【三棱环境·专业技术】水泥窑协同处置技术
国际上水泥窑协同处置废物技术开始于20世纪70年代，首次试验于1974年加拿大Lawrence水泥厂，随后美国的Peerless、德国Ruderdorf等十多家水泥厂先后进行了试验。截止到目前，在欧洲、北美、日本等发达国家已经有30多年的研究应用历史，在替代燃料研究和生态水泥生产方面积累了许多经验。据统计，2007年荷兰的燃料替代率已达85%以上，2013年日本、比利时、瑞士、奥地利等燃料替代率达50%以上，美国为30%左右。
我国水泥窑协同处置生活垃圾技术推广至今，仅有南京凯盛、海螺、中材、金隅、华新、华润、中信、中建材等几家领先的水泥企业集团和水泥装备集团开展了水泥窑协同处置生活垃圾工作，仅有贵州等少数省份组织推动了水泥窑协同处置生活垃圾工作。目前，全国已建成投产水泥窑协同处置生活垃圾生产线30 多条，占水泥生产线的比重不足2%。
技术名称：水泥窑协同处置
1.技术适用性
1.1 适用的介质：污染土壤。
1.2 可处理的污染物类型：有机污染物及重金属。
1.3 应用限制条件。
不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤;由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求，在使用该技术时需慎重确定污染土的添加量。
2.技术介绍
2.1 原理
利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑，窑内气相温度最高可达1800℃，物料温度约为1450℃，在水泥窑的高温条件下，污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物，高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料(CaO、CaCO3 等)充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来;重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑，使重金属固定在水泥熟料中。
2.2系统构成和主要设备
水泥窑协同处置包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程。在原有的水泥生产线基础上，需要对投料口进行改造，还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要求的贮存设施和实验室分析能力。
水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑及配套系统、监测系统组成。
土壤预处理系统在密闭环境内进行，主要包括密闭贮存设施(如充气大棚)，筛分设施(筛分机)，尾气处理系统(如活性炭吸附系统等)，预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。
上料系统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机，整个上料过程处于密闭环境中，避免上料过程中污染物和粉尘散发到空气中，造成二次污染。
水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘器、螺旋输送机、槽式输送机。监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测，保证污染土壤处理的效果和生产安全。
2.3 关键技术参数或指标
影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括：水泥回转窑系统配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。
影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括：水泥回转窑系统配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。
(1)水泥回转窑系统配置
采用配备完善的烟气处理系统和烟气在线监测设备的新型干法回转窑，单线设计熟料生产规模不宜小于2000吨/天。
(2)污染土壤中碱性物质含量
污染土壤提供了硅质原料，但由于污染土壤中K2O、Na2O含量高，会使水泥生产过程中中间产品及最终产品的碱当量高，影响水泥品质，因此，在开始水泥窑协同处置前，应根据污染土壤中的K2O、Na2O含量确定污染土壤的添加量。
(3)重金属污染物初始浓度
入窑配料中重金属污染物的浓度应满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ622)的要求。
(4)污染土壤中的氯元素和氟元素含量
应根据水泥回转窑工艺特点，控制随物料入窑的氯和氟投加量，以保证水泥回转窑的正常生产和产品质量符合国家标准，入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%，氯元素含量不应大于0.04%。
(5)污染土壤中硫元素含量
水泥窑协同处置过程中，应控制污染土壤中的硫元素含量，配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量不应大于0.014%。从窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加的硫酸盐硫总投加量不应大于3000mg/kg。
(6)污染土壤添加量
应根据污染土壤中的碱性物质含量、重金属含量、氯、氟、硫元素含量及污染土壤的含水率，综合确定污染土壤的投加量。
3.技术应用基础及前期准备
在利用水泥窑协同处置污染土壤前，应对污染土壤及土壤中污染物质进行分析，以确定污染土壤的投加点及投加量。污染土壤分析指标包括污染土壤的含水率、烧失量、成分等，污染物质分析指标包括：污染物质成分、氯、氟、硫浓度，重金属、氯、氟、硫元素含量等。
4.主要实施过程
(1)将挖掘后的污染土壤在密闭环境下进行预处理(去除掉砖头、水泥块等影响工业窑炉工况的大颗粒物质)；
(2)对污染土壤进行检测，确定污染土壤的成分及污染物含量，计算污染土壤的添加量；
(3)污染土壤用专门的运输车转运到喂料斗，为避免卸料时扬尘造成的二次污染，卸料区密封;
(4)计量后的污染土壤经提升机由管道进入喂料点，送入窑尾烟室高温段处置;
(5)定期监测水泥回转窑烟气排放口污染物浓度及水泥熟料中污染物含量。
5.运行维护和监测
因水泥窑协同处置是在水泥生产过程中进行的，协同处置不能影响水泥厂正常生产、不能影响水泥产品质量、不能对生产设备造成损坏，因此水泥窑协同处置污染土壤过程中，除了需按照新型干法回转窑的正常运行维护要求进行运行维护外，为了掌握污染土壤的处置效果及对水泥品质的影响，还需定期对水泥回转窑排放的尾气和水泥熟料中特征污染物进行监测，并根据监测结果采取应对措施。
6.修复周期及参考成本
水泥窑协同处置技术的处理周期与水泥生产线的生产能力及污染土壤投加量相关，而污染土壤投加量又与土壤中污染物特性、污染程度、土壤特性等有关，一般通过计算确定污染土壤的添加量和处理周期，添加量一般低于水泥熟料量的4%。水泥窑协同处置污染土壤在国内的工程应用成本为800-1000元/m³。
7.国外应用情况
水泥窑是发达国家焚烧处理工业危险废物的重要设施，已得到了广泛应用，即使难降解的有机废物(包括POPs)在水泥窑内的焚毁去除率率也可达到99.99%到99.9999%。从技术上水泥窑协同处置完全可以用于污染土壤的处理，但由于国外其它污染土壤修复技术发展较成熟，综合社会、环境、经济等多方面考虑，在国外水泥窑协同处置技术在污染土壤处理方面应用相对较少。下表列出的是国外水泥窑协同处置技术在污染土壤修复方面的应用情况。
8.水泥窑协同处置的优势
◆水泥工业可销纳的废物种类多，适用范围广。
◆按照性能和特点，不同的废物可以分别用作水泥工业的混合材丶替代原料或替代燃料，使物尽其用。
国际上水泥窑协同处置废物技术开始于20世纪70年代，首次试验于1974年加拿大Lawrence水泥厂，随后美国的Peerless、德国Ruderdorf等十多家水泥厂先后进行了试验。截止到目前，在欧洲、北美、日本等发达国家已经有30多年的研究应用历史，在替代燃料研究和生态水泥生产方面积累了许多经验。据统计，2007年荷兰的燃料替代率已达85%以上，2013年日本、比利时、瑞士、奥地利等燃料替代率达50%以上，美国为30%左右。
我国水泥窑协同处置生活垃圾技术推广至今，仅有南京凯盛、海螺、中材、金隅、华新、华润、中信、中建材等几家领先的水泥企业集团和水泥装备集团开展了水泥窑协同处置生活垃圾工作，仅有贵州等少数省份组织推动了水泥窑协同处置生活垃圾工作。目前，全国已建成投产水泥窑协同处置生活垃圾生产线30 多条，占水泥生产线的比重不足2%。
技术名称：水泥窑协同处置
1.技术适用性
1.1 适用的介质：污染土壤。
1.2 可处理的污染物类型：有机污染物及重金属。
1.3 应用限制条件。
不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤;由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求，在使用该技术时需慎重确定污染土的添加量。
2.技术介绍
2.1 原理
利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑，窑内气相温度最高可达1800℃，物料温度约为1450℃，在水泥窑的高温条件下，污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物，高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料(CaO、CaCO3 等)充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来;重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑，使重金属固定在水泥熟料中。
2.2系统构成和主要设备
水泥窑协同处置包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程。在原有的水泥生产线基础上，需要对投料口进行改造，还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要求的贮存设施和实验室分析能力。
水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑及配套系统、监测系统组成。
土壤预处理系统在密闭环境内进行，主要包括密闭贮存设施(如充气大棚)，筛分设施(筛分机)，尾气处理系统(如活性炭吸附系统等)，预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。
上料系统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机，整个上料过程处于密闭环境中，避免上料过程中污染物和粉尘散发到空气中，造成二次污染。
水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘器、螺旋输送机、槽式输送机。监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测，保证污染土壤处理的效果和生产安全。
2.3 关键技术参数或指标
影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括：水泥回转窑系统配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。
影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括：水泥回转窑系统配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。
(1)水泥回转窑系统配置
采用配备完善的烟气处理系统和烟气在线监测设备的新型干法回转窑，单线设计熟料生产规模不宜小于2000吨/天。
(2)污染土壤中碱性物质含量
污染土壤提供了硅质原料，但由于污染土壤中K2O、Na2O含量高，会使水泥生产过程中中间产品及最终产品的碱当量高，影响水泥品质，因此，在开始水泥窑协同处置前，应根据污染土壤中的K2O、Na2O含量确定污染土壤的添加量。
(3)重金属污染物初始浓度
入窑配料中重金属污染物的浓度应满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ622)的要求。
(4)污染土壤中的氯元素和氟元素含量
应根据水泥回转窑工艺特点，控制随物料入窑的氯和氟投加量，以保证水泥回转窑的正常生产和产品质量符合国家标准，入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%，氯元素含量不应大于0.04%。
(5)污染土壤中硫元素含量
水泥窑协同处置过程中，应控制污染土壤中的硫元素含量，配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量不应大于0.014%。从窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加的硫酸盐硫总投加量不应大于3000mg/kg。
(6)污染土壤添加量
应根据污染土壤中的碱性物质含量、重金属含量、氯、氟、硫元素含量及污染土壤的含水率，综合确定污染土壤的投加量。
3.技术应用基础及前期准备
在利用水泥窑协同处置污染土壤前，应对污染土壤及土壤中污染物质进行分析，以确定污染土壤的投加点及投加量。污染土壤分析指标包括污染土壤的含水率、烧失量、成分等，污染物质分析指标包括：污染物质成分、氯、氟、硫浓度，重金属、氯、氟、硫元素含量等。
4.主要实施过程
(1)将挖掘后的污染土壤在密闭环境下进行预处理(去除掉砖头、水泥块等影响工业窑炉工况的大颗粒物质)；
(2)对污染土壤进行检测，确定污染土壤的成分及污染物含量，计算污染土壤的添加量；
(3)污染土壤用专门的运输车转运到喂料斗，为避免卸料时扬尘造成的二次污染，卸料区密封;
(4)计量后的污染土壤经提升机由管道进入喂料点，送入窑尾烟室高温段处置;
(5)定期监测水泥回转窑烟气排放口污染物浓度及水泥熟料中污染物含量。
5.运行维护和监测
因水泥窑协同处置是在水泥生产过程中进行的，协同处置不能影响水泥厂正常生产、不能影响水泥产品质量、不能对生产设备造成损坏，因此水泥窑协同处置污染土壤过程中，除了需按照新型干法回转窑的正常运行维护要求进行运行维护外，为了掌握污染土壤的处置效果及对水泥品质的影响，还需定期对水泥回转窑排放的尾气和水泥熟料中特征污染物进行监测，并根据监测结果采取应对措施。
6.修复周期及参考成本
水泥窑协同处置技术的处理周期与水泥生产线的生产能力及污染土壤投加量相关，而污染土壤投加量又与土壤中污染物特性、污染程度、土壤特性等有关，一般通过计算确定污染土壤的添加量和处理周期，添加量一般低于水泥熟料量的4%。水泥窑协同处置污染土壤在国内的工程应用成本为800-1000元/m³。
7.国外应用情况
水泥窑是发达国家焚烧处理工业危险废物的重要设施，已得到了广泛应用，即使难降解的有机废物(包括POPs)在水泥窑内的焚毁去除率率也可达到99.99%到99.9999%。从技术上水泥窑协同处置完全可以用于污染土壤的处理，但由于国外其它污染土壤修复技术发展较成熟，综合社会、环境、经济等多方面考虑，在国外水泥窑协同处置技术在污染土壤处理方面应用相对较少。下表列出的是国外水泥窑协同处置技术在污染土壤修复方面的应用情况。
8.水泥窑协同处置的优势
◆水泥工业可销纳的废物种类多，适用范围广。
◆按照性能和特点，不同的废物可以分别用作水泥工业的混合材丶替代原料或替代燃料，使物尽其用。
APS算法去优化的问题，其实就是大桶小桶理论
对生产型企业，一般说零件每次生产批量都会达到一定数量，例如每批几百或者几千个。一些特殊行业生产批量较少，例如模具行业，针对某个模具，虽然工序很多，但只生产一个或者数个。
大批量生产零件在不同工序前后流转时，就会有一个不同于小批量生产的流转问题。生产小批量零件特别是单个数量，肯定是前工序完工后再开始后工序。但是大批量生产就会出现多种选择，可以这一批零件前工序都完工后再开始后工序的生产，也可以这批零件的前工序完成一部分后，后工序就开始生产。
一般来说，我们可以将成批零件前后工序流转分成三种情况。第一种方式被称为顺序移动，它的特点是成批零件的前工序都完工后，再开始下一道工序；第二种方式是平行移动，它的特点是一整批零件前工序分成几个小批量间断性生产，完成一个小批量后就开始下一道工序的生产；第三种方式是平行顺序移动，它的特点是零件生产不做批量分割，等零件前工序完成部分时，后工序开始生产，但后工序不会有等待加工情况，需要计算好前工序加工完多少数量后再开始后工序，避免如果后工序加工速度比前工序快，后工序出现等待前工序零件加工情况。下面将详细介绍这三种方式。
03
顺序移动
顺序移动是指一批零件有多个生产工序，一道工序的整批零件都加工完后，再开始下一道工序。如果用图示表示，图示如下：
采用顺序移动方式的优点是：
1、排生产计划简单，不用花时间计算是否需要批量分隔，也不需要计算，是否前工序未完工时，后工序就要开始加工。
2、设备利用率高。因为加工后工序时，前工序所有零件都已经加工完毕，即使后工序加工速度更快，也不会出现等待料加工的情况。
3、减少车间内搬运量。因为前工序整批零件都加工完后，才开始下工序。可以整批零件都加工后，再转移到下工序所在设备处，搬运效率更高。
顺序移动的缺点是：
生产周期长；因为后工序需要等待前工序全都加工完毕后才能开始，当工序数量超过两个时，后面工序等待时间长，整体生产周期长。
顺序移动适用的场合：
因顺序移动减少了设备出现等待物料加工的情况，也减少了切换次数，降低了设备切换成本，但其加工周期长。它适用于产品交货期比较富余的情况。
顺序移动的生产周期计算方式：
它的零件加工周期计算非常简单，就是零件各工序加工周期做简单加和就可。
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1 = 9,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。
加工周期采用顺序移动方式计算
T=4*（9+5+15+10）
04
平行移动
平行移动是指一批零件中的部分零件一道工序完工后，就转移到下一道工序生产的移动方式。例如一批零件400个，第一工序加工完200个后，这200个就转入二工序加工。当然也可以加工一个零件后，就这一个加工好的零件就转入下一道工序。
当前多数资料介绍平行移动为加工完一个零件，就转移到下一道工序，笔者认为这么定义平行移动过于狭义，因为实际生产中不同类型设备可能位于不同地点，如果完成一个零件某工序就转移到下一道工序搬运太频繁，搬运成本太高，并且如果下工序加工速度快，其等待物料加工情况会很频繁，浪费设备产能。将平行移动定义为完成一批中部分零件后，再转移到下一道工序更符合实际情况，更合理。
因为平行移动生产方式，下一道工序开始时间早，类推最后一道工序开始时间也早，零件的生产周期短。它的生产周期也比下面要介绍的平行顺序生产方式短，是三种生产方式中生产周期最短的移动方式。
平行移动图示如下：
平行移动的优点是：
1、加工周期短，因为不用等待整批零件都加工完，前面工序加工完一部分后，就可以开始后面工序，类推整个加工周期也短了。
2、滞留车间的在制品少了，在制品减少有利于减少空间占用，加快资金周转。
平行移动的缺点:
降低了设备利用率。有的工序因为加工速度快，会有设备空闲等待前工序的情况。如果在等待期间不安排其它零件加工，设备会有一段时间闲置。如果在空闲时间安排其它零件加工，设备加工不同零件会有来回切换的时间成本。
平行移动的适用场合：
相对于顺序移动，平行移动加工周期短，但设备利用率低些。它适用于产品交货期短的紧急情况，为了满足客户交货期，采用平行移动缩短生产周期。
平行移动生产周期的计算方式较顺序移动要复杂，它的计算公式如下：
整批数量Q0
整批的分段数n
分段后批量数量Qn
加工工序数量m
最长工序加工一件的时间tL
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1 = 11,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。
采用平行移动方式计算，其加工周期
T=（11+5＋15＋10）＋（4-1）×15＝86
05
平行顺序
三种生产方式将平行顺序放在最后介绍，因为它是既综合前两种生产方式的优点，也综合了它们的缺点。
不同于顺序移动，它并不是一定要前道工序整批零件都加工完了，才开始后到工序，而是在一定程度上，前后工序并行生产。如果前工序生产速度快，后工序慢，这两道工序同时开始生产，后面工序也不会出现等待物料加工情况。如果前工序慢，后工序快，则需要计算，前工序加工到什么程度，后工序再开始加工，避免后工序出现等待物料加工情况。
不同于平行移动，它不对零件生产进行批量分隔，不论每个工序加工速度快或慢，都是整批零件一次加工完。
平行顺序移动图示如下：
平行顺序的优点：
1、 加工周期相对短。因为工序之间在时间上有并行加工的情况，所以它的加工周期比顺序移动短，和平行移动相比，其生产周期长。
2、 设备利用率高。因为平行顺序生产方式，零件批量不分隔，整批一次性加工完，所以设备切换成本低。
缺点：
1、生产排程麻烦。当前工序生产的慢，而后工序生产的快，需要计算前工序完成多少数量后，后工序才能开始加工，有一定计算量。
平行顺序的适用场合：
当客户交货期足够，生产企业又希望降低设备切换成本，可以采用此种生产方式。
平行顺序生产周期计算方式：
注：
T：平行顺序移动方式加工周期；
n：零件批量数量；
ti ：第i道工序的生产时间；
tl ：单件生产工时，比前后两相邻工序加工时间长的单件工时；可以在第一工序前和最后一道工序后设置时间为0的虚拟工序。
ts ：与前后两相邻工序中单件工时比，比前后工序都短的工序的单件工时；
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1=11,t2=5,te=15,t4=10
采用平行顺序移动方式计算：
=（11+5+15+10）+（4-1）×（11+15-5）=104
06
平行移动最优批量分隔方式
这3种流转方式中，最复杂的是平行移动，因为平行移动中有个批量分隔的问题。平行移动在生产过程中需要进行批量分隔，最简单的批量分隔方式是各个工序批量分隔数量相同，本文上面介绍的例子就是这种方式。
平行移动的例子，一次生产1000个零件，如果分成4个批次，每批生产250个，开始下一个工序；如果分成5个批次，每批生产200个，就开始下一个工序。分隔成不同的批次数量，影响着两个生产评价因素：
切换成本；
生产周期。
从生产计划安排的角度，我们希望生产成本低、生产周期短，可实际中，这两个目标又存在矛盾。往往生产周期短，就意味着需要频繁切换，生产成本高；反之，如果希望生产成本低，就需要减少切换次数，生产周期就长。
各工序分隔批量一样是可行方法，但不是最优批量分隔方法，因为不同工序切换成本不一致，更合理的是切换成本高的工序批量分割次数少，或者不分隔，切换成本低的工序可以多分隔工序。第一工序和加工时间最长的工序不需要批量分隔。
平行移动需要求解最优分隔次数，前面介绍用的例子是各个工序分隔次数相同，是为了说明平行移动的生产特点。事实上不同工序切换成本是不一样的甚至差别相当大，以笔者所在机械加工厂为例，加工中心因为其自动化程度高，一次加工尺寸多，切换繁琐，一般需要几个小时。企业经营时间就是金钱，切换时间长，就意味着成本高。而很多主要依靠手工操作的工序切换就很快，例如钻床，耗时才几分钟；如果是完全依靠手工的工序，就几乎没有什么切换成本。所以说，不考虑零件不同工序切换成本的不同，零件各个工序按照同样的数量分隔工序不是最优的平行移动方式，对于切换成本高的工序减少批量分隔数量，对于切换成本低的工序可以有更多的批量分隔数量，这种方式可以在同样的生产周期情况下，切换成本更少，进而生产成本更低。
设法求解零件在平行移动生产过程中，不同工序设置不同的批量分隔数量，进而达到生产周期满足客户订单要求的情况下，生产成本最小的目标。笔者认为有三种求解方式可以采用：
1、穷举法。该方法是通过计算机程序列出零件不同工序各种可能批量分隔方案，然后比较这些方案的生产周期和生产成本，选择在生产周期满足客户交货期要求情况下，生产成本低的方案；
2、提前人工设置好各个工序流转的批量。例如，不论一个工序总加工数量是多少，加工好500个之后，就开始下一工序；
3、先人工设置若干模式，然后程序在模式中选择批量分隔方式。例如设置一种模式，当生产批量大于200并小于500个时，一工序不分隔，二工序分隔三次，三工序分隔二次。
对生产型企业，一般说零件每次生产批量都会达到一定数量，例如每批几百或者几千个。一些特殊行业生产批量较少，例如模具行业，针对某个模具，虽然工序很多，但只生产一个或者数个。
大批量生产零件在不同工序前后流转时，就会有一个不同于小批量生产的流转问题。生产小批量零件特别是单个数量，肯定是前工序完工后再开始后工序。但是大批量生产就会出现多种选择，可以这一批零件前工序都完工后再开始后工序的生产，也可以这批零件的前工序完成一部分后，后工序就开始生产。
一般来说，我们可以将成批零件前后工序流转分成三种情况。第一种方式被称为顺序移动，它的特点是成批零件的前工序都完工后，再开始下一道工序；第二种方式是平行移动，它的特点是一整批零件前工序分成几个小批量间断性生产，完成一个小批量后就开始下一道工序的生产；第三种方式是平行顺序移动，它的特点是零件生产不做批量分割，等零件前工序完成部分时，后工序开始生产，但后工序不会有等待加工情况，需要计算好前工序加工完多少数量后再开始后工序，避免如果后工序加工速度比前工序快，后工序出现等待前工序零件加工情况。下面将详细介绍这三种方式。
03
顺序移动
顺序移动是指一批零件有多个生产工序，一道工序的整批零件都加工完后，再开始下一道工序。如果用图示表示，图示如下：
采用顺序移动方式的优点是：
1、排生产计划简单，不用花时间计算是否需要批量分隔，也不需要计算，是否前工序未完工时，后工序就要开始加工。
2、设备利用率高。因为加工后工序时，前工序所有零件都已经加工完毕，即使后工序加工速度更快，也不会出现等待料加工的情况。
3、减少车间内搬运量。因为前工序整批零件都加工完后，才开始下工序。可以整批零件都加工后，再转移到下工序所在设备处，搬运效率更高。
顺序移动的缺点是：
生产周期长；因为后工序需要等待前工序全都加工完毕后才能开始，当工序数量超过两个时，后面工序等待时间长，整体生产周期长。
顺序移动适用的场合：
因顺序移动减少了设备出现等待物料加工的情况，也减少了切换次数，降低了设备切换成本，但其加工周期长。它适用于产品交货期比较富余的情况。
顺序移动的生产周期计算方式：
它的零件加工周期计算非常简单，就是零件各工序加工周期做简单加和就可。
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1 = 9,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。
加工周期采用顺序移动方式计算
T=4*（9+5+15+10）
04
平行移动
平行移动是指一批零件中的部分零件一道工序完工后，就转移到下一道工序生产的移动方式。例如一批零件400个，第一工序加工完200个后，这200个就转入二工序加工。当然也可以加工一个零件后，就这一个加工好的零件就转入下一道工序。
当前多数资料介绍平行移动为加工完一个零件，就转移到下一道工序，笔者认为这么定义平行移动过于狭义，因为实际生产中不同类型设备可能位于不同地点，如果完成一个零件某工序就转移到下一道工序搬运太频繁，搬运成本太高，并且如果下工序加工速度快，其等待物料加工情况会很频繁，浪费设备产能。将平行移动定义为完成一批中部分零件后，再转移到下一道工序更符合实际情况，更合理。
因为平行移动生产方式，下一道工序开始时间早，类推最后一道工序开始时间也早，零件的生产周期短。它的生产周期也比下面要介绍的平行顺序生产方式短，是三种生产方式中生产周期最短的移动方式。
平行移动图示如下：
平行移动的优点是：
1、加工周期短，因为不用等待整批零件都加工完，前面工序加工完一部分后，就可以开始后面工序，类推整个加工周期也短了。
2、滞留车间的在制品少了，在制品减少有利于减少空间占用，加快资金周转。
平行移动的缺点:
降低了设备利用率。有的工序因为加工速度快，会有设备空闲等待前工序的情况。如果在等待期间不安排其它零件加工，设备会有一段时间闲置。如果在空闲时间安排其它零件加工，设备加工不同零件会有来回切换的时间成本。
平行移动的适用场合：
相对于顺序移动，平行移动加工周期短，但设备利用率低些。它适用于产品交货期短的紧急情况，为了满足客户交货期，采用平行移动缩短生产周期。
平行移动生产周期的计算方式较顺序移动要复杂，它的计算公式如下：
整批数量Q0
整批的分段数n
分段后批量数量Qn
加工工序数量m
最长工序加工一件的时间tL
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1 = 11,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。
采用平行移动方式计算，其加工周期
T=（11+5＋15＋10）＋（4-1）×15＝86
05
平行顺序
三种生产方式将平行顺序放在最后介绍，因为它是既综合前两种生产方式的优点，也综合了它们的缺点。
不同于顺序移动，它并不是一定要前道工序整批零件都加工完了，才开始后到工序，而是在一定程度上，前后工序并行生产。如果前工序生产速度快，后工序慢，这两道工序同时开始生产，后面工序也不会出现等待物料加工情况。如果前工序慢，后工序快，则需要计算，前工序加工到什么程度，后工序再开始加工，避免后工序出现等待物料加工情况。
不同于平行移动，它不对零件生产进行批量分隔，不论每个工序加工速度快或慢，都是整批零件一次加工完。
平行顺序移动图示如下：
平行顺序的优点：
1、 加工周期相对短。因为工序之间在时间上有并行加工的情况，所以它的加工周期比顺序移动短，和平行移动相比，其生产周期长。
2、 设备利用率高。因为平行顺序生产方式，零件批量不分隔，整批一次性加工完，所以设备切换成本低。
缺点：
1、生产排程麻烦。当前工序生产的慢，而后工序生产的快，需要计算前工序完成多少数量后，后工序才能开始加工，有一定计算量。
平行顺序的适用场合：
当客户交货期足够，生产企业又希望降低设备切换成本，可以采用此种生产方式。
平行顺序生产周期计算方式：
注：
T：平行顺序移动方式加工周期；
n：零件批量数量；
ti ：第i道工序的生产时间；
tl ：单件生产工时，比前后两相邻工序加工时间长的单件工时；可以在第一工序前和最后一道工序后设置时间为0的虚拟工序。
ts ：与前后两相邻工序中单件工时比，比前后工序都短的工序的单件工时；
例：一批制品，批量为4件，须经四道工序加工，各工序时间分别为：
t1=11,t2=5,te=15,t4=10
采用平行顺序移动方式计算：
=（11+5+15+10）+（4-1）×（11+15-5）=104
06
平行移动最优批量分隔方式
这3种流转方式中，最复杂的是平行移动，因为平行移动中有个批量分隔的问题。平行移动在生产过程中需要进行批量分隔，最简单的批量分隔方式是各个工序批量分隔数量相同，本文上面介绍的例子就是这种方式。
平行移动的例子，一次生产1000个零件，如果分成4个批次，每批生产250个，开始下一个工序；如果分成5个批次，每批生产200个，就开始下一个工序。分隔成不同的批次数量，影响着两个生产评价因素：
切换成本；
生产周期。
从生产计划安排的角度，我们希望生产成本低、生产周期短，可实际中，这两个目标又存在矛盾。往往生产周期短，就意味着需要频繁切换，生产成本高；反之，如果希望生产成本低，就需要减少切换次数，生产周期就长。
各工序分隔批量一样是可行方法，但不是最优批量分隔方法，因为不同工序切换成本不一致，更合理的是切换成本高的工序批量分割次数少，或者不分隔，切换成本低的工序可以多分隔工序。第一工序和加工时间最长的工序不需要批量分隔。
平行移动需要求解最优分隔次数，前面介绍用的例子是各个工序分隔次数相同，是为了说明平行移动的生产特点。事实上不同工序切换成本是不一样的甚至差别相当大，以笔者所在机械加工厂为例，加工中心因为其自动化程度高，一次加工尺寸多，切换繁琐，一般需要几个小时。企业经营时间就是金钱，切换时间长，就意味着成本高。而很多主要依靠手工操作的工序切换就很快，例如钻床，耗时才几分钟；如果是完全依靠手工的工序，就几乎没有什么切换成本。所以说，不考虑零件不同工序切换成本的不同，零件各个工序按照同样的数量分隔工序不是最优的平行移动方式，对于切换成本高的工序减少批量分隔数量，对于切换成本低的工序可以有更多的批量分隔数量，这种方式可以在同样的生产周期情况下，切换成本更少，进而生产成本更低。
设法求解零件在平行移动生产过程中，不同工序设置不同的批量分隔数量，进而达到生产周期满足客户订单要求的情况下，生产成本最小的目标。笔者认为有三种求解方式可以采用：
1、穷举法。该方法是通过计算机程序列出零件不同工序各种可能批量分隔方案，然后比较这些方案的生产周期和生产成本，选择在生产周期满足客户交货期要求情况下，生产成本低的方案；
2、提前人工设置好各个工序流转的批量。例如，不论一个工序总加工数量是多少，加工好500个之后，就开始下一工序；
3、先人工设置若干模式，然后程序在模式中选择批量分隔方式。例如设置一种模式，当生产批量大于200并小于500个时，一工序不分隔，二工序分隔三次，三工序分隔二次。
[太阳]
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