Материал: Проектирование машиностроительного производства. Учебное пособие. Бочаров В.Б., Болдырев А.И

3.11. Компоновочный план и планировка цехов.

Компоновочный план здания (корпуса) с указанием размещения входящих в него цехов, отделений, участков и вспомогательных помещений – необходимая составная часть технического проекта. Назначение компоновочного плана:

1) взаимная увязка входящих в состав цехов, отделений и участков;

2) выбор оптимальных производственного процесса и внутрицехового транспорта;

3) анализ грузовых и людских потоков;

4) определение наилучшего размещения вспомогательных и служебно-бытовых помещений.

Исходными данными для составления компоновочного плана являются: технологическая схема генерального плана и схема грузопотоков завода; состав цехов и площади, занимаемые всеми отделениями завода; схема здания.

На компоновочном плане с помощью принятых условных обозначений указывают:

1) габариты здания (корпуса), маркировку осей здания, капитальные наружные стены и внутренние перегородки, сетку колонн проемов, отметки фундаментов колонн, границы между цехами и участками, вспомогательные службы, помещения, устройства (трансформаторные подстанции, вентиляционные камеры приточной общеобменной вентиляции, мастерские, кладовые и пр.);

2) магистральные и межцеховые проезды, вводы железнодорожных путей;

3) общекорпусные и цеховые подъемно-транспортные средства (краны, кран-балки, конвейеры, лифты и др.);

4) подвалы, тоннели, антресоли.

Расположение оборудования на компоновочном плане, как правило, не показывают. Лишь в отдельных случаях, когда расположение основного оборудования влияет на компоновочное решение (например, поточные, станочные или автоматические линии), на плане может быть схематично показано его размещение. Компоновочный план выполняют в масштабе 1:200, 1:400 или 1:800.

Планировкой цеха называется графическое изображение на плане и его разрезах всего оборудования, подъемно-транспортных устройств и инженерных сетей, предназначенных для обслуживания технологических процессов.

На планировке условными обозначениями показывают:

- строительные элементы – стены наружные и внутренние, колонны, перегородки (с указанием их типа), дверные и оконные проемы, ворота, подвалы, тоннели, основные каналы, антресоли, люки, галереи и т.п.;

- технологическое оборудование и основной производственный инвентарь – расположение станков, машин (и прочих видов оборудования, включая резервные места), плит, верстаков, стендов, складочных площадок для материалов, заготовок, полуфабрикатов и мест для контроля деталей, а также магистральные, межцеховые и внутрицеховые проезды;

- подъемно-транспортные устройства – мостовые, балочные, консольные и прочие краны (с указанием их грузоподъемности), конвейеры, рольганги, монорельсы, подъемники, рельсовые пути;

- расположение вспомогательных помещений и мастерских, складов, кладовых, трансформаторных подстанций, вентиляционных камер, а также административно-служебных помещений и санитарных узлов, размещаемых на площади цеха.

На плане делают надписи цехов, отделений, вспомогательных помещений и групп оборудования, а также указывают основные размеры здания в целом (длина и ширина здания, ширина пролетов, шаг колонн) и внутренние размеры основных крупных изолированных помещений.

Оборудование на плане изображают условным упрощенным контуром с учетом крайних положений движущихся частей станка, открывающихся дверей и кожухов. Внутри контура оборудования (для мелкого оборудования – вне контура на выносной полке) указывают номер оборудования по спецификации, составленной к плану.

Рядом с контуром оборудования, а также других рабочих мест (верстаков, стендов и пр.) на чертеже планировки цеха условно обозначают место рабочего в виде кружка диаметром 4-5 мм (при масштабе 1:100); кружок делят на две половины – темную и светлую; последняя обращена к станку.

Планы расположения оборудования для крупных корпусов выполняют в масштабе: 1:200, допускается применение масштаба 1:100.

Разрезы корпуса выполняют на базе архитектурно- строительных чертежей в масштабе 1:400.

Сложность составления компоновочного плана и планировки заключается в необходимости глубокого анализа взаимосвязанных факторов, влияющих на принятие решения, и в умении выбрать из них главные, определяющие целесообразность того или иного варианта пространственного размещения оборудования. Планировочные работы как бы объединяют воедино все задачи, связанные с осуществлением технологических процессов, организацией производства и экономикой, техникой безопасности и промышленной санитарией, проектированием средств транспорта и внедрением автоматики и телемеханики. Метод решения проектных задач по компоновке и планировке предполагает строгую последовательность работ, разбиваемых на несколько этапов.

На первом этапе разрабатывается принципиальная технологическая схема генерального плана, уточняется размещение всех производственных цехов и служб в пространстве, отрабатываются схемы грузопотоков в целом.

На втором этапе разрабатывается компоновка корпусов с размещением в них цехов, прорабатываются общие вопросы межцеховых связей, выявляются грузопотоки по каждому цеху отдельно, в пределах рассматриваемого корпуса увязанного с общей схемой генерального плана.

На третьем этапе разрабатываются конкретные планировки цехов, рассматриваются вопросы транспортировки и автоматизации управления производственными процессами.

При выполнении планировочных работ за основу рекомендуется принимать следующие принципы.

1. Размещение оборудования в цехе должно отвечать разработанному или типовому технологическому процессу. Необходимо стремиться к тому, чтобы каждый станок и рабочее место располагались в порядке последовательности выполнения технологических операций обработки, контроля и сдачи деталей и изделий.

2. Расположение оборудования, проходов и проездов должно обеспечивать удобство и безопасность работы, возможность монтажа, демонтажа и ремонта оборудования, удобство подачи заготовок и инструмента, удобство уборки отходов.

3. Планировка оборудования должна, быть увязана с применяемыми подъемно-транспортными средствами. В планировках должны быть предусмотрены кратчайшие пути перемещения заготовок деталей, узлов в процессе производства, исключающие возвратные движения. Грузопотоки не должны пересекаться между собой, а также пересекать или перекрывать основные проезды, проходы и дороги, предназначенные для движения людей.

4. Планировка должна быть гибкой, легко поддающейся перепланировке при изменении технологических процессов, и разрабатываться с учетом выпуска изделий разных типов при наиболее полном использовании производственных площадей.

5. При разработке планировки должна быть рационально использована не только производственная площадь, но и весь остальной объем площади цеха и корпуса. Высоту здания можно использовать для размещения подвесных транспортных средств, проходных складов для деталей и заготовок, устройства инженерных коммуникаций и т.д.

Лучший вариант планировки должен обеспечивать минимальную себестоимость изготовления продукции и способствовать наиболее рациональному использованию оборудования, материалов, систем обслуживания технологических процессов, а также непрерывному повышению производительности труда рабочих.

В проектной практике применяются два метода разработки планировки цехов:

1) метод плоскостного макетирования с использованием бумажных или картонных вырезных габаритов, темплетов-габаритов выполненных на прозрачном пластике, или магнитных темплетов, выполненных с применением магнитной резины;

2) метод объемного макетирования с использованием пространственных моделей оборудования, выполненных из дерева, пластмассы, гипса, магнитной резины и др.

Наиболее распространенным является метод планировки с помощью бумажных или картонных габаритов оборудования и фундаментов, которые изготовляют по данным каталогов и чертежам заводов-изготовителей данного оборудования.

В проектных институтах издаются альбомы, содержащие изображения габаритов наиболее распространенного оборудования в масштабах 1:100 и 1:200. Вырезанные габариты закрепляют на плане булавками или кнопками. После утверждения планировки габариты обводят карандашом. Благодаря большой наглядности объемного макета при его использовании легче найти лучшие проектные решения и предупредить возможные ошибки при увязке отдельных частей проекта, которые могут обнаружиться уже в процессе строительства или эксплуатации нового завода.

3.12. Методы определения уровня механизации и автоматизации производственных процессов.

Определение уровня механизации и автоматизации производится в целях:

1) оценки фактического состояния механизации и автоматизации производственных процессов (технологических, транспортных, контрольных) на различных производственных участках, заводах, в отдельных отраслях машиностроения и в машиностроении в целом;

2) выявления производственных процессов, осуществляемых без применения механизмов и машин, для последующей разработки мероприятий по механизации и автоматизации этих процессов;

3) выявления оборудования, применение которого связано с высоким удельным объемом ручных работ, и замены его более совершенными автоматизированными и высокопроизводительными машинами с минимальным объемом ручных приемов;

4) сопоставления уровней механизации и автоматизации на родственных предприятиях и в однотипных отраслях машиностроения;

5) получения исходных данных для разработки плановых нормативов, учитывающих переход к ближайшему перспективному уровню механизации и автоматизации производственных процессов в различных подразделениях предприятия, на отдельных заводах и в отрасли машиностроения в целом.

Механизация и автоматизация производства должны преследовать две цели: повышение производительности труда и его облегчение. Вместе с тем, автоматизация не должна быть самоцелью. Ее целесообразность необходимо проверять и подтверждать экономическими расчетами. Надо учитывать, что автоматизация всегда повышает первоначальные затраты, нередко требует увеличения площадей, а иногда может затруднить реорганизацию производства, особенно с часто сменяемой продукцией и технологией. Для автоматизированных систем должен быть обязательно определен срок окупаемости, который становится критерием при оценке целесообразности их внедрения.

При разработке проектов машиностроительных заводов, их цехов и производственных участков предусматриваются следующие уровни механизации и автоматизации производства: механизированное ручное, механизированное, комплексно-механизированное, автоматизированное и комплексно-автоматизированное.

Для количественной оценки механизации (автоматизации) производства или проекта завода, цеха, участка принята следующая система основных показателей:

1) степень охвата рабочих механизированным трудом;

2) уровень механизированного труда в общих трудозатратах;

3) уровень механизации и автоматизации производственных процессов.

Исходными данными для определения показателей проектируемого уровня механизации и автоматизации производства являются:

1) расчет количества оборудования и рабочих мест по цеху, участку;

2) расчет основных и вспомогательных рабочих по цеху, участку;

3) спецификация технологического оборудования;

4) спецификация подъемно-транспортного оборудования;

5) спецификация ручного механизированного инструмента. Расчет показателей уровня механизации ведется по трудоемкости работ и количеству рабочих на основных и вспомогательных работах производственных и вспомогательных цехов.

Степень охвата рабочих механизированным трудом См (в процентах) определяется как отношение:

, (3.15)

где Рм – число рабочих, выполняющих работу механизированным способом;

Рм.р – число рабочих, выполняющих работу с помощью ручного механизированного инструмента;

Рр – число рабочих, выполняющих работу вручную;

Р – общее число рабочих на рассматриваемом участке (цехе).

Для механизированно-ручного производства степень охвата рабочих механизированно-ручным трудом См.р (в процентах) определяется как отношение числа рабочих, применяющих ручной механизированный инструмент, к общему числу рабочих, занятых на данном участке:

. (3.16)

При проектировании общее число рабочих Р рассчитывают или принимают по штатному расписанию для данного участка (цеха).

К рабочим, выполняющим работу вручную, относятся:

1) рабочие, выполняющие работу с помощью простейших орудий труда (ручная дрель, золоток, ручная тележка) без применения каких-либо машин, имеющих электрические, пневматические и другие приводы;

2) рабочие, занятые постоянно работой у машин и механизмов, но не управляющие ими и не наблюдающие за их работой (например, рабочие, производящие загрузку печей, загрузку и выгрузку заготовок, а также грузчики, стропальщики и т.п.).

К рабочим, выполняющим работу механизированным способом, относятся:

1) рабочие, выполняющие работу с помощью машин и механизмов, имеющих электрические, пневматические и другие приводы;

2) рабочие, наблюдающие за действием автоматических машин и механизмов, а также наладчики оборудования.

Показатель См дает количественную характеристику механизации, но не отражает ее качественной стороны и поэтому должен рассматриваться вместе с другими показателями. Сумма показателей См и См.р дает общую степень охвата рабочих механизированным трудом С:

. (3.17)

Уровень механизированного труда в общих трудозатратах Ум.т (в процентах) выражается как отношение:

, (3.18)

где Тм – время механизированного труда в технологическом процессе;

Тм.р – время механизированного ручного труда;

Тр – время ручного труда в технологическом процессе.

Для механизированно-ручного производства уровень механизированно-ручного труда в общих трудозатратах составляет:

, (3.19)

где Ра.р – число рабочих во всех сменах на данном рабочем месте, выполняющих работу с помощью ручного механизированного инструмента;

u – коэффициент простейшей механизации, выражающий долю затрат времени механизированно-ручного труда в общих затратах времени рабочего.

Сумма Ум.т и Ум.р показывает общий уровень механизированного труда в общих трудозатратах:

. (3.20)

Показатель Ум характеризует направление работ по механизации и автоматизации производственных процессов, но не учитывает производительности оборудования и многостаночного обслуживания.

Уровень механизации и автоматизации производственных процессов Уп учитывает производительность оборудования и многостаночное обслуживание. Его необходимо рассматривать вместе с показателями С и Ум.

Показатель Уп выражается отношением приведенных затрат времени машинных процессов к общим приведенным затратам:

, (3.21)

где М – коэффициент обслуживания, выражающий количество единиц оборудования, обслуживаемых одним рабочим (при обслуживании оборудования несколькими рабочими М < 1);