3.1 工艺路线的选择
塑料制品厂是由各个生产车间组成，工艺设计的主体是车间工艺设计。生产方法多样性是塑料制品生产特点之一。同一塑料制品可采用不同的原料，经过不同的方法生产，即使采用同一原料也可采用不同的生产方法。如：塑料薄膜生产有挤出吹塑、T型机头挤出、流延法、压延法等方法，其工艺路线完全不同。对于同一生产方法，如挤出吹塑，也有粉料直接挤出，挤出造粒——粒料挤出，开炼——拉片——造粒——粒料挤出等不同的工艺路线。随着塑料生产技术的发展，可供选择的工艺路线会越来越多。因此，工艺流程设计的首要工作是恰当选择生产工艺路线。
3.1.1 工艺路线选择的原则
工艺路线由一系列单元操作组合而成。选择塑料制品生产工艺路线应从产品要求，原材料性能和设备来源等情况出发，分析对比各种工艺路线的优缺点，按照“实用、先进、可靠、自主”的原则进行选择。
（1）实用性原则
实用性是工艺路线选择的基本原则。选择的工艺路线必须满足产品在性能、规格、质量、数量等方面的具体要求，同时还必须满足原材料加工性能对加工工艺的要求。具体生产工艺路线的选择只能在满足实用性要求的若干工艺路线中进行。例如，生产塑料薄膜的工艺路线很多，有压延、流延、吹塑等工艺路线，但并非都能满足各种薄膜产品的要求。压延、流延生产工艺比吹塑法先进，在产品的各个性能指标（如拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气渗透系数）上均高于吹塑产品，尤其在原料适用性，产品结构多样性、薄膜的透明性和厚度均匀程度流延法更具有优势。但在设备、厂房等一次性投资上，同样产能生产相同规格的薄膜，压延、流延工艺大约是吹塑法的5至10倍。虽然各种生产工艺路线生产的薄膜均可用于制袋，但其他工艺生产的产品均成单片状，制袋时要经载料、折叠、封边、封底四道工序，而吹塑薄膜呈筒状，制袋时只需经过截断和封底两道工序，且便于组织连续化生产，所以用于制袋的薄膜也应优选吹塑法生产。但在多层复合功能膜、印刷、涂覆等场合更多选用流延法工艺路线，而生产压花薄膜则以选择压延工艺为好，压延法可利用压花辊直接成型各种花样，而其他工艺生产压花薄膜，则需要增设专门的压花工序。
（2）先进性原则
先进性是一个综合性指标，包括技术上的先进和经济上的合理两部分内容。工艺路线的先进性具体体现为：
①生产线的连续化、自动化程度高，生产能力大，产品质量好，成本低，原料及能源消耗低；
②劳动生产率高，生产过程对人身健康和环境的危害小，基建投资少，速度快。
选择工艺路线应在满足实用要求的前提下，尽量选用先进生产技术和工艺，采用国内外先进的生产装置和专门技术。
先进性是相对的，是我们追求的目标，但必须要考虑与实际生产情况相适应。例如，生产设备的高度自动化，给生产带来明显的经济效益和社会效益，产品产量增加、质量提高，生产效益大幅度提高，劳动条件大幅度改善，是工艺路线先进性最直观的体现，是新厂建设的方向。但是，自动化水平的提高必须有与之相适应的其他条件和配套设施。要考虑辅助设施的适应能力，特别是工作人员的文化素质，操作和管理水平与之相适应。否则，不切实际盲目追求先进性反而造成不必要的浪费。
选择设备的规格也直接影响工艺路线的经济合理性。大型化设备是节约基建投资的一条有效途径。因为一条大型生产线与具有同等生产能力的多套小型生产路线相比，设备总投资少，可紧凑布置，节约占地面积，生产单耗也相对较小。但是大型设备也有运输、安装不便，不易配置备用设备，一旦出现故障只能停机。因此，选择设备应在满足产品规格要求下进行。当产品规格、品种相对稳定，开工率较高时，可以优选大型设备。对于开工率不足或制品的规格多变的情况，宜选用小型设备，以备部分设备停车或变换产品。
（3）可靠性原则
可靠性主要指技术成熟程度。工厂设计要求采用的生产技术必须是成熟的，具备工业化生产的条件，不能把处于试验阶段的技术用于工厂设计。工艺路线选择应采取积极而又谨慎的态度。在积极采用先进工艺技术的同时应注意其可靠性，不能只图新不顾稳，不能存在侥幸心理，避免因技术不成熟而影响生产或根本不能投产，造成资金和时间上的浪费。
可靠性的另一层含义是设备来源能否保证。设备是组成工艺路线的硬件，选择工艺路线时必须对所使用的设备逐一落实。弄清哪些用国产设备，生产厂家、产品质量如何；哪些设备需要进口，出产国的情况和进口的可能性；哪些设备需自行设计制造，设计制造单位的技术力量，加工条件，材料供应及生产进度能否满足要求等。只有技术成熟，设备来源可靠的工艺路线才具有可靠性。
（4）自主性原则
工艺路线选择应坚持独立自主、自力更生的原则。在积极吸收国外先进技术的同时，应结合我国的国情，考虑我国塑机及电器仪表行业的制造能力，原、辅材料供给情况，立足于国内，以减少国际政治、经济形势变化对工厂生产的影响，降低成本和节约外汇。另外，还要考虑解决就业的社会问题，工人的技术水平与生产自动化程度等技术问题。
上述原则不是孤立的，它们是互相影响甚至互相抵触。因此，要求设计人员应深入调研，全面分析，综合考虑，在保证实用性的前提下，认真协调其先进性、可靠性、自主性之间的关系，使所选工艺路线切实可行，且具有一定的先进性和可靠性。
3.1.2 工艺路线选择程序
（1）调查研究，收集资料
根据建设项目的产品方案及生产规模，全面收集国内外同类型厂家的技术资料。内容包括以下几方面：
①各厂的生产情况。生产方法及工艺流程，设备构成，原材料、产品及副产品的规格和性质，以及安全生产、劳动保护和环保措施等。
②各生产工艺路线的技术水平及应用情况。工艺生产的机械化、自动化和大型化程度，已有产能和所占比例，采用该工艺路线的地区和单位及所在地的厂址资料。
③主要经济指标。水、电、汽（气）、燃料的消耗，基建投资，占地面积，运转费用，产品成本等。
（2）落实设备
设备是完成生产过程的重要条件。在收集资料过程中，必须对设备给予足够重视。对各种生产方法中所采用的设备，不管国内已有定型产品的，还是需要进行设计制造的均应加以了解，包括设备生产地、价格、制造单位的技术力量等。
（3）方案比较与确定
针对不同的工艺路线和工艺流程，对收集的资料进行加工整理，提炼出能够反映本质的、突出主要优缺点的数据材料，如国内外应用情况及发展趋势、产品质量、生产能力、材料及能源单耗、基建投资、产品成本、三废生产量和处理量等。从技术、经济、安全等方面进行全面分析比较，从中选出几个切合实际，优点较多，先进可靠的工艺方案，提供给有关专家进行论证。根据专家论证意见对选定的工艺路线进一步修改完善，作为最终确定的工艺路线。
3.1.3 工艺路线选择案例
工艺路线选择过程实际上是一个设计的过程。设计人员在掌握各种工艺路线技术资料的情况下，运用比较法或成本推算法进行设计选择与论证。下面以案例分析介绍比较法和推算法。
（1）比较法选择工艺路线
例如，汽车保险杠生产工艺路线选择。目前国内外生产小轿车前后保险杠常有4种工艺路线，见表3-1所示。
表3-1 小汽车保险杠生产方法比较
4 种生产方法都能生产小汽车的前后保险杠。但是其所用原料不同，生产工艺不同，采用的设备也不同，产品质量也有较大的差异。如何选定拟设计的工艺路线呢？
根据表3-1比较可见：①和③相比，设备投资与模具费用③大于①，原料费用①大于③；②SMC材料缺乏弹性，用SMC模压成型制得的保险杠实际使用中吸收冲击能的能力较低，但产品成本低；④采用工程塑料结构吹塑成型，所用设备与模具技术门槛高，目前只有美国，德国等几个国家使用，实用性和自主性不足。通过调研，PP/EPDM注射成型方法国内技术成熟、制品性能能满足汽车使用标准，批量生产成本比较低。因此，结合本地区的实际情况，综合分析上述4种方法的优缺点，应考虑选择PP/EPDM注射成型方法。
（2）成本推算法选择工艺路线
成本推算法是通过对选择方案的设计费用、单位产品变动成本、总固定成本、增加专用工装费用、产品销售量和产品销售价格等指标进行预测，计算各方案单位产品的利润大小，优选总利润指标最高的设计方案。
单位设计成本
式中 A——单位产品设计成本，元
B——单位产品变动成本，元
C——总固定成本，元
D——设计费用，元
E——增加专用工装费，元
F——预测产销量，元
单位产品利润
式中 Q——单位产品利润，元
W——预测单位产品销售价格，元
K——产品税率，%
R——预测单位产品设计成本，元
设计费用和专用工装费用
式中 P——实现每万元利润的设计费用和专用工装费用，元
D——设计费用，元
E——增加专用工装费用，元
N——预测实现的利润总额，元
例如，某塑料制品厂开发新型塑料汽车油箱，经有关技术经济数据收集比较，选用了两种设计方案，两方案技术经济指标见表3-2。
表3-2 塑料汽车油箱两种设计方案的技术经济指标
将表3-2中的数值分别代入公式（3-1）、式（3-2）、式（3-3）计算，得出两种方案的利润总额比较如表3-3所示。
表3-3 两种方案测算的利润总额
从表3-3可见，尽管第二方案的设计费用和增加的专用工装费用比第一方案高出23.00元，但由于预测销售量第二方案比第一方案多2000 只，使单位产品设计成本降低9.50元，单位产品实现利润高9.50元（这是因为单位产品的其他费用和税率及价格都相等），总利润额多了272000.00元，而且实现每万元利润所需的设计和专用工装费用较低。因此，相对于第一方案来说，第二方案是最佳方案。
注意：采用成本推算法进行产品设计方案的优选，需要设计费用、单位产品变动成本、总固定成本、增加专用工装费用、产品销售量和产品销售价格等指标预测得较准确，才可保证方案优选的科学性和正确性。