Проектирование технологического процесса
Введение
Цель работы — разработка оптимального варианта технологического и производственного процесса для выпуска изданий в соответствии с полученным заданием.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выбор основного и вспомогательного оборудования для заданного производства и обоснование принятого решения;
2. Расчет времени на производство и расход основных материалов;
3. Расчет площади цеха и размещение производственного оборудования.
Разработка проекта способствует закреплению теоретических знаний и практических навыков, необходимых при решении конкретных технических и производственных задач полиграфического производства.
Задание
Целью работы является проектирование полиграфического предприятия, выпускающего 10 видов полноцветных каталогов для почтовой рассылки. Тиражи 5000, 10000, 15000, 30000, 50000, 80000, 100000, 120000, 180000, 250000 экз. Периодичность раз в квартал. Каждый каталог рассылается в индивидуальной упаковке.
Перед выполнением задания было уточнено несколько пунктов.
1. Виды каталогов:
1) Формат 148×210, тираж 5000 экз, 48 полос + обложка, шитье проволокой;
2) Формат 210×297, тираж 10000 экз, 96 полос + обложка, клеевое бесшвейное скрепление;
3) Формат 210×297, тираж 15000 экз, 16 полос + обложка, шитье проволокой;
4) Формат 210×297, тираж 30000 экз, 96 полос + обложка, клеевое бесшвейное скрепление;
5) Формат 148×210, тираж 50000 экз, 192 полосы + обложка, клеевое бесшвейное скрепление;
6)Формат 200×200, тираж 80000 экз, 144 полосы + обложка, клеевое бесшвейное скрепление;
7) Формат 210×297, тираж 100000 экз, 64 полосы + обложка, шитье проволокой;
8) Формат 200×200, тираж 120000 экз, 96 полос + обложка, клеевое бесшвейное скрепление;
9) Формат 210×297, тираж 180000 экз, 32 полосы + обложка, шитье проволокой;
10) Формат 200×200, тираж 250000 экз, 48 полос + обложка, шитье проволокой.
2. Печать блоков осуществляется на мелованной глянцевой бумаге плотностью 80 г/м2;
3. Печать обложек осуществляется на мелованной глянцевой бумаге плотностью 150 г/м2, обложка предполагает лакирование.
Номер варианта задания — 21.
Составление технологических характеристик издания
См. документ «Характеристика изделий»
Расчет площади полосы набора каталогов формата 148×210. Размер полосы в квадратах: 148 мм = 8,2 кв, 210 мм = 11,6 кв.
Размер полей составляет: верхнее — 20 мм = 1,1 кв, внешнее поле — 12 мм = 0,7 кв, внутреннее — 12 мм = 0,7 кв, нижнее — 20 мм = 1,1 кв.
Таким образом, размер полосы набора составляет 6,8×10,2 кв, площадь — 70 кв.
Расчет площади набора каталога формата 210×297. Размер полосы в квадратах: 210 мм = 11,6 кв, 297 мм = 16,5 кв.
Размер полей составляет: верхнее — 20 мм= 1,1 кв, внешнее поле — 12 мм = 0,7 кв, внутреннее — 12 мм = 0,7 кв, нижнее — 20 мм = 1,1 кв.
Таким образом, размер полосы набора составляет 10,2×14,3 кв, площадь — 146 кв.
Расчет площади набора каталога формата 200×200. Размер полосы в квадратах: 200 мм = 11,1 кв, 200 мм = 11,1 кв.
Размер полей составляет: верхнее — 20 мм = 1,1 кв, внешнее поле — 12 мм = 0,7 кв, внутреннее — 12 мм = 0,7 кв, нижнее — 20 мм = 1,1 кв.
Таким образом, размер полосы набора составляет 8,9×9,7 кв, площадь — 86,4 кв.
Проектирование комплексного технологического процесса
Выбор оборудования
Проектируемое предприятие занимается выпуском ежеквартальных каталогов для почтовой рассылки, поэтому одним из основных критериев при выборе печатных машин было качество выпускаемой продукции и производительность печатного оборудования, для того, чтобы закончить тираж в срок. При этом нельзя забывать, что после печати идут послепечатные операции, которые занимают значительное количество времени.
Для печати каталогов была выбрана офсетная листовая печатная машина Heidelberg Speadmaster SM 74-4+L, так как благодаря ее использованию создаются производственные мощности, обеспечивающие выпуск требуемых тиражей. Также данная машина обеспечивает высочайшее качество при оптимальной скорости печати. Лакирование обложек каталога производится в процессе печати, благодаря наличию лакировальной секции в конфигурации машины.
При выборе оборудования для печати блоков каталогов в качестве альтернативного варианта рассматривалась рулонная офсетная печатная машина Solna C 800 с газовой сушкой, предназначенная для печати коммерческой продукции. Она также, как Speadmaster обеспечивает высочайшее качество печати при довольно высоких скоростях. Но покупка рулонной машины обойдет предприятию гораздо дороже и устанавливать её будет не целесообразно, т.к. с заданным тиражом вполне справится листовая машина. Еще одним аргументом в пользу эксплуатации листовой машины является то, что у рулонных машин большие габаритные размеры, а полиграфическое предприятие ограничено в производственных площадях.
Для подрезки листов перед печатью и разрезки отпечатанных листов выбираем программно-управляемую высокоскоростную резальную машина POLAR 92, которая подходит для резки среднего формата.
Фальцовка листов блока будет производиться на комбинированной фальцевальной машине Heidelberg Stahlfolder
KH 56 KL c четырьмя кассетами. Для повышения производительности при фальцовки больших тиражей машина оснащена палетным самонакладом.
Послепечатные операции для каталогов будут производиться на вкладочно-швейно-резальном агрегате Heidelberg Stitchmaster ST 350, на котором производится фальцовка обложки, комплектовка журнала, шитье проволокой и обрезка с трех сторон.
Также для скрепления блоков будет установлена машина клеевого бесшвейного скрепления Heidelberg Eurobind Pro с секцией трехножевой обрезки.
Для упаковки готовой продукты выбрано термоусадочное упаковочное оборудование Unika50.
Для прессования бумажных отходов производства выбран пакетировочный пресс Strautmann ЕК 1109.
Для хранения промежуточных полуфабрикатов используются дисковые накопители Schur Packaging Systems a/s.
Для транспортировки листовой бумаги используются платформенные электротележки ЭК-202.
Для проведения разгрузочно-погрузочных работ внутри склада используются самоходный штабелер с платформой Lema серии LM EL-1550, так как данная машина может работать в ограниченном пространстве, а также может поднимать и опускать грузы на высоту до 5 м.
4. ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Обоснования выбора машин
Расчет времени печати каталогов на листовой офсетной печатной машине Speadmaster SM 74-4+L.
1 вид: печать блока — 6 приладок×4/6 часа = 4 часа
30 000 отт/12 000 отт/ч = 2,5 часа
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа= 1,7 часа
2 500 отт./8 000 отт/ч = 0,4 часа
итого: время на приладку 5,7 часа
время на печать 2,9 часа
Всего — 8,6 часа
2 вид: печать блока — 24 приладки×4/6 часа = 16 часов
240 000 отт/12 000 отт/ч = 20 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
10 000отт./8 000 отт/ч = 1,3 часа
итого: время на приладку 17,7 часа
время на печать 21,3 часа
Всего — 39 часов
3 вид: печать блока — 4 приладки×4/6 часа = 2,7 часа
60 000 отт/12 000 отт/ч = 5 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
15 000 отт./8 000 отт/ч = 1,9 часа
итого: время на приладку 4,4 часа
время на печать 6,9 часа
Всего — 11,3 часа
4 вид: печать блока — 24 приладки×4/6 часа = 16 часов
720 000 отт/12 000 отт/ч = 60 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
30 000 отт./8 000 отт/ч = 3,8 часа
итого: время на приладку 17,7 часа
время на печать 63,8 часа
Всего —81,5 часа
5 вид: печать блока — 24 приладки×4/6 часа = 16 часов
1 200 000 отт/12 000 отт/ч = 100 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
25 000 отт./8 000 отт/ч = 3,2 часа
итого: время на приладку 17,7 часа
время на печать 103,2 часа
Всего — 120,9 часа
6 вид: печать блока — 24 приладки×4/6 часа = 16 часов
1 920 000 отт/12 000 отт/ч = 160 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
53 334отт./8 000 отт/ч = 6,7 часа
итого: время на приладку 17,7 часа
время на печать 166,7 часа
Всего — 184,4 часа
7 вид: печать блока — 16 приладок×4/6 часа = 10,7 часа
1 600 000 отт/12 000 отт/ч = 133,4 часа
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
100 000 отт./8 000 отт/ч = 13 часов
итого: время на приладку 12,4 часа
время на печать 145,9 часа
Всего — 158,3 часа
8 вид: печать блока — 16 приладок×4/6 часа = 10,7 часа
1 920 000 отт/12 000 отт/ч = 160 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
80 000 отт./8 000 отт/ч = 10 часов
итого: время на приладку 12,4 часа
время на печать 170 часов
Всего — 182,4 часа
9 вид: печать блока — 8 приладок×4/6 часа = 5,4 часа
1 440 000 отт/12 000 отт/ч = 120 часов
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
180 000 отт./8 000 отт/ч = 22,5 часа
итого: время на приладку 7,1 часа
время на печать 142,5 часа
Всего — 149,6 часов
10 вид: печать блока — 8 приладок×4/6 часа = 5,4 часа
2 000 000 отт/12 000 отт/ч = 166,7 часа
печать обложки — 2 приладки×5/6 часа = 1,7 часа
166 668отт./8 000 отт/ч = 20,9 часа
итого: время на приладку 7,1 часа
время на печать 187,6 часа
Всего — 194,7 часа
итого: на приладку блоков102,9 часа
на приладку обложек 17 часов
всего на приладку 119,9 часа
на печать блоков 927,6 часов
на печать обложек 83,7 часа
всего на печать1130,7 часа
всего 1097,8 часа
Расчет времени печати блоков каталогов на рулонной офсетной печатной машине Solna C800
1 вид: печать блока — 2 приладки×0,5 часа = 1 час
10 000 отт/40 000 отт/ч = 0,3 часа
итого: время на приладку 1 час
время на печать 0,3 часа
Всего — 1,3 часа
2 вид: печать блока — 6 приладок×0,5 часа = 3 часа
60 000 отт/40 000 отт/ч = 1,5 часа
итого: время на приладку 3 часа
время на печать 1,5 часа
Всего — 4,5 часа
3 вид: печать блока — 1 приладка×0,5 часа = 0,5 часа
15 000 отт/40 000 отт/ч = 0,4 часа
итого: время на приладку 0,5 часа
время на печать 0,4 часа
Всего — 0,9часа
4 вид: печать блока — 6 приладок× 0,5 часа = 3 часа
180 000 отт/40 000 отт/ч = 4,5 часа
итого: время на приладку 3 часа
время на печать 4,5 часа
Всего — 7,5 часов
5 вид: печать блока — 8 приладок× 0,5 часа = 4 часа
400 000 отт/40 000 отт/ч = 10 часов
итого: время на приладку 4 часа
время на печать 10 часов
Всего — 14 часов
6 вид: печать блока — 9 приладок× 0,5 часа = 4,5 часа
720 000 отт/40 000 отт/ч = 18 часов
итого: время на приладку часа
время на печать 18 часов
Всего — 22,5 часа
7 вид: печать блока — 4 приладки× 0,5 часа = 2 часа
400 000 отт/40 000 отт/ч = 10 часов
итого: время на приладку 2 часа
время на печать 10 часов
Всего — 12часов
8 вид: печать блока — 6 приладок× 0,5 часа = 3 часа
720 000 отт/40 000 отт/ч = 18 часов
итого: время на приладку 3 часа
время на печать 18 часов
Всего — 21 час
9 вид: печать блока — 2 приладки× 0,5 часа = 1 час
360 000 отт/40 000 отт/ч = 9 часов
итого: время на приладку 1 час
время на печать 9 часов
Всего — 10 часов
10 вид: печать блока — 3 приладки× 0,5 часа = 1,5 часа
750 000 отт/40 000 отт/ч = 18,8 часа
итого: время на приладку 1,5 часа
время на печать 18,8 часа
Всего — 20,3часа
итого на печать 90,5 часа
на приладку 23,5 часа
Коэффициент использования оборудования рассчитывается по формуле: 
,где 
— коэффициент полезного действия времени печатания, 
— коэффициент использования машины по формату бумажного листа, 
— коэффициент использования машины по оборотам. 
Коэффициент использования машины по оборотам:
,где 
— выбранное количество оборотов для проектируемого издания, 
— максимальное количество оборотов согласно паспортным данным машины.
Коэффициент использования машины по формату бумажного листа:
,где 
— формат бумажного листа проектируемого издания, 
— максимальный (паспортный) формат бумажного листа печатной машины.
Коэффициент полезного действия времени печатания:
,где 
— время печатания тиража, 
— время на технологические остановки машины (время на приладку).
Сравним коэффициент использования оборудования для печати блока каталога на листовой и рулонной печатных машинах. Печать блока на листовой офсетной машине
Speadmaster SM-74-4+L:
Печать блока на рулонной офсетной машине Solna C 800:
После подсчета коэффициента использования и времени, требующегося для печати, предпочтение было отдано листовой печатная машине Speadmaster SM 74-4+L с дополнительной лакировальной секцией.
Также при выборе машины было принято во внимание:
При печати на Solna C 800 машина не будет использоваться на максимальный формат паспортного бумажного листа.
Цена рулонной машины значительно превышает цену листовой.
Рулонная офсетная печатная машина Solna C800 будет использована лишь на 50%.
Сравнение печатных машин для печати блока журнала представлено в табл. 2.
Таблица 2
| Основные показатели | Марка машины | |
| Speadmaster SM 74-4+L | Solna C800 | |
| Технологическая скорость печатания, отт./ч | 12 000 | 40 000 |
Продолжение таблицы 2
| Формат печати, мм | 510×710 | 630×965 |
| Количество листопрогонов | 11 130 000 | 3 615 000 |
| Красочность | 4+0 | 4+4 |
| Количество приладок | ||
| Суммарное время на приладки, час | 102,9 (10 минут на секцию) | 23,5 (30 минут на новую тетрадь) |
| Время на печать, час | 927,6 | 90,5 |
| Коэффициент использования печатного оборудования, Ки | 0,67 | 0,5 |
Количество листопрогонов определялось как произведение количества приладок на тираж.
В табл. 3 представлен выбор оборудования или технологии по отношению к каждому элементу общей технологической схемы, а также обоснования сделанного выбора на основании различных критериев: длительности процесса, современности, надежности, степени соответствия современному уровню развития полиграфического производства.
Таблица 3
| Назначение процесса | Возможные варианты | Выбранный вариант | Обоснование сделанного выбора |
| Изготовление офсетных форм | CtP; копировальная рама | CtP | Автоматизация, сокращение технологического цикла |
Продолжение таблицы 3
| Печать каталогов | Рулонная машина, листовая машина | Листовая машина | Встроенная лакировальная секция, меньшие цена и габариты |
| Скрепление тетрадей каталогов | Шитье нитками, шитье проволокой, клеевое бесшвейное | Шитье проволокой, клеевое бесшвейное | Прочность соединения, долговечность |
| Упаковка готовой продукции | Термоусадоч-ная упаковка, коробки | Термоусадочная упаковка | Защита от влаги и воздействия воздуха, снижение себестоимости транспортировки |
| Фальцовка обложки, комплектов-ка журнала, шитье проволокой, трехножевая обрезка | ВШРА, оборудование для термоперепле-та, выполнение каждой операции на отдельном оборудовании | ВШРА, оборудование для термопереплета | Уменьшение количества отходов, удобство обслуживания |
| Разрезка, подрезка бумаги | Трехножевая, однонажевая | Одноножевая | Возможность подрезки и разрезки больших форматов бумаги |
Проектирование технологического процесса
Для печати блока каталогов выбираем бумагу мелованную глянцевую массой 80 г/м2, которая поставляется как в рулонах, так и в листах. Т.к. на проектируемом предприятии выбран вариант с установкой листовой офсетной машины, то логичнее заказывать бумагу в листах формата 720×1040. Для печати обложки каталогов поставляется мелованная глянцевая бумага формата 720×1040 массой 150 г/м2.