Проектирование механического завода
Проектирование механического завода
Механический завод — разновидность машиностроительного с неполным производственным циклом, выпускает продукцию для промышленности и бытового использования. Проектирование технически сложное из-за наличия большого количества отделов и цехов, разработкой документации занимаются генеральный проектировщик при участии бюро, разрабатывающих отдельные части проектов. Задача генерального проектировщика — разработка технологического отдела. Остальные бюро занимаются компоновкой, разрабатывают проекты цехов, транспортной инфраструктуры, инженерных коммуникаций.
Классификация и производственный процесс механического завода
Механический завод может заниматься литьем, механической обработкой, сваркой, производство бывает массовое, серийное, единичное. Площадь делится на основную и вспомогательную.
Основные цехи механического завода:
- заготовительный;
- литейный;
- кузнечный;
- прессовочный;
- сварочный;
- для механической обработки;
- для термической обработки.
Вспомогательные цехи механического завода делятся на энергетические, инструментальные, ремонтные. Разрабатываются проекты складов и транспортной инфраструктуры.
Процесс производства механического завода состоит из 3-х этапов:
- заготовительного (раскройка, литье, распилка леса, прессование, изготовление при помощи ковки);
- обрабатывающего (изменение размеров, форм механическими или термическими способами, окрашиванием, гальванизацией);
- сборочного (узловая, общая сборка с последующим испытанием).
Задача вспомогательных цехов механического завода — обслуживание основных. Транспортная инфраструктура — это службы и цеха соответствующего назначения (депо, гаражи). Склады механического завода предназначаются для хранения материалов, нефтепродуктов, топлива, готовой продукции. Энергией снабжают котельные, подстанции, генераторы, компрессоры. Крупные механические заводы оснащены службой охраны, вычислительным центром, лабораторией, пожарной службой.
Важная часть проектирования механического завода — компоновка (расположение строений и оборудования), основанная на:
- рациональном использовании площади;
- создании коротких путей для перемещения заготовок, деталей;
- обеспечении перемещения в одном направление (исключении возврата, перекрещивания путей);
- обеспечении близости производства деталей к узлу сборки;
- использовании высоты для размещения узлов техники для транспортировки, складирования;
- совмещении высокой производительности и безопасностью;
- обеспечении удобства работы и отдыха;
- создании удобных вспомогательных площадей.
При серийном и массовом производстве после участка обработки механического завода размещается участок сборки, конвейер располагается перпендикулярно по отношению к участку сборки. При единичном производстве для сборки создается отдельный пролет параллельно или перпендикулярно обработке.
При проектировании нового механического завода для офиса и бытовых помещений возводятся отдельные здания или вставки в производственном корпусе. Гардеробные располагаются у входа, на каждом этаже должны быть лестницы с пожарными выходами. Преддушевые и душевые располагаются у внутренних стен, на каждом этаже санузел с совмещенным помещением для курения. Офис утраивается на втором или третьем этаже, медпункт у самого многолюдного участка механического завода. Все это отображается на отдельном плане.
Принципы, задачи, цели проектирования механического завода
Основываться лишь на прошлом опыте проектировщики не могут. Меняются строительные технологии, выпускается новое оборудование.
Основные принципы проектирования механического завода:
- минимальная площадь участка;
- обеспечение последовательности производства;
- отдача предпочтения одноэтажным постройкам с простыми формами;
- размещение в одном здании максимального количества цехов;
- минимизация «мертвых» зон;
- объединение цехов в группы;
- обеспечение безопасности для работников.
Задачу формирует заказчик проектирования механического завода, однако обязательно обеспечение производства продукции требуемого качества в определенном ассортименте при минимальных затратах. Совсем недавно проекты разрабатывались лишь по приказу министерства отрасли. На данный момент предприниматели могут принимать решения самостоятельно.
Цель разработки проекта механического завода — предложить оптимальные решения экономических, производственных, организационных задач. Создаются проекты технологических процессов, определяется тип и количество оборудования, размеры и компоновка цехов, составляется задание на строительство, устройство инженерных коммуникаций. Главная организационная задача проектирования — создание системы управления и контроля, эффективного документооборота.
Предпроектные мероприятия
Основная цель проведения работ — сбор информации, необходимой для разработки ТЭО (технического и экономического основания) и ТЭР (технического и экономического расчета), определения целесообразности строительства механического завода.
ТЭО оценивает целесообразность строительства при заданных параметрах специфики производства и выпускаемой продукции. Указывается площадь, количество, виды оборудования, количество работников, трудоемкость. Данные не точные, уточняют на этапе разработки технологического раздела проекта. ТЭО утверждает руководство проектного бюро, это основа создания технической заявки на разработку аванпроекта (технического предложения для проектирования).
Состав аванпроекта:
- номенклатура материалов;
- технические процессы;
- графики работы оборудования;
- станкоемкость;
- количество оборудования, коэффициент загрузки;
- номенклатура оснастки, инструментов;
- организация системы управления;
- уточнение экономических, технических показателей;
- экологическая эффективность.
После утверждения аванпроекта заказчик и проектировщик формируют задание.
Указывается:
- наименование, основание для проектирования механического завода;
- обоснование площади, объема и номенклатуры продукции, вида полуфабрикатов/заготовок;
- специализация механического завода;
- время работы оборудования и работников;
- экологические требования;
- очистка сбросов завода;
- возможности расширения в будущем;
- сроки строительства;
- обеспечение во время строительства электроэнергией, теплом, газом, водой;
- технологические процессы, оборудование;
- требования к отдельным разделам проекта;
- требования к наружному оформлению;
- расчетные сроки проектирования, строительства;
- предполагаемый объем инвестиций;
- наименования проектных организаций.
В задании определяются так же стадии разработки проекта (одна или две), первый вариант подходит для небольших механических заводов с простой технологией производства. При отсутствии ТЭО задание дополняется экономическими и техническими расчетами, обоснованием целесообразности строительства.
Последовательность разработки проекта механического завода, состав документации
Проектирование механического завода динамическое, состоит из 4-х этапов:
- структурно-функционального;
- алгоритмического;
- параметрического;
- планировочного.
Первый этап — создание модели, отражающей состав, типы, связь элементов механического завода, функциональность с учетом свойств. На втором этапе определяется связь элементов в процессе производства. На третьем этапе количество взаимосвязанных элементов системы. При планировке определяются расстояния между элементами.
Заказчик проекта механического завода должен получить:
- пояснительную записку;
- генплан;
- проект транспортной инфраструктуры;
- технологические решения;
- архитектурные, строительные решения;
- проекты инженерных коммуникаций, перечень оборудования для монтажа;
- план проведения строительных работ;
- проект системы управления, охраны труда, охраны среды;
- план мероприятий по гражданской обороне;
- сметную документацию;
- расчеты эффективности инвестиций.
Перечень всех разделов доступен в инструкции Госстроя СниП-11-01–95.
Разработка генплана при проектировании механического завода
Генплан часто называют планированием пространства. Это текстовые и графические документы, отражающие расположение строений, сооружений, цехов, коммуникаций с учетом особенностей рельефа участка.
Цели создания генплана механического завода:
- экономное использование площади участка;
- обеспечение оптимального расстояния между цехами;
- размещение вспомогательных цехов в непосредственной близости от основных;
- распределение основного цеха на зону с одинаковыми производственными процессами без нарушения технологического единства;
- учет «розы ветров»;
- обеспечение связи между производством и транспортировкой;
- подбор современных транспортных средств;
- обеспечение возможности расширения механического завода в будущем;
- создание инженерных сетей с минимальной протяженностью;
- разграничение потоков грузов и людей, обеспечение соблюдения противопожарных и санитарных норм.
Генплан механического завода определяет так же мероприятия по благоустройству, защите от засоления, заболачивания, эрозии, предотвращению загрязнения среды, восстановлению нарушенных во время строительства земель.
Территория делится на 4 зоны:
- предзаводскую;
- производственную;
- складскую;
- вспомогательную.
Предзаводская зона — это стоянки, проходные, административные помещения, медпункты, столовые. Располагается со стороны, обращенной к автомагистрали или жилому району близлежащего населенного пункта.
В производственную зону механического завода, расположенную поблизости от предзаводской, включаются производственные цеха. Вспомогательная зона граничит с производственной, складская размещает со стороны, обращенной к ж/д станции или крупной автомагистрали.
Раздел «Технологические решения» проекта механического завода
Роль данного раздела — создание проектов технологических процессов, подготовка информации для проектирования остальных разделов. Компонуется пространство, планируется размещения оборудования, определяется пространство технологических процессов.
Состав по СниП-11-01–95:
- производственная программа механического завода;
- характеристики, обоснование технологических процессов;
- станко- и трудоемкость;
- состав оборудования;
- свойства межцеховых, цеховых коммуникаций;
- контроль качества;
- ремонтное хозяйство;
- информация о вредных выбросах, сокращение объемов;
- оценка вероятности аварий;
- потребность в энергоресурсах;
- планировка технологий;
- схемы потоков грузов.
«Технологические решения» - самый важный этап проектирования механического завода. На их основе формируется пояснительная записка из текстов и графики. После утверждения создаются рабочие чертежи фундаментов, подвалов, каркасов зданий, оснастки и оборудования, инженерных коммуникаций, систем вентиляции, планы монтажа цехов.
Конструктивные решения зданий механического завода
При проектировании механического завода требуется детальное описание зданий, сооружений, цехов. Основа зданий — фундаменты, колонны, системы стропил. Крупные механические заводы проектируются на основе конструкций из железобетона. Здания одноэтажные, с железным каркасом из ферм, балок, полос. Фундаменты тоже железобетонные, обеспечивающие надежную основу для балок и колонн.
Колонны из железобетона или металла крайние (основные, фахверховые для крепления стен) и средние. Несущие конструкции подстропильные (опоры несущих конструкций) и стропильные, для плоских кровель механических заводов монтируются фермы.
Для возведения стен используются панели или ж/б плиты. Толщина 20-50 см, может меняться в зависимости от климатических условий конкретного региона. Кровли в большинстве случаев скатные, исключения составляют здания с большим количеством пролетов или сложными инженерными коммуникациями.
Инженерные коммуникации механического завода
Водопроводные, электрические, тепловые, воздушные, газовые коммуникации бывают надземные, наземные, подземные.
Все сети делятся на 3 группы:
- технологические (водопровод и канализация для производственной зоны, газопровод, трубопроводы для транспортировки горючих жидкостей);
- энергетические (электросети, трубопроводы отопления, линии связи);
- санитарные (трубопроводы для питьевой воды, хозяйственная канализация, стоки воды).
При проектировании механического завода при помощи каналов, траншей, коллекторов создается единое хозяйство. Трассы прямолинейные, с минимальным количеством ответвлений и поворотов
Принципы проектирования инженерных сетей механического завода:
- расположение параллельно зданиям с минимальным расстоянием между цехами;
- совместная прокладка нескольких сетей;
- обеспечение доступа для проведения ремонтов;
- предотвращения замерзания, подмыва, повреждения блуждающими токами, порчи элементов ландшафта.
Над землей нельзя прокладывать водопроводы (питьевой, пожарный, ливневый) и канализацию.
Проектирование транспортной системы механического завода
При разработке документации для нового здания предусматривается автоматизация транспортных потоков. Это позволяет сэкономить до 15% рабочего времени. Транспортные средства являются главными для принятия грузов, перемещения по цехам, складирования готовой продукции и отходов. Транспортная система может быть единая или разделенная на участки. Паллеты, ящики, поддоны подходят для складирования. Очень важно совместить системный и внесистемный транспорт с системой управления.
На современных механических заводах используются промышленные роботы, автооператоры, отдельные системы для транспортировки деталей, узлов и тары. Маршруты зависят от расположения оборудования, технических решений, частоты возникновения необходимости в транспортировке.
Сметы
Стоимость строительства механического завода отражается в смете, которая является частью технической документации проекта. Этот документ является основой определения размера инвестиций, финансирования, расчетов с подрядчиком, не меняется до завершения строительных работ. Указаны наименования проектных смет на все затраты (работы, приобретение оборудования, инвентаря).
Содержание сводной сметы строительства механического завода:
- цена подготовки территории к проведению строительных работ;
- затраты на возведение производственных зданий;
- расходы на строительство подсобных сооружений;
- проектирование, создание энергетического хозяйства;
- затраты на транспортную инфраструктуру, связь;
- стоимость благоустройства территории;
- затраты на проектирование, устройство инженерных коммуникаций;
- расходы на возведение временных сооружений;
- затраты на прочие работы;
- расходы на содержание руководства механического завода;
- затраты на подготовку кадров;
- оплата работ по изысканиям, проектированию.
Обязательно предусматривается резерв на непредвиденные расходы, связанные с разработкой технических и рабочих проектов. Указывается так же возврат средств за амортизацию временных строений, при необходимости так же цены материалов снесенных конструкций, демонтированного оборудования.
Результат зависит от уровня квалификации проектировщиков, грамотности подхода к выполнению работ. Построенный механический завод работает без перебоев, выпускает качественную продукцию, приносит прибыль инвесторам.
Стоимость проектирования механического завода
При расчетах проектировщики ориентируются на «Справочник базовых цен» № 174 и категорию сложности завода. Стоимость проектной документации составляет 40% от окончательной цены. Разработка рабочей проектной документации дороже — до 60%.
Категории сложности:
- первая — выпуск металлоконструкций, товаров для бытового использования, осветительного оборудования, других технически несложных изделий;
- вторая — электротехническое и котельное оборудование, велосипеды, мотоциклы, ручной строительный и деревообрабатывающий инструмент;
- третья — производство транспортного, прицепного и подъемного оборудования, оборудования для машиностроения для сельского хозяйства, строительства, выпуска кормов, приборов для ж/д, пищевой, легкой промышленности, редукторов, специального технологического оборудования, оборудования для обработки древесины;
- четвертая — производство оборудования для энергетической отрасли, вагоностроения, тракторов. дизелей, комбайнов, станков, сложной сантехники, оборудования для химической промышленности, кузнечного, прессового, литейного производства, металлопокрытий и окрашивания.
Стоимость «Технических решений» проекта составляет до 15% от окончательной цены проектирования. Дополнительно оплачивается стоимость сбора первоначальной информации (изысканий и анализа результатов).
«Справочник» не учитывает:
- разработку нескольких вариантов проекта;
- создание чертежей вспомогательных сооружений;
- разработка вариантов наружной отделки;
- исправление ошибок в проектной документации, внесение изменений;
- создание чертежей металлоконструкций;
- составление документации для изготовления оборудования под заказ;
- анализ показателей трудоемкости;
- разработка проектов временных сооружений для строителей;
- проекты автоматизации производства.
За отдельную плату создаются макеты, проводятся научные работы, предоставляются маркетинговые услуги и авторский надзор. Заказчик компенсирует затраты сотрудников проектных бюро на командировки.
Проектировщики учитывают так же:
- назначение механического завода;
- площадь и конструктивные особенности зданий механического завода, этажность;
- сложность устройства инженерных коммуникаций;
- качество стройматериалов;
- срочность проектирования;
- трудозатраты проектировщиков;
- запас на инфляцию.
Для определения конечной стоимости обычно проводятся переговоры с заказчиком. Отдельно оплачиваются услуги по прохождению экспертиз. При заказе проектирования под ключ проводится анализ региона, участка, разрабатывается технико-экономическое обоснование. Заказчик может уравновесить потребности с собственными финансовыми возможностями.