用工业工程理念引领企业塑料新品研发

2022-09-11

一、引言

扬子石化研究院成立于1984年, 是国家特大型石化企业研究院。该院下属合成树脂研究所主要从事高分子合成工艺、牌号开发、催化剂技术研发辅助、合成树脂分析测试与表征技术等领域的研究与开发, 为相临的扬子石化塑料厂工业生产提供技术服务。现有大型科研试验装置数套, 分别为聚烯烃小试装置、聚丙烯中试装置、气相聚乙烯中试装置等, 有多名具有博士、硕士及本科学历的科研人员, 分析测试手段齐全。

工业工程专业思想可以概括为四个方面, 一是降低成本、提高质量和生产率;二是综合性的应用知识体系;三是注重人的因素;四是系统优化技术。在工业工程理念的指导下, 产生了许多先进制造模式, 如并行工程、敏捷制造、可重构制造、精益生产、虚拟制造、网络化制造和智能制造等;产生了许多先进设计技术, 如计算机辅助X、面向X的设计、模块化设计、产品数据管理等;面对当前资源、环境和人口的世界性难题, 工业工程发展出的绿色设计与制造, 如绿色产品、生态化设计、清洁化生产和再制造过程等。

最近几年来, 我们将工业工程理念引入合成树脂所的科研管理中, 用于指导塑料新品的科研开发工作。在科研人员的培养、科研设计思路的开拓、聚烯烃中试科研装置的优化运行、聚烯烃工业装置的优化等方面进行了深入的探讨, 基础管理也日渐提升, 取得了可观的成效。

二、部分案例

1. 并行工程理念促进塑料合成Hypol新工艺扩能改造的技术开发

并行工程是对产品及其相关过程进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素, 包括质量、成本、进度和用户需求。

公司采用日本三井工艺的1PP装置运行多年, 装置能耗、物耗和装置柔性都不再先进。只能生产少数几个专用料牌号如J340、C180等, 其它具有较高附加值的牌号有的生产不稳定, 有的更是无法组织生产。此三井工艺两个液相两个气相串联的反应系统虽然能使反应均匀, 颗粒形态较好, 氢调灵活, 但缺点很明显, 四个反应釜串联在一起, 各釜压力递减, 第一釜底最大工作压力受限制, 后三个釜的温度、压力也相应受到限制, 每个聚合釜的压差较小, 因此装置工艺操作难度较大, 特别是在新产品开发过程中受限太多, 严重影响新产品的开发和生产。另外原流程的聚合时间太长, 催化剂在后面反应器中的活性受到影响, 不能消耗补充的丙烯物料, 只能放空进入火炬气管线, 被作为低品质的燃料回收或者直接烧掉, 原料的物耗较高, 而且因为催化剂在第四釜内活性较低, 共聚性能受到影响, 影响抗冲聚丙烯的质量。

合成树脂所科研人员对问题进行细化, 在工业工程领域并行工程理念的启发下, 利用中试装置和优化软件对原流程点关键部分进行优化, 选择多种组合形式, 目的一是通过流程优化, 使装置运行更加稳定、装置负荷增加达到扩能效果。二是使新工艺下得到的新产品, 其分子量与分布调节的灵活性、共聚性都有所改进, 产品质量得到提升;尤其是其中新工艺的其中一种生产方式在宽分子量高抗冲PP新产品或高抗冲的PP产品的开发方面具有较大的优势。三是新工艺也更适合Z-N催化剂聚合动力学特性, 有利于发挥催化剂的最大效能, 从而提高整体的技术经济性。新工艺是具有自有知识产权, 已经申请国家专利。

2. 先进设计技术促进装置流程优化工作

先进设计技术是指融合最新科技成果, 适应当今社会需求变化的, 新的、高级水平的各种设计方法和手段。“先进”是指在设计活动中, 由于融入新的科技成果, 特别是计算机技术和信息技术的成果, 从而使产品在性能、质量、效率、成本等方面, 达到明显高于现有产品, 甚至创新的水平。

合成树脂所在科研开发工作中, 引入计算机Aspen流程模拟优化软件, 缩短了试验摸索时间, 节省了大量科研人力、物力和财力, 取得了与实际中试相同的试验结果。如开展的年产14万吨聚丙烯生产工艺的aspen模型建模工作, 建立了均聚物 (F401/S700) 和共聚物 (J340/C180) 生产的模型, 实现均聚、共聚产品在新工艺下的稳定运行试验;在聚丙烯双共聚反应器工艺流程模拟及设计方面, 通过建立双共聚反应器工艺的模型, 针对PP中试装置工艺流程, 增设一台气相流化床反应器的工艺进行流程设计。对塑料厂1PE新产品生产工艺条件辅助设计, 建立了以分子量及分布、共聚物组成为目标的工艺条件辅助设计方法, 可用于确定新工艺的氢气/乙烯比、共聚单体/乙烯比。

下一步, 合成树脂所将通过聚丙烯双共聚反应器工艺流程模拟, 开发双共聚反应器流程特色产品, 改善产品耐应力发白性能;年产14万吨聚丙烯生产工艺的模型用于新工艺的产品开发。把塑料厂2PE和2PP已有模型应用于指导牌号切换过程和工艺优化;将塑料厂1PE新产品生产工艺条件辅助设计用于指导特殊牌号产品的模拟预测;

3. 人因工程理念促进研究所科研人员综合素质的有效提高

生产系统的各组成要素之中, 人是最活跃和不确定性最大的因素。在科技高度发达与快速发展的今天, 如果只见设施和技术, 不见人文与精神, 必将导致企业走入误区, 遭致挫折乃至失败。尤其是对于研究所这样一个群体, 知识资源是发展的主要战略资源。工业工程为实现其目标, 在进行系统设计、实施控制和改善的过程中, 都考虑到以人为中心、人和其他要素之间的关系和相互作用。所以从操作方式、工作站设计、岗位和职务设计直到整个系统的组织设计中, 工业工程都十分重视研究人的因素。如研究人—机关系, 环境对人的影响、人的工作主动性、积极性和创造性、激励机制等, 寻求合理地配置人和其他因素, 建立适合人的生理和心理特点的机器和环境系统, 使人安全、健康、舒适地工作, 充分发挥能动作用和创造性, 提高工作效率, 并能最好地发挥其他各生产要素的作用。

在工业工程领域人因工程理念的指导下, 合成树脂所开展了企业研究所科研管理心理学课题的研究, 顺利地完成了科研人员个体心理学研究、科研群体心理学研究和研究所组织心理学研究课题这三个子课题。立足研究院合成树脂所现有资源, 针对现存状况, 主要运用工业心理学和管理心理学的理论和知识, 同时借助社会心理学和医学心理等心理学领域, 摸准员工由心理现象诱发出的行为规律, 有针对性地做好科研人员管理工作;区分工作对象的差异, 因人而异, 增强人员管理工作的有效性, 提高处理内部矛盾的能力;与企业研究所人员管理工作和制度建设相结合, 有利于协调研究所内部关系, 有利于增强企业凝聚力;与企业研究所理念政治工作相结合, 改进特定环境下的政工工作方法, 得民心, 顺民意, 更好地适应新时期对企业研究所理念教育和政治工作的要求。最大限度地激发科研人员的工作热情和创造性, 最大程度地优化协调科研人员之间、科研骨干和科研辅助人员之间的团队协作关系, 鼓劲顺气, 提高科研效率, 完成组织目标。

项目实施效果很好, 目前科研人员能很好地进行自我分析和自我调节, 调整思维模式, 修正价值观。通过改变内在外在的因素实现对行为的调控, 尽量消除不利因素, 强化积极的人际关系, 创设有利情境, 引发自己和他人的积极行为, 创造性地营造组织和个人、个人与个人双赢的局面。当科研人员开始从体力上、智力上、精神上、情感上等全面整合其内部或个体之间或群体之间的能量时, 逐渐形成互相的联结、共同的成功、心灵的共鸣。由于良好的科研环境, 近几年来研究所的科研队伍日趋稳定, 科研人员精神面貌焕然一新, 科研人才梯队已经逐步稳定并完善, 形成了以学术带头人、科研技术骨干为核心的人才队伍, 通过他们的“传帮带”作用, 各研究所形成了“比学赶帮超”的良好科研气氛。

4. 工业工程学科促进中试装置现场的规范管理

现场管理是指运用科学的管理手段, 对现场中的生产要素和管理目标要素进行设计和综合治理, 达到全方位的配置优化, 创造一个整洁有序、环境优美的场所, 使现场中最具有活力的人心情舒畅, 操作得心应手, 达到提高生产率, 提高产品质量, 降低成本, 增加经济效益的目的。通过注重目视管理, “5S”管理和定置管理, 合成树脂所在现场管理上狠下工夫。

注重目视管理。这是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式, 亦称“看得见的管理”、“一目了然的管理”、“图示管理”。合成树脂所加强目视管理在聚烯烃中试现场的应用, 将工作中发生的问题、异常、浪费以及管理目标进行可视化描述, 使生产过程正常与否“一目了然”。当现场发生了异常或问题, 操作人员便可以迅速采取对策, 防止错误, 将事故的发生后损失降低到最低程度。推行STOP安全观察卡, 要求各级人员对日常工作中观察到的不安全问题、隐患等进行五要素分析;2011年9月起推行现场作业“七想七不干确认表”, 要求所有作业前都必须完成“七想七不干”。此外科研试验工艺台帐清晰健全;现场标识清晰, 等。

加强“5S”管理。通过对现场开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为主要内容的活动, 对生产现场的生产要素进行有效管理。加强“5S”管理, 让聚烯烃中试现场成为干净、整洁、舒适、合理的工作环境, 将一切浪费降到最低, 最大限度地提高工作效率和员工士气, 提高产品质量, 降低成本, 并提升了企业形象和竞争力。

推行定置管理。合成树脂所聚烯烃中试装置现场强调物品的科学、合理摆放, 依次进入每一道工序, 使整个操作流程规范化, 各道工序之间秩序井然, 不致延误、阻碍下一道工序的操作, 实现人、物和场所三者的最佳组合。经过改造整合, 聚丙烯中试装置与聚乙烯中试装置虽然共处一个7层平台框架, 但区域界限清楚, 泾渭分明, 装置上试验管线横平竖直, 同类设备排列整齐, 规范清晰。

结语

工业工程学科本身历经近百年, 在工业先进国家发挥了重大作用, 本身也获得了长足发展。目前, 工业工程不仅应用于离散型制造企业, 也适用于流程型制造企业和混合型制造企业, 甚至工业工程学科的思想也被服务性企业或组织所引用, 作为大力提高生产率的有力工具。但是, 工业工程在我国企业界还没有得到相应的重视, 虽然工业工程领域研究的内容散落在我国企业管理的各个领域, 较多的革新创造与具有坚实理论基础和完整体系的工业工程学科相比, 显得原始而且粗糙;甚至少数企业管理者都还不知道工业工程是干什么的 (也情有可原, 毕竟在中国大学首开工业工程专业才刚满二十年) 。我们对工业工程领域深入探究, 在实践中运用, 基础管理日渐提升, 科研思路开拓日趋广泛, 促进了创新成果的推出, 增强了企业的竞争力。

摘要：当前形势下, 大部分企业都十分重视研发中心的建设与运行。如何加强研发部门“人、物、事”的管理, 多出创新成果, 提升企业竞争力, 是个值得思考的课题。扬子石化南京研究院合成树脂所运用工业工程的知识和理念, 在对企业的塑料新品研发管理工作中进行了实践与探索, 取得了一些成果, 对兄弟企业或其他行业具有一定的借鉴作用。

关键词：工业工程,理念,塑料,研发