Đề cương bài giảng thiết kế nhà máy cơ khí

C: Vật tư kỹ thuật, kinh tế xã hội, nguồn vốn đầu tư, phương án sản xuất D: Sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu về chất lượng, năng suất, giá thành, lãi, khả năng cạnh tranh… Cơ cấu của một

CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ 1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Ý nghĩa, kinh tế, kỹ thuật và xã hội

- Thiết kế mới hoặc cải tạo nhà máy cơ khí để chế tạo những sản phẩm khác nhau

theo chủng loại và đặc tính kỹ thuật với hiệu quả kinh tế cao, nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu của các ngành

- Thiết kế nhà máy cơ khí là một lĩnh vực chuyên môn quan trọng của ngành cơ khí, mang tính tổng hợp cao; bởi vì nó thể hiện mối quan hệ chặt chẽ giữa các khâu trong chế tạo sản phẩm

- Trong sản xuất cơ khí, để có được một sản phẩm sử dụng (một chi tiết máy, một bộ phận hoặc một máy hoàn chỉnh) ta cần trải qua 5 giai đoạn cơ bản sau:

< 1 > Thiết kế sản phẩm: Là căn cứ vào yêu cầu sử dụng thực tế, người thiết

kế phải hình dung được hình dáng, kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, biểu diễn sản phẩm đó lên bản vẽ

< 2 > Thiết kế công nghệ: Là dựa vào bản vẽ thiết kế sản phẩm kết hợp với

hiểu biết và khả năng thực tế sản xuất ra sản phẩm (khả năng về trang thiết bị, khả năng con người) để định ra đường lối, biện pháp nhằm biến sản phẩm trên bản vẽ thành sản phẩm sử dụng Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn thiết kế qui trình công nghệ

< 3 > Thiết kế trang bị công nghệ: Là căn cứ vào qui trình công nghệ đã

được xác lập, ta phải thiết kế được một hệ thống trang thiết bị, máy móc phù hợp để sản xuất ra sản phẩm yêu cầu

< 4 > Tổ chức sản xuất: Là thiết kế ra một hệ thống sử dụng các trang bị

công nghệ nhằm tạo ra sản phẩm một cách hợp lý nhất (chất lượng tốt, năng suất cao

và giá thành hạ)

< 5 > Thiết kế nhà máy cơ khí: Để tiến hành chế tạo, lắp ráp sản phẩm

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 ba phương diện: chất lượng, năng suất và kinh tế

Để hoàn thành quá trình thống nhất đó, mỗi giai đoạn có nhiệm vụ hoàn thành một phần của mục tiêu cần đạt, đồng thời tạo tiền đề để hoàn thành giai đoạn tiếp theo Do đặc điểm đó, nên kết quả của mục tiêu cuối cùng là phản ảnh kết quả của mỗi giai đoạn

Trong 5 giai đoạn thì “thiết kế nhà máy cơ khí” là giai đoạn cuối cùng Do vậy tính chính xác đúng đắn của nó không chỉ là yêu cầu của bản thân giai đoạn này,

mà nó còn là đòi hỏi của 4 giai đoạn trước đó Hơn nữa “thiết kế nhà máy cơ khí” là

giai đoạn gắn chặt giữa nghiên cứu và thực tiễn, giữa kỹ thuật và kinh tế, vì vậy nó mang tính tổng hợp rất cao

Ngoài ra thiết kế mới hoặc cải tạo nhà máy cơ khí còn góp phần tận dụng có hiệu quả sức sản xuất của xã hội, cụ thể là thu hút và sử dụng lực lượng lao động dư thừa tạo điều kiện tăng nhanh mức thu nhập quốc dân, nâng cao đời sống nhân dân lao động và toàn xã hội

1.1.2 Quá trình sản xuất là cơ sở thiết kế

Nhà máy cơ khí là một đơn vị sản xuất kinh doanh có tính chủ động và độc lập tương đối trong hệ thống kinh tế quốc dân hoạt động theo cơ chế thị trường có sự điều tiết vĩ mô của Nhà nước chuyên chính vô sản Nó có chức năng chế tạo các mặt hàng cơ khí để đáp ứng nhanh và có hiệu quả tốt nhu cầu luôn luôn thay đổi của các ngành kinh tế và xã hội, đồng thời phải có đủ sức cạnh tranh trên thị trường hàng hóa cơ khí nội địa và quôc tế

Quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí thường bao gồm nhiều công đoạn rất phức tạp và có quan hệ chặt chẽ với nhau ( Hình 1.1)

Hình 1.1 Các công đoạn cơ bản của quá tình sản xuất trong nhà máy cơ khí

A: Bao gồm : A1 Chế tạo phôi, A2 Gia công chi tiết (cơ, nhiệt, xử lý bề mặt)

A3 Lắp ráp sản phẩm cơ khí, A4 Bao gói sản phẩm

B: Cung cấp năng lượng, vận chuyển, bảo quản, bảo dưỡng, vệ sinh kỹ thuật, an toàn lao động, quản lý điều hành, đào tạo, sinh hoạt và đời sống

C: Vật tư kỹ thuật, kinh tế xã hội, nguồn vốn đầu tư, phương án sản xuất

D: Sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu về chất lượng, năng suất, giá thành, lãi, khả năng cạnh tranh…

Cơ cấu của một nhà máy cơ khí được thiết kế và xây dựng theo quá trình sản xuất đặc trưng nhất sẽ diễn ra trong nhà máy đó Để điều khiển và quản lý quá trình sản xuất trong nhà máy cơ khí đạt hiệu quả cao, trước hết phải coi nhà máy cơ khí là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, có tổ chức hợp lý, nhằm thực hiện một chương

số lượng sản phẩm, năng suất lao động, thời hạn và giá thành sản xuất, đảm bảo sản phẩm có đủ sức cạnh tranh trên thị trường tiêu thụ, tạo điều kiện hoàn vốn đầu tư sản xuất nhanh Nghĩa là khi thiết kế nhà máy cơ khí cần phải xác định mối quan hệ chặt chẽ giữa các phân xưởng và bộ phận sản xuất trên cơ sở chương trình sản xuất chung

Việc xác định chính xác và hợp lý chương trình sản xuất của nhà máy theo yêu cầu của xã hội và nền sản xuất, theo trình độ khoa học kỹ thuật thực tế, thông qua hoạt động tiếp cận thị trường( marketing) nhạy bén, có tính chất quyết định đến hiệu quả sản xuất trong nhà máy Bởi vì chương trình sản xuất sẽ quyết định cơ cấu nhà máy về hai mặt kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất, mà cơ cấu nhà máy lại quyết định tính chất của quá trình sản xuất trong nhà máy khi hoạt động ( hình 1.2)

( IV) (IV)

I II III

Hình 1.2 Quan hệ giữa chuẩn bị sản xuất và quá trình sản xuất I: Chuẩn bị sản xuất: Tiếp cận thị trường, thiết kế và thử nghiệm kết cấu sản phẩm và công nghệ chế tạo theo hướng linh hoạt hóa sản xuất, xác định nguồn cung cấp các nhu cầu cho sản xuất

II: Bán sản xuất

III: Thực hiện quá trình sản xuất với quy mô nhất định, theo hướng linh hoạt hóa sản xuất, đạt hiệu quả tốt về chất lượng, năng suất, lãi, thu hồi nhanh vốn đầu tư cho dản xuất…

IV: Hoạt động tổ chức sản xuất tối ưu

Ngày nay sự cạnh tranh để chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ sản phẩm càng gay gắt, quá trình sản xuất có tính linh hoạt cao đóng vai trò quyết định khả năng tiếp cận và chiếm lĩnh thị trường của các doanh nghiệp

Cơ cấu của một nhà máy cơ khí trên thực tế do hai thành phần hợp thành là

kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất, ứng với điều kiện cụ thể, nhằm tạo điều kiện làm việc tối ưu cho người lao động ( công nhân sản xuất) để đạt hiệu quả lao động tốt nhất

Bảng 1.1 Hệ thống phân cấp của quá trình sản xuất trong ngành cơ khí

Nhóm

Cấp

Nhóm 1: Theo cấu trúc công nghệ

Nhóm 2: Theo cấu trúc

kỹ thuật

Nhóm 3: Theo cấu trúc không gian

Cấp 1 Nguyên công Hệ thống công nghệ

(máy, thiết bị phụ)

Chỗ làm việc (Trạm công nghệ) Cấp 2 Chuỗi của các Hệ thống máy (nhóm Công đoạn sản xuất

nguyên công máy, đường dây máy) Cấp 3 Quá trình công

nghệ

Hệ thống/ Dây chuyền gia công hoặc lắp ráp

Phân xưởng sản xuất

Cấp 4 Quá trình sản xuất Hệ thống sản xuất Nhà máy cơ khí (Công ty

cơ khí = công ty con)

(Công ty mẹ)

1.1.3 Nội dung thiết kế

Trong ngành cơ khí, dựa vào chương trình, nhiệm vụ sản xuất, dựa vào đầu tư xây dựng và căn cứ vào những điều kiện thực tế khác, “thiết kế nhà máy cơ khí” được chia làm hai trường hợp:

- Thiết kế nhà máy, phân xưởng, bộ phận mới, hoàn chỉnh

- Thiết kế mở rộng phát triển, cải tạo nhà máy, phân xưởng, bộ phận đã có nhưng chưa phù hợp với nhiệm vụ yêu cầu

Theo kinh nghiệm dù là thiết kế mới, hoàn chỉnh, hay thiết kế mở rộng phát triển nhà máy cơ khí (hoặc một bộ phận cấu thành của nhà máy cơ khí) thì về nguyên tắc thiết kế, nội dung thiết kế và trình tự thiết kế nói chung là thống nhất Sự khác nhau ở đây chẳng qua là mức độ, phương pháp thực hiện cụ thể mà thôi Chính

vì lý do đó, ở đây chúng ta chỉ chú trọng nghiên cứu thiết kế một nhà máy (bộ phận nhà máy) mới hoàn chỉnh Với những hiểu biết đó ta cũng có thể nghiên cứu trong trường hợp thiết kế mở rộng

1.1.4 Tổ chức thiết kế nhà máy cơ khí

Một tổ chức thiết kế nhà máy cơ khí phải bảo đảm hoàn thành 3 nhiệm vụ cơ bản sau:

< 1 > Quy 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 > Quy định được kế hoạch, thời hạn thiết kế

Muốn hoàn thành 3 nhiệm vụ phức tạp đó, 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 ) Nhưng rõ ràng do tính chất chuyên môn của nhà máy thiết kế, nên người chủ trì tổ chức thiết kế phải là một cán bộ hoạt động trên lĩnh vực

cơ khí Nhờ có những kiến thức về chuyên ngành cơ khí người chủ trì tổ chức thiết

1.1.5 Những quy định chung

Để thống nhất trong suốt quá trình tính toán, thiết kế, người ta đưa ra một số khái niệm, định nghĩa sau:

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

gian Ví dụ một toà nhà, một kho, một trạm phát điện…Một công trình gồm nhiều hạng mục công trình

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

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

< 1 > Tài liệu trước thiết kế: dùng làm cơ sở để hoàn thành công tác thiết kế, bao gồm:

- Bản nhiệm vụ thiết kế

- Các bản vẽ về sản phẩm (bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp ráp )

- Các tài liệu, bản vẽ có liên quan đến địa điểm xây dựng

- Các văn bản ký kết hợp tác với các cơ quan, bộ phận

< 2 > Tài liệu sau thiết kế: là những tài liệu, số liệu nhận được của các giai đoạn thiết kế, là kết quả của quá trình thiết kế, dùng nó để thi công và đánh giá kết quả thiết kế

Tài liệu sau thiết kế thường gồm có:

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

- Các bản vẽ mặt bằng nhà máy

- Các bản vẽ kiến trúc nhà xưởng

- Các bản vẽ thi công

- Các số liệu về kinh tế- kỹ thuật

1.2 Những nội dung chủ yếu của công tác thiết kế

Nhà máy là một bộ phận của nền kinh tế quốc dân trong một chế độ xã hội nhất định Vì vậy nhiệm vụ, phương thức phát triển sản xuất của nó phải tuân theo quy luật kinh tế của chế độ xã hội đó Muốn vậy thiết kế nhà máy là phải đồng thời nghiên cứu giải quyết những vấn đề thuộc về kinh tế, thuộc về kỹ thuật và thuộc về

tổ chức Người ta gọi đó là 3 nội dung cơ bản phải giải quyết khi thiết kế nhà máy,

phân xưởng hoặc một bộ phận của nhà máy Sau đây ta nghiên cứu cụ thể hơn từng nội dung

1.2.1 Nội dung kinh tế của công tác thiết kế

Nội dung kinh tế của thiết kế thể hiện ở các vấn đề sau:

1/ Từ bản nhiệm vụ thiết kế phải xác định được chương trình sản xuất của nhà máy, phân xưởng bao gồm: loại sản phẩm, sản lượng, thời hạn tồn tại, giá thành ước tính theo khả năng cạnh tranh trên thị trường

2/ Phải dự trù được nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, năng lượng để nhà máy hoạt động lâu dài

3/ Phối hợp với các cơ quan có thẩm quyền để điều tra, khảo sát, lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy.VD Bộ kế hoạch đầu tư, các bộ liên quan…

4/ Xác định quy 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

1.2.2 Nội dung kỹ thuật của công tác thiết kế

Nội dung kỹ thuật của thiết kế bao hàm những vấn đề cần giải quyết sau: 1/ Thiết kế các quá trình công nghệ và dây chuyền sản xuất để chế tạo sản phẩm cơ khí( chế tạo phôi, gia công co, nhiệt, kiểm tra, lắp ráp…) theo chương trình

sản xuất của nhà máy Đây là nội dung kỹ thuật quan trọng nhất, đồng thời cũng khó

khăn và tốn nhiều công sức nhất Nó có tính quyết định đối các bước thiết kế tiếp theo

2/ Xác định khối lượng lao động cần thiết cho việc sản xuất ra sản phẩm Khối lượng lao động có thể biểu thị bằng quỹ thời gian (như đối với nhà máy, phân xưởng cơ khí, phân xưởng lắp ráp, phân xưởng dụng cụ, phân xưởng sữa chữa ), cũng có thể biểu thị bằng trọng lượng sản phẩm cần sản xuất hàng năm (trong thiết kế phân xưởng đúc và phân xưởng rèn dập)

3/ Xác định chủng loại và số lượng các máy móc, thiết bị cần có ứng với các công đoạn

4/ Xác định bậc thợ, số lượng, trình độ công nhân, số lượng cán bộ kỹ thuật

và nhân viên phục vụ trong nhà máy

5/ Xác định khối lượng và giải pháp cung cấp nguyên liệu, năng lượng cho các công đoạn

6/ Lập sơ đồ vận chuyển, xác định phương tiện vận chuyển trong từng phân xưởng, bộ phận và

7/ Giải quyết tốt vấn đề vệ sinh công nghiệp

8/ Tính toán nhu cầu diện tích và bố trí mặt bằng nhà máy, phân xưởng

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

1.2.3 Nội dung tổ chức của công tác thiết kế

Về phương diện tổ chức, khi thiết kế cần nghiên cứu giải quyết tốt vấn đề có liên quan sau :

1/ Xác định hệ thống lãnh đạo, quản lý điều khiển nhà máy Quy định quan

hệ công tác giữa các cơ cấu tổ chức, nêu rõ chức năng của từng đơn vị dưới sự điều hành của hội đồng quản trị

2/ Tổ chức hệ thống quản lý kỹ thuật và sản xuất kinh doanh trong nhà máy

từ phó giám đốc kỹ thuật, phòng kỹ thuật/ công nghệ, kỹ thuật viên…đến công nhân

3/ Nghiên cứu giải quyết vấn đề quản lý lao động, bồi dưỡng trình độ cho công nhân cán bộ

4/ Tổ chức tốt hệ thống bảo vệ nhà máy

5/ Giải quyết tốt các vấn đề sinh hoạt văn hoá, chính trị, xã hội của lực lượng lao động trong nhà máy

1.3 Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu này

Để có cơ sở tiến hành công tác thiết kế, tổ chức thiết kế cần được cung cấp hoặc phải xác định cho được những tài liệu và số liệu có liên quan đến nhà máy cần thiết kế nhằm đạt được mục đích lâu dài theo hướng phát triển chung của nền kinh tế

quốc dân Những tài liệu, số liệu cơ bản làm cơ sở ban đầu đó gọi là tài liệu ban đầu Thông thường những tài liệu ban đầu cần cho công tác thiết kế bao gồm:

1/ Hợp đồng thiết kế là văn bẳn ký kết trách nhiệm kinh tế giữa chủ công trình và tổ chức thiết kế

2/ Bản luận chứng kinh tế - kỹ thuật (còn gọi là bản giải trình) về công trình thiết kế Do tổ chức thiết kế soạn thảo dưới dạng dự án (project ) được cấp trên có thẩm quyền thông qua

3/ Các loại bản vẽ liên quan tới sản phẩm: bản vẽ lắp sản phẩm, bộ phận, cụm, cac bản vẽ chi tiết cơ khí có trong các sản phẩm chính và phụ với các điều kiện

kỹ thuật cần thiết được hợp thành chương trình sản xuất

4/ Các tài liệu, bản vẽ có quan hệ tới địa điểm xây dựng nhà máy như thổ nhưỡng, địa chất công trình, bản đồ địa thế, tài liệu về thiên nhiên, khí hậu độ ẩm, hướng gió…

5/ Các văn bản ký kết với các cơ quan hữu quan, như hợp đồng cung cấp nguyên vật liệu, hợp đồng hợp tác sản xuất, hợp đồng cung cấp và bổ sung nhân lực, hợp đồng tiêu thụ sản phẩm …

Trong những loại tài liệu ban đầu kể trên, thì tài liệu quan trọng số một là luận chứng kinh tế kỹ thuật

1.3.1 Luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình

Nhà máy cơ khí là một công trình phải được khai thác và sử dụng tối ưu hóa dài hạn(> 30 năm) vì vậy nó phải được nghiên cứu, phân tích, so sánh, lựa chọn sơ

bộ để đưa ra những kết quả làm cơ sở cho các chủ đầu tư xem xét quyết định

Luận chứng kinh tế (LCKTKT) chỉ được tiến hành xây dựng khi nào có quyết định của chủ đầu tư và cơ quan thẩm quyền phê duyệt Như vậy luận chứng kinh tế

kỹ thuật là một dự án khả thi do chủ đầu tư hoặc chủ công trình lập ra

LCKTKT là hồ sơ trình bày chi tiết và lô- gisc những vấn đề giải quyết để có thể huy động các nguồn lực và các quá trình nhằm đạt được những mục tiêu kinh tế

xã hội nhất định Nội dung cơ bản của LCKTKT bao gồm:

1/ Nêu rõ tên gọi chính xác và tên gọi tắt được quốc tế hóa, chức năng sản xuất – kinh doanh của nhà máy cần thiết kế

2/ Nêu rõ loại sản phẩm chính phụ và các yêu cầu kỹ thuật, giá trị sử dụng, quy cách, mẫu mã…ở sản phẩm

3/ Định rõ sản lượng hàng năm và quy mô sản xuất của từng loại sản phẩm, chiến lược tiếp thị trên cơ sở nghiên cứu, phân tích sản phẩm về thị hiếu và nhu cầu

sử dụng, khả năng cạnh tranh và các kênh phân phối

4/ Xác định phạm vi và chức năng của nhà máy trong hệ thống công nghiệp chế tạo sản phẩm cơ khí nói chung

5/ Đề ra các yêu cầu mở rộng, phát triển trong tương lai

6/ Cho biết rõ vùng và địa điểm xây dựng của nhà máy

7/ 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

8/ 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

_ Năng suất tính cho một thiết bị

_ Năng suất tính cho một công nhân

_ Năng suất tính trên 1𝑚2 diện tích của nhà máy

10/ Dự kiến thời gian đưa nhà máy vào sản xuất

11/ Dự kiến thời gian hoàn vốn dựa trên cơ sở phân tích đầy đủ và khách quan về chi phí, doanh thu và lợi nhuận

1.3.2 Xác định chương trình sản xuất của nhà máy cơ khí

Chương trình sản xuất của nhà máy cơ khí được xác định theo những cơ sở quan trọng sau đây;

- Quy mô của chương trình theo quy hoạch phát triển chung của kinh tế và định hướng liên doanh liên kết sản xuất

- Dữ liệu ban đầu về sản phẩm (giá trị sử dụng, nhu cầu, độ chính xác chế tạo)

- Hợp đồng thiết kế nhà máy, luận chứng kinh tế kỹ thuật (Dự án khả thi) Nội dung của chương trình sản xuất đối với một nhà máy cơ khí thường là:

- Mặt hàng (loại sản phẩm, giá trị sử dụng, đặc tính kỹ thuật)

- Giải pháp công nghệ chế tạo (nêu rõ khả năng, trình độ)

- Sản lượng chế tạo (kể cả tỉ lệ phế phẩm và tỉ lệ dự trữ trong sản xuất)

Trong thực tế chương trình sản xuất có thể được xác lập gần đúng hoặc chính xác Khi xác lập chính xác chương trình sản xuất cần phải tiến hành hai khối công việc rất tổng hợp và phức tạp:

1/ Điều tra cơ bản về sản phẩm theo các mặt: giá trị sử dụng, đặc tính kỹ thuật, nhu cầu, thị trường tiêu thụ, nguồn vật tư, nguồn năng lượng, lao động, sản lượng chế tạo, thời hạn sản xuất, giá thành sản phẩm…

2/ Xác định, tổng hợp các số liệu về sản phẩm, chi tiết cơ khí về các mặt: kết cấu, tính năng, điều kiện kỹ thuật…

Khi xác định gần đúng bằng hai cách sau:

Cách 1: Xác định chương trình sản xuất trên cơ sở phân loại sản phẩm có trong định hướng sản xuất Cách này có độ chính xác thấp

Cách 2: Xác định CTSX trên cơ sở phân loại chi tiết có trong nhóm sản phẩm theo định hướng sản xuất Cách này có độ chính xác cao hơn cách 1 nhưng lại phức tạp hơn nhiều

Dù theo cách 1hay cách 2 đều phải giải quyết những nội dung sau:

1/ Phân loại, phân nhóm đối tượng sản xuất( sản phẩm, chi tiết cơ khí) theo đặc điểm kết cấu và công nghệ chế tạo

2/ Chọn đối tượng đại diện (điển hình) cho mỗi nhóm sản phẩm hoặc chi tiết

3/ Lập quy trình công nghệ cho đối tượng đại diện (Sp/Ct) của từng nhóm 4/ Quy đổi số lượng các loại khác ra loại đại diện của từng nhóm theo quan

hệ quy đổi sau:

𝑁𝑖 = 𝑁𝑜𝑖 𝐾 (1.1)

Trong đó: 𝑁𝑜𝑖 là sản lượng yêu cầu của loại đối tượng i ( chiếc/ năm)

K: hệ số quy đổi

𝑁𝑖: Là số lượng đã quy đổi của loại i ra loại điển hình

Hệ số K xét đến sự khác nhau về kết cấu, số lượng giữa từng loại đối tượng khác so với loại đại diện của nhóm Hệ số K được xác định theo công thức:

Qi: Trọng lượng loại đang xét

Qo: Trọng lượng loại đại diện của nhóm

K2 là hệ số quy đổi theo độ phức tạp về kết cấu và công nghệ, xác định như sau :

K2 = tnc ∑ i tnc ∑ o⁄ (1.4)

tnc ∑𝑖 là tổng thời gian cần thiết để chế tạo hoàn chỉnh 1 đối tượng loại i tnc ∑𝑜 là tổng thời gian cần thiết để chế tạo hoàn chỉnh đối tượng loại điển hình

K3 là hệ số quy đổi theo sản lượng, có thể xác định theo biểu thức :

K3 =(No⁄ )Ni x (1.5)

N0 = (0,1…10) Ni thì x = 0,15…2

N0 là sản lượng yêu cầu của loại đại diện

Ni là sản lượng yêu cầu của loại đang xét

1.3.3 Các yếu tố cơ bản trong tài liệu ban đầu (chìa khóa thiết kế)

Những yếu tố cơ bản nhất trong tài liệu ban đầu để thiết kế nhà máy cơ khí,

đã được các nhà chuyên môn giàu kinh nghiệm thiết kế thực tế gọi là chìa khóa thiết

kế bao gồm: loại sản phẩm( kết cấu, tính năng, giá trị sử dụng), sản lượng và dạng sản xuất, quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm, các quá trình phụ trợ cho sản xuất, thời gian chế tạo sản phẩm, thời gian thiết kế và thời giant hi công công trình

1.3.3.1 Phân tích sản phẩm

Sản phẩm là đối tượng, là mục tiêu sản xuất của nhà máy do nhiều loại chi

trước hết phải phù hợp với đối tượng đã cho Muốn đạt được sự phù hợp này, người thiết kế phải phân tích một cách tỷ mỉ và toàn diện sản phẩm chế tạo

Trong việc phân tích sản phẩm cần đặc biệt coi trọng phân tích tính công nghệ trong sản phẩm Cụ thể cần đi sâu phân tích 3 khía cạnh:

1/ Phân tích những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, của các chi tiết, bộ phận cấu thành sản phẩm Từ đó cho phép ta lựa chọn được phương pháp chế tạo hợp lý

2/ Phân tích các chuỗi kích thước tạo nên các vị trí tương quan của sản phẩm

Sự hiểu biết này là cơ sở xác định cách thức chế tạo, phương pháp lắp ráp và kiểm tra sản phẩm

3/ Kết cấu của sản phẩm được hiểu biết tỷ mỉ sẽ giúp ta lựa chọn hợp lý các trang bị công nghệ có kích thước va công suất trong quá trình thực hiện sản xuất ra sản phẩm

4/ Chú ý định hướng đa dạng hóa sản phẩm trong sản xuất, nghĩa là nhà máy cần phải chế tạo nhiều loại sản phẩm với kết cấu đa dạng để phù hợp với thị hiếu của người sử dụng

1.3.3.2 Phân tích sản lượng và dạng sản xuất

Sản lượng là số lượng sản phẩm được chế tạo hoàn thiện theo chương trình sản xuất hàng năm của nhà máy còn gọi là sản lượng định hình Số lượng này dựa trên cơ sở phân tích, điều tra các mối quan hệ về nhu cầu tiêu thụ của xã hội, đệ bền sản phẩm, thị hiếu người sử dụng…Phân tích càng chính xác các mối quan hệ này sẽ nâng cao độ tin cậy của chương trình sản xuất và việc sản xuất có khả năng đạt hiệu quả cao Sản lượng càng lớn (tức quy mô sản xuất càng lớn) cho phép ta sản xuất theo phương pháp tổ chức tiên tiến đạt hiệu quả cao, đồng thời cho phép lựa chọn các trang bị công nghệ hiện đại mang lại hiệu quả kinh tế lớn

Thông thường sản lượng sản phẩm chế tạo hàng năm được cho trong các dạng sau:

- Trọng lượng sản phẩm cần chế tạo hàng năm (T/năm)

- Số lượng sản phẩm cần sản xuất hàng năm (chiếc/năm)

- Giá trị tổng sản lượng bình quân hàng năm (đ/năm)

Trong đó phổ biến hơn cả là số lượng sản phẩm năm (chiếc/năm)

Số lượng cụ thể của các loại chi tiết có trong kết cấu của sản phẩm cơ khí cần chế tạo trong nhà máy thiết kế được xác định như sau:

Si là số lượng loại chi tiết thứ i có trong các sản phẩm cần gia công(chiếc/ năm)

Ni là số lượng của sản phẩm có chi tiết thứ i

mi là số lượng chi tiết thứ i có trong mỗi sản phẩm

i là số % dự trữ để bổ sung cho việc chờ đợi vì vấn đề kho tàng và vận chuyển (tỷ lệ này có quy định)

βi là số % dữ trữ để bù vào lượng phế phẩm

Nếu gọi Sik là số lượng loại chi tiết thứ i có trong sản phẩm thứ k, ta sẽ có mối quan

Dạng sản xuất thường được xác định theo đại lượng Ni tức là theo số lượng cần chế tạo hàng năm ứng với các loại chi tiết cơ bản của sản phẩm cơ khí Dạng sản xuất có thể được xác định gần đúng theo các yếu tố sau:

- Trọng lượng và số lượng chi tiết ( bảng 1.2a và 1.2b)

- Độ lớn của loạt chi tiết (bảng 1.3)

- Trình độ chuyên môn hóa của các trạm công nghệ ( bảng 1.4)

Trinh độ chuyên môn của các trạm công nghệ có liên quan đến số lượng các nguyên công khác nhau được thực hiện tại các chỗ làm việc ( trạm công nghệ) của dây chuyền công nghệ và số đơn vị thiết bị công nghệ được sử dụng tại chỗ làm việc:

𝐾𝑐 = n/m (1.9)

Kc là hệ số chuyên môn hóa

n là số lượng các nguyên công khác nhau được thực hiện

m là số lượng thiết bị công nghệ được sử dụng

Như vậy trình độ chuyên môn hóa của trạm công nghệ đặc trưng cho số lượng các nguyên công khác nhau được thực hiện tại một trạm công nghệ hoặc trên một thiết bị công nghệ

Dạng sản xuất Số lượng chi tiết (Ni)chiếc/ năm tùy theo trọng lượng (Qi)Kg

Qi < 4 Qi = 4 ÷ 200 Qi > 200

Loạt nhỏ Ni = 100 ÷ 500 Ni = 10 ÷ 200 Ni = 5 ÷ 100

Loạt vừa Ni = 500 ÷ 5000 Ni = 200 ÷ 500 Ni = 100 ÷ 300 Loạt lớn Ni = 5000 ÷

Bảng 1.2b Xác định dạng sản xuất theo trọng lượng(Qi) và số lượng chi tiết(Ni)

Dạng sản xuất

Độ lớn loạt nL(chi tiết/loạt) ứng với độ phức tạp về kết cấu

ct

Đơn chiếc – loạt nhỏ nL = 2 ÷ 5 nL = 5 ÷ 25 nL = 10 ÷ 50 Loạt vừa nL = 6 ÷ 25 nL = 26 ÷ 150 nL = 51 ÷ 300 Loạt lớn – hàng khối nL > 25 nL > 150 nL > 300

Bảng 1.3 Xác định dạng sản xuất theo độ lớn loạt (chi tiết/ loạt) nL

Kc > 20 Sản xuất đơn chiếc – loạt nhỏ

Bảng 1.4 Xác định dạng sản xuất theo hệ số chuyên môn hóa (Kc)

1.3.3.3 Phân tích quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm

Quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí đã được thiết kế và thử nghiệm tốt ở quy mô bán sản xuất là tài liệu ban đầu quan trọng nhất để thiết kế nhà máy và

các phân xưởng sản xuất, vì nó cho biết quá trình sản xuất diễn ra như thế nào, thứ

tự các công đoạn và thứ tự các nguyên công của từng công đoạn ra sao và các bước kèm theo

Giải pháp công nghệ thích hợp để chế tạo sản phẩm cơ khí theo định hướng chương trình sản xuất của nhà máy thiết kế được xác định trên cơ sở phân tích các yếu tố sản phẩm, sản lượng và mối quan hệ của chúng Theo hình 1.3 có thể chọn giải pháp công nghệ chế tạo sản phẩm như sau:

Loại sản phẩm Loại sản phẩm Hình 1.3 Quan hệ giữa giải pháp công nghệ chế tạo sản lượng

Vùng 1: Sản lượng các loại sản phẩm chênh lệch nhau nhiều, sản lượng từng loại lớn

ở vùng này nên áp dụng phương án công nghệ riêng biệt/ điển hình cho từng loại sản phẩm trong quy mô sản xuất hang loạt lớn và khối

Vùng 3: Sản lượng các loại sản phẩm chênh lệch nhau ít có thể áp dụng phương án công nghệ chung cho các loại sản phẩm nếu sản lượng từng loại ít (loạt nhỏ) có thể

áp dụng phương pháp công nghệ nhóm

Vùng 2: Đây là vùng quá độ giữa vùng 1 và 3 có thể áp dụng linh hoạt các phương

án công nghệ riêng biệt (điển hình) hoặc công nghệ nhóm tùy theo giá trị sản lượng của từng loại sản phẩm

Ngoài ra việc phân tích để nắm vững các biểu hiện cụ thể sau

(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)

1

2

3

Qui trình công nghệ là cơ sở để tính toán khối lượng lao động, lựa chọn trang

bị công nghệ và bố trí hợp lý mặt bằng nhà máy

1.3.3.4 Các hoạt động phụ trợ

Các hoạt động phụ trợ cho quá trình chế tạo sản phẩm sẽ diễn ra trong nhà máy thiết kế như: quản lý điều hành sản xuất, sửa chữa duy tu nhà xưởng và thiết bị, cung cấp bảo quản vật tư kỹ thuật, cung cấp năng lượng, đảm bảo vệ sinh và an toàn sản xuất, đảm vảo các mặt sinh hoạt đời sống, văn hóa, y tế… có tác dụng góp phần đảm bảo hiệu quả sản xuất

Các phân xưởng và bộ phận phụ trợ cần thiết này phải được thiết kế hợp lý và cần được bố trí hài hòa trong phạm vi mặt bằng nhà máy

1.3.3.5 Phân tích các yếu tố thời gian

Các yếu tố thời gian trong những tài liệu ban đầu là các mốc thời gian - mang tính thời hạn Những yếu tố thời gian này bao gồm: thời gian cho phép thiết kế, thời gian bắt đầu thi công, thời gian bắt đầu sản xuất, thời gian bắt đầu sử dụng sản phẩm

do nhà máy xuất ra và thời gian thu hồi vốn đầu tư

Những yếu tố thời gian kể trên là một phần cơ sở để chọn phương pháp thiết

kế, để định ra kế hoạch, tiến độ thiết kế, thi công một cách phù hợp

1.4 Các phương pháp thiết kế

Tuỳ thuộc vào qui mô sản xuất, tính chính xác và đầy đủ của các tài liệu ban đầu, nội dung của luận chứng kinh tế - kỹ thuật và thời gian cho phép thiết kế mà ta lựa chọn, sử dụng phương pháp thiết kế cho phù hợp

Trong thực tế có hai phương pháp thiết kế (còn gọi là 2 phương pháp lập chương trình sản xuất):

Phương pháp thiết kế chính xác

Phương pháp thiết kế gần đúng (còn gọi là thiết kế ước định)

sau đây ta nghiên cứu những đặc trưng có tính bản chất của hai phương pháp thiết kế

- 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 đặ trưng cho năng lực và hiệu quả sản xuất của nhà máy thiết kế

Rõ ràng việc lập qui trình công nghệ tỷ mỉ cho tất cả các chi tiết của các sản phẩm là khối lượng công việc hết sức lớn Nó chỉ thích ứng với việc thiết kế các nhà máy có qui mô lớn, số loại sản phẩm sản xuất không nhiều, chủng loại chi tiết trong các sản phẩm cũng không nhiều, nhưng số lượng lớn và tất nhiên thời gian thiết kế cho phép rộng

Nói chung phương pháp thiết kế này ít được ứng dụng trong thực tế, nhất là đối với nước ta, đặc biệt là đối với nhà máy cơ khí địa phương

1.4.2 Phương pháp thiết kế gần đúng (ước định)

Cơ sở của phương pháp thiết kế gần đúng là chương trình sản xuất gần đúng Nội dung của phương pháp thiết kế gần đúng gồm có:

- Thiết kế, thử nghiệm quá trình công nghệ cho đối tượng (chi tiết/sản phẩm) đại diện điển hình

- Định mức thời gian nguyên công và cả quá trình công nghệ cho các khâu gia công lắp ráp đối tượng đại diện/ điển hình

- Xác định khối lượng lao động cần thiết cho cả sản lượng các loại đã quy đổi

ra loại đại diện/ điển hình

- Xác định nhu cầu về trang thiết bị, dụng cụ, lao động, vật liệu, năng lượng, diện tích cho quá trình sản xuất của nhà máy

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

1.4.2.1 Các cách tiến hành

Khi các điều kiện ở trên không thoả mãn thì ta chọn phương pháp thiết kế gần đúng Phương pháp thiết kế gần đúng có thể được tiến hành theo 2 cách sau :

1/ Dựa vào sản phẩm hoặc chi tiết điển hình

2/ Dựa vào các thiết kế mẫu hoặc các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đã được đúc kết theo kinh nghiệm

Trong 2 cách trên, cách thứ nhất được ứng dụng rộng rãi trong mọi bước thiết

kế Do đó ta cũng tập trung nghiên cứu phương pháp này Riêng ở cách thứ hai, việc thực hiện dơn giản, cho độ chính xác thấp, sẽ giới thiệu thêm ở phần thiết kế cụ

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

Phương pháp này được tiến hành theo các bước sau đây:

1/ Dựa vào kết cấu, trọng lượng, công nghệ, vật liệu ta phân loại và ghép nhóm các sản phẩm (hoặc chi tiết) Cụ thể là:

a/ Nếu nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm, số lượng mỗi loại không nhiều lắm thì ta tiến hành phân loại và ghép nhóm sản phẩm

b/ Nếu nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm, số lượng mỗi loại không nhiều, nhưng số lượng chi tiết trong mỗi loại lớn, thì ta tiến hành phân loại, ghép nhóm chi tiết không kể ở sản phẩm nào

2/ Lựa chọn sản phẩm (hoặc các chi tiết) điển hình của các nhóm Cụ thể là: a/ Nếu phân loại sản phẩm thì chọn mỗi nhóm 1 sản phẩm điển hình Nếu được thì tiếp tục ghép nhóm và chọn điển hình tiếp

b/ Nếu phân loại chi tiết thì chọn trong mỗi nhóm 3 chi tiết điển hình :

- Chi tiết điển hình nhỏ

- Chi tiết điển hình vừa

- Chi tiết điển hình lớn

3/ Quy đổi số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) khác trong mỗi nhóm về số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình Tính toán số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) của từng nhóm và các nhóm đã qui về điển hình

Công thức quy đổi tổng quát là:

Nqđx = Nx.Kx (1.10)

Trong đó:

Nqđx là số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) X đã được qui đổi về sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình

Nx là số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) X trước quy đổi

Kx là hệ số ước định, độ lớn của nó đặc trưng cho mức độ khác nhau về trọng lượng, về độ phức tạp và về sản lượng giữa sản phẩm (hoặc chi tiết) đang xét (X) so với sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình trong nhóm

Như vậy :

Kx = Kx1.Kx2.Kx3 (1.11) Kx1 là hệ số ước định kể đến sự sai khác về trọng lượng (hoặc diện tích bề mặt gia công) của sản phẩm (hoặc chi tiết) đang xét (X) so với sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình trong nhóm Giá trị của Kx1 có thể xác định theo công thức sau:

𝐾𝑥𝑙 = (𝑄𝑥

𝑄đℎ)

2 3

≈ 𝐹𝑥

𝐹đℎ ( 1.12)

Qx và Fx là trọng lượng, diện tích bề mặt gia công của sản phẩm (hoặc chi tiết) đang xét

Qđh và Fđh là trọng lượng và diện tích bề mặt gia công của sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình trong nhóm

Kx2 là hệ số ước định kể đến sự sai khác về độ phức tạp giữa sản phẩm (hoặc chi tiết) đang xét so với sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình trong nhóm Giá trị của Kx2 được cho theo kinh nghiệm của người thiết kế, thường cố gắng phân nhóm sao cho Kx2≈ 1

Kx3 là hệ số ước định kể đến sự sai khác về sản lượng giữa sản phẩm (hoặc chi tiết) đang xét so với sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình trong nhóm Giá trị của

Kx3 có thể tham khảo chọn ở bảng 1-5

Sau khi quy đổi toàn bộ các sản phẩm (hoặc chi tiết) của các nhóm về sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình, ta tính sản lượng yêu cầu sản xuất theo phương pháp ước định theo công thức :

a và a’ là số nhóm (a = a’) sản phẩm (hoặc chi tiết)

b và b’ là số sản phẩm (hoặc chi tiết) không điển hình và được chọn làm điển hình trong từng nhóm

Bảng 1.5 Hệ số ước định Kx3 (N là sản lượng)

4/ Tiến hành lập qui trình công nghệ đầy đủ, tỷ mỉ đối với các sản phẩm (hoặc chi tiết) điển hình phù hợp với dạng sản xuất theo sản lượng qui đổi - có kèm theo phiếu công nghệ tỷ mỷ

5/ Xác định khối lượng lao động của phân xưởng, bộ phận hoặc toàn nhà máy

Trên cơ sở quy trình công nghệ đã xác lập và khối lượng lao động đã tính

Nđh/N

x

0,5 0,75 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,5 3,0 Kx3 0,97 0,99 1,0 1,01 1,03 1,05 1,06 1,07 1,08 1,1 1,12 1,13 1,15 1,17

Nđh/N

x

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 Kx3 1,2 1,22 1,23 1,25 1,27 1,28 1,3 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37

1.5 Các giai đoạn thiết kế

Thiết kế nhà máy cơ khí là một quá trình thu thập, nghiên cứu phân tích, tổng hợp đề xuất phương án và lựa chọn phương pháp tối ưu 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, đảm bảo chất lượng Do có 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 Thông thường người ta chia làm 2 giai đoạn:

- Thiết kế kỹ thuật

- Thiết kế thi công

Hình 1.4 Quá trình thiết kế nhà máy cơ khí

1.5.1 Giai đoạn thiết kế kỹ thuật

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật cần đi sâu nghiên cứu công nghệ và kiến trúc các hạng mục công trình của nhà máy trên cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật Đây là công đoạn phức tập nhất, tốn nhiều thời gian công sức Chất lượng của giai đoạn thiết kế này có ảnh hưởng quyết định đến hiệu quả sản xuất của nhà máy sau này Những nội dung chủ yếu cần giải quyết ở giai đoạn này là:

1/ Kiểm tra tính hợp lý của công trình tại địa điểm xây dựng đã được xác định

về các mặt kỹ thuật, môi trường, kinh tế, an ninh

2/ Xác lập các dây chuyền chế tạo sản phẩm cơ khí ứng với các công đoạn sản xuất

3/ Xác định nguồn cung cấp vật tư, lao động, phương tiện vận tải cho xây dựng công trình và cho quá trình sản xuất của nhà máy

4/ Xác định phương án kết cấu kiến trúc của các hạng mục công trình

Quá trình thiết kế nhà máy cơ

tế xã hội

5/ Xác định khối lượng xây lắp, phân chia vốn đầu tư theo các phần, thiết bị 6/ Xác định khả năng và điều kiện thi công, thời gian xây dựng, thời hạn đưa từng phần và toàn bộ công trình vào hoạt động

7/ Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy, so sánh với các công trình tương đương đang hoạt động, phân tích hiệu quả vốn đầu tư và tác dụng của công trình đối với nền kinh tế

Trọng tâm của giai đoạn thiết kế kỹ thuật là thiết kế và thử nghiệm công nghệ chế tạo sản phẩm bao gồm tất cả các công đoạn, quá trình phụ trợ theo các nội dung sau:

- Thiết kế và thử nghiệm quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí bao gồm các công đoạn: chế tạo phôi, gia công cơ, nhiệt luyện, lắp ráp…

- Xác định chính xác số lượng thiết bị, công nhân, nhân viên, diện tích sản xuất

- Xác định khối lượng vận chuyển và phương tiện vận chuyển

- Xác định phương tiện cần thiết để bảo quản trang bị và dụng cụ công nghệ, vật liệu bán thành phẩm, sản phẩm…

- Xác định nhu cầu về năng lượng, nhiên liệu, các hệ thống cưng cấp năng lượng

- Xác định biện pháp và phương tiện an toàn lao động, vệ sinh…

- Xác định kết cấu kiến trúc nhà xưởng sản xuất và các hạng mục phụ

- Bố trí mặt bằng chính xác cho từng phân xưởng, bộ phận

- Xác định hệ thống tổ chức quản lý và bảo vệ nhà máy về kỹ thuật, kinh tế…

- Tính toán chính xác giá thành sản phẩm theo chi phí và sản lượng hàng năm

- Xác định chính xác tổng vốn đầu tư xây dựng nhà máy

- Xác định các chỉ tiêu kinh tế ký thuật đặc trưng về năng lực, hiệu quả sản xuất

1.5.2 Giai đoạn thiết kế thi công

Thiết kế thi công là giai đoạn được thực hiện sau khi kết quả của giai đoạn của thiết kế kỹ thuật đã được chấp nhận và nghiệm thu Nội dung của giai đoạn thiết

kế thi công là lập kế hoạch thi công và tạo lập các bản vẽ thi công xây dựng công trình cụ thể cho từng hạng mục trên các cơ sở thiết kế và tính toán hợp lý các phương án Những bản vẽ cần phải tạo lập là:

1/ Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy có xác định rõ độ cao, khoảng cách, giới hạn giữa các hạng mục (nhà xưởng,sân bãi, điện, nước, vận chuyển )

2/ Bản vẽ kiến trúc xây dựng của từng hạng mục công trình với đầy đủ với mặt cắt ngang, mặt cắt dọc, thể hiện rõ các hệ thống năng lượng, thiết bị, vận chuyển…

3/ Bản vẽ kết cấu các chi tiết kiến trúc và xây dựng như khung, dầm, bệ… 4/ Bản vẽ mặt bằng lắp đặt thiết bị công nghệ, lắp đặt các thiết bị phụ

Trong giai đoạn thiết kế thi công cần chú ý những điểm sau:

- Bản vẽ thi công phải chú thích rõ quy cách về vật liệu xây dựng, nêu rõ trình

tự thi công và biện pháp thi công cũng như biện pháp an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường

- Bản thiết kế của nước ngoài cần được biên dịch chính xác ra tiếng việt

- Không được tùy tiện thay đổi các số liệu đã được xác định và nghiệm thu ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật

- Khi sử dụng các đề án thiết kế mẫu, không được hiệu chỉnh tùy tiện nếu muốn thay đổi số liệu cần xin ý kiến cơ quan ban hành

1.6 Hồ sơ trình duyệt để thẩm định đề án thiết kế nhà máy cơ khí

Đề án thiết kế về công trình nhà máy cơ khí bao gồm tập thuyết minh (giải trình thiết kế) và các bản vẽ thiết kế về công nghệ, kiến trúc và thi công xây dựng

1.6.1 Tập thuyết minh (giải trình thiết kế)

Nội dung của tập thuyết minh thường gồm các phần cơ bản sau:

1/ Phần tổng quát về công trình

Trong phần này cần giới thiệu tóm tắt các mục của đề án thiết kế công trình dựa trên cơ sở hợp đồng thiết kế và luận chứng kinh tế kỹ thuật Đặc biệt là cần trình bày rõ mối quan hệ giữa công trình thiết kế với quy hoạch phát triển chung kinh tế các vùng lân cận Nêu rõ những căn cứ kỹ thuật để xác định giải pháp kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất

2/ Phần nội dung của công trình

- Công dụng của công trình

- Công suất thiết kế của công trình

- Phương án sản phẩm chính và phụ

- Khả năng tiêu thụ sản phẩm và thị trường sản phẩm

- Quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm

- Mức độ cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất

- Tính năng của thiết bị công nghệ, nguồn cung ứng thiết bị

- Nhu cầu về vật tư kỹ thuật, nhiên liệu, vận chuyển, lao động cho sản xuất

- Trình độ, kỹ thuật sản xuất và tổ chức quản lý sản xuất

- Tính chất tiên tiến của công trình thiết kế so với các công trình tương đương

- Giải pháp an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường

- Hướng phát triển sản xuất, khả năng đổi mới/hiện đại hóa về kỹ thuật sản xuất

- Định hướng đa dạng hóa sản phẩm, thay đổi mặt hàng và mở rộng quy mô công trình phù hợp với nền kinh tế thị trường có nhiều thành phần kinh tế dưới sự điều tiết chung của Nhà nước

3/ Phần xây dựng của công trình

- Tổng mặt bằng xây dựng công trình

- Kết cấu kiến trúc của các hạng mục

- Khối lượng xây dựng và thi công các hạng mục

- Mỹ thuật của công trình

- Dự kiến về thiết kế và tổ chức thi công (tiến độ chung, điều kiện thi công, nhu cầu về lao động, vận tải, thiết bị thi công, vật liệu xây dựng)

- Quy mô tổ chức của công trình khi thi công xây dựng

- Thời hạn khởi công và kết thúc thi công từng hạng mục và toàn bộ công trình

4/ Phân tích hiệu quả kinh tế của công trình

- Phân bố vốn đầu tư cho công trình theo các phần: thiết bị, xây lắp, kiến thiết

cơ bản, xác định tỷ lệ vốn từng phần so với tổng vốn đầu tư, tỷ lệ vốn giữa các hạng mục

- Cơ cấu lao động ( số lượng, tỷ lệ lao động trực tiếp và gián tiếp, số lượng lao động theo các hạng mục và ngành nghề chuyên môn, chức danh) năng suất lao động, quỹ lương, chế đọ làm việc

- Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng cho hiệu quả xây dựng cơ bản, năng lực sản xuất và hiệu quả sản xuất của công trình

- Xác định tính hợp lý của công trình theo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng của công trình, so với các công trình tương đương

1.6.2 Các bản vẽ thiết kế công trình

Các bản vẽ thiết kế nhà máy cơ khí cần phải có để trình duyệt gồm:

- Bản đồ khu vực và địa điểm xây dựng công rình

- Bản vẽ địa chất, thủy văn của khu đất xây dựng công trình

- Bản vẽ chuẩn bị mặt bằng xây dựng

- Bản vẽ công nghệ chế tạo sản phẩm ứng với các công đoạn

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

Để rút ngắn thời gian thiết kế công trình cần phải bố trí thực hiện các phần công việc thiết kế hợp lý, cần chú ý sự phối hợp đồng bộ giữa các nhóm chuyên môn trong quá trình thiết kế đề đảm bảo tiến độ và chất lượng thiết kế chung (Hình 1.5) Các bước thiết kế ở hình 1.5 bao gồm các nội dung sau:

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 loại, ghép nhóm sản phẩm, chọn sản phẩm đại diện, điển hình

4 Thiết kế thử nghiệm công nghệ chế tạo sản phẩm đại diện điển hình

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

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

7 Tính toán nhu cầu thiết bị công nghệ, so sánh với chỉ tiêu quy định

8 Tính toán nhu cầu nhân lực, so sánh với các chỉ tiêu về năng suất lao động

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

10 Xác định lượng 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 vật liệu phụ

13 Xác định kết cấu các bộ phận phụ trợ

14 Xác định bậc thợ và số lượng thợ theo từng bậc thợ, chi phí về lương

15 Tính diện tích các phân xưởng bộ phận

16 Tính tổng diện tích mặt bằng, chọn kết cấu nhà xưởng hợp lý

17 Xác định lần cuối địa điểm xây dựng công trình

18 Thiết kế hệ thống đường vận chuyển trong phân xưởng và ra bên ngoài

19 Xác định hệ thống cấp thoát nước, hệ thống 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 các chi phí đầu tư vốn, chi phí sản xuất, chu kỳ vòng quay vốn

23 Xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu, bảo mật

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

Hình 1.5 Mô hình quá trình thiết kế nhà máy cơ khí

1.8 Ứng dụng kỹ thuật tin học trong thiết kế nhà máy cơ khí

Kỹ thuật ứng dụng máy tính ( CAD/CAM) đặc biệt là các phần mềm hiện nay

và trong thời gian tới là công cụ hiệu quả nhất của các kỹ thuật viên trong thiết kế và điều hành sản xuất

Máy tính ( Micro computer)

Chương trình Thiết kế tổng quát

Hệ thống các modul phương pháp thiết kế các phần và hạng mục ( tổng mặt bằng, các phân

kế nhà máy cơ khí ( Thuật giải + cấu trúc dữ liệu = chương trình máy tính)

Hệ thống phần mềm bao gồm các ngôn lập trình, ngân hàng dữ liệu, các thuật giải, các cương trình để tính toán thiết kế và điều hành với máy tính

Quá trình thiết kế nhà máy hoặc phân xưởng được thực hiện trên máy vi tính với hệ thống phần mềm thích hợp gọi là phần mềm ứng dụng về thiết kế nhà máy cơ khí gồm: hệ thống ngân hàng dữ liệu, hệ thống các modul phương pháp tinh toán thiết kế, xác định các số liệu kinh tế kỹ thuật đặc trưng về năng lực và hiệu quả sản xuất

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ, QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG

NHÀ MÁY CƠ KHÍ

Trong nền kinh tế quốc dân, một nhà máy bao giờ cũng nằm trong một hệ thống nhất định Hệ thống đó có thể là liên hiệp các nhà máy hoặc một công ty, tổng công ty Vì vậy sự hoạt động của mỗi nhà máy đều chịu sự chi phối của cả hệ thống Với lý do đó, vị trí, qui mô, phương thức sản xuất, trang bị công nghệ của nhà máy phải phù hợp trong mối tương quan chung của cả hệ thống, của cả nền kinh tế

Thiết kế tổng thể là nhằm giải quyết các vấn đề chung có liên quan đến sự hình thành nhà máy nằm trong quan hệ với toàn bộ hệ thống Thiết kế tổng thể khác với thiết kế cụ thể (thiết kế các phân xưởng, bộ phận cấu thành nhà máy) ở chỗ thiết kế tổng thể là giải quyết các nhiệm vụ trong quan hệ với toàn hệ thống, còn thiết kế cụ thể thì bó hẹp trong quan hệ nhà máy

2.1 Xác định địa điểm xây dựng nhà máy

2.1.1.Tổng quát về địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí

Địa điểm xây dựng rất quan trọng đối với quá trình sản xuất của nhà máy thiết kế trước mắt và lâu dài Địa điểm hợp lý tạo điều kiện khai thác và tận dụng năng lực sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất của nhà máy

Địa điểm xây dựng nhà máy có ảnh hưởng lớn đến trạng thái cân bằng về chính trị, kinh tế, văn hoá xã hội của một vùng lãnh thổ Do đó, địa điểm xây dựng nhà máy trước hết phải nằm trong quy hoạch dài hạn về phân vùng kinh tế, phân vùng dân cư của trung ương và địa phương

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy thường do cơ quan chủ quản nhà máy thực hiện có sự tham gia ý kiến của cơ quan thiết kế cơ bản và của tổ chức thiết

kế nhà máy Việc lựa chọn ấy phải được cơ quan cấp trên có thẩm quyền thông qua

và quyết định bằng văn bản

Trong những tài liệu ban đầu kể trên thì bản nhiệm vụ thiết kế là quan trọng nhất

* Những căn cứ để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Muốn lựa chọn đúng địa điểm xây dựng nhà máy, trước tiên cần hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xây dựng, hoạt động của nhà máy

Các yếu tố ảnh hưởng thường được phân thành 3 nhóm:

- Các yếu tố thiên nhiên

- Các yếu tố kinh tế - kỹ thuật

- Các yếu tố chính trị - xã hội

1/ Các yếu tố thiên nhiên ảnh hưởng đến nhà máy

Kinh nghiệm cho thấy: các yếu tố thiên nhiên có ảnh hưởng lớn đến quá trình xây dựng cũng như quá trình hoạt động của nhà máy sau này Những yếu tố thiên nhiên đó thường bao gồm:

- Về đất đai, thổ nhưỡng

- Về khí hậu, địa hình, địa chất như nhiệt độ, độ ẩm, mạch nước ngầm

- Về khả năng cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu tại chỗ

2/ Các yếu tố về kinh tế - kỹ thuật ảnh hưởng tới nhà máy như:

- Hệ thống giao thông gồm đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, đường không

- Nguồn cung cấp năng lượng ( điện, khí đốt, nước, khí nén )

- Nguồn cung cấp nhân lực, vật tư kỹ thuật

- Khả năng phân công hợp tác sản xuất

- Khả năng đầu tư và khả năng tiêu thụ sản phẩm

3/ Các yếu tố về chính trị- xã hội ảnh hưởng tới nhà máy gồm có:

- Vùng dân cư (thành thị, nông thôn, miền núi )

- Khu vực trường học, bệnh viện, khu nghỉ mát, khu du lịch

2.1.2 Những nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Bên cạnh việc nghiên cứu phân tích một cách tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng nhằm loại trừ những yếu tố bất lợi và triệt để sử dụng những yếu tố có lợi, khi lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy, cần tuân theo những nguyên tắc cơ bản sau đây:

1/ Địa điểm xây dựng nhà máy phải gần với nguồn cung cấp vật tư, nguyên liệu năng lượng, lao động và nguồn tiêu thụ sản phẩm Có như vậy mới giảm được chi phí vận chuyển

2/ Địa điểm xây dựng nhà máy phải nằm trong quy hoạch phân vùng kinh tế, phân vùng dân cư của trung ương và địa phương

3/ Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải chú ý tránh những điều kiện thiên nhiên trực tiếp ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm (như nóng, ẩm, khí hậu vùng biển…)

4/ Địa điểm xây dựng phải đảm bảo an toàn như phòng cháy, đảm bảo an ninh quốc phòng

5/ Địa điểm xây dựng nhà máy cần phải thoả mãn những yêu cầu sau:

- Đủ diện tích để xây dựng mở rộng

- Không chiếm nhiều diện tích canh tác

- Điều kiện địa chất ổn định (không có mạch nước ngầm, không có hầm mỏ, không thường xảy ra động đất )

- Điều kiện san đào, xây dựng thuận tiện

- Khi nhà máy hoạt động không gây ảnh hưởng xấu đến khu vực lân cận (như độc hại, bụi bặm, chấn động )

6/ Địa điểm xây dựng nhà máy phải chú ý tới nguồn bổ sung nhân lực trước mắt và lâu dài Chú ý khả năng hợp tác sản xuất

2.1.3 Phương pháp toán xác định địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí

Địa điểm tối ưu để xây dựng nhà máy cơ khí được xác định theo chi phí ứng với từng địa điểm cụ thể (i) như sau:

Ki = KCi + T.KVi nhỏ nhất ( 2.1)

Ki: Chi phí toàn bộ ứng với địa điểm i (đồng)

KCi: Chi phí xây dựng nhà máy tại địa điểm i ( đồng)

KVi: Chi phí vận chuyển hàng năm trong sản xuất ứng với địa điểm i ( đồng/năm) T: Thời hạn sử dụng nhà máy ( năm)

Như vậy địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý nhất là địa điểm nào có chi phí toàn bộ Ki là ít nhất xét trong mối quan hệ với thời hạn sử dụng nhà máy T

2.1.4 Thủ tục chung về xác định địa điểm xây dựng nhà máy

Trình tự các công việc cần thực hiện để lập hồ sơ trình duyệt về địa điểm xây dựng nhà máy cơ khí như sau:

1/ Lập dự án xây dựng công trình

Chủ công trình dựa vào luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình để lập ra dự

án xây dựng công trình nhằm mục đích trình cơ quan hành pháp quốc gia hoặc địa phương duyệt dự án và định hướng về địa điểm xây dựng

2/ Khảo sát thực địa vị trí xây dựng đã được cơ quan hành pháp định hướng (thăm

dò điều kiện thiên nhiên, kinh tế kỹ thuật, chính trị xã hội…) so sánh các phương án

về địa điểm xây dựng đã được định hướng để chọn địa điểm tối ưu

3/ Lập hồ sơ về xác định địa điểm xây dựng để trình duyệt lên cơ quan hành pháp quốc gia hoặc cấp tỉnh gồm:

- Tờ trình xin xét duyệt địa điểm xây dựng

- Dự án xây dựng công trình

- Giải trình về các phương án địa điểm, lựa chọn địa điểm tối ưu

- Bản đồ khu vực về địa điểm xây dựng

- Bản đồ địa điểm dự kiến

- Các văn bản xác nhận hợp lý của địa điểm dự kiến

Cấp xét duyệt địa điểm xây dựng là tùy theo mức hạn ngạch của công trình Mức hạn ngạch công trình là giá trị vốn đầu tư cơ bản để xây dựng công trình

và được quy định theo từng thời kỳ phát triển VD năm 1978 là 2 triệu đồng cho

Công trình có vốn đầu tư xây dựng trên mức hạn ngạch sẽ do thủ tướng chính phủ xét duyệt về địa điểm xây dựng Công trình có vốn đầu tư xây dựng dưới mức hạn ngạch thường do bộ chủ quản công trình hoặc do chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh xét duyệt về địa điểm xây dựng

2.2 Cấu trúc tổng quát của một nhà máy cơ khí

Cấu trúc tổng quát của một nhà máy cơ khí tùy thuộc vào các yếu tố sau:

- Quy mô sản xuất/ sản lượng hàng năm

- Mặt hàng (kết cấu sản phẩm, độ phức tạp về công nghệ chế tạo)

- Kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất (trình độ kỹ thuật, mức độ chuyên môn hóa

và hợp tác liên doanh, liên kết sản xuất)

Khi thiết kế cấu trúc của nhà máy cơ khí cần theo quan điểm của lý thuyết hệ thống và kỹ thuật tin học nhằm xác định mối quan hệ hợp lý giữa các phân xưởng và

bộ phận trên cơ sở quá trình sản xuất của nhà máy

Thành phần cấu trúc của một nhà máy cơ khí gồm:

- Các phân xưởng, bộ phận sản xuất chính

- Các phân xưởng, bộ phận phụ

- Hệ thống kho

- Hệ thống năng lượng

- Hệ thống vận chuyển

- Hệ thống vệ sinh kỹ thuật an toàn lao động

- Các bộ phận quản lý, điều hành sản xuất

- Các bộ phận phục vụ sinh hoạt, văn hóa xã hội, y tế

Sau đây ta đi vào tìm hiểu cấu tạo cụ thể của từng thành phần cấu tạo một:

2.2.1 Các phân xưởng sản xuất chính

Những phân xưởng có nhiệm vụ trực tiếp làm thay đổi hình dạng, kích thước, trạng thái của phôi liệu để biến nó thành sản phẩm được gọi là những phân xưởng sản xuất chính Căn cứ vào trình tự hình thành sản phẩm, các phân xưởng chính được phân thành ba nhóm:

1/ Nhóm các phân xưởng chế tạo phôi

Tuỳ thuộc vào quy mô sản xuất, khả năng đầu tư xây dựng và yêu cầu sản xuất, các phân xưởng chế tạo phôi thường gồm có : Các phân xưởng đúc (đúc gang, đúc thép, đúc kim loại màu); Các phân xưởng gia công áp lực (rèn, dập, cán, ép, dập nguội ); Phân xưởng chuẩn bị phôi (nắn thẳng, bóc vỏ, khoan tâm, cưa đoạn )

2/ Nhóm các phân xưởng gia công cơ : thường là : Các phân xưởng hàn; Phân

xưởng sửa chữa bề mặt; Các phân xưởng cắt gọt (phân xưởn gia công chi tiết đặc biệt, phân xưởng gia công bánh răng, phân xưởng gia công chi tiết tiêu chuẩn )

3/ Nhóm các phân xưởng ở giai đoạn kết thúc như : Phân xưởng lắp ráp; Phân

xưởng nhiệt luyện; Phân xưởng sơn, mạ, phun kim loại; Phân xưởng bao bì, đóng gói

2.2.2 Các phân xưởng phụ

Để phụ trợ cho các phân xưởng sản xuất chính làm việc liên tục, chủ động và

ổn định, thường trong nhà máy cơ khí cần có các phân xưởng phụ sau; Phân xưởng dụng cụ Phân xưởng khuôn, mộc mẫu; Các phân xưởng sửa chữa (cơ điện, xây dựng)

2.2.3 Hệ thống kho tàng trong nhà máy

Để cho quá trình sản xuất diễn ra nhịp nhàng, đồng thời giải quyết tốt vấn đề bảo quản vật tư, sản phẩm, trong nhà máy nhất thiết phải có hệ thống kho; Hệ thống kho thường gồm có; Kho vật liệu của nhà máy (kho vật liệu hiếm, kho vật liệu thông thường); Kho nhiên liệu (than, củi, dầu mỡ, hoá chất ); Kho trung gian (chứa bán thành phẩm); Kho dụng cụ; Kho trang bị công nghệ (đồ gá, dụng cụ cắt); Kho thành phẩm

2.2.4 Các tổ chức năng lượng thường bao gồm: Trạm phát điện, trạm biến thế, máy nổ; Trạm khí nén, nồi hơi, xăng dầu; Hệ thống sản xuất, phân phối điện, khí nén, cấp thoát nước

2.2.6 Các tổ chức vệ sinh kỹ thuật - an toàn lao động :như: Hệ thống hút bụi, thông

gió, điều hoà nhiệt độ Hệ thống làm sạch nước bẩn, trạm bơm, bể lọc, bể chứa Các trạm trang bị bảo hộ lao động

2.2.7 Các bộ phận phục vụ trong nhà máy :thường có:

- Ban giám đốc nhà máy,

- Văn phòng hành chính, sự nghiệp

- Các phòng chức năng.Cơ quan tổ chức, giáo dục, đào tạo

- Trạm cấp cứu, bệnh xá, nhà nghỉ Trạm thông tin liên lạc, hệ thống truyền thanh, điện thoại Các trạm gác, trạm bảo vệ Nhà ăn tập thể Câu lạc bộ

Ở trên đã giới thiệu một cách khái quát các thành phần cấu tạo của nhà máy

cơ khí Tuy nhiên tuỳ thuộc vào một qui mô của nhà máy, khả năng đầu tư xây dựng

và mức độ yêu cầu cụ thể, các phân xưởng, bộ phận và tổ chức có thể chia nhỏ ra hay kết hợp lại thành một bộ phận chung cho phù hợp

2.3 Sơ đồ biểu diễn hệ thống tổ chức tổng quát của nhà máy

Sơ đồ cấu trúc tổng quát là cơ sở để quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy cơ khí được xây dựng theo mối quan hệ sản xuất trong nhà máy Trong thiết kế nhà máy (xí nghiệp) cơ khí thường dùng hai dạng sơ đồ: sơ đồ mô hình xí nghiệp và sơ đồ mô hình sản xuất → sơ đồ khối

Hình 2.1 Mô hình xí nghiệp cơ khí

Hình 2.2.Mô tả sơ đồ khối tổng quát của một nhà máy cơ khí

Nhập kho ngoài vào

Các phân xưởng chế tạo phôi Đúc rèn dập hàn

Kho trung gian 1 Các phân xưởng gia công cơ khí

Phân xưởng nhiệt luyện

Px sử dụng phế liệu Phân xưởng sơn mạ

Kho tạp phẩm

Kho trung gian 2

Các phân xưởng lắp ráp ( lắp

bộ phận và lắp chung)

Trang trí mỹ thuật

Kiểm tra chất lượng Bao gói

Kho thành phẩm

Vận chuyển Cấp thoát nước Kiểm tra trung gian

2.4 Thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy cơ khí

2.4.1 Tài liệu cần thiết

Khi thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy cơ khí cần có những tài liệu ban đầu sau đây:

1/ Các văn bản, tài liệu cụ thể về địa điểm xây dựng nhà máy, bao gồm các văn bản hợp pháp cho phép của cấp trên về địa điểm, diện tích, ranh giới Kèm theo đó là các tài liệu về địa chất công trình, về địa lý kinh tế, về văn hoá xã hội có liên quan tới quá trình xây dựng, hoạt động của nhà máy trước mắt và lâu dài

2/ Chương trình sản xuất của nhà máy có nêu rõ loại sản phẩm, sản lượng, thời gian bắt đầu xây dựng, bắt đầu sản xuất

3/ Quy trình công nghệ và các tài liệu có liên quan đến quy trình công nghệ như các

sơ đồ, các loại trang thiết bị

4/ Quy mô của các phân xưởng (cỡ, loại) và nhu cầu diện tích của chúng

5/ Các sơ đồ cấu trúc tổng quát của nhà máy, các phân xưởng, bộ phận

6/ Các nhu cầu về nhân lực theo từng loại: nam, nữ, vùng dân cư, chỗ ở, nội, ngoại trú, tập thể hay gia đình

7/ Các nhu cầu về năng lượng (điện, nước, khí nén, hơi đốt ) của từng bộ phận, phân xưởng

8/ Các nhu cầu về văn hoá, xã hội, y tế

9/ Nếu thiết kế mở rộng phát triển thì phải có đủ các tài liệu về hiện trạng nhà máy

có sẵn (hoặc chương trình sản xuất của nhà máy tương tự)

10/ Thiết kế mẫu ( đối với thiết kế công trình mới)

2.4.2 Nguyên tắc thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng

Khi bố trí mặt bằng nhà máy, cần tuân thủ các nguyên tắc cơ bản sau đây: 1/ Tuỳ theo khả năng, cần bố trí vị trí tương quan giữa các phân xưởng bộ phận theo trình tự của quá trình sản xuất ra sản phẩm sao cho đường vận chuyển là ngắn nhất 2/ Xác định sơ đồ bố trí tổng mặt bằng thích hợp với địa hình cụ thể ( Hình 2.3)

- Với khu đất hình chữ nhật dài cần bố trí các phân xưởng, bộ phận nối tiếp hoặc song song nhau dọc theo chiều dài của khu đất xây dựng, đảm bảo dòng vận chuyển thẳng

- Với khu đất vuông cần bố trí các phân xưởng, bộ phận theo chu vi khu đất xây dựng, dòng vận chuyển có hình vòng tròn

5/ Tận dụng lượng bố trí mặt bằng để sử dụng tốt nhất hệ thống đường giao thông Các đường vận chuyển, đi lại phải thuận tiện, không cản trở vận chuyển, không nên cắt nhau

6/ Nên bố trí phân xưởng chính và phụ có liên quan nhau trong cùng một phạm vi 7/ Chú ý bố trí hệ thống cây xanh trong mặt bằng nhà máy để cân bằng môi trường 8/ Các phân xưởng bộ phận phải được bố trí ở các vị trí không gây ảnh hưởng xấu tới các phân xưởng, bộ phận khác Cổng ra vào cần bố trí cách xa các phân xưởng… 9/ Chú ý khả năng sử dụng chung các công trình công cộng sẵn có của nhà máy cũng như các nhà máy lân cận để giảm chi phí xây dựng và nâng cao hiệu quả sử dụng

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí tổng mặt bằng nhà máy theo địa hình cụ thể

Loại dòng vật liệu có dạng thẳng cho khả năng vận chuyển lớn Thường ứng dụng vào các nhà máy có qui mô sản xuất lớn, lượng vận chuyển đáng kể

Dòng vật liệu có dạng gấp khúc khép kín thường được sử dụng với lượng vận chuyển nhỏ hơn dạng thẳng

Trường hợp a, b, c, d là loại dòng vật liệu có dạng răng lược đơn giản - các toà nhà được xây dựng liên tiếp nhau có dạng chữ U

Trường hợp e, f, g là loại dòng vật liệu dạng răng lược phức tạp Các toà nhà được xây dựng tạo thành hình răng lược, tức là các phân xưởng gia công sản phẩm được bố trí song song với nhau và phân xưởng lắp ráp được bố trí vuông góc với các phân xưởng gia công

Loại dòng vật liệu này thường dùng cho các phân xưởng, nhà máy có yêu cầu cao về thông gió và chiếu sáng (ví dụ các phân xưởng rèn dập)

Ví dụ về thiết kế tổng mặt bằng nhà máy:

Để dễ hình dung kết quả cuối cùng của công việc thiết kế mặt bằng tổng thể, ta đơn

cử một ví dụ về sơ đồ mặt bằng nhà máy chế tạo ôtô ALFA ROMEO Đây là nhà máy có 18000 công nhân, hàng ngày có thể sản xuất đến 1000 ôtô có chất lượng Nhà máy nằm ở miền nam Italia

Những ký hiệu trên mặt bằng nhà máy ALPHA ROMEO ở hình 2.4

1/ Nhà văn phòng

2/ Phân xưởng dập

3/ Phân xưởng lắp ráp vỏ xe và sơn

Hình 2.4 Mặt bằng nhà máy ALPHA ROMEO

4/ Phân xưởng cơ khí

( Cắt gọt, lắp ráp) Các phân xưởng, bộ phận phụ ( Dụng cụ, cơ điện…) Các phòng ban chức năng, khu vực sinh

hoạt chung Cổng chính

2.5 Quy hoạch mặt bằng phân xưởng sản xuất

Mặt bằng của từng phân xưởng sản xuất trong nhà máy cơ khí cần được thiết

kế, quy hoạch hợp lý trên cơ sở những nguyên tắc và phương pháp nhất định

2.5.1 Nguyên tắc bố trí thiết bị công nghệ

Thiết bị công nghệ phục vụ các công đoạn của quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí trong nhà máy thiết kế cần được bố trí tại mặt bằng các phân xưởng sản xuất theo nguyên tắc chung như sau:

1 Bố trí máy theo mối quan hệ về công nghệ để đảm bảo dây chuyền sản xuất hợp lý, những máy có quan hệ sản xuất thường xuyên và chặt chẽ lắp đặt gần nhau

2 Nếu bố trí nhiều máy trên một mặt bằng phải chú ý đảm bảo khoảng cách quy định giữa các máy và giữa các máy với kết cấu xây dựng của nhà xưởng( tường, cột), với đường vận chuyển…

3 Vị trí của từng máy đặt trong phân xưởng hoặc dây chuyền sản xuất cần được xác định sao cho chi phí vận chuyển trong sản xuất là ít nhất

2.5.2 Áp dụng kỹ thuật mô hình để lập quy hoạch mặt bằng phân xưởng sản xuất

Kỹ thuật mô hình tạo điều kiện rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả kinh

tế, quy hoạch mặt bằng phân xưởng sản xuất

Bản chất của kỹ thuật mô hình là dùng các mô hình máy, thiết bị công nghệ

đã thu nhỏ theo tỉ lệ quy định (1/100; 1/50) dưới dạng mô hình 2D hoặc 3D để lập các phương án quy hoạch mặt bằng trên diện tích mặt bằng sản xuất thực cũng đã được thu nhỏ theo tỉ lệ tương ứng Các phương án mặt bằng đã lập có thể được ghi nhận lại bằng cách vẽ lại hoặc chụp ảnh để so sánh và chọn phương án tối ưu

Hình 2.6 Mô hình phẳng 2D của máy cắt kim loại

2.5.3 Quy định về bố trí mặt bằng phân xưởng

Mặt bằng phân xưởng được bố trí trên cơ sở đảm bảo hợp lý vị trí các máy

so với đường vận chuyển theo cấu trúc của dây chuyền công nghệ và những khoảng cách an toàn theo quy định

Thợ

Vị trí thao tác vận hành

1/ Vị trí các thiết bị công nghệ so với đường vận chuyển

Trong thực tế các thiết bị công nghệ thừng được bố trí với đường vận chuyển theo những phương thức sau:

- Máy được đặt song song với đường vận chuyển ( Hình 2.7a)

- Máy được đặt vuông góc với đường vận chuyển ( Hình 2.7b)

- Máy được đặt nghiêng so với đường vận chuyển ( Hình 2.7c)

- Máy được bố trí giữa hai đường vận chuyển ( Hình 2.7d)

- Máy được bố trí hai bên đường vận chuyển ( Hình 2.7e)

2/ Bố trí các máy theo cấu trúc của dây chuyền công nghệ ( thành cụm, nhóm máy, thành đường dây máy thẳng như hình 2.8)

3/ Bố trí các máy đảm bảo những khoảng cách an toàn theo quy định:

- Khoảng cách giữa máy với tường nhà ( hình 2.9a)

- Khoảng cách máy với cột nhà ( Hình 2.9b)

- Khoảng cách giữa máy với đường vận chuyển, đường đi ( Hình 2.9c)

- Khoảng cách giữa các máy đặt liên tiếp nhau theo chiều dài máy ( Hình 2.9d)

- Khoảng cách giữa các máy đặt quy lưng vào nhau ( Hình 2.9e)

- Khoảng cách giữa các máy đặt vuông góc với đường vận chuyển ( Hình 2.9f)

- Chiều rộng của đường vận chuyển giữa hai hàng máy (Hình 2.9g)

Hình 2.8 Bố trí các thiết bị theo dạng cấu trúc của dây chuyền công nghệ

Bảng 2.1 Khoảng cách giữa máy với tường nhà xưởng

0,4 0,5 0,6 0,8

0,9 1,2 1,2 1,5

a) Khoảng cách giữa máy với tường nhà xưởng

Bảng 2.2 Khoảng cách giữa máy với cột nhà xưởng

0,4 0,5 0,6 0,8

0,8 0,9 1,0 1,2

b) Khoảng cách giữa máy với cột nhà xưởng

c) Khoảng cách giữa máy với đường vận chuyển

e) Khoảng cách giữa các máy đặt vuông góc với đường vận chuyển

Bảng 2.3 Khoảng cách giữa các máy đặt vuông góc với đường vận chuyển

1,6 1,6 1,6

0,8 0,9 1,0