Проектирование

ВВЕДЕНИЕ Проектирование является первым и основным этапом капитального строительства, обеспечивающим создание новых и реконструкцию действующих механосборочных и вспомогательных цехов и малых предприятий машиностроительного профиля. Проектирование является сложным и трудоемким процессом, в ходе которого одновременно решаются технические, экономические и организационные задачи. Основной целью проектирования является разработка наиболее экономичных проектов цехов, обеспечивающих выпуск высококачественной продукции при наиболее благоприятных условиях труда. Сокращению сроков и трудоемкости проектирования способствует перевод расчетных и графических работ на ЭВМ с помощью разнообразных пакетов программ, Актуальность этой задачи обусловлена тем, что многие предприятия в настоящее время переходят на выпуск новой номенклатуры продукции или существенно ее расширяют в соответствии с требованиями рынка, организационно перестраиваются. Взамен крупных возникает много малых предприятий механосборочного профиля, по организационной структуре, мало отличающихся от средних и малых механосборочных или вспомогательных цехов, как правило, с широкой номенклатурой выпускаемой продукции, гибко реагирующих на изменение потребностей рынка. В связи с этим задачи проектирования новых малых предприятий и расчета реконструируемых цехов и участков все чаще встречаются в повседневной работе инженеров-технологов, а отсутствие надлежащих знаний и информации в этой области может привести к неоправданным затратам на организацию нового производства или к просчетам, сводящим на нет все усилия по организации выпуска конкурентоспособной продукции. 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1.1. Основные понятия и определения Проект – совокупность конструкторских и технологических документов, содержащих принципиальное или окончательное решение, дающее необходимое представление об устройстве создаваемого изделия, сооружения или производственной системы (предприятия, цеха, участка, линии) и исходные данные для последующей разработки рабочей документации. В совокупность конструкторских и технологических документов, применительно к предприятию, цеху или участку, относят расчетно-пояснительную записку и чертежи, необходимые для строительства или реконструкции производственного и вспомогательного зданий, пространственного размещения технологического оборудования, обеспечения его энергией всех видов (электро- и тепловая энергия, сжатый воздух, вода) и др. Предприятие – это обособленный технико-экономический и социальный комплекс, предназначенный для производства полезных для общества благ [22]. Предприятия между собой прежде всего по сферам деятельности. Среди них выделяют промышленные предприятия, действующие в сфере материального производства, в том числе механосборочного профиля. Значение предприятий этой сферы определяется той ролью, которую играет в жизни общества само материальное производство. Принято считать, что предприятие является первичным звеном экономической системы [22]. В зависимости от размеров предприятия подразделяют на крупные, средние и мелкие или малые. Чаще всего размер предприятия определяется численностью занятых на нем работников. В каждой стране эти нормативы могут быть различными и изменяются по отраслям промышленности. Так в США к числу малых предприятий обрабатывающей промышленности относят предприятия, насчитывающие до 500 работников [22]. В общем количестве предприятий США около 80 % составляют малые и около 20 % - крупные. Однако последние производят около 80 % валового национального продукта. Понятно, что в условиях стабильной рыночной экономики крупные предприятия обладают рядом преимуществ: возможностью создания специализированных и автоматизированных, в том числе поточных, производств; широкими возможностями в приобретении и эксплуатации специализированного и высокопроизводительного технологического оборудования. Крупные предприятия могут приобретать оборотные средства в объемах, предоставляющих право на оптовые скидки; способны вкладывать капитал в научно-исследовательские и опытно-конструкторские программы, дающие возможность повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, что в свою очередь повышает ее конкурентоспособность и уменьшает издержки производства. Однако в период экономического спада малые предприятия (МП) отличаются большим динамизмом и приспосабливаемостью к изменяющимся условиям. Развитие малого бизнеса в промышленности существенно облегчает территориальный и отраслевой перелив рабочей силы и капитала. Предприятия малого бизнеса оперативнее отражают изменения потребительского спроса, быстрее впитывают новые веяния научно-технического прогресса, так как они более приспособлены для производства уникальных изделий, быстрее и дешевле перевооружаются технически, освобождают крупные предприятия от производства низкорентабельной мелкосерийной продукции, охотнее идут на риск, занимаются поиском, доработкой и освоением новых изделий. Цех – основное производственное подразделение промышленного предприятия, выполняющее определенные технологические процессы (например, механическую обработку, сборку, термическую обработку и др.), либо изготовляющие определенную продукцию (заготовки, детали, узлы, инструменты, приспособления, станки, машины и т.п.), либо выполняющее функции технического и хозяйственного обслуживания других цехов (например, ремонт и техническое обслуживание технологического оборудования, транспортные функции и др.) [15, 17]. Различают механические, механосборочные (МСЦ), сборочные, инструментальные (ИЦ), ремонтно-механические (РМЦ), электроремонтные, транспортные и другие цеха. В период перехода к рыночной экономике многие крупные предприятия фактически превращаются в холдинговые компании, с представлением МСЦ, ИЦ, РМЦ и другим цехам достаточно большой экономической самостоятельности при условии сохранения основных производственных функций. По существу, в создавшихся условиях все чаще стираются грани между такими цехами и малыми промышленными предприятиями. В дальнейшем при рассмотрении методов проектирования использование термина "цех" предполагает отнесение к нему всех понятий, касающихся МП. Цех включает в себя производственные участки, вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения. Участок производственный – объединенная по тем или иным признакам группа рабочих мест (например, объединенная транспортно-накопительными устройствами, средствами управления участком и др.), на которых осуществляются технологические процессы изготовления изделий определенного назначения. Участок представляет собой структурную единицу цеха, первичным элементом которого является рабочее место. Производственный участок выделяют в отдельную административную единицу, которую возглавляет мастер (при наличии на участке в одной смене, как правило, не менее 25 рабочих). Рабочее место – это часть объема цеха, предназначенная для выполнения работы одним или группой рабочих [8]. В зависимости от содержания операции и организации ее проведения на рабочем месте (позиции) могут быть расположены технологическое оборудование, накопители с полуфабрикатами, один или группа рабочих, средства автоматической загрузки и разгрузки оборудования (роботы, манипуляторы и др.), режущий и контрольно-измерительный инструмент, приспособления, средства охраны труда, элементы системы управления и др. [8]. Вспомогательные подразделения предназначены для обслуживания и обеспечения бесперебойной работы производственных участков. К ним относятся: складское хозяйство, транспортная система, система инструментообеспечения, система ремонтного и технического обслуживания оборудования и рабочих мест и др. Служебные помещения предназначены для размещения административно-конторских служб цеха, включая размещение технологических и конструкторских бюро, бухгалтерии, архива, планово-диспетчерского бюро и др. Бытовые помещения предназначены для санитарно-гигиенических и социально-бытовых нужд работающих в цехе и включают в себя гардеробные, душевые, туалеты, пункты приема пищи (столовые, буфеты) и другие помещения. 1.2. Основные задачи, этапы и последовательность проектирования Принятая в нашей стране методика проектирования предусматривает разделение проектирования на два последовательных этапа: предпроектный, на котором определяют рациональность и эффективность строительства или реконструкции, и проектный, на котором разрабатывают проект цеха в одну или две стадии в зависимости от масштаба выпуска и сложности объекта производства. Предпроектные работы проводят в 2 подэтапа: 1. предпроектное обследование и разработка технико-экономического обоснования (ТЭО); 2. разработка и утверждение технического задания на проектирование. 1-й подэтап При разработке ТЭО должны быть одновременно решены связанные между собой экономические, технические и организационные задачи с учетом необходимости экологической чистоты производства. К экономическим задачам относится 1. экономическое обоснование: а) выбора объекта производства и степени специализации цеха или МП; б) производственной программы; в) выбора места расположения проектируемого объекта на генеральном плане прилегающей местности (предприятия); г) выбранных источников снабжения цеха или МП сырьем, материалами, полуфабрикатами, энергией всех видов, водой; д) необходимых размеров основных и оборотных средств. 2.определение: а) себестоимости новой продукции с учетом затрат на конструкторское и технологическое сопровождение, б) экономической эффективности сделанных затрат. Технические задачи включают в себя: 1. проектирование технологических процессов обработки и сборки; 2. определение годовой станкоемкости механической обработки и трудоемкости сборки; 3. определение необходимого количества и состава основного и вспомогательного оборудования; 4. определение необходимого количества и состава работающих в цехе; 5. расчет необходимого количества и состава работающих в цехе; 6. расчет необходимого количества сырья, материалов и энергии всех видов; 7. разработку систем транспорта, освещения, отопления, вентиляции,водоснабжения и канализации; 8. расчет производственных, вспомогательных, административно-конторских и санитарно-бытовых площадей цеха, разработку внутренней планировки производственных корпусов и вспомогательных зданий; 9. определение размеров, типов и форм зданий, разработку их конструкций и взаимного расположения на генеральном плане прилегающей местности (предприятия); 10. разработку мероприятий по охране труда, пожарной безопасности; 11. разработку ситуационного плана производственного корпуса ивспомогательного здания. Организационные задачи охватывают: 1. определение структуры управления цехом или МП, включаяадминистративные, технические и финансово-хозяйственные службы; 2. установление содержания и порядка прохождения документации, форм планирования, отчетности и контроля; 3. решение вопросов научной организации труда и рабочих мест; 4. разработку мероприятий по подготовке кадров и др. Экологические проблемы, Не секрет. что за последнее столетие резко возросло негативное воздействие человека на природу. При этом скорость негативных эффектов значительно превышает восстановительные возможности природной среды. Основными загрязнителями природы являются промышленные предприятия. Несовершенство современных технологий не позволяет полностью перерабатывать минеральное сырье. Большая часть его возвращается в природу в виде отходов, которые представляют собой бросовое неиспользованное сырье. К основным видам промышленных отходов относятся осадки очистных сооружений промышленных предприятий, нефтепродукты, смазочно-охлаждающие и закалочные жидкости, отходы литейного производства, шламы, золошлаки и другие токсичные остатки [23]. В настоящее время не утилизированные промышленные отходы в своем большинстве хранят на территории самих предприятий, а также вывозят их, захламляя при этом леса, берега рек, загрязняя почву, поверхностные и подземные воды. Поэтому, одной из важнейших задач проектирования новых промышленных предприятий и цехов является обеспечение экологической безопасности окружающей среды. Это возможно только при использовании безотходных замкнутых промышленных технологий. Реализация задачи использования внутризаводских отходов основывается на новейших достижениях науки, техники, технологии и позволяет решить сразу две проблемы: во-первых, сократить вовлечение в производство новых ресурсов, а во-вторых, прекратить загрязнение окружающей среды. 2 подэтап Разработку задания на проектирование осуществляет Заказчик проекта совместно с проектной организацией. В задании на проектирование указывают следующее: 1. обоснование выбора площадки для размещения проектируемого объекта, сведения о размерах, рельефе, условиях освоения; 2. номенклатура объектов производства; 3. объем выпускаемой продукции в натуральном и стоимостном выражениях; 4. режим работы цеха, участка; 5. эффективные фонды времени оборудования, рабочих мест и рабочих; 6. требования по защите окружающей среды и утилизации отходов; 7. необходимость разработки автоматизированной системы управления производством; 8. намечаемые сроки строительства; 9. стадийность проектирования; 10. перечень основных требований к архитектурно–художественному оформлению и благоустройству территории. К заданию на проектирование прикладывают заключение головного института отрасли о техническом уровне изделий, подлежащих выпуску и их перспективности. 2-й этап Проектирование цеха или участка осуществляют в одну или в две стадии. Стадией называется определенный объем проектных работ, которые необходимо выполнить в данный проектный период. Если при проектировании в достаточно большой степени используют типовые и повторно применяемые ранее разработанные технические решения (а также при проектировании несложных объектов), то проектирование ведут в одну стадию. При этом детальное проектирование цеха не осуществляют, так как используют типовые проекты аналогичных цехов с хорошими технико-экономическими показателями. Поэтому при одностадийном проектировании главным образом совершенствуют выбранный (базовый) проект с учетом последних достижений науки и техники и требований экологической безопасности. Это обеспечивает минимально возможные сроки проектирования и строительства. В случае применения новой неосвоенной технологии производства, нового высокопроизводительного технологического оборудования и при особо сложных условиях строительства проектирование цеха ведут в две стадии: сначала выполняют технический проект, а затем, после его утверждения, разрабатывают рабочие чертежи. При раздельном проектировании на первой стадии решают комплекс технических, экономических и организационных задач, включающий: 1. технико-экономическое обоснование производственной программы; 2. выбор и технико-экономическое обоснование конкурирующих вариантов получения заготовок деталей; 3. выбор форм организации производства; 4. разработку технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий (при многономенклатурном производстве – деталей и изделий – представителей); 5. расчет количества и определение состава основного и вспомогательного металлорежущего и подъемно-транспортного оборудования, выбор типов поточных и автоматических линий, гибких производственных систем и, при необходимости, их проектирование; 6. определение численности и состава работающих в цехе; 7. предварительный расчет производственных, вспомогательных, административно-конторских и санитарно-бытовых площадей цеха; 8. разработку компоновки цеха, выбор типов производственного и вспомогательного зданий; 9. разработку технологической планировки цеха и мероприятий по охране труда работающих, экологии производства, пожарной безопасности, гражданской обороне; 10. экономическое обоснование проектных решений. Расчет сметы строительства, капиталовложений, себестоимости продукции, фондов заработной платы и т.п.; 11. определение технико-экономических показателей проектируемого цеха. На второй стадии детализируют технические решения, принятые на первой стадии, и разрабатывают следующие чертежи: 1. оригинального технологического оборудования; 2. специальных средств механизации и автоматизации технологических операций; 3. технологических планировок (рабочие чертежи); 4. специальных элементов и конструкций зданий; 5. специальной строительной технологической оснастки и др.