单位文秘网 2021-07-04 01:00:02 点击: 次
企业该设备的水斗辊构件进行价值分析,研究其功能和成本,根据价值系数确定优化对象,并提出绿色改进方案。结果表明,该方案不仅具有较好的经济效益,在绿色环保方面也有显著改善。
Abstract: In order to solve the problem of the rapid wear of water fountain roller in Heidelberg printing press SM-52 and printing quality problem, and improve its green degree, the green value engineering formula was proposed, the theory and method of value engineering were applied to analyze the value of the water fountain roller which was assembled in Heidelberg printing press SM-52. The most need improved objects was located according to the value coefficient and the green improvement program was put forward. The results show that this plan brings up good economic benefit and provides significant improvements on environmental protection fields.
关键词: 价值工程;海德堡印刷机;绿色;水斗辊
Key words: value engineering;Heidelberg printing press;green;water fountain roller
中图分类号:TS885 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)23-0129-04
0 引言
近年来,我国正在推动印刷业转型升级,绿色印刷已经成为印刷业发展的国家战略[1]。新闻出版总署、环境保护部、中国印刷技术协会以及业界相关部门和企业合作制定和完善绿色印刷标准,积极推进绿色印刷环境标志产品认证,促进我国印刷业节能减排实现绿色低碳发展,改善和提高我国印刷业的环境保护水平[2,3]。在印前、印中、印后三个印刷环节中,印刷是其中最重要最核心的部分,直接关系到印刷品的质量和印刷生产的效率、效益。整个印刷生产的核心设备是印刷机,印刷机是借助印刷压力将涂覆在印版表面的油墨转移并牢固地附着在纸张或其他承印物表面上的一种自动机器[4],在其工作过程中,需要消耗电、润版液、油墨、纸张、洗车水、抹布等等能源和耗材,对印刷机进行维护和保养令其保持在最佳状态有利于节约能源和物耗。印刷企业由于机械维护保养不及时、不准确导致的质量问题和浪费问题较为突出,有碍于印刷工艺的绿色化。
价值工程(Value Engineering)简称VE,它是对所研究对象的功能和成本进行系统分析,通过创新提高研究对象价值的思想方法和管理技术[5],凡是为获取功能而发生费用的事物都可以作为价值工程的研究对象。价值工程的基本公式为:V=F/C,其中V代表价值,F代表功能,C代表费用。借鉴张铁山、高慧洁等对价值工程拓展公式的研究应用[6],本文提出基于绿色理念的价值扩展公式。绿色价值公式为:价值(V)=功能(F)/环境成本(Ce),其中,功能F、价值V和基本公式中的内涵相同,环境成本(Environmental cost)替换价值工程基本公式中的寿命周期费用(Cost)。本研究中环境成本包括五个方面:电能、润版液、油墨、纸张、钢。该公式表明印刷生产中功能、环境成本各因子和价值间的量化关系。本文拟从价值工程基本公式和绿色扩展公式出发对某印刷企业的海德堡印刷机SM-52进行分析,综合对比价值系数和绿色价值系数,发现其中价值系数低的功能,并提出改进方案,以提高印刷企业印刷工序的经济效益和社会效益。
1 海德堡印刷机SM-52介绍及研究对象选择
平版印刷机是根据水墨相斥的原理,即印版的空白部分亲水斥油,图文部分则亲油斥水,在印刷时先由水辊给印版上空白部分着水,然后再使图文部分着墨,在平版印刷机印刷过程中,油墨从印版滚筒转移到橡皮滚筒,再由橡皮滚筒转印到承印物上。平版印刷机由以下几大部件组成:输纸系统、印刷系统、输墨系统、润湿系统、收纸系统。印刷系统是印刷机的核心部件,润湿系统定期、定量、均匀的将水涂敷在印版表面非图文的空白部分,主要由供水、匀水、着水以及给水、停水的离、合机构组成。本文的研究对象海德堡SM52四色单张纸胶印机在实际生产中经常出现印刷品有些部位光泽度差,套印效果不好,印刷品出现规则的水杠子等质量问题,严重影响了生产效率和交货进度,造成较大的经济损失。经过现场分析VE小组认为光泽度差是由于这些位置油墨乳化导致的,套印效果不好是由于纸张过量吸水伸缩变形导致的,版面水分布不均匀导致了水杠子的出现。这些问题初步表明印刷机的润湿系统可能出现故障。均匀、稳定地向印版涂布润湿液是判断润湿系统好坏的基本标准,准确的控制水量,保持良好的水墨平衡,是获得高质量印刷品的重要条件。
观察水路各辊子的运动时发现水斗辊在转动时出现了细微的不规则的跳动,正是这个动作影响了印刷质量。进一步拆卸发现水斗辊的连接构件腐蚀生锈,联接件、齿轮和轴等零件的的配合精度降低,进而零件之间发生相对运动,在辊子转动时发生不规则跳动。因此将水斗辊联接构件作为价值工程的研究对象。
2 水斗辊构件功能分析
2.1 功能定义与功能整理
水斗辊构件由联接件1、联接件2、螺丝、齿轮、轴、键组成。联接件1左侧突出的圆柱体比水斗辊侧面的孔稍大,将联接件1压入水斗辊侧孔即可获得牢固的联接,这种过盈配合固定可靠,对中性好,承载能力和抗冲击性较高,缺点是不易拆卸。联接件1和联接件2上下各有两个螺丝孔,螺丝通过螺纹将二者联接起来,结构简单,成本低廉。联接件2右侧面是一个突出的细长长方体,齿轮左侧是一个凹陷的端面,凹陷处宽度和长度比联接件右侧长方体稍短,深度和长方体高度相同,这样可以使联接件2和齿轮通过过盈配合和齿轮左侧相联接。轴的左端轴头处出开出一定宽度和深度的键槽,通过键和传动件(齿轮)实现联接。轴的作用一方面体现在支撑机器中的转动零件如齿轮等,使转动零件具有确定的工作位置及承受弯矩,另一方面是为了保证零件有确定的工作位置,防止零件沿轴向移动并承受轴向力,即传递扭矩。键的主要作用是实现轴和轴上零件之间的周向固定,以传递动力。齿轮的作用是通过和链条联接,将转动动力传递到水斗辊上,是水斗辊周向转动。综上所属,联接件1的功能为带动水斗辊,联接件2的功能为联接齿轮,螺丝的功能为联接联接件,齿轮的功能为传递动力,轴的功能为承受弯矩和传递扭矩,传递动力是基本功能。
2.2 功能评价
依据VE活动的实施程序,VE小组成员由五位海德堡印刷机维修工程师、两位印刷机机长组成。在对水斗辊构件进行功能分析的基础上,采用“0-4”强制打分法,对水斗辊构件各零件的功能进行功能评价,功能得分情况如表1所列,按公式(1)计算出各功能的功能系数。
功能系数=Fi/(7Y)(1)
式中:Fi表示第i个专家的评分,Y为“0~4”评分法中的常量(当有6个因子使用该方法时,常量为60)[5]。
3 基于基本公式的水斗辊构件成本与价值分析
3.1 成本分析
本文调研的印刷企业位于北京,注册资金2000万元,拥有员工270余人。通过对该印刷企业实地调研调研得知:该印刷厂的海德堡SM52胶印机水斗辊构件的更换年限平均是1.5年,更换水斗辊构件的平均成本为7500元。经过VE小组成员中的五位海德堡印刷机维修工程师进行评估,结合两位海德堡销售工程师的意见,得到水斗辊构件每个零件的价格,如表2所示。
将价格分摊到具体的功能,得到水斗辊构件各功能的成本,进而得出成本系数,结合上文得出的功能系数,即可得到水斗辊构件各功能的价值系数,如表3所示。
3.2 价值分析
从表3得知带动水斗辊、连接件借鉴、传递动力、承受弯矩等功能的价值系数均大于1,其中传递动力、承受弯矩的价值系数最接近1,这说明功能和实现功能所用成本相匹配,是较为理想的状态,不是价值功能的重点改进对象。带动水斗辊价值系数略高于1,说明用较低的费用完成了重要的功能,不是价值分析的重点。连接连接件的价值系数最高,这是由于螺丝的成本相对于其他零件来说相差较大,成本最低,尽管完成的功能重要度也比其他零件低,但是体现在价值分析上表现为价值系数最高,因此是合理现象,也不是价值功能的分析对象。联接齿轮的价值系数为0.56,说明功能和实现功能所用费用不匹配,联接件2的功能不足,是重点分析对象,在水斗辊构件的运行过程中,出现的最主要的问题是联接件2和齿轮的运行一段时间以后会出现联接不紧密,导致二者对中性差,轴向固定能力变弱,使构件在高速转动中出现不规则抖动,进而影响印刷质量。传递扭矩的价值系数为0.91,说明轴的这项功能和所花费的成本不匹配,也存在功能不足的问题,是价值工程的分析对象。在水斗辊构件的运行过程中,由于润版液的腐蚀性使轴键之间发生腐蚀,二者发生相对运动,不能保证零件有确定的工作位置,进而影响水斗辊的正常转动。
4 基于绿色扩展公式的水斗辊构件环境成本分析与价值分析
4.1 环境成本分析
水斗辊构件虽然只是润湿系统中带动水斗辊做回转运动的一个构件,但是它的环境成本应该从整台印刷机的角度考虑。这是因为如果某一色组印刷单元水斗辊的运行出现问题,会引起该色印刷质量出现问题。海德堡SM52是四色印刷机,印刷单元顺序工作,一个印刷单元出现质量问题,就会导致其余印刷单元做的是“无用功”,每个印刷单元都必须达到印刷质量要求才能保证印刷成品的质量。因此某单元水斗辊构件如果出现问题,印刷机所有印刷单元所消耗的润版液、油墨都被浪费掉。不仅如此,印刷过版纸使用量也会由于水墨平衡和套准等问题增加,在印刷过程中也会出现相当概率的废品,导致纸张浪费。
综上所述,印刷机在正常运行之外所消耗的电能、四个印刷单元多消耗的润版液和油墨、多使用的纸张以及更换水斗辊构件造成的碳排放都属于水斗辊构件的环境成本。
水斗辊构件的环境成本计量应在一定长的时间范围内计算。这是因为印刷机每个工作日的产量不同,使用的耗材数量不确定,开机时间也不同,如果选取的时间过短,不能综合体现水斗辊构件的真实环境成本。在本研究中,VE团队设置一个月作为研究时间段,根据这一个月海德堡SM52的印刷机台账和物料使用账本以及现场调研来确定环境成本。
根据上文分析,水斗辊构件的环境成本包括:印刷机能耗即印刷机电能使用量;由于水斗辊构件故障导致的酒精润版液、油墨和纸张的浪费量;更换水斗辊钢构件所产生的碳排放量等五个方面,这个五个环境成本有能耗、物耗等两大方面,体现在环境成本上可以归纳为碳排量,因此水斗辊构件的环境成本的计量可以归结为碳排量增量的计算。
调研印刷企业实行两班倒的生产制度,印刷机基本处于全天候工作状态,根据调研可得到如下数据:该海德堡SM52整机功率约为24kW,一个月时间之内由于水斗辊工作状态不佳额外增加的运转时间累计为15h,印刷机电能消耗量为360kWh;赛飞扬酒精润版液使用量为1.3L;油墨使用量总计为1.2kg;纸张额外消耗量为18000张,纸张重量27.6kg;水斗辊钢构件重量2.4kg。碳排量的计算使用排放系数法,在确定每种材料的质量和碳排放系数后即可得到该材料的碳排放量。
根据IPCC2006《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》(PAS2050)的相关规定以及国家发展和改革委员会确定的中国区域电网的基准线排放因子可以得到上文提到的所有材料的碳排放系数,如表4所示。其中纸张的CO2排放系数采用马倩倩(2012)等对纸产品碳足迹的研究结论[7]。
得到海德堡SM52水斗辊构件的CO2排放量以后,应该将之分摊到各个功能之上,根据实验结果并结合专家意见,得到各功能的CO2排放量,进而得到各功能的环境成本系数,如表5所示。
4.2 价值分析
根据功能系数和环境成本系数,可以计算得出各功能的价值系数,如表6所示。
根据表6可知在扩展公式下,联接齿轮、带动水斗辊、传递扭矩三项功能的价值系数分别为0.55、0.82、0.83,均小于1,是扩展公式下价值分析的重点。它们都用较高的环境成本完成了相应的功能,因此价值系数偏低。尤其是联接齿轮功能的价值系数最低,是因为该功能一旦出现问题,就会造成较为严重的印刷质量问题,造成环境成本上升。其余功能接近于1或者大于1,价值系数较为合理,不作为重点研究对象。
5 方案优化及评价
在传统价值工程和扩展公式下对构件各功能进行价值分析,得知联接齿轮和传递扭矩属于重点研究的功能。该印刷企业海德堡SM52水斗辊构件的更换频率大约为一年半,主要原因是构件零件之间的配合精度变差,导致出现印刷质量问题。
经过调研,导致构件零件之间配合精度变差的原因有两个:第一,水斗辊构件紧挨水斗,与润版液直接接触,处于低温潮湿环境,而酸性润版液具有一定的腐蚀性,经过长时间的运转,构件受到腐蚀,加上保养不当,水斗辊构件寿命进一步减少。
第二是水斗辊构件的设计,轴键配合的结构容易造成应力集中,削弱了轴的强度,而轴的破坏多发生在应力集中的部位;另一方面联接件和齿轮的联接方式属于一字联接,这种联接方式在经过一定时间以后会出现松动,即使比较轻微也会对印刷质量产生较为明显的影响。
以上原因中有些原因属于不可抗力,比如酸性的运行环境和轴键本身的加工特点;有些属于机械设计原因,比如联接件和齿轮采用一字联接,从这一方面着手可以提高水斗辊构件的运行效果。
经过研究分析,VE小组决定尝试优化联接件的机械设计,更改联接件2和齿轮的联接方式,具体如下:A方案是将联接件2右侧和齿轮左侧将联接方式从一字联接改为十字联接,构件成本几乎不变;B方案是将联接件1和联接件2组合成一个联接件,并将联接件和齿轮的联接方式改为螺纹联接,由于少了一个联接件,构件成本减少600元。将原水斗辊构件替换为AB两种方案的联接件,A方案联接件使用寿命为两年,B方案联接件使用寿命达到三年,比原构件增加了一倍,达到良好效果。对于A方案,从传统价值工程角度分析,可以得知在成本没有变化的情况下,功能的到一定提升,联接齿轮功能价值系数从0.56提高到0.89,传递扭矩功能价值系数从0.91提升到0.96,价值系数更为合理;从扩展公示角度分析,随着构件寿命延长,减少了停机检修频率,降低了耗材消耗量,减少了碳排放,价值系数得到提升,联接齿轮价值系数提高到0.88,带动水斗辊功能价值系数提高到0.91,传递扭矩功能价值系数提高到0.89。对于B方案,从传统价值工程角度分析,构件成本降低,功能得到很大提升,价值系数得到较大提高,联接齿轮功能价值系数从0.56提高到0.93,传递扭矩功能价值系数从0.91提升到1.03,价值系数更为优化;从扩展公式角度分析,该构件更换频率为三年更换,在寿命周期的绝大多数时间之内都能够稳定运行,功能优化幅度最大,耗材正常消耗减少了一半以上,印刷机停机时间和调试时间保守估计减少70%,从上文分析得知,印刷机整体能耗占据碳排放的97%以上,该方案节能减排效果显著,因此B方案所设计构件最优。VE小组设计的构件实物图如图1所示。
6 结语
通过对海德堡水斗辊构件进行价值分析,提出两种改进方案,在经济效益和绿色环保方面都达到了较好的效果。其中:A方案优化效果较为逊色,有点事机械改动小,实施难度较低;B方案改进效果更为显著,这种新式的水斗辊构件使用寿命更长,能够大幅降低能耗和物耗,减少环境污染。印刷企业应该顺应绿色印刷的发展趋势,积极进行设备绿色改造,工艺绿色升级,才能在市场中立足成长。
参考文献:
[1]王海东,戴俊萍.打造绿色印后助力绿色印刷[J].广东印刷,2013(5):41-43.
[2]新闻出版广电总局印刷发行司,环境保护部科技标准司.绿色印刷手册[M].北京:印刷工业出版社,2013.
[3]HJ 2503-2011,环境标志产品技术要求[S].北京:中国环境科学出版社,2011.
[4]王淑华,许鑫.印刷机机构与设计[M].北京:印刷工业出版社,1994,1.
[5]王乃静,等.价值工程概论[M].北京:经济科学出版社,2006.
[6]张铁山,高慧洁.价值工程在工业企业低碳生产中的应用研究[J].工业技术经济,2012,4:50-54.
[7]马倩倩,卢宝荣,张清文.基于生命周期评价(LCA)的纸产品碳足迹评价方法[J].中国造纸,2012,30(9):57-62.
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-179-56481-1.html
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用