煤礦機械設備的制造及管理辦法

陳鐵軍

摘要：隨著全球經濟的飛速發展，各行業對能源的需求也是越來越大，而煤炭能源是我國能源結構中極為重要的組成部分，因此隨著煤礦的大力開采，煤礦機械也迎來了重大的機遇和挑戰，加強煤礦機械制造的合理設計與管理可有效滿足機械加工零件設計的要求、確保產品質量和生產效率的提高。本文就我國煤礦機械設備的發展現狀出發，針對煤礦機械設備的制造及其管理辦法以及發展趨勢進行分析探討。

關鍵詞：煤礦機械；發展現狀；管理辦法；發展趨勢

煤礦機械是眾多機械行業中的一個分支，它專門作用于煤礦開采。我國是一個產煤大國，在諸如山西、河南、陜西等省每年生產的煤炭數量都在增加，因此煤礦機械的發展狀況對我國煤炭業來說具有極大的作用。目前我國的煤礦機械發展水平還有很多不足，大多數的核心設備還依賴于國外的進口，這也就造成了我國煤炭企業生產成本高，競爭壓力大的普遍現象。然而，隨著我國高新技術的不斷研發，煤礦機械也在不斷地研發，不斷地進行技術革新。新材料、新技術的投入會使我國煤礦機械的發展邁出一大步，逐步的朝著大型化、自動化方向發展。同時煤礦機械設備生產制造過程中先進技術的應用、合理的工裝設計及恰當的管理方法也可有效的保證煤礦機械制造技術的提高和產品的質量。

1.中國煤礦機械的發展現狀

隨著改革開放步伐的不斷加深，我國在各個領域都和國際逐漸接軌。我國的煤礦機械也在不斷的發展進步，從最初的引進國外先進技術到逐漸對核心技術進行學習消化和分析，終于走到了如今合作生產以及自主研發設計的地步，這種由簡單的模仿到如今的自主創新研發的改變造就了我國煤炭經濟市場競爭力的上升以及煤礦機械不斷的發展創新之路。

然而我國的煤礦機械的發展仍然面臨著很多問題。

首先，我國煤礦機械設施的主要性能指標仍舊比較落后。相比較于發達國家對煤礦機械制造企業對基礎元件的理論研究，我國則更多的是追逐實際的應用技術，對基礎的理論研究反而不重視，這就導致了在引進的核心技術應用上，我國煤礦機械也只是簡單的仿制外觀，對其相應的理論基礎都視而不見。這就造成我國煤礦機械某些基礎原件的耐久性、可靠性都不高，使我國的煤礦機械設備在安全可靠性存在極大的隱患，并且難以滿足大型煤礦的生產效率的要求，其使用壽命也不盡人意。

其次，我國步入工業時代的時期較晚，工業發展較西方發達國家落后很多，制造工藝技術相對于發達國家來講也相對落后，這也導致了我國煤礦機械發展緩慢、煤礦開采技術落后，直到現在我國的煤礦機械的自主研究力量仍然不夠強，如果制造工藝技術能夠有效的得以提高就會大幅度提升煤礦機械的發展能力。

2.煤礦機械設備的設計制造

根據我國煤礦發展目標，到2010年，大型煤礦采掘機械化程度達到95% 以上，中型煤礦達到80%以上，小型煤礦機械化、半機械化程度達到40% 。煤礦機械化程度的提高將大大帶動煤機行業的機械化程度，煤機行業將迎來“黃金發展期”。煤炭機械需求的三個驅動因素分別是：新開工煤礦的生產需求、已有設備的更新需求和機械化技改需求。根據業內人士對這三個因素的分析，煤礦機械的需求在未來幾年仍將維持快速增長的態勢。從新建煤礦投資構成來看，70%屬于固定資產投資，煤炭機械設備投資占固定資產投資的50% ，因此，煤炭設備投資額占新建煤礦投資總額的35% 。煤礦機械屬于專用機械，應用環境非常惡劣，產品自動化技術要求非常高，行業特點決定了只有技術領先的公司才有可能成為煤礦機械行業的領頭羊。

2.1CAD技術和有限元法的應用

在煤礦機械制造中，要加強設計合理性，應注意CAD技術和有限元法的應用。

CAD技術是運用計算機的硬軟件系統，對產品與工程給予合理設計的技術。主要包含繪圖、設計、文檔制作與工程分析等設計。目前，機械產品已較為成熟，應用CAD技術，能有效實現一體化設計與模塊化設計。在計算機中，產品模型能直接進入CAPP系統，并給予NC編程與工藝規劃，讓加工代碼直接進入NC機床，用CAD技術加強設計與制造連接，能有效提高產品開發，減短產品的開發期。

有限元法是計算機工具中的數值計算法，可將無限質點連續體簡化成有限的單元集合體，將單元拼合為離散結構物，并替代傳統連續彈性體對工程當中的復雜結構進行動力與靜力分析。

2.2煤礦機械制造中的工裝設計

在機械制造過程中，合理地設計和管理工藝裝備，對滿足加工零件的設計要求，保證產品質量，提高生產效率，降低生產成本及減輕工人和設計人員的勞動強度起著重大的作用，因此，工裝的設計和管理在機械制造行業中是一個不可缺少的重要環節目前我國生產的煤礦機械產品中，有不少是技術性能尚且可以，但是對外觀質量重視不夠。例如，表面涂漆不均，顏色以灰黑為主；廠標指示牌以及標準件等歪斜不正大小不一；毛刺飛邊不除，礦工都不敢用手摸等。操作人員圍著機器轉著操作，其疲勞程度可想而知。操縱手柄的方向和機器運動方向不一致甚至相反，操作者思想緊張極容易釀成事故；有的機器尺寸和比例不適合我國的人體尺度要求，過高或者過矮而導致抬腿彎腰操作。工裝設計主要是用于在機械加工中對工件進行夾持或定位，以達到一定工藝要求的特制的裝備或工具。

工裝夾具的設計原則：

（1）使用專用工具。生產線中所用工裝應最適合該產品及人工操作的專用工具以提高生產效率。

（2）合并二種工裝為一種 減少工具的更換麻煩，以減少轉拉的工時消耗，提高工作效率。生活中我們常見的帶有橡皮的鉛筆、即可以開啤酒瓶有可以開紅酒瓶還可以當螺絲刀、鋸子用的小刀、可以當U盤用的一卡通等等。

（3）提高工具設計便利性減少疲勞 工具手柄方便抓握，作業工具與人體動作相協調，工裝夾具的操作應以IE的方法進行評估。

（4）用夾具固定產品及工具 以固定用臺鉗及夾持具等來固定產品及工具，以解放人手從而進行雙手作業。

由于其操作位置應相近集中，并且在設計中，讓機械盡量減少或脫離人的監控和輔助，開關位置與下工序兼顧，工件自動脫落，能夠自檢的自動化 安全第一容易進行作業準備由于現行的工裝設計是按產品分類存檔的，無具體的工裝特征因此，在進行新工裝設計時，要查找同類型的工裝圖十分不便工裝設計人員又多為單獨完成工裝設計任務，因此，對現有的工裝的資料缺乏了解而每個企業生產的產品雖然可能有很多種類，并不斷地設計和投人新產品的生產，但一般的企業大多有自己的生產方向，據統計，在不同的產品中大約有 以上的零件是相似或者相同的工裝是為產品服務的，每套工裝基本上又是由定位導向夾緊及基體等幾大部分組成的，工裝中的相同或相似零部件的比例就更大了。

2.3煤礦機械的綠色化設計

綠色設計作為一門先進的設計方法滿足了煤礦機械工業設計的要求 綠色設計主要指的是通過借助于產品生產過程中的技術環境協調以及經濟性等多方面的信息情況，力求所設計產品不僅技術先進，經濟合理，而且具有相當好的環境協調性的過程煤礦機械進行綠色化設計實現了煤礦機械的整個開發周期中相關產品技術性經濟性可維護性可回收再利用性等多種特性得以保存的目的，所設計出的煤礦機械產品滿足了用戶及環境等多方面的需求 因此，在煤礦機械工業設計的過程中引入綠色設計方法是必要的。

煤礦機械的綠色化設計主要體現在以下幾個方面：

一是對于可再生材料回收材料能降解材料進行優先選擇。

二是進行材料環境負擔情況分析數據庫及其相應的專家系統，對其相關環境數據及其知識進行研究，以便于對材料的環境兼容性及協調性等方面的評價體系提供相應的理論信息。

三是對材料的綠色特性評價方法的研究，主要指的是由原料到成品，從成品到產品及從產品到報廢后的物資等三個過程所進行的能源資源以及環保性能等方面的評價。

四是煤礦機械的可拆卸性，只有拆卸過程方可實現材料的完全回收以及可用零部件的再次利用。設計過程中應遵循如下原則：易拆易分，盡可能降低拆卸過程的工作量零部件的多樣性及產品預測的結構。

五是可回收再利用性。可回收再利用性原則主要指的是產品進行設計的程中，對零部件回收的可能性及其價值回收處理的方法及其結構工藝性能等多方面問題進行充分的考慮，以確保產品零部件及其材料的再利用性得到充分保障，因而此過程對于環境所造成的污染最小。

總而言之，即在綠色設計過程中產品成本的分析同傳統成本分析不同，產品綠色設計初期即開始對產品的再利用性進行考慮，因此進行成本的分析過程中必須對污染物的替代產品的拆卸及其重復利用，以及相應的環境等方面的成本進行考慮。進行綠色設計的決策過程中必須進行成本的分析，以確保所設計出來的產品不僅綠色效果好，而且所需成本最低。

3.煤礦機械設備的管理

3.1煤礦機械設備的管理特點

煤礦機械設備的管理主要有技術性、綜合性、隨機性和全員性四大特點。作為企業的主要生產手段，設備是物化了的科學技術，尤其是礦用大型設備，是現代科技的物質載體。因此，設備管理必然具有很強的技術性。首先，設備管理包含了機械、電子電力、液壓等多方面的科學技術知識，其次，為了更好地使用和維護設備，還需要掌握狀態監測和診斷技術可靠性工程、摩擦磨損理論等專業知識。而設備管理的綜合性表現在：現代礦用設備包含了多門專業知識，是多門科學技術的綜合運用；設備管理的內容是工程技術、經濟財務、組織管理三者的結合；為了獲得最佳的經濟效益，必須實行全過程管理，它是對設備一生各階段管理的綜合；設備管理涉及物資準備、設計制造、計劃調度、勞動組織、質量控制、經濟核算等許多方面的業務，匯集了企業多項專業管理的內容。隨機性主要體現在許多設備故障具有隨機性，使得設備維修及其管理也帶有隨機性質。另外煤礦設備種類多，數量大，故障的分布比較復雜，同時受操作使用環境影響，突發故障較多，為了減少突發故障對生產的干擾和經濟損失，設備管理必須具備應付突發故障、承擔意外突擊維修任務的應變能力。最后全員性是指現代企業管理強調應用行為科學調動廣大職工參與管理的積極性，實行以人為中心的管理。設備管理的綜合性更加迫切需要全員參加管理。

3.2煤礦機械設備的管理辦法

在煤礦機械制造中的工裝設計中，如何讓進行合理的管理才能保證整個機械制造的質量，主要從以下幾個方面來進行管理：

（1）加強信息技術的現代管理

要增強煤礦機械制造的生產效率與質量，實現信息技術的現代管理，就需要應用到計算機。從中標至交工驗收等，不僅需要高水平的施工技術，還應有先進的施工管理，以提高企業的管理水平。高水平的管理方法離不開計算機的支持。運用現代信息技術提高機械制造企業的管理水平，改善企業的投資效益，確保煤礦機械的生產質量，將企業各信息孤島進行連接、構建、設計、計劃、生產工藝、財務與銷售等環節的完整信息鏈，構建敏捷的企業網絡，形成全動有效的協同環境，以提高煤礦機械企業的良好管理水平。

（2）對設計材料的管理

當設計一套新的工裝時，設計人員將要設計工裝或零部件的構思轉化成相應的分類代碼。然后按此代碼對所屬工裝或零部件組的設計圖紙和資料進行檢索，從中選擇可直接采用或稍加修改便可采用存有的工裝或零部件圖。只有當存有圖紙均不能利用時，才重新設計新的工裝或零部件。

（3）建立信息庫

以按被加工零件的形狀、加工面、加工機床種類、定位方式、夾緊方式等工裝特性制定工裝編碼系統。將企業中已設計制造過的工裝按該編碼系統進行編碼分組，建立工裝圖紙和資料的信息庫，同時，將工裝中的元部件按定位件、導向件、支撐件、夾緊件和基體件分別進行編碼分組存入元部件信息庫；此外，還對各類元部件進行必要的標準化處理，建立標準件信息庫，以備檢索用。

（4）提高員工素質，強化安全管理

強化員工素質，加強安全管理。設計人員的不合理設計，會導致了生產率降低成本上升工程質量水平降低建設周期加長等 于代崗人員頂替時間短，對頂替工種操作熟練程度差，缺乏頂崗前的安全培訓，產生違章指揮和盲目操作雙重不安全因素但是，礦山某些技術性工種，有些企業領導不去考慮學識水平，不講究用工要求，而是當作好工種，并通過人情關系把一些不合格的人員充塞進去，加之一些人員不鉆研技術業務，違章違紀現象比較突出 施工現場管理人員缺乏搞好質量管理的辦法和手段，對現場作業中存在的習慣性違章和一些隱患問題不制止，管理人員對施工安全管理的不重視造成了安全管理職能上下脫節，工作失控，使施工中的安全管理措施落實不下去 只有加強了員工的素質，才能從根本上改變。

4.煤礦機械的發展趨勢

我國煤礦機械行業總體來說仍舊呈現出良好的發展態勢，在很多領域都有自己的優勢，如果對煤礦機械某些核心技術以及專利技術進行有效研究將會大幅度提升煤礦機械的發展勢頭就目前而言我國的煤礦機械發展趨勢主要表現為：

4.1煤礦機械將朝機電一體化趨勢發展

隨著煤炭資源重要性的顯現，我國在提高煤炭產量的同時也要對煤礦機械設備進行相應的改善就目前而言，傳統的煤礦機械已經難以滿足煤炭開采的需要，機電一體化在煤礦機械中的應用越來越顯現出了獨特的優勢，煤礦機械機電一體化的創新能夠大幅度的提升原有的煤礦機械操作水平，使煤炭資源的采掘運輸都向機電一體化的方向發展，保證煤炭資源的開發能夠更加具有效率并且還能夠增強其安全保證。

4.2煤礦機械將朝智能化趨勢發展

煤礦機械制造技術正在不斷的由傳統制造技術向先進制造技術發展，智能化的操作系統也是一門新興技術，其自身的優越性使其使用和發展領域在不斷的擴大，把智能化應用于煤礦機械也具有無窮的生產力，因此應該注重把這些新型科技有機的組合起來，保證煤礦機械的操作控制系統能夠更加精確和智能化，使煤礦機械設備能夠運行的更加協調，使其在煤炭資源的開采中得到有效的利用，在提高煤炭資源產量的同時還能大大增強其安全可靠性這里的綜合化是指機械設備功能的綜合化，即實現一臺設備多項功能的綜合如煤電鉆功能與鑿巖機械功能的綜合單體液壓支柱與頂梁功能的綜合等。

5.總結

總而言之，近年來，隨著我國煤炭企業的開采規模不斷加大，我國的煤礦機械不僅應該把各項新型技術應用于煤碳企業中來提高原有的機械操作水平，使煤炭企業的生產效率更高，并且具有更強的安全性能，還應該合理的進行工裝設計，使煤礦機械的生產成本盡可能地降低。這樣才能全面的、有效地提高企業的競爭力，使企業在競爭壓力越來越大，發展速度越來越快的煤礦機械設備領域占有一席之地。

參考文獻：

[1]冉隆河.煤礦機械設計及制造探析[J]，中國新技術新產品，2012（14）

[2]張力，劉子玄工裝準備系統工程化技術研究——基于網絡的工裝管

理系統設計[Z].2009.

[3]趙繼云等. 煤機產品的綠色設計[J].煤礦機械，2003，（11）：12-14

[4]嚴俊華.我國加入WTO后采煤機械的發展趨勢[J].煤炭技術，2003：56-57

[5]康建安.我國煤礦機械發展現狀及發展趨勢[J].山西煤炭，2005：123-124

[6]顧新建，祁國寧，知識集成初探[J].計算機集成制造系統-CIMS，2009.