王曉磊

（中材科技股份有限公司，南京210012）

1 概述

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)進步，設(shè)計的方法和用途已經(jīng)屢見不鮮，模塊化設(shè)計與標準化設(shè)計、系列化設(shè)計密切相關(guān)，即所謂的“三化”?！叭被ハ嘤绊?、互相制約，通常會把幾種方法結(jié)合在一起作為評定設(shè)計的質(zhì)量，是現(xiàn)代化設(shè)計的重要手段。模塊化設(shè)計的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如，機床、家電、計算機等。模塊化設(shè)計方法已與現(xiàn)代設(shè)計方法融合，尤其是在智能化時代的設(shè)計，更需要通用的和創(chuàng)新型的產(chǎn)品及生產(chǎn)線模塊去更快捷地設(shè)計，模塊化更容易促進技術(shù)創(chuàng)新，為智能制造提供有力的保障。

2 生產(chǎn)線模塊化設(shè)計的含義

生產(chǎn)線通過采用不同的分段、分流程、分布置、分功能等方法，實現(xiàn)生產(chǎn)線項目的工程化設(shè)計更快捷、設(shè)計效率更高、設(shè)計圖紙更貼合現(xiàn)場實際，生產(chǎn)工序銜接更靈活，工藝調(diào)整更容易。

模塊化就是要對具有獨立功能同時變化較小的部分形成一個組塊，保持其相對獨立，在模塊的功能不變的情況下，可以實現(xiàn)模塊的組合和模塊的創(chuàng)新優(yōu)化。

一個普通的巖棉生產(chǎn)線工程項目設(shè)計主要包括生產(chǎn)線的布置、土建、工藝、設(shè)備、控制流程設(shè)計等，其中，工藝設(shè)計貫穿項目設(shè)計的始終，與每個專業(yè)設(shè)計、流程設(shè)計相關(guān)。工藝的模塊化更加便于推進生產(chǎn)線設(shè)備、工藝布置、土建配套的設(shè)計模塊化，同時，對自動化控制流程和智能制造具有促進作用。長期以來，模塊化設(shè)計更容易實現(xiàn)生產(chǎn)線的標準化、配套設(shè)施標準化、產(chǎn)品的標準化，促進整個行業(yè)的進步。

3 巖棉生產(chǎn)線設(shè)計模塊化的劃分

巖棉是一種無機非金屬材料，巖棉制品具有優(yōu)良的絕熱性能、防火性能、吸聲隔音性能，在建筑、石油、化工、電力、冶金、交通運輸、農(nóng)業(yè)等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。巖棉生產(chǎn)線工程項目主要包括工藝工程、公用工程和土建工程3部分（見圖1）。其工藝工程主要指巖棉生產(chǎn)線各工藝系統(tǒng)和流程，內(nèi)容一般包括原料系統(tǒng)、熔制系統(tǒng)、纖維化系統(tǒng)、成形系統(tǒng)、固化系統(tǒng)、板氈處理系統(tǒng)、膠黏劑系統(tǒng)、物流與包裝系統(tǒng)。公用工程主要包括給排水系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)，公用工程與工藝工程相輔相成。土建工程根據(jù)工藝工程和公用工程而建。到這里不難看出工藝工程在整個項目中的重要性。以工藝工程的模塊化設(shè)計為主要內(nèi)容，根據(jù)生產(chǎn)線要求可以有以下幾種劃分方法。

圖1 巖棉生產(chǎn)線項目總框架

3.1 以工藝流程劃分的模塊

巖棉生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程主要包括原料、熔制、成型、固化、冷卻、切割、物流和包裝，均可以成為各流程模塊。此種分類方法較為常用（見圖2）。

圖2 巖棉生產(chǎn)流程

原料工藝流程模塊主要功能是將原料從原料庫分配到原料倉，再進行原料的計量、配制與輸送，在這一模塊中還可以細分為料倉、給料、計量、輸送流程。在實現(xiàn)模塊化后，只需對模塊內(nèi)部的流程優(yōu)化調(diào)整，但不會對其他專業(yè)資料受影響。

熔制工藝流程模塊主要功能是將原料在工業(yè)爐中熔化為熔體，其過程簡單，但實現(xiàn)方法多樣，每種方法也都會形成一種模塊。譬如，工業(yè)爐的形式和原燃料不同會有多種不同的模塊創(chuàng)新與配套。

成形工藝流程模塊主要功能是將合格熔體制成纖維，并將纖維按照一定排布形式制成棉氈，這一流程模塊包括了纖維形成、纖維收集與排布過程，每個過程也是獨自成塊。

固化工藝流程主要是將纖維氈固化的烘干過程，其在整個工藝流程中獨立。

后處理工藝流程是要將板氈進行切割、貼面、開條、切邊等，這一流程模塊處理過程相互關(guān)聯(lián)，都是屬于切割的過程，切割的方式由切割刀具類型、刀具運行方向確定，可以形成一套完整的切割模塊。

鋪氈及固化廢氣處理流程主要是對鋪氈工序和固化工序產(chǎn)生的廢氣的過濾處理系統(tǒng)，其主要通過沉降過濾方式完成，形成獨立的沉降過濾模塊，過濾模塊可以單獨也可以聯(lián)合使用。

3.2 基于平面布置劃分的模塊

劃分為原料、熔制、主線、廢氣處理、物流與包裝、公用，均可以按平面布置形成模塊，如圖2所示。目前，國內(nèi)外巖棉的主要流程和布置與圖2的流程和布置基本相同，可以看出，整個生產(chǎn)線完全可以按照圖2去布置，同時也滿足了生產(chǎn)工藝流程，每個模塊的功能及定位確定，那么與之配套的工藝、設(shè)備、土建及公用工程均完全確定，對于每個專業(yè)設(shè)計的效率提升和模塊的技術(shù)創(chuàng)新更加方便。譬如，其中的固化烘干系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)能，對設(shè)備來說就可以通過增加長度或?qū)挾葘崿F(xiàn)，提高固化效率，只需要在功能模塊中調(diào)整，不影響其他模塊的實現(xiàn)，這對整個生產(chǎn)線設(shè)計來說就不需要去整體調(diào)整，節(jié)省了設(shè)計周期。

3.3 以生產(chǎn)系統(tǒng)劃分的模塊

原料系統(tǒng)、膠黏劑系統(tǒng)、成形系統(tǒng)、固化系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)等，每個系統(tǒng)成為獨立、完整的模塊，形成了各自的專業(yè)模塊，形成了整個生產(chǎn)線設(shè)計的一個獨立設(shè)計子項。

4 模塊化設(shè)計在巖棉生產(chǎn)線項目設(shè)計中的具體應(yīng)用

膠黏劑系統(tǒng)在巖棉生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，主要是把雜亂無章的短纖維成形過程中在其表面噴上一層膠黏劑，包裹住短纖維，在成形鋪氈時使短纖維可以黏結(jié)在一起，經(jīng)過壓制和固化，使樹脂和纖維牢牢地黏在一起，形成巖棉板（見圖3）。從其工藝流程來看，該系統(tǒng)為獨立的系統(tǒng)，但與生產(chǎn)線的纖維化系統(tǒng)、固化系統(tǒng)均相關(guān)，因此，生產(chǎn)線的穩(wěn)定就需要膠黏劑系統(tǒng)能夠獨立穩(wěn)定，隨生產(chǎn)線進行調(diào)整和變化。

通過上述分析可以看出要建立膠黏劑系統(tǒng)功能模塊，設(shè)計時必須充分了解模塊的建立方法，通常把該模塊細分為配制模塊、輸送模塊。其中，配制模塊主要為完成膠黏劑的配制，包括預(yù)處理、計量、配制過程，三者分別設(shè)立系統(tǒng)組合成一個模塊，即所用過程穩(wěn)定，布置不變，模塊基本不變。輸送模塊連接配制模塊和成纖系統(tǒng)，受氈成形模塊中質(zhì)量的影響，但是，以上的模塊會在控制程序上調(diào)整即可，不會需要整個控制程序的調(diào)整。同時，通過輸送模塊的反饋系統(tǒng)，用來自動調(diào)整膠黏劑施加量及配制模塊的啟動。

圖3 膠黏劑系統(tǒng)功能模塊（巖棉板）

5 生產(chǎn)線模塊化設(shè)計的意義

通過上面的實例和分析可以看出，模塊無處不在，只是在設(shè)計上面要為工藝穩(wěn)定、布置穩(wěn)定、配套穩(wěn)定，這樣更容易促進模塊化設(shè)計的推進，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期，也更加有利于智能化和模塊化工廠建設(shè)，同時也推進建筑及公用配套的模塊化。