新型高效節(jié)能環(huán)保噴涂設(shè)備淺談-壓縮空氣系統(tǒng)
彭小龍(珠海市龍神有限公司)
由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,自節(jié)能法實(shí)施以來,在國家政府的大力支持及監(jiān)管的情況下,大量節(jié)能設(shè)備,工具及方案都相繼產(chǎn)生和實(shí)施。廣大人民節(jié)能意識也逐步提高,基本上能做到能耗最小,但是各種由于其它能源轉(zhuǎn)化而成的能源并沒有引起人們的意識和重視,本文就以電能帶動空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓縮空氣從而作為生產(chǎn)的動力源,氣動工具、設(shè)備及加工能耗成本作一個(gè)簡單的淺析,希望能引起各企事業(yè)單位及政府部門的重視,及時(shí)采取有效措施,來杜絕浪費(fèi)和降低能耗。
一、壓縮空氣的應(yīng)用
壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力源,其應(yīng)用范圍遍及石油,化工、冶金、電力、機(jī)械、工程、采礦、房地產(chǎn)、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防,科研等行業(yè)和部門。幾乎所有生產(chǎn),加工和工程都需要應(yīng)用壓縮空氣。其主要用于控制閥門的開啟,關(guān)閉、機(jī)器設(shè)備的提升,移動、試驗(yàn)設(shè)備機(jī)床,工具或刀具的進(jìn)給,裝配機(jī)械和機(jī)床中夾、模具的夾緊及固定,零件和材料的輸送、焊接、噴漆、氣動機(jī)器人,自動測量,氣動工具的運(yùn)轉(zhuǎn)等。壓縮空氣應(yīng)用非常廣泛,但是真正認(rèn)識和了解壓縮空氣的特性,以及壓縮空氣對氣動設(shè)備、工具和工作人員的影響的人并不多,很多人只是把它簡單地看作是一種動力源,但對壓縮空氣的壓力、流量、水份(水霧、水蒸氣、凝結(jié)冰)、油(油污、油蒸氣)和各種固體雜質(zhì)、雜味等對設(shè)備、工具、產(chǎn)品及施工人員影響了解甚少。在此僅就壓力,流量因壓縮機(jī)房配置不合理及輸送管道、軟管接頭等泄漏造成的能量損耗問題,做簡單闡述。
二、壓縮空氣應(yīng)用效率及損耗估算
壓縮空氣應(yīng)用非常廣泛,但是效率非常低,由于氣管路連接件泄漏損失,人為損失、管理損失等原因,據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計(jì),壓縮空氣利用率只有50%。
1、產(chǎn)生壓縮空氣的電能能耗計(jì)算
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下:一臺10HP的空壓機(jī)在10bar壓力下,每分鐘所產(chǎn)生的壓縮空氣體積是1.0m3/分鐘,也就是說,一臺10HP的空壓機(jī)每小時(shí)的產(chǎn)氣量為60 m3/小時(shí),所耗電能為7.5Kw,即7.5度電。目前工業(yè)用電平均價(jià)格為1.2元/度,所以每產(chǎn)生1m3的壓縮空氣所耗電能為0.125度,因此每生產(chǎn)或消耗1 m3的壓縮空氣所需人民幣0.125×1.2=0.15元。
2、壓縮空氣泄漏參數(shù)表
漏氣口徑(mm)
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漏氣口徑(英寸)
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漏氣量(L/秒)
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漏氣量(m3/h)
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功率(kw)
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0.4
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0.015
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0.19
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0.68
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0.06
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1
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0.39
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1.18
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4.25
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0.37
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1.6
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0.63
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3.07
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11.1
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0.97
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3
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1.18
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10.95
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39.4
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3.36
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6
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2.36
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49.1
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177
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15.0
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10
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3.94
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122.0
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439
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37.0
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上表表明:在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)漏氣口徑為1 mm時(shí),每小時(shí)漏氣量為4.25 m3,消耗電能為0.37度。
3、汽車維修企業(yè)壓縮空氣損耗計(jì)算
據(jù)中國汽車維修協(xié)會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前全國汽車維修企業(yè)34.5萬家,平均每家維修企業(yè)的工作崗位為20個(gè),用氣點(diǎn)為40個(gè),保守?cái)?shù)據(jù)表明約為20%的用氣點(diǎn)在漏氣,
也就是說,每個(gè)企業(yè)約有8~10個(gè)漏氣點(diǎn),我們就按每個(gè)廠8個(gè)漏氣點(diǎn)計(jì)算,即每天有34.5萬×8=288萬個(gè)用氣點(diǎn)在漏氣。
由于經(jīng)營管理者意識及管理手段,大量漏氣點(diǎn)在泄漏,一進(jìn)入各工廠或修理廠,都可以聽到漏氣的聲音,有的仍致可以看到漏氣的現(xiàn)象,久而久之,各漏氣點(diǎn)的漏氣量越來越大,我們可分別按漏氣口徑為0.4 mm和1.0 mm來計(jì)算漏氣量。
漏氣口徑為0.4 mm:每小時(shí)漏氣為0.68 m3/h,所耗電能為0.06度,金額為0.06×1.2=0.072元/小時(shí);
按每天8小時(shí)算:8×0.072=0.576元/天;
按每月工作26天計(jì)算:26×0.576=14.976元/月;
則:一個(gè)漏氣口徑為0.4mm的漏氣點(diǎn),一年所損耗的資金為:12×14.976=179.712元/年;
全國共有2880000×179.712元=51757萬元/年,約52億元;依次類推,
漏氣口徑為1mm時(shí);每小時(shí)漏氣量為4.25 m3/h,所耗電能為0.37度,金額為0.37×1.2=0.444元/小時(shí);
按上述計(jì)算過程,一個(gè)漏氣口徑為1mm的漏氣點(diǎn),一年所損耗的資金為319104萬元/年,約320億元。
4、實(shí)地考察計(jì)算漏氣損耗
以上僅僅是汽車維修企業(yè)由于漏氣造成的損失,它與工業(yè)廠家,制造業(yè)相比,所占的比例相當(dāng)小,他們的用氣量及損耗量大得多,諸如:汽車制造廠,船艇制造及維修,家電、家私及電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家等。
我們曾經(jīng)考察過一個(gè)小型汽車生產(chǎn)廠,其中一個(gè)磨灰和噴涂車間,其用氣點(diǎn)400多個(gè),幾乎是50%的點(diǎn)在漏氣,有些漏氣口徑還較大,我們與此車間主任,工藝工程師及廠領(lǐng)導(dǎo)在現(xiàn)場計(jì)算,其結(jié)果如下:
此車間年損失金額為:400×50%×1×4.25×0.15×10×26×12=397800元≈40萬
即本車間每年就漏氣所造成的電費(fèi)損失近40萬元,還有因漏氣引起氣壓不穩(wěn),氣流量不夠以及壓縮空氣品質(zhì)達(dá)不到要求而引起的設(shè)備,工具損耗,不良品質(zhì)產(chǎn)品的返工工時(shí),耗材及報(bào)廢等,無法估算。
三、造成漏氣的原因
以上數(shù)據(jù)表明,因漏氣所造成的損失非常巨大和可怕,就汽車維修行業(yè)每年損失金額可以建3200所希望小學(xué),相當(dāng)于743萬噸鋼材,相當(dāng)于640萬噸石油。所以我們必須盡力減少漏氣,將損失降到最低,其漏氣的真正原因,分析如下:
1〉、設(shè)備配置不合理
空壓機(jī)壓力設(shè)置太大,其儲氣罐耐壓偏低,管道連接件的耐壓不夠等;
2〉、機(jī)房安裝連接不合理
空壓機(jī)與儲氣罐之間采用硬性連接,長時(shí)間運(yùn)作后,必然會有漏氣現(xiàn)象;
3〉、輸送管道直徑不匹配
沒有專業(yè)人員設(shè)計(jì),安裝壓縮空氣輸送管道,大多數(shù)是由土建工程公司憑經(jīng)驗(yàn)和想象安裝,沒有精確計(jì)算,造成壓力損失大,流量不夠,另外在安裝時(shí)無法試氣。
4〉、管道的選材,合理的布局
大多數(shù)廠家對壓縮空氣管道一無所知,其耐壓性,耐候性、抗油性、泄漏性、伸縮性等都不了解,造成壓縮空氣輸送管道氧化生銹,漏氣、變形,老化變脆等等,在安裝布局時(shí)也非常不合理,造成壓力損耗大,流量損失快,前端工作崗勉強(qiáng)可以工作,后端工位無法正常工作等。
5〉、員工素質(zhì)低
有很多企業(yè)員工基本素質(zhì)偏低,部分員工有意破壞壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng),造成人為的損失。
6〉、管理不善
沒有設(shè)置專人負(fù)責(zé)設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng),出現(xiàn)泄漏時(shí)不能及時(shí)更換或采取相應(yīng)的措施,片面追求低的投入成本,選取不專業(yè)的施工單位,采購低廉的非專業(yè)壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)及輸送管道,造成運(yùn)作成本高。
總之,壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)沒有引起大家的注意,大家知道空氣在泄漏,但不知道泄漏的是能量,泄漏的是金錢,無形之中提高了企業(yè)的運(yùn)作成本,也就縮小了企業(yè)的利潤空間,嚴(yán)重影響公司企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展,所以我們在選擇使用動力源時(shí)壓縮空氣必須系統(tǒng)考慮,由專業(yè)公司設(shè)計(jì),安裝、保障正常運(yùn)作。
四、如何合理規(guī)劃壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)
壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)主要包括空壓機(jī)房和輸送管道,還有部分連接軟管及連接件組成。
1、空壓機(jī)房
a、空壓機(jī)是整個(gè)壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的心臟,是設(shè)備,工具、用氣量及氣壓的保證,必須具有足夠的產(chǎn)氣量和一定的壓力,才能保證設(shè)備、工具的正常運(yùn)轉(zhuǎn),所以空壓機(jī)的選型必須依據(jù)各企業(yè)的用量和壓力要求而定。
耗氣量 = 各類工具的耗氣量×各類工具數(shù)量之和
經(jīng)驗(yàn)公式:10Hp/10bar≈1m3 即:功率≈耗氣量m3×壓力(bar)
活塞機(jī)
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螺桿機(jī)
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功率小
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功率大
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產(chǎn)氣量小
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產(chǎn)氣量大
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嗓音、振動大
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嗓音、振動小
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壓縮空氣品質(zhì)差
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壓縮空氣品質(zhì)相對較好
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維護(hù)、保養(yǎng)頻繁
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維護(hù)、保養(yǎng)方便
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b、儲氣罐
用于儲存一定體積的壓縮空氣,它具有降溫排水作用,儲存作用、恒壓穩(wěn)流,避免空壓機(jī)的頻繁啟動(活塞機(jī))。儲氣罐的選型必須依據(jù)各企業(yè)的用量和壓力要求而定,其耐壓值必須大于空壓機(jī)的壓力,其體積的選型應(yīng)遵循3:1的原則,即空壓機(jī)的產(chǎn)氣量∶儲氣罐容積=3∶1 。
c、水分離器
自然空氣經(jīng)過空壓機(jī)變成高壓氣體時(shí),溫度升高,空氣中的水分都是以汽態(tài)水的形式存在,當(dāng)流經(jīng)儲氣罐及部分管道時(shí),溫度降低有部分汽態(tài)水會變成液態(tài)水與壓縮空氣并存,當(dāng)氣體流經(jīng)水分離器時(shí),水分離器可以將液態(tài)水與壓縮空氣分離并自動排放,對后置設(shè)備和工具具有良好的保護(hù)作用。
d、過濾器
壓縮空氣中含有大量微塵,油污、雜質(zhì)等,這些微塵及雜質(zhì)會直接影響設(shè)備,工具的正常工作,也會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響,所以我們必須對其進(jìn)行凈化處理。過濾器的好壞,關(guān)鍵是濾芯,它涉及到過濾精度,飽和量,使用壽命以及壓降和壓損等,在選型時(shí)必須符合流量要求,即過濾器的處理量必須大于空壓機(jī)的產(chǎn)氣量。
e、冷凍干燥機(jī)
冷凍干燥機(jī)是處理壓縮空氣中汽態(tài)水唯一有效的設(shè)備,只有它才能將壓縮空氣中的汽態(tài)水通過降溫原理變成液態(tài)水排除掉,它具有保護(hù)后置設(shè)備,工具,提高汽源品質(zhì),保證產(chǎn)品品質(zhì)功效。
右圖是空壓機(jī)房基本的標(biāo)準(zhǔn)的配置,也是必備的,若使用單位為了降低投入成本而缺少某一部分,它必然會導(dǎo)致一系列的不良影響,另外,僅這些設(shè)備而沒有有效的安裝,合理匹配連接及日常維護(hù),同樣起不到應(yīng)有的效果,因此在此對空壓機(jī)房的設(shè)備匹配,安裝連接及環(huán)境提出基本要求,供大家參考:
a、空壓機(jī)房所有設(shè)備功率,壓力、處理量等相匹配并能符合企業(yè)需要;
b、空壓機(jī)房設(shè)備連接應(yīng)安裝旁通系統(tǒng),以便于不停產(chǎn),停工的維護(hù)保養(yǎng);
c、設(shè)備連接管道保證不生銹,不漏氣;
d、空壓機(jī)與儲氣罐之間采用耐高溫,耐高壓軟管連接;
e、機(jī)房所有設(shè)備應(yīng)集中排水,降低機(jī)房內(nèi)空氣濕度;
f、機(jī)房應(yīng)具有良好的通風(fēng),以便有充夠的空氣提供,并有利于設(shè)備降溫。
2、輸送管道
壓縮空氣輸送管道,最基本的要求為耐壓,防銹、防漏、流量等。目前作為壓縮空氣的輸送管道種類,品種很多,諸如:鍍鋅管、PVC管、PVR管;
a、從管材的角度分析如下:
鍍鋅管
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PVC管
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PPR管
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PVR管
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易生銹
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脆性大
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伸縮性大,易變形
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韌性強(qiáng)、溫差范圍大
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易漏氣
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耐候性差,尤其低溫
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耐壓、韌性較好
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不生銹、不漏氣
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安裝維護(hù)困難
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易老化、抗油性差
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安裝,維護(hù)麻煩
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抗油、抗化學(xué)品
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實(shí)踐證明,笨重且易漏氣的鍍鋅管慢慢地被淘汰了,安全隱患較多的PVC管也慢慢的遠(yuǎn)離這個(gè)行業(yè),取爾代之的新型的PVR管越來越被眾人認(rèn)可。
b、管道的直徑
國內(nèi)大部分工廠的壓縮空氣輸送管道的直徑均沒有通過專業(yè)計(jì)算,只是憑經(jīng)驗(yàn)判斷1/2、1、1.5或2就可以了,并不是根據(jù)廠家用氣量,管道長度、以及流量來確定管道直徑.
主管道管長與管徑計(jì)算選擇表
3、輸送管道的設(shè)計(jì)安裝
國內(nèi)各工廠,企業(yè)壓縮空氣輸送管道均是直線型,單向管道,這樣會造成前端工作崗位可以正常工作,后端崗位壓力及流量供應(yīng)不足。另外,在安裝設(shè)計(jì)時(shí),沒有考慮分段區(qū)控制閥的設(shè)置,一個(gè)區(qū)域或一臺設(shè)備出現(xiàn)故障造成全廠停產(chǎn)誤工。在安裝時(shí),也很少考慮排水問題,很多企業(yè)的壓縮空氣輸送管道非常凌亂,有空中飛的,也有地下埋的,錯(cuò)綜復(fù)雜,無法排水。也有部分廠家采用PVC或PPR作為輸送管道,由于其伸縮率較大,而沒有考慮到伸縮口的問題。
因此,在設(shè)計(jì)和安裝壓縮空氣輸送管道時(shí),一定要讓有資質(zhì)和具備專業(yè)設(shè)計(jì)和安裝和公司來設(shè)計(jì),規(guī)劃和安裝。以便保證生產(chǎn)企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),提高效率、降低成本,保證品質(zhì)。
4、快速接頭及連接件
圖示一:排水和生銹問題 圖示二:劣質(zhì)的接頭和過濾器引起漏氣
各企業(yè)漏氣現(xiàn)象最嚴(yán)重的就是快速接頭和連接件,也最沒引起企業(yè)及管理者的重視,正因?yàn)檫@些細(xì)小的連接件質(zhì)量有問題,匹配不合理,操作不規(guī)范等使得企業(yè)的運(yùn)作成本增高,在此,特別提配各企業(yè)主及管理人員,千萬不要忽視這此細(xì)節(jié),在選材時(shí)就必須考慮其材質(zhì)耐磨性,是否匹配,制定操作規(guī)程及注意事項(xiàng),一旦發(fā)現(xiàn)問題,就應(yīng)該及時(shí)維護(hù)或更換。不要讓泄漏永久存在且越漏越大。
五、投資、管理理念
隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,全國各大城市品牌特約維修站(4S店)也象雨后春筍般快速地增加著,而且辦公環(huán)境相當(dāng)優(yōu)越。各4S店的基本建設(shè)費(fèi)相當(dāng)大,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),維修車間所有設(shè)備的投入只占該店總投入的1/10左右,他們在對設(shè)備,工具及輔助耗材的選購時(shí)盡量節(jié)約投入成本,努力做到能省就省,能減就減,能替換就替換的方式進(jìn)行,應(yīng)付其相應(yīng)單位和部門的檢查,開業(yè)一段時(shí)間后,許多問題就出現(xiàn)了,于是就不停地維護(hù),改造、更換等。這樣無形中提高了運(yùn)作成本,就壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)而言,規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、合理、完善的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)可能要比隨意找非專業(yè)單位或個(gè)人來設(shè)計(jì),安裝的供應(yīng)系統(tǒng)相對貴一些,若一個(gè)維修站主管道300m左右,崗位30個(gè)左右,則第一次性投入可能要便宜1萬元左右,跟總體建設(shè)資金比,可忽略不計(jì),許多管理者及決策者斤斤計(jì)較,偏偏選擇了投入成本低,但是后續(xù)的運(yùn)作成本從沒考慮過,諸如:氣體泄漏,零件采購的人工及車旅費(fèi)、更換零配件、誤工、返工、仍致報(bào)廢所帶來的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于投入成本。
目前,全國各4S店都在努力提高服務(wù)水平,提高服務(wù)能力,提高服務(wù)質(zhì)量,但通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),這些口號只停留在表面上,停留在銷售大廳的禮儀上,而實(shí)質(zhì)上維修車間內(nèi)還是不能目睹的。我們應(yīng)該加強(qiáng)全體員工的服務(wù)意識,提升員工的專業(yè)水平,真正作到表里如一,讓客戶清楚地知道故障車進(jìn)入4S店后,需多長時(shí)間可以交車,由什么樣的師傅為你服務(wù),用什么設(shè)備、工具、材料、用什么方式方法,維修后需注意什么,需要多少錢等。若不放心可親臨現(xiàn)場,對于設(shè)備,工具、耗材的管理應(yīng)由專人來負(fù)責(zé)管理。例如:空壓機(jī)房設(shè)備日常維護(hù)記錄,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及維護(hù)保養(yǎng)記錄,輸送管道及時(shí)檢漏等。
六、結(jié) 論
節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本,誰怠慢了它,輕視了它,誰就會失去立足之基,我們不能不屑于一張紙、一支筆、一滴水、一度電、一塊煤的價(jià)值。那是企業(yè)生命的根本所在。企業(yè)的每一個(gè)員工都自覺地投入到節(jié)能降耗活動中去,堅(jiān)持不懈地做好節(jié)約能源工作樹立一種“點(diǎn)點(diǎn)滴滴降成本,分分秒秒增效益”的節(jié)能意識,以最好的管理來實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益的最大化。
參考文獻(xiàn):
國家電力監(jiān)管委員會----《中華人民共和國節(jié)約能源法》
中國液氣壓網(wǎng)/中國空壓機(jī)網(wǎng)/壓縮空氣應(yīng)用網(wǎng)
《汽車涂裝》《汽車車身修復(fù)與涂裝》:珠海市龍神有限公司編著