自1987年第一條PHC管樁生產(chǎn)線正式引入中國開始，國內(nèi)的管樁行業(yè)開始了自己的發(fā)展之路，到了上世紀(jì)90年代初，大量的管樁廠紛紛投產(chǎn)，管樁行業(yè)迎來了發(fā)展的高峰，目前國內(nèi)管樁行業(yè)十強(qiáng)里，如：建華管樁、三和管樁、浙東管樁、羊城管樁、宏基管樁等，都是成立于90年代。經(jīng)過了二十多年的高速發(fā)展，我國的管樁行業(yè)已進(jìn)入了轉(zhuǎn)型升級的階段，很多企業(yè)投入了大量人力物力對其生產(chǎn)廠房、生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，努力往自動化、智能化轉(zhuǎn)型，減少對人力的依賴，提高廠房和人員的生產(chǎn)效率，不斷摸索更優(yōu)的工藝布局，結(jié)合工藝技術(shù)的不斷改良，設(shè)計(jì)更科學(xué)、高效的工藝流程。

建華管樁集團(tuán)是國內(nèi)最大的管樁生產(chǎn)企業(yè)，其在國內(nèi)共有60條生產(chǎn)線，分布于全國各省市，也是最早開始管樁生產(chǎn)工藝改良、設(shè)備自動化改造的企業(yè)之一，取得了很多成果。建華管樁近年來新建的廠區(qū)參照日本管樁的布局，結(jié)合自身企業(yè)特點(diǎn)開發(fā)出自動化程度很高的橫向工藝布局，如安徽的蚌埠建華管樁，具有很高的參考價值。同時，其在國內(nèi)的多條生產(chǎn)線也大力推廣泵送合模喂料的新工藝和生產(chǎn)設(shè)備，取得顯著的效果。三和管樁集團(tuán)也是我國著名的管樁生產(chǎn)企業(yè)，其在全國各省市同樣有十幾家下屬企業(yè)和幾十條生產(chǎn)線。三和管樁在工藝改良方面，尤其在管樁養(yǎng)護(hù)和生產(chǎn)布局方面也取得了很多的成果。其在中山三和管樁新建的多層縱向循環(huán)流水布置方式，開創(chuàng)了一種新的管樁生產(chǎn)工藝布局方式，對于管樁行業(yè)的發(fā)展有積極的推動作用。

一、H公司簡介

H公司是一家建材生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土PHC管樁。該公司成立于1992年，是廣東省民營科技企業(yè)，中國水泥制品協(xié)會預(yù)制專業(yè)委員會的常務(wù)理事單位，是廣東省水泥制品工業(yè)協(xié)會副會長單位，是國家標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》和《鉆芯檢測離心高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法》以及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》的起草單位。該公司在九十年代初引入日本的全套生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，是最早一批PHC管樁的生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品規(guī)格齊全，是全國預(yù)制混凝土十強(qiáng)企業(yè)之一。

目前該公司共擁有5個生產(chǎn)廠區(qū)，廠區(qū)內(nèi)配有專用的貨物卸裝碼頭。公司具有先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和管理水平，建立了市級企業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，負(fù)責(zé)企業(yè)信息、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究開發(fā)及其科技成果的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化和人員培訓(xùn)等，獲得HP-PHC 免壓蒸和耐海水腐蝕等多項(xiàng)國家專利和發(fā)明。產(chǎn)品銷售覆蓋廣東全省范圍并遠(yuǎn)銷到海南、廣西、湖南及香港、澳門、新加坡、越南、馬來西亞等地區(qū)和國家。連續(xù)多年榮獲廣東省名牌產(chǎn)品和著名商標(biāo)等稱號。該公司生產(chǎn)廠區(qū)主要位于廣東省中山市，公司占地面積18萬平方米，管樁年生產(chǎn)能力達(dá)1000萬米，年產(chǎn)值超10億元。

H公司日常生產(chǎn)實(shí)行兩班倒，12小時一班，白班生產(chǎn)時間為6:30至18:30；夜班生產(chǎn)時間為18:30至次日6:30，連續(xù)生產(chǎn)不間斷。年生產(chǎn)天數(shù)300天，目前共有1000名員工，其中生產(chǎn)人員約700人，輔助及技術(shù)、管理人員約300人。

二、H公司布置規(guī)劃項(xiàng)目概況

H公司成立二十多年，其老舊廠區(qū)的工藝布局潛力已挖盡，無法再進(jìn)行升級改造，不符合現(xiàn)今的發(fā)展形勢，為此，H公司計(jì)劃對老舊廠區(qū)進(jìn)行重建，徹底拆除原有生產(chǎn)廠房，并在原址布局一條全新的生產(chǎn)線。

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)是采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、自動化的生產(chǎn)設(shè)備以及最優(yōu)化的物流，使綜合生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)人數(shù)減少，工藝緊密而流暢，生產(chǎn)環(huán)境舒適，符合國家法律法規(guī)等優(yōu)勢。

本項(xiàng)目每條生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn)量150萬米，生產(chǎn)線每月產(chǎn)量為13萬米，按月生產(chǎn)天數(shù)26天，每天兩班倒計(jì)算，即每條生產(chǎn)線產(chǎn)量為2500米/班，按管樁平均生產(chǎn)長度12.5米/條計(jì)算，每條生產(chǎn)線產(chǎn)量為200條/班。根據(jù)H公司近幾年的銷售情況，結(jié)合公司的發(fā)展規(guī)劃，產(chǎn)品品種設(shè)計(jì)以500系列管樁為主導(dǎo)產(chǎn)品，兼顧生產(chǎn)400系列管樁和300系列管樁。項(xiàng)目設(shè)計(jì)人均日產(chǎn)量不得低于60米/人，目標(biāo)值是80米/人。設(shè)計(jì)單位面積生產(chǎn)效率（年產(chǎn)量/占地面積）不低于100m/ m2。除此之外，項(xiàng)目要求適應(yīng)日益嚴(yán)峻的勞動力短缺和滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)保、安全相關(guān)條例。

2.2 產(chǎn)量產(chǎn)品分析

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)的內(nèi)容，結(jié)合近幾年公司銷售情況以及管樁市場的發(fā)展，預(yù)判未來五到十年的市場走勢，并結(jié)合公司長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，對生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)分，分析各規(guī)格產(chǎn)品的產(chǎn)量及占比情況。對項(xiàng)目P-Q關(guān)系分析并判斷項(xiàng)目布置的方向。產(chǎn)品產(chǎn)量細(xì)分情況詳見表4-1。

根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)內(nèi)容作出圖4-1項(xiàng)目P-Q圖，圖中的P-Q曲線較為“平淺”，建議將各種產(chǎn)品聯(lián)合在同一個總布置圖內(nèi)，采用通用的輸送方式對各類產(chǎn)品物流運(yùn)輸。

表4-1 管樁各規(guī)格目標(biāo)產(chǎn)量

圖4-1 項(xiàng)目P-Q圖

2.3 項(xiàng)目規(guī)劃用地

本項(xiàng)目的規(guī)劃總平面圖如圖4-2，項(xiàng)目所在廠區(qū)共有四條生產(chǎn)線，本項(xiàng)目計(jì)劃將二廠區(qū)的舊廠房及生產(chǎn)線拆除重建，改建新的生產(chǎn)廠房。本項(xiàng)目使用部分原有的輔助部門，如鍋爐房供汽、砂石原材料露天倉庫、辦公樓等，本項(xiàng)目不涉及上述輔助部門的規(guī)劃布置。二廠區(qū)改造用地近似于一塊長方形地塊，長280米，寬130米，設(shè)計(jì)布局兩條生產(chǎn)線，東西分布，四周和中間預(yù)留 10米道路。本項(xiàng)目每條生產(chǎn)線實(shí)際規(guī)劃用地為長125米，寬110米，面積為13750平方米，約21畝。

圖4-2 項(xiàng)目規(guī)劃用地示意圖

2.4 工藝布置原則

（1）按照先進(jìn)合理、經(jīng)濟(jì)適用的指導(dǎo)思想，采用國內(nèi)外行業(yè)及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的新工藝、新技術(shù)、新材料及新裝備，充分挖掘利用公司現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，盡可能提高自動化程度，減少用人，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性、合理性、適用性。

（2）堅(jiān)持高起點(diǎn)規(guī)劃，高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施原則，采用先進(jìn)技術(shù)，全面提高產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)含量，增強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)素質(zhì)和綜合實(shí)力。

（3）認(rèn)真貫徹執(zhí)行專業(yè)化協(xié)作和社會化生產(chǎn)的方針，更多考慮協(xié)作生產(chǎn)的可能性。

（4）工藝布置按工藝流程進(jìn)行，盡可能減少車間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)及運(yùn)輸量，進(jìn)行物流分析同時兼顧各工藝工序流程的特殊要求。

（5）按照安全生產(chǎn)的要求：離心車間需要采取隔音措施，隔離并獨(dú)立出離心車間，盡量遠(yuǎn)離操作人員密集區(qū)，以隔絕離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的高分貝噪音和振動，為改善生產(chǎn)環(huán)境，符合安全生產(chǎn)要求。

（6）本次規(guī)劃考慮到最大產(chǎn)品規(guī)格為500-125系列15米長管樁，管樁加模具總重達(dá)13噸，生產(chǎn)車間橋式起重機(jī)選用7.5T+7.5T雙梁雙小車系列，成品堆場行車一次吊運(yùn)3條管樁，加上自動吊具自重，成品堆場橋式起重機(jī)選用10T+10T雙梁雙小車系列。

三、生產(chǎn)設(shè)備選型

3.1 設(shè)備選型的原則

項(xiàng)目在設(shè)備選型時需充分考慮新工藝下的設(shè)備匹配問題，在結(jié)合產(chǎn)業(yè)升級的背景下，盡量選用高效、高質(zhì)、節(jié)能的設(shè)備，以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。當(dāng)然，新設(shè)備還需考慮設(shè)備的成熟度和穩(wěn)定性。以下對項(xiàng)目中涉及的主要設(shè)備、大型設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行選型分析，為設(shè)施布置設(shè)計(jì)SLP法提供設(shè)備資料。

3.2 編網(wǎng)設(shè)備選型

編網(wǎng)設(shè)備的生產(chǎn)效率瓶頸出現(xiàn)在機(jī)器手自動穿鋼筋的環(huán)節(jié)，目前有的設(shè)備采用單一鋼筋抓取夾具，一次只能穿一條鋼筋；也有設(shè)備采用的是一次抓取4條筋的夾具，在效率上明顯提升。以500-125AB的12條鋼筋為例：一次抓1條鋼筋的夾具，整個穿筋

時間需要54秒；而一次抓4條鋼筋的穿筋時間只需33秒。因此，本項(xiàng)目選擇多筋抓取式自動編網(wǎng)設(shè)備以提高生產(chǎn)效率。按照每條生產(chǎn)線200條/班計(jì)算，需配置2臺編網(wǎng)設(shè)備/條線，共配置4臺編網(wǎng)設(shè)備。

3.3 攪拌設(shè)備選型

強(qiáng)制式攪拌機(jī)比自落式攪拌機(jī)的攪拌效率更高，考慮到生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)產(chǎn)量大，因此本項(xiàng)目選擇4.5m3雙臥軸攪拌機(jī)以提高生產(chǎn)效率。按照每條生產(chǎn)線200條/班計(jì)算，約消耗360m3混凝土/班；4.5m3雙臥軸攪拌機(jī)，按0.7出料系數(shù)計(jì)算，每盤料出混凝土拌合料3m3，每盤料攪拌時間3分鐘，等待時間2分鐘，按每班10小時計(jì)算，則4.5m3雙臥軸攪拌機(jī)可攪拌混凝土料360m3混凝土，滿足生產(chǎn)需要。因此每條生產(chǎn)線需要配置1臺4.5m3雙臥軸攪拌機(jī)，共配置2臺攪拌機(jī)。

3.4 喂料設(shè)備選型

喂料設(shè)備有移動喂料車、無擋板固定喂料斗和泵送喂料設(shè)備3種，考慮到泵送喂料設(shè)備的優(yōu)勢明顯，而且屬于設(shè)備自動化的發(fā)展方向，日后隨著技術(shù)的發(fā)展，在材料成本和保養(yǎng)成本方面相信能有下降的空間，因此，本項(xiàng)目選擇泵送喂料設(shè)備以提高生產(chǎn)設(shè)備自動化水平。按照每條生產(chǎn)線200條/班計(jì)算，按每班10小時有效生產(chǎn)時間計(jì)算，則每條生產(chǎn)線需要配置2臺68系列泵送喂料設(shè)備，共配置4臺泵送喂料設(shè)備。

3.5 離心設(shè)備選型

離心設(shè)備設(shè)計(jì)選擇更為節(jié)能、靈活的一拖一式交流變頻控制離心機(jī)設(shè)備。根據(jù)第三章介紹的離心時間，為了盡量提高生產(chǎn)效率，在離心質(zhì)量相似的情況下每個離心速度都盡量選擇較短的離心時間，以500樁離心時間為準(zhǔn)，總離心時間一般設(shè)為 15min，加上準(zhǔn)備時間5min，單臺離心機(jī)生產(chǎn)效率為20min/條樁，按每班有效生產(chǎn)時間10小時計(jì)算，單臺離心機(jī)產(chǎn)量為 30條/班，每條生產(chǎn)線需要配置7臺離心機(jī)才能滿足生產(chǎn)需要，共配置14臺一拖一離心機(jī)。

3.6 蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備選型

（1）蒸養(yǎng)設(shè)備

蒸養(yǎng)設(shè)備是管樁生產(chǎn)的能耗大戶，考慮到保溫方面，本項(xiàng)目選擇窯式蒸養(yǎng)隧道作為管樁常壓蒸養(yǎng)設(shè)備。窯式蒸養(yǎng)隧道一般設(shè)置為3.6米寬，以500樁為計(jì)算依據(jù)，每車管樁可存放7條樁，若按每條隧道3車樁計(jì)算，則每條生產(chǎn)線需要配置6條窯式蒸養(yǎng)隧

道，占地面積為寬20米，長24米。

（2）蒸壓設(shè)備

常用的管樁蒸壓釜直徑有2.85m、3m 和3.2m三種，有學(xué)者對蒸壓釜與產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行了研究并得出結(jié)論：若管樁產(chǎn)品以生產(chǎn)?400mm 樁為主，建議選擇直徑3m的釜；若以生產(chǎn)?500mm樁為主，建議選擇直徑3.2m的釜；而直徑2.85m的釜，由于其直徑小，空間利用率低，不建議使用。

長度方面，建議選用一釜兩車的長度，一車樁的長度不利于各種長度規(guī)格管樁的靈活搭配，而三車樁及以上長度的釜等待時間太長，釜的利用效率低，因此最佳的長度是選擇兩車樁的長度，另加上0.5m的樁之間距離，因此選擇長度為29.5m，直徑為 3.2m的蒸壓釜。該規(guī)格蒸壓釜可容納46條500管樁。按照蒸壓工藝要求，每釜樁蒸壓時間約為6.5小時，準(zhǔn)備時間約1.5小時，則每條生產(chǎn)線需要配置3條蒸壓釜，共配置6條蒸壓釜。