Проектирование цехов.
Проектирование цехов и заводов длительный и как правило, дорогостоящий процесс. Проектирование цеха как правило не представляет особых трудностей с архитектурной точки зрения – т.к. проектный институт или организация при проектировании ориентируется в первую очередь два основных фактора – во-первых на снижение себестоимости строительства, что подразумевает при проектировании цехов стандартную архитектуру промышленного предприятия – прямоугольную «коробку» с минимумом архитектурных изысков, а во-вторых технологию производства данного конкретного цеха и удобство его эксплуатации, ремонта и строительства – что опять при проектировании цеха подразумевает прямоугольных каркас без изысков. Развитие промышленности – неотъемлемый процесс развития человеческого общества. С появлением новых технологий в строительстве, производстве, металлургии и других сферах деятельности человека с каждым днем появляется все большая необходимость качественного выпуска готовых изделий, для чего требуется основательное планирование технологических процессов по выпуску этих изделий, грамотный подбор необходимого оборудования и рациональная компоновка производственных площадей.
Проектирование цехов на 100% решает вышеупомянутые задачи, объединяя в себе полный комплекс технологических решений, начиная от выпуска готовых изделий, заканчивая строительством производственных площадок для размещения производства будущего цеха.
В последние годы всё большую популярность набирает BIM-проектирование цехов. Данная технология проектирования позволяет создать совмещенную 3D модель цеха для всех конструктивных элементов и инженерных систем, что позволяет избежать ситуаций пересечения инженерных сетей между собой и со строительным конструкциями, подготовить детальные спецификации (при необходимости "до болта"), учесть взаимное расположение коммуникаций и оптимизировать пространство цеха, таким образом, экономя площади и позволяя сократить бюджет на строительство и эксплуатацию цехов не в ущерб качеству выпускаемой продукции и комфорту работы.
Проектирование цехов – один из наиболее популярных разделов проектирования, ведь на сегодняшний день промышленная сфера деятельности является одной из ведущих отраслей экономики, на ее развитие направляются огромные ресурсы, ее потенциал неиссякаем и существование данной отрасли никогда не прекратится в современном мире.
Цех - отдел промышленного предприятия, занимающийся определенным производственно-технологическим процессом, либо несколькими процессами. В зависимости от наименования производственного процесса, осуществляющегося на данной площадке определяется вид оборудования и способ его размещения, параметры проектируемой территории – размер, применяемые материалы, потребности в инженерных сетях и другие не менее важные параметры проектируемого цеха.
Стоимость проектирования цехов и других объектов можно посмотреть в разделе "Цены на проектирование" , а пример проектирования цеха (образец готового проекта) можно посмотреть в разделе "Образцы проектных работ промышленных предприятий."
1. Цеха основного производства. В данных цехах выполняются процессы по изготовлению продукции, предназначенной для реализации.
Их можно классифицировать на:
1) заготовительные (литейные, кузнечные, штамповочные цеха и т.д.);
2) обрабатывающие (токарные, фрезерные цеха и т.д.);
3) выпускающие (сборочные цеха).
2. Цеха вспомогательного производства обеспечивают основное производство ресурсами – водой, паром, электроэнергией, теплом, инструментами (ремонтные мастерские, инструментальный цех, котельная). Задача таких цехов – обеспечение бесперебойной работы цехов основного производства и всего предприятия в целом.
3. Цеха побочного производства - занимаются переработкой и утилизацией отходов основного производства.
4. Обслуживающие хозяйства. Выполняют определенные работы, необходимые для всех производств (складское хозяйство, транспортное хозяйство), выполняют функции хранения продукции, транспортировки сырья, материалов и готовой продукции.
В зависимости от функций проектируемого цеха (выбора его вида по назначению) строится вся дальнейшая тактика проектирования цеха.
Принципы проектирования цехов
Для создания наиболее продуктивного проекта цеха требуется предварительный план, который позволяет использовать производственные площади и технологическое оборудование как можно рациональнее. Прежде чем начать строительное проектирование необходимо продумать, где будет располагаться оборудование, техника и как будет проходить организация рабочего места в будущем цехе.Необходимо просчитать величину производственных партий, в зависимости от которой проектом будет определяться коэффициент загрузки оборудования, от которого и будет зависеть рабочий состав цеха.
Определившись с основными показателями, можно просчитать число производственных мест, планировку цеха и общую производственную площадь проекта. Также следует наметить количество вспомогательных служебных помещений для административно-технического персонала и бытовых (гардеробных, уборных, душевых, курительных и т.д.) помещений для проектируемого цеха.
Нормы при проектировании цехов
Проектирование цехов – сложный многоступенчатый процесс, выполнение которого не может обойтись без соблюдения нормативно-правовой документации, действующей на территории РФ. Основными нормативными документами, требования которых следует учитывать при проектировании цехов являются:• СП 56.13330.2011 «Производственные здания».
• СП 112.13330.2011 «Пожарная безопасность зданий и сооружений»
• Федеральный закон от 29 декабря 2004 г. N 190-ФЗ «Градостроительный кодекс Российской Федерации».
• Федеральный закон от 30.12.2009 N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
• Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
• Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 264-ФЗСП 118.13330.2012 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
• Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 г. N 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
• Отраслевые справочники проектировщика или иная методическая литература по проектированию.
Этапы проектирования цехов
Проектирование цехов можно разделить на несколько основных этапов:• Подготовительные работы - разработка концепции объекта и согласование ее с заказчиком, определение ключевых характеристик будущего проекта (конструктивные решения, площадь, планировка, оснащенность, степень автоматизации и т.п.), рассчитываются затраты на строительство.
• Предпроектные изыскания - определение геологических, геодезических, экологических и прочих характеристик будущего строительного объекта.
• Разработка проекта – включает разработку технологической и строительной частей. Содержание и состав документов определяются Постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 г. N 87.
Основными этапами разработки проекта цеха являются:
- Разработка задания на проектирование цеха, исходя из производственной программы промышленного предприятия, чертежей, описаний конструкций, технических условий на изготовление изделий.
- Разработка технологического процесса, осуществляемого в проектируемом цехе в зависимости от типа производства и формы организации.
- Определение количества оборудования и коэффициента их загрузки.
- Определение потребности проектируемого цеха в электроэнергии, газе, паре, воде, сжатом воздухе.
- Определение необходимого рабочего состава цеха и его численности.
- Компоновка плана расположения оборудования и расчет производственной площади.
- Определение количества оборудования и площадей вспомогательных помещений цеха.
Условно можно разделить проектирование цехов на 2 больших раздела:
1. Разработка технологической части, в которой приводится расчет и обоснование производственных мощностей цеха, его характеристики в зависимости от выпускаемой продукции.
2. Разработка строительной части – обоснование всех проектных решений, связанных со строительством проектируемых производственных площадей цеха (Архитектурно строительные решения, конструктивные решения, инженерные сети ).
1. Разработка технологического процесса Для проектирования данного раздела выбирается основная деталь, которая выпускается в наибольшем количестве, либо основной процесс, который будет происходить на данном участке производства. Разрабатывается технологическая последовательность выработки данного ресурса, определяется тип производства и трудоемкость.
Рассчитываются основные параметры – трудоемкость выпуска, коэффициент массы, коэффициент серийности, коэффициент сложности, штучно-калькуляционное время. Расчеты оформляются в виде пояснительной записки, результаты расчетов сводятся в таблицу, либо иную текстово-графическую форму.
2. Расчет потребного оборудования
Количество потребного оборудования в будущем проекте определяется исходя из полученной в предыдущем разделе информации. В зависимости от штучно-калькуляционного времени для единицы продукции, с учетом коэффициента использования рабочего времени оборудования определяется количество промышленных станков, механизмов и другого производственного оборудования, участвующего в технологическом процессе.
Общее количество оборудования распределяется по группам в соответствии с установленным процентным соотношением видов станков, от их количества, с учетом специфики изготовления изделия. Полученные данные сводятся в таблицу основного оборудования цеха.
Кроме основного оборудования проектом необходимо предусмотреть наличие вспомогательного (например, заточные станки, отрезные станки, слесарные верстаки, контрольные плиты, разметочные столы, инструментальные ящики (на каждый станок) и другое необходимое оборудование), которое заносится в таблицу вспомогательного оборудования.
3.Разработка сборочной схемы
Составление технологических схем присутствует при проектировании любого типа производства, так как они значительно упрощают разработку сборочных процессов.
При разработке последовательности сборки нужно учитывать следующие правила:
1. В каждой сборочной единице должна быть найдена основная деталь, определяющая положение всех остальных деталей. С этой базовой детали (или узла) и должна начинаться сборка.
2. Каждая последующая, более сложная сборочная единица всегда должна содержать не менее одной предшествующей, более простой сборочной единицы.
3. Положение детали при общей сборке должно быть удобно для сборки всех узлов, без поворота и переустановки ее.
4. Установленные детали и узлы не должны мешать последующей сборке.
5. В первую очередь производится сборка и установка на базовую деталь единиц, выполняющих наиболее ответственные функции в работе.
6. Если узлы имеют взаимосвязанные элементы, то сборка начинается с тех деталей, которые имеют общие взаимосвязанные элементы.
Технологические схемы должны снабжаться надписями, если метод сборки не очевиден, например: «запрессовать», «сварить» и т. д.
4. Разработка и планировка производственного цеха
После определения всех параметров, необходимого для производства оборудования, создания сборочной схемы становится возможным определение габаритов будущего помещения проектируемого цеха.
Площадь основного отделения проектируемого цеха определяется по формуле в зависимости от площади основного оборудования, площади вспомогательного оборудования и коэффициента проходов:
Soб = (So + Sв)·kп,где
So - площадь основного оборудования цеха;
Sв - площадь вспомогательного оборудования;
kп = 3,5 ÷ 4 коэффициент, учитывающий проходы и проезды в проектируемом цехе;
Далее определяется общая площадь цеха, с учетом всех вспомогательных помещений:
Sвсп = Soб + Scy + Sупр + Scкл + Sзаг + Sсо, где
Scy - площадь санузла (с учетом душевых и медпункта) – 10 % от общей площади;
Sупр - площадь для управляющего персонала (производственные мастера), принимается 10÷20 м2;
Scкл - площадь складских помещений 10÷15 % от общей площади;
Sco - площадь сборочного отделения принимается 20÷30 % от общей площади;
Scкл - площадь складских помещений 10÷15 % от общей площади;
Sзаг - площадь заготовительных помещений – 5÷6 % от площади основного отделения цеха.
После определения общей площади проектируемого цеха задаются его габаритные размеры. Для зданий, имеющих прямоугольную форму, целесообразно выдерживать соотношение ширины и длины не более 1:3. Габариты участка нормируется по сетке колонн – 12х6, 15х6, 18х6 м и ширине пролета, установленному 12 м – для легкого и 15, 18 м – среднего производства. Ширина проезда на участке принимается 2÷3 м, в зависимости от типа транспорта, ширина проходов 1 м.
В чертежах технологической части проекта указывают основные строительные элементы здания, относящиеся к проектируемому участку: наружные и внутренние стены, перегородки, ворота, двери, окна и антресоли. Показывают технологическое оборудование, производственный инвентарь (верстаки, стеллажи, инструментальные шкафы), подъемно-транспортное оборудование, а также площадки накопления изделий или материалов.
Технологическое оборудование проектируемого цеха изображают в принятом масштабе условным упрощенным контуром с учетом крайнего положения движущихся частей, открывающихся кожухов и устанавливаемых на оборудовании изделий, если последние выходят в плане за габаритные размеры оборудования, указывают номер оборудования по спецификации к чертежу. Нумерацию обычно дают последовательно, в порядке размещения оборудования и инвентаря на чертеже, слева направо и затем сверху вниз.
Расположение станков и другого технологического оборудования проектируемого цеха, монтируемого на фундаменты, увязывают относительно колонн и стен здания. Обязательно обозначают привязки оборудования к основным стенам, колоннам.
К плану расстановки проектируемого оборудования прилагают спецификацию, содержащую следующие данные: номера по плану; наименование оборудования и инвентаря; краткую техническую характеристику; модель или тип; место изготовления; количество; примечания, в которых указывают мощность оборудования и потребителей воды, воздуха, пара, газа и других энергоресурсов. Допустимо размещение спецификации на свободном поле чертежа.
Компоновка технологического оборудования должна быть произведена так, чтобы обеспечивать удобство и безопасность работы, подачи изделий, инструмента, уборки отходов и помещения, доступа к оборудованию для его обслуживания, ремонта, монтажа и демонтажа.
Расстояния между оборудованием и частями зданий (стенами, колоннами), размеры проходов и проездов должны быть запроектированы с учетом действующих норм и правил.
Основной принцип расположения оборудования при проектировании цехов - обеспечение кратчайшего пути движения заготовок (деталей) в процессе их обработки. Для этого необходимо располагать оборудование по порядку выполнения операций технологического процесса, минимизировать расстояние между оборудованием. Также следует учитывать возможность монтаж и демонтажа любого станка без перестановки остального оборудования.
Строительная часть при проектировании цеха
Проектирование цехов, как и любая друга сфера проектирования, не обходится без соблюдения установленных норм и правил проектирования. Состав проекта регламентируется постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 г. N 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
Разработка строительной части проекта при строительстве цехов должна отражать основные принятые архитектурные решения, конструктивные решения и решения по инженерным сетям в увязке с технологической частью проекта, с учетом расположенного в помещениях цеха промышленного оборудования.
Строительная часть проекта цеха должна содержать:
1. Технологическую схему взаимного расположения оборудования и энергетических коммуникаций — трубопроводов (воды, газа, пара, воздуха, кислорода, отработанных вод),системы отопления цеха, электрических кабелей, проводов.
2. Чертежи общего вида— планы и разрезы цехов, агрегатов, зданий, сооружений, коммуникаций, с указанием высотных отметок, фасады, отделочные решения.
3. Деталировочные чертежи — планы и разрезы отдельных строительных элементов и конструкций цеха (фундаментов, колонн, балок, ригелей, стен, кровли, каркаса здания и других элементов).
4. Монтажные схемы и чертежи для монтажа конструкций и оборудования.
5. Выкопировки из генерального плана завода, с размещением на них проектируемого сооружения, подъездным путям к нему, разработка проекта благоустройства прилегающей к нему территории, оснащенность территории наружными сетями.
При разработке строительной части, также как и в разделе технологические решения, очень важно учитывать характер производства проектируемого цеха:
1. Горячие цеха - проект должен учитывать воздействие высоких температур в помещении, соответственно выбор конструкций и материалов для строительства должен осуществляться с учетом их сопротивляемости к тепловому воздействию. Особые требования предъявляются к вентиляции горячих цехов, ведь без ее грамотного проектирования будущее функционирование цеха под вопросом.
2. Литейные. Практически все материалы, применяемые при проектировании данного цеха, должны быть огнеупорными.
3. Кузнечные и кузнечнопрессовые – при проектировании учитывается вибрационная устойчивость применяемых конструкций и материалов.
4. Металлообрабатывающие цеха – проектируется с учетом огромных нагрузок на конструкции пола и перекрытий, а также устойчивости к агрессивному воздействию химических веществ и высоких температур в цехе.
5. Машиностроительные цеха – при проектировании могут иметь требования к нагрузкам, вибрациям, температурам и некоторым другим параметрам.
6. Цеха пищевой промышленности и прочие: главные особенности - продуманная система вентиляции цеха и очистки воздуха (также как и при проектировании деревообрабатывающего, швейного и окрасочных цехов). А также при их проектировании учитываются требования санитарных норм и правил.
Опасные и вредные производственные факторы при проектировании цехов
Проектирование цехов не может обойтись без учета опасных и вредных производственных факторов. К ним относятся: производственный шум, вибрация, воздействие высоких температур, вредных газов, пара, пыли, задымленность воздуха, воздействие ультразвука.
При проектировании цехов должны быть приняты все меры для снижения уровня шумов в рабочих помещениях до допустимых пределов и предотвращения на рабочих местах вибраций, превышающих установленные нормы. Наиболее шумное оборудование следует изолировать в отдельных помещениях или камерах, не пропускающих шум. Вибрационные механизмы следует устанавливать на амортизаторы, поглощающие сотрясения.
Для погашения вредного воздействия газа, пара, пыли и прочего при проектировании цехов предусматривают устройство вытяжных и улавливающих устройств вентиляции. Выделяющие вредные вещества механизмы и оборудование должны быть обеспеченны воздухоотводящими каналами, которые осуществляют выброс вредных веществ непосредственно в атмосферу, а если их концентрация выше предельно допустимых концентраций, то и способы очистки.
