通过工艺流程分析法,寻求家具清洁生产最佳方案

本文旨在通过对巴西帕略萨市一家家具制造公司进行工艺流程分析,找出能够实现清洁生产(CP)的契机。此外,将清洁生产与工艺流程联系起来可以研发出预防措施,从而在工艺优化和环境特性之间建立新的联系,帮助更多中小企业提高生产效率,减少废料排放—Patrícia Soares Lins, Rita Dione Araujo Cunha, Asher Kiperstok and Sandro Fábio César, 巴伊亚联邦大学(UFBA),Áurea Luiza Rosa e Silva Quixabeira Rapôso, 阿拉戈斯州联邦研究所(IFAL)

 

企业需要适应社会新趋势和新技术,优化工厂内部的操作工艺,同时解决社会环境问题和不断寻求清洁生产的方式,这些都是当前提高企业竞争水平的要求,它们需要承担社会和环境责任。

环境问题给企业带来了巨大的挑战。这些问题迫使公司在其商业计划中需要考虑到环境影响,而且这些影响还可能会增加企业经营成本(减少时间、材料和能源)并伴随着客户需求的提高。

环境(缺乏资源)、监管(政策和立法)力度的加强与市场压力促进了生产模式对环境影响的减少以及消费标准的降低,这也带来了新的商机和创新机会。

除了管理资源和优化流程之外,从环境管理的角度来看,企业还必须满足提供产品与服务的客户和消费者(绿色消费者)建立新形象的需求,因为这类群体也在寻求经济效益、承担社会和环境责任。

此外,目前全球工业的优先事项必须是考虑经济和能源的可持续性,以及数字经济、智能移动、安全性、可持续的基础设施和创新的工作空间,例如工作设施的布局。

公司的生产力和效率的优化基于“持续的内部改进”,包括提高工人的生产力(整个生产过程中工人的分配和流动)、库存控制和管理水平、按部门更好地分配资源(物理设施的布局),以及生产线之间的平衡,让工艺流程、维护和生产能力得到改进,同时减少废物和排放。

 

家具行业

本研究所选择的家具行业,正是在这种需要不断做内部改进的大环境下进行的。2017年,家具行业为巴西创造了268900个直接和间接工作岗位,员工人数占所有工业生产工人的3.3%,其在木材生产链中发挥了一定的作用,具有较强的社会影响。

2018年,根据巴西家具行业的数据显示,巴西现有46个家具生产中心和21800家公司,其中微型企业(17300家)和小型企业(3800家)的数量偏多。

家具行业不只是作为一个传统行业,还涉及耐用品的生产,其结构以半工业制造体系为基础,主要是小企业居多或进行小规模生产。

家具工业以木材为主要原料,是森林自然资源的最大“消费者”之一,也是巨大的废物“产生者”之一。尽管存在这一现实,巴西仍然没有任何法律规范强制公司实施商业计划来解决问题。

巴西南里奥格兰德州(RS,巴西)家具行业进行的一项研究得出结论,该行业的大部分废物来自锯材(1381.00吨),以及刨花板(1209.11吨)、中密度纤维板(MDF)(331.99吨)、胶合板、一次加工木板,以及切割和精加工过程。这些废物可以成为其他工艺的原材料,尽管它们可能对公司的环境管理构成巨大挑战。

家具行业的数据还表明,所产生的木材原料废料很多,表明不同的系统和技术(包括工艺与设施的布局设计、库存的位置与控制、人员与材料的流动)所采用的生产工艺效率低下。

这样的生产安排模式造成了损失,对转型行业产生了负面影响。当然,这些损失是可以从工艺流程分析的角度进行深度研究,以减少损失。

文献里有很多篇幅描述了与清洁生产相关的工业设施物理空间(布局设计)过程中诊断工艺流程分析的方法,以及旨在持续改进清洁生产使得其能够让家具行业的小公司逐步实施。

 

微型企业案例

本文所采取的研究案例之一是在家具制造和贸易行业的一家微型企业(ME)中进行的,该企业专注于办公家具,采用一系列定制的生产流程。根据巴西微型和小型企业支持服务(SEBRAE),这家微型企业(ME)是一家收入等于或低于36万雷亚尔(巴西货币单位)的小型企业,拥有多达19名工人(第123/2006号补充联邦法律)。

企业占地面积1410平方米,处于商业和工业密集区(每平方公里347.56人)。2015年,它为不同的办公场所生产了10种不同的家具系列:包括呼叫中心、工作站、平台、接待处的家具,以及带抽屉、架子、桌子和档案柜的家具系列。到了2018年,尽管这些办公家具在设计上有所变化,但仍保留了相同的家具系列,所用材料也有所更新,并加入了定制家具。

2015年,在公司组织结构中,除董事外,公司聘用了17名员工(3名女性,14名男性),其中一名为生产工程师。使用材料后(如中密度纤维板(MDF)或中密度刨花板(MDP)等)产生的废物没有被登记数量。2018年,废物的(在本工作中被视为副产品)收集仍由同一家专业公司进行,尽管对于废物及其目的地的还没有任何定量记录。

据了解,该公司购买的中密度纤维板/中密度纤维板材料有巴西森林管理委员会(FSC巴西)的印章,确保所用木材生态来源是正确的,即遵守森林管理规范和环境及劳动法。

然而,最终的家具成品没有盖有直接指向家具行业的印章,所以无法证明其原材料来源于正确的生态环境且符合环境水平。他们没有对废弃物进行适当的工业管理,也没有在公司内部组织与社会和环境问题有关的培训行动。

 

使用方法论研究方法

这项研究工作还包括了一项探索性研究,需要使用定性方法,根据提供的数据可以试图了解意义、相互作用,并有机会研发出相应的改进系统和技术。

定量数据的提出是为了增强研究意义,作为一个案例研究,它提供了详细的、语境化的、广泛的现实知识,用来引导理论思考、探索和发展理论。

使用定量数据做研究也是在一家微型企业中进行的,该微型企业位于巴西圣卡塔里纳州(SC)弗洛里亚波利斯大都会区的帕洛萨市,靠近巴西重要的纵轴——联邦高速公路BR-101。

研究开始时,在圣卡塔琳娜联邦大学(UFSC)设计管理股(NGD)的支持下,编制了一份问卷和一份综合清单,应用于2015年4月13日至27日期间。

调查表和综合清单的依据是《清洁生产实施报告》(清洁生产部手册4)、工发组织/环境规划署为实施清洁生产方案而制定的方法,以及实施清洁生产的标准系统与技术的属性,正如Tseng、Lin和 Chiu研究家在2009年指出的,结合布局项目的因素和方法(清单)。

用于分析和确定商业计划机会的标准与系统和技术(过程分析、设施布局、位置和库存控制、人员和材料流动)有关,其依据是关于商业计划和工业布局项目实施的研究、因素和综合方法。

生产系统中负责转换过程的资源称为输入,包括信息、人力资源、能源、供应和材料。反过来,输出是转换过程产生的产品或服务。

在对研究中的公司工艺流程进行诊断的技术访问中,根据工业布局项目中使用的方法,我们获得了定性的输入数据(原材料、产品、生产路线)和输出数据(产品、废物、残渣、副产品),以及机械、设备的区域、布置,部门内关于不同活动之间关系的信息、材料、人员的流动,同时,还有产品处理的信息,物理空间的测量,以及布局中残留物和副产品的位置。

本研究于2015年对公司进行了两次技术访问,目的是获取问卷结果和综合检查表,观察和绘制生产过程。综合检查表有助于直接观察和做注解并且对物理空间进行测量和观察。生产经理在陪同工作时描述了这一过程。

此外,还开展了方法程序,如对建筑空间进行摄影和公制测量,并对机器和设备进行实物布置。由于该公司没有这方面的资料,因此调查问卷不能被用来获取质量或能量平衡方面的数据。

在应用调查问卷和综合清单(1)之后,还进行了摄影调查(2)、物理空间地图(3)和数据说明(4),绘制了相应的分区(5)和分区平面图(6),对区域、分区和流量之间的相互作用进行了研究(7),绘制流程图(8),然后根据美国机械工程师协会(ASME)绘制相应工艺流程图(9),并绘制符号。最后,进行了分析(10),而且还结合了布局项目(11)的因素创建了一个包含清洁生产机会的列表。

在研究过程中所采用的方法让工艺优化与环境特性之间产生了新联系,与文献相比也是一个突破,因为它为工业设施(布局)物理空间的工艺流程分析提供了指导,并有助于识别工艺流程中清洁生产的机会。

 

工艺流程分析

为了实施清洁生产计划,管理者需要设想节约资源和生产过程的环境影响所产生的经济效益,以及生产和供应的优化,从而让内部和外部的资源再利用。此外,结合清洁生产延伸的生态创新概念,从改进的布局规划中消除浪费。

因此,我们确定出了25个清洁生产的机会(O),这些机会与生产区域、系统和技术标准、工具和技术属性(O-1至O-4)、工艺流程、生产废物、副产品、布局(O-5至O-17)、库存和储存(O-18至O-21)、(O-22)包装相关的供应链分析以及调度(O-23至O-25)有关。

与布局项目相关的因素(包括修改、服务、设备、材料、劳动力、建筑和储存/等待)也能够确定出清洁生产的机会。

调整布局项目,从而可激发的清洁生产机会如下所示:

O-1:更新机器和设备,以符合安全生产标准并获得更高的生产率。用符合规范和节能标签的新滑台锯替换旧滑台锯。

O-2:在机器和生产区域建立清洁和预防性维护程序。

O-3:重组锯末管道并将筒仓与周围环境密封。建议废物收集公司在处理垃圾桶收集锯末时做出更改。

O-4:在每个工作站设置一块板,用于组织便携式机器和工具。通过改进总体布局规划,消除浪费的空间(比如清理地板)。

O-5:在生产区域减少物料搁置,优化生产中心的任务。

O-6:消除物流交叉点。

O-7:重组并记录与清洁生产相关的每个工作站的实践和程序。

O-8:优化中密度纤维板/中密度纤维板的切割计划,以减少副产品和废物的数量,最大限度地利用原材料。

O-9:执行联合切割计划,以最大限度地利用所用材料。记录根据各自设定的规则所生产的副产品情况。

O-10:与其他合作公司(Simbios Industrial)合作,使用、出售或交换材料,调整材料的宽度和尺寸。

O-11:将收集器放置在生产区旁边,并标明各自使用的材料,以便选择性地收集废物和进行内部和/或外部[再]循环。

O-12:设置架子,以容纳选择性废物收集所产生的全部废料副产品,以及先前编目的中密度纤维板,供内部和外部资源使用。考虑到相关原则问题,我们执行了每个工作站的[重新]布局项目。

O-13:优化(人员和材料的)移动、人体工程学、安全和材料流动。

O-14:执行[重新]布局项目,以优化和整合生产区域。清除区域、水流和循环交叉口的废物。

O-15:尽量减少能源消耗。通过使用半透明屋顶瓦和替代能源,促进自然光的有效利用。

O-16:创建并执行电气和照明技术项目;划分电路,以便将不同空间的照明进行分区,从而降低能耗。

O-17:为内部和外部空间创建副产品流程图。

O-18:根据材料的特性和需要储存的材料,以避免损坏、浪费和损失。并将这些材料靠近生产区域,避免流量浪费。

O-19:促进材料的进入、移动和退出;库存控制,将过程变得可追溯,形成产品生命周期分析(LCA)。

O-20:优化存储空间的布局,避免妨碍占地面积、材料和时间的浪费损失;寻求易于控制的视觉解决方案。

O-21:为副产品分配货架,以便于各工序的搬运和再利用,货架应位于其他公司容易触及的范围内,避免妨碍占地面积。

O-22:优先考虑获得环境认证的供应商和附近地区的供应商,避免运输产生有害气体排放。

O-23:优化成品材料的交付,以避免运输和加大排放的不必要成本。使用共用货物和路线系统。

O-24:修改建筑物入口,以便将客户通道与成品出口分开。优先考虑安全、营销和信息管理。

O-25:在准备一个包装项目的过程中使用生态设计和清洁生产的概念;以及针对家具行业实施生态密封的项目。

 

然而,可产生的机会必须在概念计划中得到批准和详细说明,以便通过执行项目加以实施,并有相应的衡量和监测指标。流量分析可以插入到布局项目的所有阶段,并且在集中实施清洁生产时,可以作为经济和环境应对方案。

相关工具和技术产生的清洁生产机会(O-1至O-4)改善了安全条件,减少了工人工作风险,同时将能源消耗降至最低,并倡导了组织和控制的预防态度。这些工具和技术也减少了工作时间和材料浪费,降低空气中木屑的排放,改善工作条件。

反过来,通过工艺流程、生产损失、副产品和布局(O-5至O-17)产生的清洁生产机会会缩短生产时间,减少事故,最大限度地减少材料和部件的浪费,并消除流动浪费,以及减少材料和能源的消耗,并为选择性废物收集制定合适的配置。

将副产品流程图用于内部和外部资源应用(O-17)的战略被证明是一种技术创新,有助于改善财务业绩,以及提高小规模生产的效益,减少对环境的影响。

最后,有关库存和储存(O-18至O-21)与供应商(O-22)产生的清洁生产机会有助于减少损失和风险,提高生产控制力度,实现循环经济的突破,以及促进和提高供应商应对环境和生产的能力。此外,包装和配送(O-23到O-25)方面产生的机会为公司在市场上的运作提供了积极的环境优势。

 

将废弃物和排放物最小化

在研究中,通过对公司现有生产区域的分区进行分析,确定了10个废弃或未充分利用的区域,总面积为107.24平方米,其中35.79平方米是指分配给副产品处理的区域,45.79平方米是指库存不接近相应工艺的区域,流通面积为25.66平方米。

同时,还查明了12个楼层障碍区(39.45平方米)与储存区的碎片区域,因为15个加工材料储存区(56.09平方米)的存在,以及缺乏对材料移动的控制,这阻碍了材料的流通和流动。所以需要对布局区域和布局流程重新安排,有利于减少物质和人员流动造成的生产损失和浪费,提高生产能力。

此外,还可以将库存面积从273.66平方米减少到188.42平方米。减少的85.24平方米,占现有仓储面积的33.15%,占目前总建筑面积的6.55%。这种做法就是消除现有库存区域的碎片化面积,清除楼层区域,并使相互关联的区域彼此接近。

生产流水线从333.30米减少到266.37米,在流通区内取消了66.93米的回流和交叉流水线,减少的长度占比高达20.09%,有助于在生产过程中更好地优化物料和人员流动,提高生产率。

此外,还为企业供应了396.37 米的流线,其中的161.43 米流线是用来联系库存的各自工艺场所,原先这些库存和工艺流程场所相隔较远。如果减少了这些流线就代表了40.73%的物质和人会流动且集中管理。

公司布局中确定的总流线长度为775.58 m,经过工艺流程分析使我们能够将这些流线从775.58 m减少到547.22 m。这228.36 米的减少占流线总量的29.45%,使物理空间合理化,并使未来的生产力得到提高。流量的减少可以加大对生产的控制,从而减少副产品和废物的产生。

综上所述,以上研究说明我们需要重新安排工作站,以及为选择性废物收集安排区域,同时对材料进行内部和外部再利用,从而最大限度地利用资源、副产品和物理空间。这些变化促进了成本、浪费和生产损失的减少,并降低对环境的影响。

与清洁生产相关的诊断流程分析以及在一家小型家具公司中的研究表明,应用清洁生产策略,实施持续改进能够减少浪费的可能性。分析还表明,清洁生产还可以作为一种预防性策略,它与工艺流程的关联让工艺优化与环境特性之间产生了新的联系。

此外,无论是在监控和发布信息时,还是在定位每个员工在生产过程中的角色时,公司管理层对系统和技术设置了不同定位,突出了每个人的重要性及其技能和特点所发挥的作用。

人们与物理空间和过程流的关系,与系统和技术的标准有关,标准系统和技术是一个超越技术层面的新因素,它与物理空间、过程流和管理有关的因素呈归属和合作关系。

这些关系表明,在能够促进变化的物理空间中,人、清洁生产和过程流之间存在着联系。它还表明,从工艺流程分析中确定清洁生产的机会能够引入更多影响因素,促进环境定位的变化,并有助于减少废物且不断减少排放量。

由于没有法律要求小型家具公司实施清洁生产战略,本研究有助于改变与系统和技术(包括流程、布局、库存位置和控制、人与材料的流动)相关的原材料消耗、废物和副产品的产生情况,证明与系统和技术相关的工艺流程性能可以得到持续逐步改进,达到更高效的生产,产生更少的废物,今后也能够鼓励更多小型企业实施清洁生产策略方案。

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