朱名玉

关键词：工业设计;铸造车间;立项过程

目前，桂林芳怡机械股份有限公司主导的压机、雷蒙机、回转窑等产品的毛坯完全依赖外购，受毛坯外购质量、价格、交货周期等因素的影响较大，产品的经营订货、售后服务、交货期及生产组织较为被动，重建项目势在必行。本研究主要剖析桂林芳怡机械股份有限公司铸造车间续建项目立项过程筹备、工业设计研究过程及步骤。

1项目建设背景

以桂林芳怡机械股份有限公司铸造车间厂房内水玻璃熔模铸造、硅溶胶熔模铸造、呋喃树脂砂铸造和湿型黏土砂铸造等多种工艺方法的车间设计为例，探讨了主要设备选择、工艺布局和环保等关键环节。多种铸造工艺并存于同一厂房内，可最大限度地发挥公用工段的共性，减少规划用地和设备投入，能适应复杂多变的产品市场需求，但是车间整体设计难度较大。恢复铸造车间可缓解以上矛盾，特别是发挥芳怡高锰钢耐磨件的传统优势，对促进雷蒙机等磨粉机的订货起到至关重要的作用。新厂项目投产后，由于其采用了较先进的设备和工艺，产品质量更能满足工艺的要求。目前，广西没有大型铸钢件生产厂家，铸造资源短缺，桂林芳怡机械股份有限公司可承担部分外部订单，同时也可考虑东南亚地区的市场。

芳怡厂区建设项目二期计划，旨在基于一期已完成的项目建设，根据前期桂林芳怡实业有限公司“退二进三”整體搬迁计划、项目规划设计方案及环评批复要求等，按照企业发展的具体要求进行局部调整，实施分步投资，并逐步完成全面建设的整体投资计划。项目计划投资总额约8000万元，按照投资构成划分，包括土建、能源动力、铸造设备及其他设备4个部分。

2市场供需预测

装备制造作为国家发展的基础产业，越来越受各级政府的重视，铸造行业通过成熟的生产流程和持续的工艺技术创新，成为企业参与市场竞争的有力武器。特别是广西，凭借地理位置的优势，在冶金、建材、机械制造等支柱产业与东盟各国良好合作的环境下，铸造行业得到了发展和充分肯定。近年来，政府对环境保护和能源节约十分重视，对环境不达标企业和产能较低企业采取逐步关停措施，铸件供应量发生了变化，但是铸造业本身发展前景非常广阔，铸件需求量呈上升趋势，产品价格因此逐步上涨。

2.1市场供需分析

调查发现，桂林地区现有大小铸造厂家20家以上，各企业的铸造水平、规模参差不齐。规模较大的有鸿程铸造碳钢件（约400t/月）、高锰钢（300t/月），主要自用，其余特大件及小件外协。青狮潭杨老板铸铁件700t/月，主要供鸿程及矿机的磨粉机底座、衬板等铸铁件，供其余单位相对量小;和容主要生产高锰钢供芳怡，鸿程约200t/月;恒达主要生产磨粉机碳钢件约150t/月、高锰钢100t/月，主要为公司自用，部分铸钢件外协，铸铁件主要自产;矿机生产碳钢件200t/月、高锰钢150t/月，承担部分铸钢件外协;铸铁件主要由青狮潭杨老板提供;金亨主要生产高锰钢，生产工艺为消失模，月产量150～200t，主要供桂林航大及其他几家小型磨粉机厂家;桂山主要生产井盖类球墨铸铁件200t/月，消失模铸件60t/月;天云机械生产碳钢件150t/月、高锰钢100t/月，单重最大6t/件，工艺相对于其他几家较成熟;朝响耐磨主要为高铬系列约60t/月、高锰钢40t/月;隆兴铸造铸钢件和铸铁件各50t/月，简易消失模生产部分高铬及高锰钢产品;双菱机械碳钢及高锰钢约100t/月、大型铸铁件150t/月、球墨铸铁件400t/月，主要为汽车配件及芳怡压机部件。全州两家每月100t主要碳钢件、100t小型铸铁件，供广东市场;铸铁件生产厂家石塘一家、平乐一家，灵川富强等厂基本保持150t/月，其他（如桂正等厂）基本在100t以内。

芳怡铸造在内部生产的基础上，加强与桂林橡机、合众等单位的合作，这两家铸造件超过700t/月，区内加强与南宁重机、南发的合作。南重、南发铸造件需求超过600t/月。芳怡铸造具有丰富的经验，原有问题主要在于内在质量（机械性能），需通过新工艺进一步提升，外观质量相比于优秀企业有较大差距，通过改变造型工艺、新上清整设备解决。高锰钢铸件为芳怡铸造的传统优势产品，因各种原因未能获得发展。用5t电弧炉冶炼，结合消失模工艺，可获得外观良好的高耐性铸件，有望占据桂林周边的大部分高锰钢市场，广西周边其他地区也有不少铸件需求，同时东南亚地区市场铸件需求较大。

在当前铸件市场需求火爆的情况下，铸造重点在优质低合金钢及大型铸件、高锰钢。由于消失模铸造具有工艺简单、绿色环保、质量上乘、尺寸精准、适应性强等特点，可用于扩大小型铸件的生产份额。

2.2市场风险分析

由于国家政策调整，周边地区环评及产能不达标的铸造企业面临关停危机，加上制造业对铸件的质量要求更加严格，给企业化解投资风险带来了机遇，利润空间逐步扩大。

2.3市场信息处理和经营运作

当前为科技信息时代，销售网络信息系统是运营策略制定和项目投入控制的重要依据，网络布局、信息回馈处理的运用有利于了解本行业经济动态、行业政策及行业发展态势。芳怡需建设信息化平台，最大限度地将工业化与信息化有机结合[1]。

2.4价格分析

当前，铸造原材料价格基本稳定，供需平衡，而毛坯价格受国家政策调整的影响呈整体上升趋势。铸造业的发展呈两大趋势：（1）发达国家由于劳动力、原材料、能源、环境保护成本的提高，逐年削减产量，部分铸件生产开始向发展中国家转移，改变了国内市场的供需状况，使产品价格上涨。（2）国内长三角和珠三角发达地区也面临同样的问题，铸造业开始向中西部转移。部分企业退出了市场竞争，铸件的价格因供需状况发生变化而上涨。主要铸件价格如表1所示。

3项目概况及现状

3.1项目概况铸造车间主生产厂房建筑面积14246.1m，其中，主跨厂房12720.4m，废料堆场1093.7m，生产辅房3间135.0m，控制室1间45.0m，配电房1间90.0m，压缩空气站1间90.0m，男女厕所2间90.0m。辅助厂房及废料堆场为钢结构，其余建筑为钢混结构，主厂房长180.00m、宽69.00m，分三跨（分别为18.00、27.00、24.00m），厂房檐口标高20.05m。项目完工、验收完成后，在厂房两侧还需搭建2000.0m钢构厂房供烘干炉、退火炉、滚砂房、砂库、废砂堆场、砂箱堆放及消失模白、黄区使用。

3.2项目现状铸造车间于2011年9月开工建设，2012年1月施工完2.00m高混凝土柱后停工至2012年8月，之后再次启动施工，于2013年10月再次停工至今。当时项目投资预算2800万元，停工后结算只完成2000万元左右，余30%工程量、800万元左右投资额尚未完成。铸造项目停工后，再次启动铸造项目建设存在诸多不明朗的因素及困难，主要有下列两方面的问题。

第一，行政管理部门的政策、建设规范、建设标准的改变，造成了各种不可预知的阻力，具体表现在原批复文件缺乏时效性、与新法规不符。这是新与旧的冲突，包括熟悉项目情况的人事变动，都会对项目的建设产生影响。

第二，需与各参建单位进行多项烦琐的谈判。施工单位已缺乏对该项目的收尾施工的积极性，甚至已表现出不愿参与收尾建设的想法，但由于项目各种资料的连续性、完整性、责任的可追溯性，不得不与原各参建单位耐心谈判，这势必会增加一定的成本、承担更多的义务，甚至会延长建设工期，产生信任问题和历史遗留问题。

4配套项目、投资估算、建设过程及工期

4.1配套项目

铸造项目要想形成生产能力，就必须完善配套项目，主要有下列7项：（1）铸钢厂房四周道路3500.0m。（2）相应的室外排水及排污系统。（3）100t地磅房。（4）设备基础及其超深地基处理。（5）附属钢构厂房2000.0m。（6）物流大门及临时道路。（7）炉料仓库、木模仓库、耐火材料库及车间办公区钢构厂房约2000.0m。

4.2投资估算

根据计算，投资金额约为1400万元。

4.3项目尚欠款项

根据计算，项目尚欠款项约为302万元。

4.4建设过程及工期

铸造车间收尾建设过程分下列4个阶段：各参建单位的谈判→各种建设手续的沟通办理→厂房收尾施工→验收交付使用。建设工期有很大的不确定性，影响工期的原因主要有：（1）各参建单位的谈判是否顺利。（2）能否得到政府相关部门的支持，放宽各种手续的办理条件。（3）设备工艺方案的制定能否及时跟进施工。正常情况下，半年可完成项目收尾建设。

5生产及工艺方案

5.1产品方案

大型铸件、优质铸件采用电弧炉冶炼，特大件及有特殊要求的铸件采用钢包精炼炉冶炼。造型工艺为碱性酚醛树脂砂造型，结合改性水玻璃砂，部分产品沿用水玻璃砂[2]。

高锰钢主张用5t电弧炉冶炼、消失模工艺浇注。2t以下铸钢件主要用3t中频炉冶炼、消失模工艺浇注;部分特殊铸钢件沿用水玻璃砂工艺。铸铁件（含球墨铸铁）主要采用黏土砂工艺，无木模单一件、有特殊要求的产品可采用消失模工艺浇注。中、低合金钢铸件采用电弧炉冶炼。造型及浇注工艺由产品结构及其他因素决定。

5.2生产设备

5.2.1冶炼设备

冶炼设备包括5t和10t电弧炉各一台、30t钢包精炼炉一台、3t和1t中频炉各一台。原设计方案中20t电弧炉变压器容量为10000kVA、正常出钢量为35～40t，调整为10t电弧炉变压器容量为5000kVA、正常出钢量为25t，末期超过25t。5t电弧炉变压器容量为3200kVA，亦可用2500kVA，正常出钢12～15t。10t和5t电弧炉同时开炉时，钢水量为35～40t，完全满足30t精炼炉所需钢水量。本车间最大出钢量可达70～75t，铸件最大单重可达50t。目前，市场对单重20t以上铸件需求量不大，冶炼以10t和5t为主。精炼炉主要用于超大件、重要产品和有特殊要求产品的冶炼[3]。钢水经精炼处理后质量会得到明显提升，生产成本增加500元/t。

5.2.2造型设备

（1）碱性酚醛树脂砂生产线。采用碱性酚醛树脂砂造型具有提升铸件表面质量、确保尺寸精度的特点。其发气量比其他有机树脂低，热稳定性好，可减少铸件黏砂、气孔、裂纹等缺陷。碱性酚醛树脂砂流动性好，能提高造型效率和场地利用率，还具有溃散性好、易清理的特点，但树脂成本较高。树脂砂造型对砂箱和工装要求严格，一般适用于质量高的复杂件、关键件。

（2）固定式浸砂机3台，用于水玻璃砂和黏土砂造型。

5.2.3消失模设备

目前，国内的消失模工艺发展速度很快，很多铸造企业引入了该工艺。该工艺在薄壁件及复杂件的生产方面有很大优势。主要特点有产品飞边毛疵少、尺寸精准、加工余量控制较好、毛坯质量普遍小于其他工艺，单一产品采用该工艺生产有利于降低成本。具体体现：（1）不用制作本模。（2）可组合泡沫模样小批量和大批量均适用。（3）砂耗低，砂子反复使用。（4）中间环节少，生产效率高。（5）操作简化，易于掌握，员工少。（6）减轻体力劳动，改善环境。（7）占地面积小，设备简单，易于实现连续作业。（8）资金投入小。

5.2.4烘干爐

原计划采用6.00m×8.00m×5.00m天然气炉，经询厂家，天然气炉适用于高温环境，而砂型烘烤温度为450℃左右，天然气燃烘易灼伤砂型表面，因此，调整为电加热。滚圈等大尺寸铸件砂型可不进窑烘烤，因此，尺寸可调整为4.00m×6.00m×3.50m，设计温度小于等于600℃，加热功率为600kW，也可用于铆焊件退火。

6劳动安全卫生与消防

项目劳动安全卫生与消防的研究基于确定的技术方案和工程方案，分析论证建设和生产过程中可能存在的劳动者和财产不安全因素，并提出相应的防范措施。

6.1劳动安全卫

生6.1.1机械伤害

高速转动的设备若缺少防护措施、违规操作或者工人不注意着装，均可能造成机械伤害。

6.1.2安全措施方案

针对不同危害和危险因素的场所、范围以及危害程度，本研究提出相应的安全措施方案。

（1）对于可移动部件采用国家规定的安全标志，最大限度地保证职工的人身安全。各工序生产工人必须穿戴安全帽、工作服及相关防护用品，确保安全生产。

（2）在危险场所，按安全劳动规范提出合理的生产工艺方案和设置安全间距。

（3）员工要求持证上岗，并加强对职工的安全生产知识教育。

6.2消防设施

消防设施研究主要是分析项目在生产经营过程中的火灾隐患和重点消防部位，根据消防安全规范确定消防等级，并结合当地公安消防设施状况，提出消防监控报警系统和消防设施配置方案。

6.2.1调查项目场址周围消防设施状况

调查场址周边公安消防结构的规模、设备以及所在地公安消防队与场址的距离等，确定项目对公安消防机构的依托程度。

6.2.2消防措施与设施

根据项目在生产经营中产生的火灾隐患部位、火灾危险类别以及可能波及的范围，确定应采用的消防等级，并结合项目场址周围消防设施状况，提出消防监控报警系统和消防设施配置方案。

厂区内厂房及综合楼均按规定设置室内消火栓系统。每个消火栓箱内均设有DN65mm的消火栓、DN65mm的水带、φ19mm的水枪，消火栓布置要保证任何部位都能有两股水柱同时到达，充实水柱保证7.00m。

根据GB50140—2005《建筑物灭火器配置设计规范》，在建筑物内适当位置设置一定数量的手提式干粉灭火器或推车式干粉灭火器。

7组织结构与人员配置

科学合理地制定管理方案，确定铸造项目的组织结构、人力资源配置，以保证项目建设有序推进，同时，为后续以提高劳动生产率、降低生产成本、提高产品质量为中心的生产经营活动顺利开展提供重要条件[4]。在制定管理方案时，参照部分铸造企业及芳怡铸钢车间的组织结构设置和人力资源配置等内容进行了研究。

本项目采用直线型组织结构，最高决策者为车间主任，下设副主任、各部门主管、负责人，负责各项经营、生产管理活动。

本项目建设由铸造项目筹建组负责组织，项目完成后转由铸造车间实行管理。

在设备调试和生产工艺摸索阶段，员工考核基本上按天计发工资。生产恢复正常后，逐步推行各班组、个人计件（计量）考核工资制度。制定考核激励机制，争取早日将生产能力提升到一定高度。

7.1员工配置

铸造企业生产员工配置8～10t/（人·月）（按月产2000t计算）。管理人员及辅助人员与生产员工之比为1∶10，项目建成后，管理及辅助人员为20人左右，生产员工约为200人。

7.2各类人员职责规范

7.2.1目的

建立管理组织机构、制定岗位职责，是为了保证公司管理体系的正常运行和公司方针及目标的实现[5]。

7.2.2使用范围

职责规范用于铸造车间的产品生产过程控制和各岗位人员的管理。

8项目实施进度

8.1实施工期

本项目建设包括工程前期、工程建设期等过程。工程前期工作包括设备选择、造型工艺选择、工程设计及现场准备，建设工期从工程施工到工程建成投入使用预计为13个月。

8.2实施进度安排

项目建设工程前期为2018年6月至2018年7月，工程建设期为2018年8月至2019年6月。

为了加快项目建设进度，本项目在项目审批结束后，立即组织进行初步设计、施工图设计等工作。

9投资估算

9.1参照湖南益阳金沙重型机械投资方案

参照年产6万t铸件项目投资及海安海太铸造有限公司年产2.5t铸件项目投资的具体情况，结合本公司实际情况，确定铸造项目投资额约为8000万元。初期基建项目已投2100万元，设备及动力预付款已投700万元，后期需求约5100万元，其中，设备及动力项目3400万元，基建项目1700万元，工装、吊具等项目400万元（不在项目预算内）。

9.2投资计划

项目批准后，首先根据设备和工艺更改、调整的结果，与协作单位沟通，制定合同变更方案，未签订的设备订单尽快考察并落实。后期投资期从2018年8月至2019年2月结束，2019年3月至2019年5月为设备最后安装调试期，2019年6月份开始试生产。后期资金投入总计5500万元。

10财务评价

10.1营业收入估算

按2000t/月算，其中，低合金钢600t/月、碳钢700t/月、铸铁件200t/月、高锰钢500t/月。月度营业额1620万元，年度营业额19440万元。

10.2成本估算

低合金钢：原材料成本5000元/t。

10.3盈利分析

根据行业标准扣除营业额10%作为税收，年利润总和为3900万元。

10.4财务评价结论

根据投资计划和运行过程分析，项目完成后2年内产量有望达到2000t/月。可见，项目具有较好的盈利能力，在财务上是可行的。

11结论、问题与建议

11.1结论

铸造配件是装备制造企业长期需要替换的零部件，属于价值较低的易耗品，应用十分广泛，需求量较大。随着国际国内装备市场的增长及国内装备制造企业技术改造的进行，行业对各类铸造件配件的需求越来越大，为铸造企业生产提供了良好的市场环境和成长条件。

桂林芳怡机械股份有限公司年产3万t铸件生产技改项目建成投入运行后，成为整个桂林地区乃至广西的铸造示范基地。项目依托本地的资源优势和特定企业的刚性需求，为本地区经济发展提供了良好保证。项目按照产品规模化、多元化和内部循环经济发展要求建设和运行，对延伸产业链条、建立和完善地区循环经济体系有十分重要的促进作用，实现了资源效益、环保效益和经济效益的多赢。

本项目的实施可以为企业主导产业的进一步发展奠定坚实的基础，项目各项经济技术和财务指标良好，国民经济和社会效益显著，产品具有极好的市场适应性和成长性，市场前景十分广阔。

通過对该建设项目的定性和定量分析，可以得出以下结论：该项目具有良好的经济效益和社会效益，符合相关产业发展政策，并且得到了桂林市政府的支持，是一个具有良好投资回报的项目，并且投资风险小、收益大、可持续性强。

11.2问题与建议

（1）项目的投资估算和财务分析涉及部分不确定数据，需要在项目建设过程中进一步调整。因此，建议在项目的建设过程中加强对资金和费用的控制，以确保工程在预期内顺利完成。

（2）建议在项目建设过程中进一步明确质量指标，并强化质量控制，确保项目建设高质量完成。项目建设应严格控制投资规模，主要设备应采用公开招标方式采购，以最大限度地节省项目投资。

（3）在项目建设的同时，应组织好综合利用资源产品的销售工作，增加项目运行效益，为进一步发展循环经济提供资金支持和保证。抓紧建设单位自筹资金的落实，并积极争取国家专项资金及其他政策性资金的支持。

（4）进一步完善冶炼、热处理、清整等生产环节的环保措施，通过环保部门审批，一并作为初步设计依据，防止在资源利用过程中造成环境污染。