輕金屬公司的2臺軋機為上世紀90年代制造，其它40臺軋機都是在1954年到1975年間陸續投產的，平均投產時間已近40年，而日本的鋁箔生產仍居世界水平，并成功實現0．00atom厚度鋁箔的工業化生產。日本取得成就的關鍵在于日本運用新技術的發展不斷優化了生產流程，日本也因此成為鋁箔生產線設計和制造的*國家。

    中國鋁箔企業在改造、擴建或新建鋁箔生產線時，不能局限于既往的經驗和思維模式，而是要根據優化流程的設計理念來規劃投資項目。生產流程的優化設計是一項系統科學，需要業內專家和精英人士研究新技術應用的發展趨勢，不斷總結生產中出現的問題，以提供更具體和更有建設性的系統方法。