Проектирование цехов

Проектный институт ООО «ПриволжскНИПИнефть» выполняет проектирование цехов (производственные, складские, бытовые, пищевые и т.д.) начиная от проектной и рабочей документации заканчивая государственной (негосударственной) экспертизой.

При создании на предприятии специализированных цехов (участков), предназначенных для использования труда инвалидов, следует руководствоваться также «Едиными санитарными правилами для предприятий (производственных объединений), цехов и участков, предназначенных для использования труда инвалидов и пенсионеров по старости» Минздрава России. Не допускается создание таких цехов (участков), размещаемых в помещениях категорий А и Б.

Виды проектируемых цехов:
Проектирование цеха по переработке нефти;
Проектирование цеха по переработке газа;
Проектирование цеха по производству химических веществ;
Проектирование цеха разделения воздуха;
Проектирование лесоперерабатывающего (лесопильного) цеха;
Проектирование деревообрабатывающего цеха;
Проектирование литейного цеха;
Проектирование заготовительного цеха завода;
Проектирование сборочного цеха завода;
Проектирование химического цеха по производству красителей;
Проектирование цеха лаков и красок;
Проектирование стекольного цеха;

Одним из решений по снижению капитальных издержек является использование в качестве материала для строительства химического цеха дерево, деревянные узлы, детали и конструкции.
Рассматривая любое производство химической промышленности, отмечаем, что архитектурные композиции построены на контрасте двух зданий в комплексе.
Такие комплексы включают в себя, как правило, цеха производства химической промышленности и бытовые помещения.
Такие комплексы включают в себя, как правило, цеха производства химической промышленности и бытовые помещения.

Наличие в производстве агрессивных сред диктует необходимость применения строительных материалов, способных противостоять разрушению под их воздействием.
Учитывая технологию производства и сопутствующие ей процессы, здания и сооружения проектируются и строятся с таким условием, чтобы влияние на них непосредственно продукции производства или наличие в атмосфере вредных веществ не оказывало разрушающего воздействия, или если и оказывало, то в меньшей мере.
На этапе проектирования производится выбор строительных материалов, а к таким относятся дерево и пластмасса.
До настоящего времени подобные цеха проектировались из блочных железобетонных конструкций и кирпича.
Использование в строительстве деревянных конструкций экономически выгоднее, т.к. позволяет экономить основные строительные материалы и не требует крупнотоннажного транспорта.
В связи с этим в дипломном проекте разработано здание цеха химической промышленности из клееных деревянных элементов.
Производительность цеха 20 тыс. тонн в год. Цех по производству коагулянта. Коагулянт – сырье-гидрат окиси алюминия и серная кислота.
Здание химического цеха, который входит в состав комплекса по переработке и складированию химической продукции и бытового корпуса, проектируется с учетом основных направлений в развитии промышленной архитектуры и использованием экономичных материалов (клееные деревянные конструкции).
Здания химического цеха и бытового корпуса спроектированы на базе максимальной блокировки основных и вспомогательных помещений, удобной и рациональной планировки, выполненной согласно СНиП II-92-76 «Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий».

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
В настоящих нормах приняты следующие термины и определения:
Антресоль — площадка внутри здания, на которой размещены помещения различного назначения (производственные, административно-бытовые или для инженерного оборудования).
Вставка (встройка) в одноэтажном производственном здании — двух- или многоэтажная часть здания, размещенная в пределах одноэтажного здания по всей его высоте и ширине (вставка) или части высоты и ширины (встройка), выделенная ограждающими конструкциями.
Инженерное оборудование здания — система приборов, аппаратов, машин и коммуникаций, обеспечивающая подачу и отвод жидкостей, газов, электроэнергии (водопроводное, газопроводное, отопительное, электрическое, канализационное, вентиляционное оборудование).
Мобильное (инвентарное) здание или сооружение — см. ГОСТ 25957.
Площадка — одноярусное сооружение (без стен), размещенное в здании или вне его, опирающееся на самостоятельные опоры, конструкции здания или оборудования и предназначенное для установки, обслуживания или ремонта оборудования.
Этажность здания — число этажей здания, включая все надземные этажи, технический и цокольный, если верх его перекрытия находится выше средней планировочной отметки земли не менее чем на 2 м.
Этаж надземный — этаж при отметке пола помещений не ниже планировочной отметки земли.
Этаж подвальный — этаж при отметке пола помещений ниже планировочной отметки земли более чем на половину высоты помещения.
Этаж цокольный — этаж при отметке пола помещений ниже планировочной отметки земли не более чем на половину высоты помещения.
Этаж технический — этаж для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций; может быть расположен в нижней (техническое подполье), верхней (технический чердак) или в средней части здания.
Этажерка — многоярусное каркасное сооружение (без стен), свободно стоящее в здании или вне его и предназначенное для размещения и обслуживания технологического и прочего оборудования.
В настоящих нормах использованы также термины, определения которых приведены в СТ СЭВ 383 и ГОСТ 12.1.033.

Цех – производственная структура предприятия.
Цех — организационно-обособленное подразделение предприятия, состоящее из ряда производственных и вспомогательных участков и обслуживающих звеньев, выполняющее определенные ограниченные производственные функции, обусловленные характером разделения и кооперации труда внутри предприятия. На большинстве промышленных предприятий цех является их основной структурной единицей. Часть мелких и средних предприятий может быть построена по безцеховой структуре. В этом случае предприятие расчленяется непосредственно на производственные участки. Некоторые наиболее крупные предприятия строятся в организационно-административном отношении по корпусной системе на основе объединения под единым руководством ряда цехов и хозяйств.
К цехам основного производства относятся цехи, изготовляющие основную продукцию предприятия. К ним относятся: заготовительные (литейные, кузнечно-прессовые, и др.), обрабатывающие (механической обработки деталей, холодной штамповки, термические и др.), сборочные (узловой сборки, генеральной сборки, монтажные, регулировочно-настроечные и др.) цехи.
К вспомогательным относятся цехи, которые способствуют выпуску основной продукции, создавая условия для нормальной работы основных цехов: оснащают их инструментом и приспособлениями, обеспечивают запасными частями для ремонта оборудования и проводят плановые ремонты, обеспечивают энергетическими ресурсами. Важнейшими из этих цехов являются инструментальные, ремонтно-механические, ремонтно-энергетические, ремонтно-строительные, модельные, штамповые и др. Количество вспомогательных цехов и их размеры зависят от масштаба производства из состава основных цехов.
К побочным цехам относятся такие цехи, в которых изготавливается продукция из отходов основного и вспомогательного производства, либо осуществляется восстановление использованных вспомогательных материалов для нужд производства, например, цех производства товаров широкого потребления, цех регенерации формовочной смеси, масел, обтирочных материалов.
К подсобным цехам относятся цехи, осуществляющие подготовку основных материалов для основных цехов, а также изготовляющие тару для упаковки продукции.
К обслуживающим хозяйствам производственного назначения относятся:
складское хозяйство, включающее различного рода заводские склады и кладовые;
транспортное хозяйство, в состав которого входят депо, гараж, ремонтные мастерские и необходимые транспортные и погрузочно-разгрузочные средства;
санитарно-техническое хозяйство, объединяющее водопроводные, канализационные, вентиляционные и отопительные устройства; центральная заводская лаборатория, состоящая из лабораторий механической, металлографической, химической, пирометрической, рентгеновской и др. Все они выполняют работу по обслуживанию основных, вспомогательных и побочных цехов.
Наряду с производственной, различают общую структуру предприятия. Последняя, кроме производственных цехов и обслуживающих хозяйств производственного назначения, включает различные общезаводские службы, а также хозяйства и предприятия, связанные с капитальным строительством, охраной окружающей среды и культурно-бытовым обслуживанием работников, например, жилищно-коммунальное хозяйство, подсобное хозяйство, столовые, профилактории, медицинские учреждения, детские ясли, клубы и т.п.
Производственная структура предприятия формируется при его создании и в результате непрерывно осуществляемого на нем в последующем процесса организации. Она определяется большой совокупностью факторов, основными из которых являются конструктивные и технологические особенности производимой продукции; объемы выпуска по каждому виду продукции; формы специализации подразделений предприятия; формы кооперирования с другими предприятиями по выпуску конкретных видов продукции; нормативы численности и управляемости производственных подразделений и др.
Конструктивные особенности производимой продукции и технологические методы ее изготовления во многом предопределяют состав и характер производственных процессов, видовой состав технологического оборудования, профессиональный состав рабочих, что в свою очередь предопределяет состав цехов и других производственных подразделений, а тем самым и производственную структуру предприятия.
Объем выпуска продукции оказывает влияние на дифференциацию производственной структуры, на сложность внутрипроизводственных связей между цехами. Чем больше объем выпуска продукции, тем, как правило, крупнее цехи предприятия и тем более узко они могут быть специализированы.
Наряду с объемом решающее влияние на производственную структуру оказывает номенклатура продукции. Именно от нее зависит, должны ли цехи и участки быть приспособлены для производства
строго определенной продукции или более разнообразной. Чем уже номенклатура продукции, тем относительно проще структура предприятия.
Формы специализации производственных подразделений определяют конкретный состав технологически и предметно специализированных цехов, участков предприятия, их размещение и производственные связи между ними, что является важнейшим фактором формирования производственной структуры.
Экономически целесообразные формы кооперирования предприятия с другими предприятиями по выпуску различных видов продукции позволяют реализовать часть производственных процессов вне данного предприятия, и тем самым не создавать на предприятии часть тех или иных цехов и участков или обслуживающих хозяйств.
Нормативы численности и управляемости производственных подразделений, которые определяются числом рабочих, занятых в цехах и на участках, существенно влияют на раз меры предприятий, и, как следствие, на производственные структуры.
Производственная структура предприятия не может быть неизменной длительное время, она динамична, так как на предприятиях всегда происходят: углубление общественного разделения труда, развитие техники и технологии, повышение уровня организации производства, развитие специализации и кооперирования, соединение науки и производства, улучшение обслуживания производственного коллектива, все это вызывает необходимость ее совершенствования.
Структура предприятия должна обеспечивать наиболее правильное сочетание во времени и в пространстве всех звеньев производственного процесса.
Производственная структура предприятия определяет разделение труда между его цехами и обслуживающими хозяйствами, т.е. внутризаводскую специализацию и кооперирование производства, а также предопределяет межзаводскую специализацию производства.
Формы специализации основных цехов предприятия
Цех — наиболее сложная система, входящая в производственную структуру, в которую входят в качестве подсистем производственные участки и ряд функциональных органов. В цехе возникают сложные взаимосвязи: он характеризуется достаточно сложной структурой и организацией с развитыми внутренними и внешними связями.
Цех является основной структурной единицей крупного предприятия. Он наделяется определенной производственной и хозяйственной самостоятельностью, представляет собой обособленную в организационном, техническом и административном отношении производственную единицу и выполняет закрепленные за ним производственные функции. Каждый цех получает от заводоуправления единое задание, регламентирующее объем выполняемых работ, качественные показатели и предельные затраты на запланированный объем работ.
При проектировании обычно различают следующие виды цехов и производственных участков: основные, вспомогательные, обслуживающие и побочные.
В основных цехах и на производственных участках либо выполняется определенная стадия производственного процесса по превращению основного сырья или полуфабрикатов в готовую продукцию предприятия (например, литейные, механические и сборочные цеха на машиностроительном заводе), либо же выполняются все стадии производства по непосредственному изготовлению какого-либо изделия или части его (цех холодильников, цех круглых калибров и т. д.).
Вспомогательные цеха или участки способствуют выпуску основной продукции, создавая условия для нормальной работы основных цехов: оснащают их инструментом, обеспечивают энергией и т. д. К числу вспомогательных относятся ремонтные, инструментальные, модельные, энергетические и некоторые другие цехи.
Обслуживающие цеха и хозяйства выполняют работу по обслуживанию основных и вспомогательных цехов, занимаясь транспортировкой и хранением сырья, полуфабрикатов и готовой продукции и т. п.
Побочные цеха занимаются использованием и переработкой отходов основного производства (например, цех ширпотреба).
Эти принципы лежат в основе структуры предприятия любой отрасли промышленности. Особенно много общего у предприятий в построении вспомогательных и обслуживающих хозяйств. Ремонтный и энергетический цеха, транспортное и складское хозяйства создаются на предприятиях любой отрасли промышленности. На машиностроительном предприятии имеется инструментальный цех, а на текстильной фабрике — валичная и челночная мастерские, которые изготовляют инструмент, необходимый для текстильного производства.
При проектировании цехов важную роль отводят их специализации. Основные производственные цеха формируются в соответствии с профилем предприятия, а также в зависимости от конкретных видов продукции, масштабов и технологии производства. При этом перед ними ставятся задачи своевременного выпуска продукции, снижения издержек производства, повышения качества изделий, возможности оперативной перестройки производства на выпуск новых изделий в соответствии с быстро изменяющимися потребностями рынка. Указанные задачи решаются на основе рациональной специализации и размещения цехов, их кооперирования внутри предприятия, обеспечения пропорциональности и единства ритма производственного процесса от первой до последней операции.
Специализация цехов принимает следующие формы: предметная; подетальная (поагрегатная); технологическая (стадийная); территориальная, а также смешанная.
Предметная специализация заключается в сосредоточении в отдельных цехах основной части или всего производственного процесса по изготовлению конкретных видов и типоразмеров готовой продукции. Например, на кондитерской фабрике существуют отдельные цеха по производству карамели, по производству печенья и по производству тортов. Общим для этих различных цехов является единое инженерно-техническое обслуживание, материально-техническое обеспечение и сбыт продукции, складские помещения, что снижает их общие производственные расходы.
Предметная форма специализации цехов характерна для заводов узкой предметной специализации. В цехах полностью изготавливаются закрепленные за ними детали или изделия узкой номенклатуры (одно изделие, несколько однородных изделий или конструктивно-технологически однородных деталей).
Для цехов предметной формы специализации характерно разнообразное оборудование и оснастка, но узкая номенклатура деталей или изделий. Оборудование подбирается в соответствии с технологическим процессом и располагается по последовательности выполняемых операций. Такое формирование цехов характерно для предприятий серийного и массового производства.
Предметная форма специализации цехов, так же как и технологическая, имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести простое согласование работы цехов, так как все операции по изготовлению конкретного изделия (детали) сосредоточены в одном цехе. Все это приводит к устойчивой повторяемости производственного процесса, к повышению ответственности руководства цеха за выпуск продукции в установленные сроки, требуемого количества и качества, к упрощению оперативно-производственного планирования, к сокращению производственного цикла, к сокращению числа и уменьшению разнообразия маршрутов движения предметов труда, к уменьшению потерь времени на переналадку оборудования, к уменьшению межоперационного времени и ликвидации межцехового пролеживания, к созданию условий, благоприятных для внедрения поточных методов производства, комплексной механизации и автоматизации.
Опыт работы в проектировании цехов показывает, что при предметной форме специализации цехов, указанные выше достоинства приводят к повышению производительности труда рабочих и ритмичности производства, к снижению себестоимости продукции, росту прибыли и рентабельности и улучшению других технико-экономических показателей.
Однако предметная форма специализации имеет и некоторые весьма существенные недостатки. Научно-технический прогресс вызывает расширение номенклатуры выпускаемой продукции и увеличения разнообразия применяемого оборудования, а при узкой предметной специализации цехи оказываются не в состоянии выпускать требуемую номенклатуру изделий без дорогостоящей их реконструкции.
Проектирование цехов, специализированных на выпуске ограниченной номенклатуры предметов труда, целесообразно лишь при больших объемах их выпуска. Только в этом случае загрузка оборудования будет достаточно полной, а переналадка оборудования, связанная с переходом на выпуск другого объекта, не будет вызывать больших потерь времени, в цехах создается возможность осуществлять замкнутый (законченный) цикл производства продукции. Такие цехи получили название предметно-замкнутые. В них иногда совмещаются заготовительная и обрабатывающая стадии или обрабатывающая и сборочная (например, механосборочный цех).
Технологическая (стадийная) специализация базируется на пооперационном разделении труда между цехами. При этом в процессе движения предметов труда от сырья до готовой продукции выделяются принципиальные различия в технологии производства каждого цеха. Так, на текстильном комбинате сырье вначале поступает в чесальный цех, где превращается в волокно. Последнее идет в прядильный цех. Из волокна в этом цехе прядут нити, из которых в ткацком цехе изготовляют полотно. Окончательная отделка полотна производится в красильном цехе.
На ряде предприятий с целью улучшения качества обработки, снижения издержек производства или улучшения санитарных условий труда за отдельными цехами и участками закрепляется одна какая-либо технологическая операция. Например, окраска отдельных узлов и деталей, из которых комплектуется готовая продукция. Это могут быть операции термической обработки, сушка материалов и прочее, т. е. отдельная технологическая стадия изготовления готовых изделий. Стадийная специализация цехов и участков широко используется почти во всех отраслях промышленности, в строительстве, частично в сельском хозяйстве.
При технологической форме специализации в цехах выполняется определенная часть технологического процесса, состоящая из нескольких однотипных операций при весьма широкой номенклатуре обрабатываемых деталей. При этом в цехах устанавливается однотипное оборудование, а иногда даже близкое по габаритам. Примером цехов технологической специализации могут служить литейные, кузнечные, термические, гальванические и др. Среди механообрабатывающих цехов: токарные, фрезерные, шлифовальные и др. В таких цехах, как правило, изготавливается вся номенклатура заготовок или деталей либо, если сборочный цех, собираются все изделия, выпускаемые заводом.
Технологическая форма специализации цехов имеет свои достоинства и недостатки. При небольшом разнообразии операций и оборудования облегчается техническое руководство и создаются более широкие возможности регулирования загрузки оборудования, организации обмена опытом, применения рациональных технологических методов производства. Технологическая форма специализации обеспечивает большую гибкость производства при освоении выпуска новых изделий и расширении изготавливаемой номенклатуры без существенного изменения уже применяемых оборудования и технологических процессов.
Однако технологическая специализация имеет и существенные недостатки. Она усложняет и удорожает внутризаводское кооперирование, ограничивает ответственность руководителей подразделений за выполнение только определенной части производственного процесса.
При использовании технологической формы специализации в заготовительных и обрабатывающих цехах складываются сложные, удлиненные маршруты движения предметов труда с неоднократным их возвращением в одни и те же цехи. Это нарушает принцип прямоточности, затрудняет согласование работы цехов и приводит к увеличению производственного цикла и, как следствие, к увеличению незавершенного производства.
Формирование цехов по технологической специализации характерно преимущественно для предприятий единичного и мелкосерийного производства, выпускающих разнообразную и неустойчивую номенклатуру изделий.
Следует отметить, что технологическая и предметная формы специализации в чистом виде применяются довольно редко. Чаще всего на предприятиях применяется смешанная (предметно-технологическая) специализация, при которой заготовительные цехи строятся по технологической форме, а обрабатывающие и сборочные цехи объединяются в предметно-замкнутые цехи или участки.
Подетальная (поагрегатная) специализация цехов — ее суть состоит в том, что за каждым цехом закрепляется изготовление не полностью всей машины, а только отдельных деталей или агрегатов. Например, на автомобильном заводе в специализированных цехах отдельно изготовляются двигатели, отдельно — коробка передач, кабина и т. д. Все эти агрегаты передаются в цех сборки, где из них и собирается готовый автомобиль.
Территориальная специализация производственных подразделений наиболее характерна для предприятий транспорта, сельского хозяйства и строительства. Каждый цех, участок при этом может выполнять одинаковую работу и производить одну и ту же продукцию, но на различных, удаленных друг от друга территориях.
Смешанный тип производственной структуры часто встречается в легкой промышленности (обувное, швейное производство), в машиностроении и в ряде других отраслей. Этот тип производственной структуры имеет ряд преимуществ: он обеспечивает уменьшение объемов внутрицеховых перевозок, сокращение длительности производственного цикла изготовления продукции, улучшение условий труда, снижение себестоимости продукции.
Совершенствование производственной структуры подразумевает расширение предметной и смешанной специализации, организацию участков и цехов при высокой загрузке оборудования, централизацию вспомогательных подразделений предприятия.
Производственная структура основных цехов предприятия
Под производственной структурой цеха понимается состав находящихся в нем производственных участков, вспомогательных и обслуживающих подразделений и связей между ними.
Производственная структура цеха определяет разделение труда между его подразделениями, т.е. внутрицеховую специализацию и кооперирование производства.
Производственный участок как объединенная по тем или иным признакам группа рабочих мест представляет собой структурную единицу цеха. Выделяется в отдельную административную единицу и возглавляется мастером при наличии в одну смену не менее 25 рабочих.
При проектировании в основу формирования производственных участков, так же как и цехов, может быть положена технологическая или предметная форма специализации.
При технологической специализации участки оснащаются однородным оборудованием (групповое расположение станков), для выполнения определенных операций технологического процесса. Так, механический цех может включать токарный, фрезерный, револьверный, сверлильный и др. участки.
Достоинства и недостатки технологической формы специализации участков аналогичны достоинствам и недостаткам при формировании цехов по этой форме специализации.
Организация предметно-замкнутых участков обуславливает почти полное отсутствие производственных связей между участками, обеспечивает экономическую целесообразность использования высокопроизводительного специализированного оборудования и технологической оснастки, позволяет получать минимальную длительность производственного цикла изготовления деталей, упрощает управление производством внутри цеха. Другие достоинства, а также недостатки предметной формы специализации участков, аналогичные достоинствам и недостаткам при формировании цехов по этой форме специализации.
Следует отметить, что в цехах предметной специализации могут быть созданы участки как предметной, так и технологической специализации, а в цехах технологической специализации — участки технологические, сформированные по группам оборудования и габаритам изделий.
Важной составной частью производственной структуры цеха является состав вспомогательных и обслуживающих подразделений. К ним относятся: участок ремонта оборудования и технологической оснастки, участок централизованной заточки инструмента. Эти участки разгружают вспомогательные цехи от выполнения мелких заказов и срочных работ.
В состав обслуживающих структурных подразделений цехов основного производства входят: складские помещения (материальные и инструментальные кладовые), внутрицеховой транспорт (тележки, электрокары, конвейеры и др.) и пункты для осуществления технического контроля качества продукции, оснащенные контрольно-измерительной техникой.