Основные сведения по проектированию машиностроительных заводов

1.1 Основные понятия и определения

Механосборочное производство, состоящее из комплекса производственных участков и вспомогательных подразделений, в котором протекают производственные процессы изготовления изделий, представляет собой сложную динамическую систему, структура и параметры которой находятся в непосредственной зависимости от сложности конструкции, номенклатуры выпускаемой продукции и характеристик производственного процесса ее изготовления.

Производственным процессом в машиностроении называется совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий из полуфабрикатов. В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия в механосборочном производстве служат вспомогательные процессы.

К основным этапам производственного процесса могут быть отнесены следующие: получение и складирование заготовок, доставка их к рабочим позициям (местам), различные виды обработки, перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями (местами), контроль качества, хранение на складах, сборка изделий, испытание, регулировка, окраска, отделка, упаковка и отправка.

Различные этапы производственного процесса на машиностроительном заводе могут выполняться в отдельных цехах или в одном цехе. В первом случае производственный процесс изготовления продукции делят на части и соответственно называют производственным процессом, выполняемым, например, в заготовительном, сборочном, механическом цехе и т. д. Во втором случае процесс называют комплексным производственным.

Производственные процессы делятся на поточные и непоточные. Под поточным производственным процессом понимают такой процесс, при котором заготовки, детали или собираемые изделия в процессе их производства находятся в движении, причем это движение осуществляется с постоянным тактом в рассматриваемый промежуток времени. Это значит, что поступившая, например, на первую операцию заготовка сразу же после окончания ее передается на вторую, после второй - на третью и т. д. до последней операции. Время пролеживания полуфабриката между операциями в таких случаях равно или кратно такту. Под непоточным производством понимают такое производство, при котором полуфабрикаты в процессе их изготовления находятся в движении с различной продолжительностью операций и пролеживания между ними.

Для каждого производства устанавливают определенную программу выпуска, под которой понимают совокупность изделий установленной номенклатуры, выпускаемых в заданном объеме в год. Число изделий, подлежащих изготовлению в единицу времени (год, квартал, месяц), называют объемом выпуска.

Каждое механосборочное производство обладает определенной производственной мощностью, под которой понимают максимально возможный выпуск продукции установленных номенклатуры и количества, который может быть осуществлен за определенный период времени при установленном режиме работы. Различают действительную и проектную мощность. Проектная мощность есть установленная в проекте строительства или реконструкции производства производственная мощность, которая должна быть достигнута при условии обеспечения производства принятыми в проекте средствами производства, кадрами и организацией производства. Производственная мощность действующего производства не является постоянной и зависит от технического уровня работающих, уровня использования основных и оборотных фондов, сменности работы, уровня механизации и автоматизации производства и других факторов.

Изготовление изделий занимает определенное время. Календарное время изготовления изделий от начала производственного процесса до его окончания принято называть производственным циклом. Например, производственный цикл изготовления машины — промежуток календарного времени, начиная от запуска в производство первой заготовки до отправки изделия за пределы механосборочного производства. Цикл может быть расчетный (или нормированный) и фактический. При непериодически повторяющихся процессах правильнее использовать термин продолжительность процесса, а не цикл.

Движение заготовок, полуфабрикатов или изделий в производстве может осуществляться поштучно или партиями. Партией принято называть определенное число заготовок, полуфабрикатов или изделий, одновременно поступающих на рабочую позицию (место).

Для выполнения производственного процесса должны быть соответствующим образом оборудованы рабочие позиции (места). В зависимости от содержания операции и организации ее проведения на рабочей позиции (месте) могут быть расположены технологическое оборудование, накопители с полуфабрикатами, один рабочий или группа рабочих, средства автоматической загрузки и разгрузки оборудования (роботы, манипуляторы, автоматические агрегаты загрузки), режущий и контрольно-измерительный инструмент, оснастка, средства технического обслуживания и охраны труда, элементы системы управления.

Исходя из организационных соображений несколько рабочих позиций (мест) объединяют, образуя производственный участок, выполняющий свое целевое назначение. Производственным участком называют часть объема цеха, в котором расположены рабочие позиции (места), объединенные транспортно-накопительными устройствами, средства технического, инструментального и метрологического обслуживания, средства управления участком и охраны труда и на котором осуществляются технологические процессы изготовления изделий определенного назначения.

Более крупной организационной единицей является производственный цех, который представляет собой административно-хозяйственное производственное обособленное подразделение завода. Цех включает в себя производственные участки, вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения, а также помещения общественных организаций.

Вспомогательные подразделения создают для обслуживания и обеспечения бесперебойной работы производственных участков. К ним относятся: отделение по восстановлению режущего инструмента, контрольное и ремонтное отделения, отделение для приготовления и раздачи смазывающе-охлаждающих жидкостей и др.

Состав производственных участков и вспомогательных подразделений определяется конструкцией изготовляемых изделий, технологическим процессом, программой выпуска и организацией производства.

По характеру выполняемой работы производственное оборудование делят на основное (технологическое) и вспомогательное. К основному относят производственное оборудование, непосредственно выполняющее операции технологического процесса. Вспомогательное оборудование — это оборудование, не участвующее непосредственно в технологическом процессе изготовления изделий, но выполняющее обслуживание основного оборудования.

За общую площадь цеха в технологических расчетах принимают сумму производственной и вспомогательной площадей (без служебно-бытовой площади).

В состав производственной площади включают площади, занимаемые рабочими позициями (местами), вспомогательным оборудованием, находящимся на производственных участках, проходами и проездами между оборудованием внутри производственных участков (кроме площади магистрального проезда).

На вспомогательных площадях размещают все оборудование и устройства вспомогательных систем, не расположенные на производственных участках, а также магистральные и пожарные проезды.

Для движения автопогрузчиков, грузовых автомобилей и уборочных машин в цехах создают магистральные проезды шириной не менее 4,0 м, которую выбирают по нормам технологического проектирования.

На служебно-бытовой площади цеха размещают конторские и бытовые помещения. К конторским помещениям относят площадь, занятую административно-конторскими службами цеха. В эту же площадь включают и площадь конструкторских и технологических бюро, размещаемых в цехе. Бытовой называют площадь помещений, предназначенных для удовлетворения санитарно-гигиенических и социально-бытовых нужд работающих в цехе.

Для осуществления производственных процессов в механосборочном производстве предусмотрен определенный штат работающих, которых делят на следующие категории: производственные (основные) и вспомогательные рабочие, инженерно-технические работники (ИТР), служащие, младший обслуживающий персонал (МОП).

Производственные рабочие — это рабочие механосборочного производства, непосредственно выполняющие операции технологического процесса по изготовлению продукции.

Вспомогательные рабочие в механосборочном производстве — это рабочие, не принимающие непосредственного участия в выполнении операций по изготовлению производственной программы выпуска продукции, а занятые обслуживанием технологических процессов.

Инженерно-техническими работниками называют работников, выполняющих обязанности по управлению, организации и подготовке производства и занимающих должности, для которых требуется квалификация инженера или техника.

К служащим относят работников, выполняющих в соответствии с занимаемой должностью административно-хозяйственные функции, ведущих финансирование, учет и статистический учет, решающих социально-бытовые и подобные вопросы.

Младший обслуживающий персонал составляют сторожа, гардеробщики и уборщики бытовых и конторских помещений.

Одним из этапов проектирования механосборочного производства является компоновка цеха. Под компоновкой цеха понимают взаимное расположение площадей производственных участков, вспомогательных отделений, магистрального проезда и служебно-бытовых помещений на площади цеха. После проведения компоновки цеха осуществляют планировку оборудования на нем. Под планировкой цеха понимают взаимное расположение технологического и вспомогательного оборудования и других производственных средств и устройств на площадях цеха.

Одним из показателей организации производственного процесса является грузопоток, под которым понимают сумму однородных грузов (в тоннах, штуках), перемещаемых в определенном направлении между отдельными пунктами погрузки и выгрузки в единицу времени (час, смену, сутки и т. д.). Грузопотоки различают по виду грузов направлению перемещения и интенсивности. Под интенсивностью грузопотока понимается число транспортных перемещений через рассматриваемый участок в единицу времени.

Механосборочное производство обычно размещают в зданиях, имеющих один или несколько пролетов. Пролетом называют часть здания, ограниченную в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Расстояния между осями колонн в продольном направлении называют шагом колонн, а в поперечном направлении — шириной пролета. Расстояния между осями колонн в поперечном и продольном направлениях образуют сетку колонн. Под высотой пролета понимают расстояние от уровня пола до нижней части несущих конструкций покрытия здания.

При проектировании современного механосборочного производства следует ориентироваться на комплексную автоматизацию. Уровень автоматизации основных и вспомогательных процессов, определяемый из технико-экономических соображений, должен быть по возможности одинаков, так как производительность всего автоматизированного комплекса будет в значительной мере определяться наиболее “слабым” звеном в производственной цепочке. Поэтому даже самые современные станки и передовые технологии не обеспечат должного эффекта без надлежащей автоматизации вспомогательных процессов, протекающих в механосборочном производстве.

После разработки производственного процесса приступают к этапу планировки, во время которого производят увязку расположения рабочих позиций (мест) и вспомогательного оборудования в выбранном масштабе.

Планировку оборудования в техническом проекте выполняют в масштабе 1:100 для малых и средних цехов и 1:200 для больших цехов. В дальнейшем в рабочих чертежах монтажные планировки выполняют обычно в масштабе 1:50 с привязкой оборудования к зданию.

При планировке учитывают все факторы, которые оказывают влияние на работающих. Основные из них следующие: доступ к рабочим позициям (местам); удобство работы рабочего и доставки заготовок к месту работы; близость комнат для курения и туалетов, раздевалок, душей и столовых; хорошее освещение, достаточный обмен воздуха; удобное расположение автоматов или фонтанчиков для питья, телефонов и т. д. В качестве противопожарных мероприятий следует обеспечить: удобное расположение противопожарного инвентаря, наличие свободных проходов для быстрого вывода работающих и проездов для пожарных машин, все двери должны открываться наружу.

Планировку оборудования следует производить с учетом размещения санитарно-технических и энергетических служб. Магистральные водопроводы, трубопроводы, водостоки, канализацию, силовую подводку к станкам (если ее делают в бетонном полу), систему освещения, разводку сжатого воздуха, размещение отопительных приборов, удаление отходов производства — все это проектируют так, чтобы эти коммуникации не проходили в зоне работы транспортной системы и не представляли опасности для работающих, оборудования и материалов.

На планировке изображают и указывают: сечение колонн с фундаментами; магистральные проезды; наружные и внутренние стены; окна, ворота и двери, как наружные, так и внутренние; основное и вспомогательное оборудование; месторасположение работающих; подвалы, каналы, шахты и антресоли; верстаки, рабочие столы, подставки; места для хранения инструмента; места для складирования заготовок и готовой продукции; транспортные устройства; площадки для контроля; места для мастеров; ширину пролетов; шаг колонн; общую ширину цеха; длину пролетов и всего цеха; ширину продольных и поперечных проходов или проездов; ширину и длину каждого вспомогательного отделения; расстояние от станков до колонн и между станками и рабочими местами; габаритные размеры крупных станков; нумерацию оборудования с ее расшифровкой в спецификации; названия всех производственных отделений и участков; средства защиты работающих.

Ввиду большого количества строительных элементов и производственного оборудования, изображаемых на планах производственных помещений, целесообразно пользоваться принятыми условными обозначениями (табл. 1.1).