bài giảng Thiết kế xưởng của đại học nha trang

Công tác thiết kế từ việc phân tích các tài liệu ban đầu như: sản phẩm, sản lượng, phương pháp công nghệ, tổ chức sản xuất, thời gian cần thiết để chế tạo xong một sản phẩm, thời gian cô

THIẾT KẾ XƯỞNG

TRẦN NGỌC NHUẦN

CƠ SỞ THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

CHƯƠNG 1:

I Khái niệm về công tác thiết kế trong sản xuất cơ khí:

1.1 Ý nghĩa, vị trí thiết kế nhà máy cơ khí :

1.) Thiết kế sản phẩm;

2.) Thiết kế công nghệ;

3.) Thiết kế trang bị công nghệ ;

4.) Tổ chức sản xuất ;

5.) Thiết kế nhà máy cơ khí.

Năm giai đoạn trên là một quá trình có một mục tiêu thống nhất là tạo ra những sản phẩm cơ khí phù hợp với yêu cầu sử dụng thực tế Mức độ phù hợp thể hiện ở 3 phương diện: chất lượng, năng suất và kinh tế.

1.2 Phân loại thiết kế nhà máy cơ khí:

1 Thiết kế nhà máy mới, hoàn chỉnh.

Công tác thiết kế từ việc phân tích các tài liệu ban đầu như: sản phẩm, sản lượng, phương pháp công nghệ, tổ chức sản xuất, thời gian cần thiết để chế tạo xong một sản phẩm, thời gian công trình đưa vào sản xuất, … mà đề ra phương án thiết kế mới

Loại thiết kế này mang tính chất hệ thống và hoàn chỉnh, phải ứng dụng kịp thời những thành tựu và giải pháp tiên tiến về kỹ thuật và công nghệ

1.2 Phân loại thiết kế nhà máy cơ khí:

2 Thiết kế mở rộng phát triển nhà máy phù hợp với

yêu cầu thực tế.

Bắt đầu từ việc phân tích sự thay đổi của chương trình sản xuất, nghiên cứu hoạt động sản xuất kinh doanh hiện tại để đề ra phương án cải tạo hợp lý nhất nhằm tận dụng tối đa năng lực sản xuất hiện có, đồng thời loại trừ những hạn chế của quá trình sản xuất

Loại thiết kế này không cần vốn đầu tư lớn nhưng

có khả năng mang lại hiệu quả cao, tránh lãng phí vốn

1.3 Tổ chức thiết kế nhà máy cơ khí:

1 Qui định được các chỉ tiêu của từng giai đoạn thiết

kế (trong đó đặc biệt chú ý đến các chỉ tiêu chất lượng).

2 Tổng hợp được các giai đoạn thiết kế.

3 Qui định được kế hoạch, thời hạn thiết kế.

 Tổ chức thiết kế phải là một tập thể cán bộ khoa học

kỹ thuật hoạt động trên nhiều lĩnh vực khác nhau( như

cơ khí, điện, xây dựng, địa chất, kinh tế ).

1.4 Một số khái niệm, định nghĩa dùng trong thiết kế nhà máy cơ khí:

1/ Công trình: là một đơn vị của nhà máy mang tính độc lập về kỹ thuật và không gian

2/ Cơ quan đầu tư: là cơ quan chịu trách nhiệm cung cấp vốn đầu tư xây dựng cơ bản, mua sắm thiết bị

3/ Cơ quan thiết kế (tổ chức thiết kế): là tổ chức chịu trách nhiệm thiết kế, cung cấp tài liệu, bản vẽ về nhà máy và theo dõi việc thực hiện thiết kế.

4/ Cơ quan xây lắp: là tổ chức thực hiện việc xây lắp

nên nhà máy theo thiết kế (thi công) Cơ quan này bắt đầu nhiệm vụ từ khi nhận tài liệu từ tổ chức thiết kế đến khi toàn bộ công trình được bàn giao xong

1.4 Một số khái niệm, định nghĩa dùng trong thiết kế nhà máy cơ khí:

5/ Tài liệu thiết kế: là những văn bản được sử dụng trong quá trình thiết kế, trong đó thường đưa ra giám định trước và sau thiết kế:

a) Tài liệu trước thiết kế: Dùng làm cơ sở để hoàn thành công tác thiết kế, bao gồm:

1.4 Một số khái niệm, định nghĩa dùng trong thiết kế nhà máy cơ khí:

b) Tài liệu sau thiết kế:

- Toàn bộ tính toán, thuyết minh trong quá trình thiết kế.

II Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu: 2.1 Các loại tài liệu ban đầu:

1/ Bản nhiệm vụ thiết kế.

2/ Bản luận chứng kinh tế - kỹ thuật.

3/ Các loại bản vẽ liên quan tới sản phẩm.

4/ Các tài liệu, bản vẽ có quan hệ tới địa điểm xây dựng nhà máy.

5/ Các văn bản ký kết với các cơ quan hữu quan.

 Bản nhiệm vụ thiết là tài liệu quan trọng nhất.

II Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu: Bản nhiệm vụ thiết kế gồm những nội dung sau :

a) Nêu rõ tên gọi, nhiệm vụ, mục đích của nhà máy cần thiết kế.

b) Nêu rõ loại sản phẩm và các yêu cầu kỹ thuật ở sản phẩm.

c) Định rõ sản lượng hàng năm của từng loại sản phẩm.

d) Chỉ ra các nhiệm vụ khác (nếu có) của nhà máy e) Đề ra các yêu cầu mở rộng, phát triển trong tương lai.

f) Cho biết rõ vùng và địa điểm xây dựng của nhà máy.

II Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu: Bản nhiệm vụ thiết kế gồm những nội dung sau :

g) Nêu được các số liệu, chỉ tiêu làm phương hướng thiết kế như:

- Ước lượng tổng số vốn đầu tư xây dựng.

- Ước lượng tổng số thiết bị, công nhân, diện tích.

- Ước định giá thành sản phẩm.

h) Dự kiến chế độ làm việc của nhà máy như số ngày làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày, số giờ làm việc trong ca .

II Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu: Bản nhiệm vụ thiết kế gồm những nội dung sau :

i) Định ra các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật sơ bộ như:

* Năng suất tính cho một thiết bị.

* Năng suất tính cho một công nhân.

* Năng suất tính trên 1m 2 diện tích của nhà máy k) Dự kiến thời gian đưa nhà máy vào sản xuất.

l) Dự kiến thời gian hoàn vốn

2.2 Phân tích các tài liệu ban đầu:

2.2.3 Phân tích qui trình công nghệ:

(1) Toàn bộ quá trình sản xuất diễn ra ở đâu, như thế nào, bằng gì.

(2) Trình tự các công đoạn, nguyên công tạo thành sản phẩm.

(3) Quá trình thay đổi trạng thái từ phôi liệu đến thành phẩm.

(4) Hình thức vận chuyển trong quá trình sản xuất (dòng vật liệu).

2.2.4 Phân tích các yếu tố thời gian.

III Những nội dung chủ yếu của công tác thiết kế:

3.1 Nội dung kinh tế của công tác thiết kế:

1/ Xác định được chương trình sản xuất của nhà máy, phân xưởng.

2/ Phải dự trù được nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, năng lượng.

3/ Phối hợp với các cơ quan có thẩm quyền.

4/ Xác định qui mô, cấu tạo của nhà máy.

5/ Lập dự kiến khả năng mở rộng phát triển nhà máy trong tương lai.

6/ Lập phương án hợp tác sản xuất.

7/ Giải quyết tốt vấn đề đầu tư xây dựng, đầu tư thiết bị 8/ Nghiên cứu giải quyết những vấn đề về đời sống, phúc lợi, sinh hoạt văn hóa của nhà máy.

9/ Giải quyết vấn đề kiến trúc nhà xưởng.

10/ Nghiên cứu giải quyết vấn đề khoa học lao động, cải tiến điều kiện làm việc cho cán bộ, công nhân trong nhà máy.

III Những nội dung chủ yếu của công tác thiết kế:

3.1 Nội dung kinh tế của công tác thiết kế:

3.2 Nội dung kỹ thuật của công tác thiết kế:

1 Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm, bao gồm: Chế tạo phôi, gia công cơ khí, nhiệt luyện, kiểm tra, lắp ráp, … là những nội dung quan trọng, quyết định các bước thiết kế tiếp theo.

2 Xác định thời gian cần thiết để chế tạo một sản phẩm và toàn bộ sản lượng.

3 Tính toán về số lượng, chủng loại thiết bị và các trạng bị công nghệ cần thiết.

4 Nhân lực: Tính và chọn bậc thợ, số lượng công nhân trực tiếp và gián tiếp sản xuất, số lượng cán bộ

kỹ thuật, cán bộ công nhân viên.

5 Xác định khối lượng và giải pháp cung cấp các loại phôi liệu, vật liệu phụ, năng lượng, nhiên liệu cho quá trình sản xuất.

3.2 Nội dung kỹ thuật của công tác thiết kế:

6 Nghiên cứu sơ đồ vận chuyển, phương tiện vận chuyển hợp lý nhất trong từng phân xưởng, các phân xưởng và toàn nhà máy.

7 Giải quyết các vấn đề về an toàn, vệ sinh công nghiệp trong nhà máy: Thông gió, chiếu sáng, bảo vệ môi trường, phòng chống cháy nổ, …

8 Tính toán diện tích, bố trí mặt bằng nhà máy, mặt bằng sản xuất cho từng phân xưởng.

9 Các vấn đề về khoa học lao động, điều kiện làm việc của công nhân.

10 Các vấn đề về cấu trúc nhà xưởng: Xác định kết cấu, kích thước, khẩu độ các tòa nhà.

3.3 Nội dung về mặt tổ chức của công tác thiết kế:

1 Xác định hệ thống quản lý lãnh đạo và điều khiển toàn bộ nhà máy, mối quan hệ giữa các phòng ban, phân xưởng, chức năng nhiệm vụ từng cơ sở.

2 Tổ chức hệ thống quản lý kỹ thuật từ phó giám đốc

kỹ thuật tới các phòng, ban, phân xưởng, cán bộ kỹ thuật, công nhân.

3 Tổ chức lao động, quản lý nhân lực, bồi dưỡng, đào tạo, nâng lương, bậc, …

4 Tổ chức hệ thống bảo vệ nhà máy.

5 Các vấn đề về sinh hoạt chính trị, văn hóa của cán

bộ công nhân trong nhà máy

IV Các phương pháp thiết kế:

4.1 Phương pháp thiết kế chính xác:

Phương pháp thiết kế chính xác dựa trên phương pháp lập chương trình sản xuất chính xác Cốt lõi của phương pháp này là tiến hành lập qui trình công nghệ

tỉ mỉ cho tất cả các chi tiết của các loại sản phẩm mà nhà máy sản xuất, có kèm theo phiếu công nghệ đầy

đủ, rõ ràng.

Từ đó xác định được chính xác khối lượng công việc của các phân xưởng, bộp hận và toàn nhà máy.

Nội dung của phương pháp thiết kế chính xác là:

-Thiết kế thực nghiệm chính xác quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí( chế tạo các chi tiết cơ khí, lắp ráp sản phẩm cơ khí)

-Định mức thời gian nguyên công và cả quy trình công nghệ cho các khâu gia công, lắp ráp

-Xác định khối lượng lao động cần thiết cho cả sản lượng theo các khâu gia công lắp ráp

-Xác định nhu cầu về trang thiết bị, dụng cụ, lao động, vật liệu, năng lượng, diện tích

-Xác định các số liệu kinh tế kỹ thuật đặc trưng cho năng lực và hiệu quả sản xuất của nhà máy thiết kế.

Phạm vi ứng dụng: Đối với dạng sản xuất lớn, sản phẩm ổn định, khi số lượng mỗi loại chi tiết lớn, số loại sản phẩm ít, thời gian thiết kế dài.

IV Các phương pháp thiết kế:

b) Lựa chọn sản phẩm điển hình của các nhóm:

c) Qui đổi số lượng sản phẩm khác trong mỗi nhóm

về số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình Tính toán số lượng sản phẩm của từng nhóm và các nhóm đã qui về điển hình.

d) Tiến hành lập qui trình công nghệ đầy đủ, tỷ mỉ đối với các sản phẩm điển hình phù hợp với dạng sản xuất theo sản lượng qui đổi - có kèm theo phiếu công nghệ tỉ mỉ.

IV Các phương pháp thiết kế:

4.2 Phương pháp thiết kế gần đúng:

1 Phương pháp thiết kế gần đúng dựa trên sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình :

e) Xác định khối lượng lao động của phân xưởng,

bộ phận hoặc toàn nhà máy.

Phạm vi ứng dụng: Khi sản xuất của nhà máy thiết kế không ổn định, quy mô sản xuất nhỏ (loạt nhỏ, đơn chiếc), thời gian thiết kế nhà máy ít, thời hạn thiết kế gấp.

V Các giai đoạn thiết kế:

5.1 Khái niệm về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí:

Quá trình thiết kế nhà máy cơ khí cần được phân chia hợp lý thành các giai đoạn nhằm giải quyết các nội dung thiết kế một cách khoa học, có tổ chức và có giám sát, tránh lãng phí thời gian và đảm bảo chất lượng đề án thiết kế công trình Vì tính chất kế thừa của các giai đoạn mà sau từng giai đoạn thiết kế cần phải kiểm tra, nghiệm thu kết quả với cơ quan có thẩm quyền về công trình ( Bộ chủ quản, chủ đầu tư, Sở công nghiệp ) Sau khi kết quả của giai đoạn trước đã được nghiệm thu, giai đoạn kế tiếp theo cần được tiến hành ngay.

- Thiết kế sơ bộ.

- Thiết kế kỹ thuật.

- Thiết kế thi công.

5.2 Giai đoạn thiết kế sơ bộ :

1 Nêu rõ khả năng kỹ thuật và tính hợp lý kinh tế của địa điểm xây dựng nhà máy.

2 Định ra qui trình công nghệ sản xuất, vận hành, khai thác sản xuất.

3 Xác định nguồn cung cấp vật tư, nguyên liệu, năng lượng, lao động, vận chuyển cho nhà máy.

4 Định rõ kết cấu kiến trúc, hạng mục các công trình.

5 Tính khối lượng xây lắp, vốn đầu tư chia cho các phần : xây lắp, thiết bị, kiến thiết cơ bản, xây dựng chính, phụ.

6 Xác định khả năng, điều kiện thời gian thi công và đưa nhà máy vào hoạt động.

7 Nêu các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.

5.3 Giai đoạn thiết kế kỹ thuật:

1 Thiết kế qui trình công nghệ sản xuất sản phẩm phù hợp với qui mô sản xuất.

2 Tính toán chính xác các nhu cầu về máy móc thiết bị,

về nhân lực và diện tích các phân xưởng, bộ phận và toàn nhà máy.

3 Tính toán nhu cầu về năng lương, vận chuyển.

4 Tính toán hệ thống kho tàng, các công trình phụ và phục vụ.

5 Xác định các biện pháp an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp.

6 Xác lập hệ thống tổ chức lãnh đạo, quản lý nhà máy.

7 Tính toán kinh tế.

8 Xác định chính xác các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.

5.4 Giai đoạn thiết kế thi công:

Sau khi giai đoạn thiết kế kỹ thuật đã được cơ quan cấp trên có thẩm quyền duyệt y, cho phép tiếp tục tiến hành thì ta chuyển sang giai đoạn thiết kế thi công Đây là giai đoạn thiết kế cuối cùng, nhằm cung cấp tài liệu, bản vẽ cho tổ chức xây lắp hoàn thành công việc xây dựng nhà máy.

Trong giai đoạn thiết kế thi công chủ yếu là hoàn thành các loại bản vẽ phục vụ cho công việc thi công.

Do đó trong một số tài liêu còn gọi là giai đoạn lập các bản vẽ thi công Các bản vẽ thi công cần hoàn thành trong giai đoạn này là :

1/ Các bản vẽ về mặt bằng nhà máy.

2/ Bản vẽ mặt cắt ngang, cắt dọc của các hạng mục công trình.

Trong thực tế ở nước ta cũng như trên phạm vi thế giới, có nhiều nhà máy giống nhau về nhiệm vụ sản xuất, về qui mô và nhiều yếu tố khác Để giảm bớt sức lao động và thời gian thiết kế, trong quá trình thiết kế,

ta có thể sử dụng các tính toán của những bản thiết kế

“mẫu” này Tất nhiên khi sử dụng các số liệu tính toán của những thiết kế mẫu ta cần nhân thêm với hệ số điều chỉnh kể đến sự phát triển của khoa học kỹ thuật Trong những trường hợp như vậy, công việc thiết kế của giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế kỹ thuật có thể nhập lại làm một Như vậy công việc thiết kế được tiến hành bằng 2 giai đoạn :

- Thiết kế sơ bộ mở rộng.

- Thiết kế thi công.

5.5 Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí:

1.Xác định/phân tích Hợp đồng thiết kế nhà máy cơ khí;

2.Xác định/phân tích Chương trình sản xuất của nhà máy cơ khí;

3.Phân tích/ghép nhóm sản phẩm, chọn sản phẩm đai diện/điển hình; 4.Thiết kế/Thử nghiệm công nghệ chế tạo sản phẩm đại diện/điển hình;

5.Xác định chỉ tiêu sử dụng vật liệu, hệ số sử dụng vật liệu thực tế;

6 Xác định nhu cầu về vật liệu chính, so sánh với các chỉ tiêu quy định ;

7 Xác định nhu cầu về thiết bị công nghệ, so sánh với các chỉ tiêu quy định về năng suất lao động;

8 Xác định nhu cầu về công nhân sản xuất, so sánh với các chỉ tiêu quy định về năng xuất lao động;

9 Xác định nhu cầu về năng lượng và hệ thống cung cấp năng lượng;

10 Xác định dự trữ trung bình của vật liệu chính và các loại vật tư kỹ thuật quan trọng khác;

11 Lập sơ đồ sản xuất và sơ đồ công nghệ chế tạo sản phẩm;

12.Xác định nhu cầu về các loại vật liệu phụ;

5.5 Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí:

17.Kiểm tra địa điểm xây dựng công trình;

18 Thiết kế hệ thống đường vận chuyển giữa nhà máy với bên ngoài;

19 Thiết kế các hệ thống cấp thoát nước và cung cấp năng lượng;

20 Xây dựng quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy;

21 Xác định kiểu loại và số lượng phương tiện vận chuyển cần thiết;

22 Tổng hợp vốn đầu tư, xác định chi phí sản xuất;

23 Xác định các chi tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy;

24 Lập đề án thiết kế nhà máy( tập thuyết minh giải trình và các bản vẽ thiết kế).

5.5 Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí:

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH KINH TẾ

TRONG THIẾT KẾ

NHÀ MÁY CƠ KHÍ

I Khái niệm về phân tích kinh tế:

1 Đưa ra những phương án có thể sản xuất ra sản phẩm

2 Lựa chọn một phương án tối ưu từ những phương

án có thể.

một vài phương án đưa ra để vội vàng kết luận Có như vậy mới tránh được sự đánh giá cục bộ, phiến diện.

phân tích kỹ thuật Có như vậy bản thiết kế mới mang tính hoàn chỉnh được.



a Khẳng định phương án thiết kế có được chấp nhận hay không.

b Khẳng định được phương án thiết kế nào

là tối ưu trong những phương án thiết kế có thể chấp nhận.

 Phân tích kinh tế trong thiết kế dây chuyền sản xuất nói chung và nhà máy cơ khí nói riêng, có 2 nhiệm vụ cơ bản:

II Cơ sở phân tích kinh tế:

1/ Hệ thống các chỉ tiêu giá trị - hiện vật.

2/ Xem xét mối quan hệ với các ngành liên quan.

3/ Nghiên cứu kỹ yếu tố thời gian.

4/ Đánh giá đầy đủ hiệu quả kinh tế - xã hội.

Khi xem xét hiệu quả kinh tế trong công nghiệp, ít nhất cần đề cập đến các mặt chủ yếu sau:

2.1) Các chỉ tiêu giá trị và hiện vật chủ yếu để xét hiệu quả kinh tế:

1/ Chỉ tiêu năng suất lao động

2.1) Các chỉ tiêu giá trị và hiện vật chủ yếu để xét hiệu quả kinh tế:

3/ Chỉ tiêu tỷ suất vốn đầu tư cơ bản

Tỷ suất vốn đầu tư cơ bản là số vốn đầu tư cơ bản tính cho một đơn vị công suất được huy động, hay tính cho một đơn vị thành phẩm được tăng thêm (so với thiết kế mẫu) Chỉ tiêu này được biểu thị bằng giá trị hoặc bằng hiện vật Vốn đầu tư cơ bản được cấu thành bởi những chi phí về chi phí mua sắm máy móc thiết bị (kể cả chi phí vận chuyển, lắp ráp các thiết bị đó); chi phí về đầu tư xây dựng nhà xưởng, chi phí về đầu tư cải tiến phương pháp công nghệ, phương pháp thiết kế

Nhà nước có qui định giá trị tỷ suất vốn đầu tư cơ bản Phương án thiết kế được chấp nhận nếu có tỷ suất vốn đầu

tư xây dựng cơ bản của phương án không vượt quá tỷ suất qui định.

2.1) Các chỉ tiêu giá trị và hiện vật chủ yếu để xét hiệu quả kinh tế:

4/ Chỉ tiêu thời hạn thu hồi vốn đầu tư cơ bản bỏ thêm:

Thời hạn thu hồi vốn đầu tư cơ bản bỏ thêm (T)

là tỷ số vốn đầu tư cơ bản (V) và số lãi thu về hàng năm (L) :

L

V

T 

5/ Chỉ tiêu hệ số hiệu quả kinh tế:

Hệ số hiệu quả kinh tế (H) là tỷ số giữa số lãi thu về (L) và vốn đầu tư cơ bản (V) :

  H V

L

  T L

V

2.2 Xét hiệu quả kinh tế của các ngành liên quan:

Vấn đề đặt ra khi xét hiệu quả các ngành có liên quan là: nếu bỏ một đồng vốn đầu tư cơ bản vào ngành A nào đó thì cần phải bỏ thêm bao nhiêu đồng vào các ngành có liên quan trực tiếp đến ngành A để ngành A đạt hiệu quả kinh tế theo yêu cầu.

Hệ số liên quan (K lq) là tỷ số giữa tổng chi phí bỏ

vào các ngành liên quan (V lq) và tổng chi phí bỏ vào

ngành sản xuất chính (V A ), nghĩa là :

A

lq lq

V V

2.3 Xét hiệu quả kinh tế về mặt thời gian:

Khi xác định hiệu quả kinh tế để so sánh các phương án, không thể chỉ dựa vào sự có lợi về số tiền tiết kiệm được lớn nhất, mà còn phải xét đến sự

có lợi nhất về mặt thực hiện phương án đó trong khoảng thời gian ngắn nhất.

2.4 Xét hiệu quả kinh tế về mặt chất lượng:

1/ Phương án thiết kế có thể hiện đúng đường lối, phương châm của Đảng về phương hướng xây dựng phát triển kinh tế hay không

2/ Phương án thiết kế có thể hiện được các quan điểm, nguyên tắc quản lý, kinh doanh xã hội chủ nghĩa hay không.