Giáo trình Thiết kế nhà máy cơ khí - Chương 1: Những vấn đề cơ bản về thiết kế nhà máy cơ khí - Nguyễn Ngọc Kiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY-VIỆN CƠ KHÍ THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ TS. Nguyễn Ngọc Kiên Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Nhà máy cơ khí Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Nội dung CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY CƠ KHÍ CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LẮP RÁP Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên NỘI DUNG 1.1 Khái niệm chung 1.2 Nội dung kinh tế kỹ thuật và tổ chức của công trình thiết kế 1.3 Tài liệu ban đầu 1.4 Phương pháp thiết kế 1.5 Các giai đoạn thiết kế 1.6 Hồ sơ trình duyệt để thẩm định đề án thiết kế nhà máy cơ khí 1.7 Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật và xã hội Lĩnh vực chuyên môn quan trọng của ngành cơ khí mang tính tổng hợp cao  Thiết kế kết cấu sản phẩm  Thiết kế công nghệ chế tạo sản phẩm  Thiết kế trang thiết bị  Thiết kế dụng cụ sản xuất  Tổ chức sản xuất theo dây truyền công nghệ Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Ảnh hưởng lâu dài đến quá trình sản xuất nhà máy được cải tạo hoặc xây dựng mới Thiết kế mới, cải tạo nhà máy giúp tận dụng hiệu quả sức sản xuất, tăng thu nhập, cải thiện đời sống Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.1.2 Quá trình sản xuất là cơ sở thiết kế Chức năng nhà máy là chế tạo các mặt hàng cơ khí. Đáp ứng nhanh và có hiệu quả nhu cầu thị trường. Có sức cạnh tranh trên thị trường hàng hoá cơ khí nội địa và quốc tế. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Tổng quan về quá trình sản xuất Đầu vào: - vật tư - Vốn - Loại SP - Sản lượng Tạo phôi Quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí Gia công Lắp ráp Đóng gói Đầu ra: - Sản phẩm - Chất lượng - Giá thành - Năng suất - Lợi nhuận Các quá trình phụ: năng lượng, vận chuyển, bảo quản, sửa chữa, quản lý, đào tạo Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.1.3 Nội dung thiết kế Thiết kế cải tạo: để thay đổi mặt hàng hoặc tăng sản lượng hoặc thay đổi về công nghệ chế tạo  Phân tích sự thay đổi của chương trình sản xuất.  nghiên cứu hoạt động sản xuất kinh doanh hiện tại. đưa ra phương án cải tạo hợp lý: tận dụng tối đa năng lực sản xuất hiện có, loại trừ hạn chế của quá trình sản xuất. Ưu điểm: không cần vốn đầu tư lớn nhưng có khả năng mang lại hiệu quả cao. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Thiết kế mới:  Phân tích các tài liệu ban đầu về sản phẩm  Sản lượng  Phương án công nghệ.  Tổ chức sản xuất.  Đinh mức lao động  Thời hạn đưa công trình vào hoạt động Để ra phương án thiết kế hợp lý nhất. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Loại thiết kế mới: mang tính chất hệ thống, hoàn chỉnh, phản ứng kịp thời với những thành tựu và giải pháp tiên tiến về kỹ thuật và công nghệ Nhìn chung khi thiết kế nhà máy cần quan tâm:  Chương trình sản xuất  Qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm  Qui hoạch tổng mặt bằng và các mặt bằng bộ phận  Phương tiện vận chuyển, kho tàng, vật tư kỹ thuật  Để đảm bảo cho quá trình sản xuất đạt hiệu quả cao, tương ứng với trình độ phát triển khoa học kỹ thuật về mặt kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.1.4 Tổ chức công tác thiết kế Thiết kế nhà máy cơ khí là công việc tổng hợp và phức tạp. Cộng tác chặt chẽ  Chuyên gia khoa học kỹ thuật  Quản lý kinh tế-kỹ thuật thuộc nhiều chuyên môn khác nhau trong từng giai đoạn thiết kế. Phải có một chủ nhiệm công trình quản lý và điều hành.  Có trình độ chuyên môn về cơ khí chế tạo ít nhất phải có một kỹ sư cơ khí có khả năng tổ chức, điều hành tập thể thiết kế đạt hiệu quả tốt nhằm đảm bảo chất lượng và thời hạn thiết kế công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.1.5 Những qui định chung Khi thiết kế nhà máy cơ khí cần phải tuân thủ mọi pháp lệnh và quy định về quản lý kinh tế xã hội của nhà nước  Luật tổ chức doanh nghiệp  Luật đầu tư, luật lao động  Luật đất đai  Luật bảo vệ tài nguyên và môi trường.... Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Một số khái niệm cơ bản Công trình: Là đơn vị có tính chất độc lập về kỹ thuật và không gian của nhà máy hoặc phân xưởng thíêt kế: toà nhà, trạm điện, kho,... Một công trình gồm nhiều hạng mục công trình Chủ đầu tư: Là cơ quan cấp hoặc cho vay vốn đầu tư.  Ngân hàng đầu tư và phát triển, ngân hàng tín dụng, công ty cổ phần...  Chủ đầu tư còn là chủ dự án, nghĩa là có chức năng huy động và tìm nguồn vốn cho công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Cơ quan thiết kế:  Là tổ chức đảm nhận chức năng thiết kế công trình  Cung cấp các tài liệu và bản vẽ thiết kế công trình  Giám sát quá trình thực hiện đề án thiết kế công trình trong thực tế  Xây dựng và vận hành khai thác công trình.  Cơ quan thiết kế thường là phòng thiết kế tại các bộ hoặc các viện: viện Cơ Khí-ĐHBKHN, Viên Narime, viện IME, LILAMA, COMA Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Cơ quan xây lắp và tổ chức:  Chịu trách nhiệm xây dựng và lắp đặt công trình (nhà xưởng, thiết bị) từ khi bắt đầu thi công đến khi bàn giao nghiệm thu: Công ty xây dựng thăng long, tổng công ty lắp máy LILAMA Hạn ngạch công trình:  Là mức quy định hiện thời về giá trị vốn đầu tư xây dựng để phân cấp công trình theo: công trình dưới hạn ngạch và công trình trên hạn ngạch. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Tài liệu thiết kế: gồm các bản vẽ và thuyết minh về toàn bộ công trình Khi thiết kế công trình, cần có những tài liệu cơ bản sau:  Hợp đồng thiết kế công trình.  Luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình  Các bản vẽ sản phẩm, bộ phận, cụm, nhóm, chi tiết cơ khí.  Các tài liệu điều tra, khảo sát về địa điểm xây dựng công trình.  Các văn bản thiết kế về hợp tác (liên doanh, liên kết) trong thiết kế, xây dựng công trình và trong quá trình sản xuất tại nhà máy sau này (cung ứng vật tư kỹ thuật , lao động, năng lượng, vốn, tiêu thụ sản phẩm, đào tạo nhân lực kỹ thuật.....) Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Khi trình duyệt đề án thiết kế công trình, ta cần có những tài liệu sau:  Tập thuyết minh giải trình về toàn bộ công trình đã thiết kế gồm toàn bộ các nội dung đã tính toán thiết kế về công nghệ, kiến trúc và xây dựng, các bản thống kê, sơ đồ, biểu đồ, các bản vẽ... được xây dựng theo luận cứ kinh tế kỹ thuật-xã hội-môi trường.  Các bản vẽ mặt bằng tổng thể và mặt bằng từng bộ phận công trình.  Các bản vẽ kiến trúc, nhà xưởng công trình.  Các số liệu kinh tế kỹ thuật cơ bản của công trình (năng lực và hiệu quả sản xuất, hiệu quả đầu tư, thời hạn hoàn thành vốn đầu tư,....), nêu cụ thể cho từng hạn mục công trình (phân xưởng, bộ phận) Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.2. Nội dung kinh tế kỹ thuật và tổ chức của công trình thiết kế 1.2.1 Nội dung kinh tế 1-Xác định chương trình sản xuất gồm:  loại sản phẩm, sản lượng, thời hạn tồn tại, giá thành ước tính theo khả năng cạnh tranh trên thị trường...trên cơ sở hoạt động tiếp cận thị trường tiêu thụ trong và ngoài nước (marketting) 2-Tìm hiểu và dự trữ nguồn cung cấp các nhu cầu cho quá trình sản xuất của công trình (nguyên vật liệu chính và phụ, nhiên liệu, khí nén, nước, điện, lao động...) 3-Phối hợp các cơ quan chức năng để điều tra, khảo sát, lựa trọn địa điểm xây dựng công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 4-Xác định quy mô, cấu tạo của công trình (lớn, vừa, nhỏ). 5-Lập kế hoạch dự kiến khả năng mở rộng và phát triển nhà máy sau này. 6-Lập phương án liên doanh, liên kết sản xuất với các xí nghiệp. 7-Giải quyết vấn đề cung cấp vốn đầu tư, thiết bị, vật liệu xây dựng...trên cơ sở phối hợp trách nhiệm với các cơ quan có liên quan và phía đối tác xây dựng công trình. 8-Nghiên cứu, lập phương án giải quyết vấn đề đời sống, sinh hoạt, văn hoá, phúc lợi xã hội đối với lực lượng lao động trong nhà máy. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.2.2 Nội dung kỹ thuật 1-Thiết kế các quá trình công nghệ và dây truyền sản xuất để chế tạo sản phẩm cơ khí (chế tạo phôi, gia công cơ, nhiệt, kiểm tra chất lượng, lắp ráp, bảo quản, bao gói..) theo trương trình của nhà máy thiết kế là trọng tâm kỹ thuật rất quan trọng và phức tạp. 2-Xác định thời gian cần thiết để chế tạo một sản phẩm và toàn bộ sản lượng. 3-Tính toán, xác định số lượng, chủng loại trang thiết bị và dụng cụ công nghệ cần thiết ứng với các công đoạn, phân xưởng sản xuất (chế tạo phôi, gia công, nhiệt luyên, lắp ráp, kiểm tra...) Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 4-Xác định bậc thợ và số lượng công nhân sản xuất, số lượng kỹ thuật viên, lực lượng quản lý và phục vụ sản xuất. 5-Xác định khối lượng và giải pháp cung cấp phôi liệu, nhiên liệu, năng lượng, nước ...cho các công đoạn và phân xưởng sản xuất. 6-Lập sơ đồ vận chuyển, xác định phương tiện vận chuyển trong từng phân xưởng, bộ phận sản xuất và toàn nhà máy. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 7-Giải quýêt các vấn đề vệ sinh kỹ thuật, môi trường, an toàn lao động, phòng chống cháy nổ, đảm bảo điều kiện thông gió, chiếu sáng và môi trường làm việc thích hợp, bố trí thao tác và chỗ làm việc khoa học để lao động với chất lượng và năng suất cao nhất. 8-Xác định nhu cầu về diện tích, bố trí hợp lý mặt bằng sản suất các phân xưởng, bộ phận và tổng mặt bằng nhà máy. 9-Xác định kết cấu kiến trúc nhà xưởng cho các hạng mục công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.2.3 Nội dung tổ chức 1-Xác định cơ cấu của hệ thống quản trị và điều khiển nhà máy quy định quan hệ giữa các phòng ban, phân xưởng, bộ phận; nêu rõ chức năng của từng đơn vị dưới sự điều hành của hội đồng quản trị xí nghiệp, công ty (ban điều hành), hội đồng doanh nghiệp. 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, quản đốc phân xưởng đến công nhân sản xuất tại các dây truyền công nghệ. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 3-Lập các phương thức tổ chức và quản lý lao động, bồi dưỡng chuyên môn, đào tạo lao động (thi nâng bậc thợ, đào tạo lại, đào tạo nâng cao) 4-Tổ chức hệ thống bảo vệ nhà máy. 5-Giải quýêt các hoạt động sinh hoạt chính trị, văn hoá xã hội của các nhân viên trong nhà máy. Tóm lại: Yêu cầu cơ bản ở đây là đảm bảo cho nhà máy thiết kế là một hệ thống đồng bộ về các mặt kỹ thuật, tổ chức và kinh tế phù hợp với trình độ phát triển của khoa học kỹ thuật và điều kiện sản xuất cụ thể sao cho quá trình sản xuất của nhà máy đạt hiệu quả cao và đáp ứng tốt nhu cầu xã hội. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3 Tài liệu ban đầu Hợp đồng thiết kế là văn bản ký kết trách nhiệm kinh tế giữa chủ công trình và tổ chức thiết kế. Giải trình về công trình sẽ thiết kế gọi là luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình được xây dựng dưới dạng dự án. Các bản vẽ sản phẩm gồm: bản vẽ lắp sản phẩm, bộ phận, cụm; các bản vẽ chi tiết cơ khí có trong các sản phẩm chính và phụ với các điều kiện kỹ thuật cần thiết Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Các tài liệu điều tra, khảo sát về địa điểm xây dựng nhà máy. Các văn bản liên doanh liên kết, hợp tác sản xuất và tiêu thụ sản phẩm gồm: hợp đồng dài hạn về cung ứng nguyên vật liệu, năng lượng và các nhu cầu khác cho quá trình sản xuất, hợp đồng về tiêu thụ sản phẩm. Trong các tài liệu trên thì luận chứng kinh tế kỹ thuật là tài liệu ban đầu quan trọng nhất, quyết định nhất đối với quá trình thiết kế công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.1.Luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình Nhà máy cơ khí  Là một công trình phải được khai thác, sử dụng tối ưu và lâu dài, thường là trên 30 năm.  Vì vậy phải qua giai đoạn phân tích, nghiên cứu, so sánh, lựa trọn sơ bộ để đưa ra những kết quả làm cơ sở cho các chủ đầu tư xem xét để quyết định.  Giai đoạn này gọi là lập dự án sơ bộ hay dự án tiền khả thi. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Nội dung cơ bản của luận chứng kinh tế kỹ thuật về công trình bao gồm: 1-Tên gọi chính xác và tên gọi tắt được quốc tế hoá, chức năng sản xuất và kinh doanh của nhà máy cơ khí: nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo 2-Phương án sản phẩm chính, phụ, nêu rõ điều kiện kỹ thuật cơ bản, giá trị sử dụng, qui cách, mẫu mã, nhãn hiệu,... Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 3-Sản lượng hàng năm, quy mô sản xuất của từng loại sản phẩm sẽ được chế tạo:  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 để chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ, xác định các kênh phân phối sản phẩm. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 4-Xác định phạm vi và chức năng của nhà máy trong hệ thống công nghiệp chế tạo sản phẩm cơ khí nói chung.  Khả năng hỗ trợ và phát triển kinh tế ngành  Kinh tế vùng lãnh thổ khi cần thiết  Chức năng bảo hành  Sửa chữa thiết bị  Sản xuất phụ tùng thay thế.... Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 5-Địa điểm xây dựng nhà máy, dự kiến khả năng phát triển và mở rộng sau này. 6-Các phương án đầu tư về công nghệ và các giải pháp kỹ thuật phù hợp với quá trình sản xuất trên cơ sở  Các số liệu về diện tích và mặt bằng sản xuất  Trang thiết bị công nghệ  Nguồn đào tạo và bổ sung nhân lực. Từ đó ước tính giá trị vốn đầu tư cần thiết để xây dựng nhà máy, ước tính chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 7-Phân tích các số liệu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhằm phản ánh tính khả thi, tính hiệu quả của công trình  Chế độ lao động (số ca sản xuất hàng ngày, số ngày làm việc hàng năm)  Năng suất lao động tính cho một đơn vị diện tích sản xuất Một công nhân sản xuất Một đơn vị giá trị vốn đầu tư... Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 8-Xác định thời hạn hoàn vốn đầu tư xây dựng công trình trên cơ sở phân tích đầy đủ và khách quan về chi phí doanh thu và lợi nhuận. 9-Phương án tổ chức và kế hoạch thực hiện quá trình thiết kế nhà máy  phân chia các giai đoạn thiết kế  Nội dung chi tiết của từng giai đoạn thiết kế  Các thiết kế phải nối tiếp nhau chặt chẽ và hài hoà  Đảm bảo chất lượng, thời gian thiết kế và mục tiêu dự án. 10-Kết luận và những kiến nghị cần thiết khác. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.2. Xác định trương trình sản xuất của nhà máy cơ khí. Chương trình sản xuất (CTSX) của nhà máy (doanh nghiệp) cơ khí được xác định theo những cơ sở quan trọng sau: Quy mô của công trình theo quy hoạch phát triển chung của nền 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. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Nội dung của chương trình sản xuất đối với một nhà máy cơ khí thường là: Mặt bằng (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 tỷ lệ phế phẩm và dự trữ) Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Chương trình sản xuất có thể được xác lập chính xác hoặc gần đúng: Xác lập chính xác: Phải tiến hành hai khối lượng công việc rất tổng hợp và phức tạp là:  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, nguồn lao động, sản lượng chế tạo, thời hạn sản xuất, giá thành sản xuất v.v  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, sản lượng, giá thành, nguồn vật tư, nguồn năng lượng, nguồn lao động. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Xác lập gần đúng: bằng hai cách sau:  Cách 1: xác định CTSX trên cơ sở phân loại sản phẩm có trong định hướng sản xuất. Cách này 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 độ chính xác cao hơn nhưng phức tạp hơn. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Khi xác định CTSX theo cách 1 và 2 đều phải giải quyết các nội dung sau: • Phân loại, phân nhóm đối tượng sản xuất theo đặc điểm kết cấu và công nghệ chế tạo. • Chọn đối tượng đại diện (điển hình) cho mỗi nhóm sản phẩm hoặc chi tiết. • Lập quy trình công nghệ cho đối tượng đại diện của từng nhóm. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên • Quy đổi số lượng các loại khác ra đối tượng điển hình của từng nhóm theo quan hệ quy đổi sau: Ni = Noi.K Noi - là sản lượng theo yêu cầu của loại đối tượng i (chiếc/năm) K- là hệ số quy đổi Ni - là số lượng đã quy đổi của loại i ra loại đại diện Hệ số quy đổi K xét đến sự khác nhau về kết cấu, số lượng giữa từng loại đối tượng khác so với loại đại diện của nhóm. K = K1.K2.K3 Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên K1 là hệ số quy đổi theo trọng lượng sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí, xác định theo biểu thức thực nghiệm sau: Qi là trọng lượng loại đang xét i Q0 là trọng loại đại diện của nhóm. 3 2 0 1 )( Q Q K i Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên K2 là hệ số quy đổi theo độ phức tạp về kết cấu và công nghệ, có thể xác định như sau: A- là tổng thời gian cần thiết để chế tạo hoàn chỉnh một đối tượng loại i B- là tổng thời gian cần thiết để chế tạo hoàn chỉnh một đối tượng loại đại diện. B A t t K nc inc    0 2 Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên K3 là hệ số quy đổi theo sản lượng, có thể xác định theo biểu thức thực nghiệm sau: N0 = (0,1÷10).Ni thì x = 0,15÷0,2; là sản lượng yêu cầu của loại đại diện. Ni là sản lượng yêu càu của loại đang xét i. x iN N K )( 03  Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Chú ý Nếu số loại sản phẩm nhiều, số lượng từng loại ít và sản phẩm có kết cấu giống nhau thì nên phân loại chi tiết theo các dạng cơ bản là: hộp, trục, càng, bạc, bánh răng, Chọn chi tiết đại diện theo các nhóm kích thước (nhỏ, vừa, lớn), rồi lập quy trình công nghệ và định mức thời gian chế tạo theo chi tiết đại diện cho từng nhóm kích thước đó. Nếu định hướng sản xuất chưa cụ thể (chỉ định hướng theo khối lượng sản phẩm hoặc giá trị sản lượng tính bằng tiền. Thí dụ 1000 tấn sản phẩm/năm, 100 tỉ đồng giá trị sản xuất/năm. Thì cần chọn sản phẩm đại diện. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.3 Các yếu tố cơ bản trong tài liệu ban đầu (chìa khoá thiết kế). 1.3.3.1 Sản phẩm  Sản phẩm của nhà máy cơ khí thường là các loại máy móc, trang bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế khác nhau như: GTVT, điện lực, hoá chất, chế biến lương thực và thực phẩm, dệt may Những sản phẩm này do nhiều loại chi tiết có hình dạng và kích thước khác nhau lắp ghép thành. Cần phải phân tích tính công nghệ trong kết cấu, bộ phận, cụm và chi tiết. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên  Phân tích điều kiện kỹ thuật của sản phẩm, bộ phận, cụm, chi tiết để xác định giải pháp công nghệ chế tạo tối ưu.  Phân tích các chuỗi kích thước cơ bản của sản phẩm, bộ phận, cụm để xác định các phương pháp lắp ráp và kiểm tra thích hợp.  Phân tích kết cấu sản phẩm và chi tiết để chọn loại thiết bị có kích thước và công suất phù hợp và tỹ lệ từng loại thiết bị. Chú ý định hướng đa dạng hoá sản phẩm trong sản xuất, nghĩa là nhà máy cần phải chế tạo nhiều loại sản phẩm với kết cấu đa dạng, nhiều cỡ phù hợp với thị hiếu của người sử dụng, đồng thời có thể khai thác ở mức độ cao năng lực sản xuất của các dây truyền công nghệ. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.3.2. Sản lượng và dạng sản xuất a. Sản lượng Là số lượng sản phẩm được chế tạo theo chương trình sản xuất hàng năm của nhà máy, còn gọi là sản lượng định hình. Số lượng cụ thể của các loại chi tiết trong sản phẩm cần chế tạo được xác định như sau:  Ni là số lượng cần chế tạo của loại chi tiết i (chiếc/năm)  N0 là sản lượng định hình của sản phẩm (chiếc/năm)  mi là số lượng chi tiết loại i trong sản phẩm  là tỷ lệ % số chi tiết dự trữ để phòng ngừa sự cố.  là tỷ lệ % số chi tiết phế phẩm không tránh khỏi. ) 100 1)( 100 1.(.0 ii ii mNN   Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên b. Dạng sản xuất Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là:  sản lượng  tính ổn định của sản phẩm  tính lặp lại của quá trình sản xuất  trình độ chuyên môn hoá các trạm công nghệ trong quá trình sản xuất. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Dạng sản xuất có thể được xác định gần đúng theo các yếu tố sau:  Trọng lượng và số lượng chi tiết (tra bảng)  Độ lớn của loạt chi tiết (tra bảng)  Trình độ chuyên môn hoá các trạm công nghệ (tra bảng)  Trình độ chuyên môn hoá các trạm công nghệ có liên quan đến số lượng các nguyên Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Trình độ chuyên môn hóa được tính: Kc = n/m  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. Khi xác định dạng sản xuất theo mức độ chuyên môn hoá Kc phải có quy trình công nghệ chính xác vì phải có số lượng các nguyên công và số lượng thiết bị công nghệ. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.3.3 Quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm Quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí là  tài liệu ban đầu quan trọng nhất để thiết kế nhà máy và các phân xưởng sản xuất  Nó cho biết quá trình sản xuất sẽ diễn ra như thế nào  thứ tự các công đoạn và thứ tự các nguyên công của từng công đoạn  các quá trình biến đổi trạng và tính chất của đối tượng ứng với các công đoạn  hình thức vận chuyển trong sản xuất theo quá trình vận động dòng vật liệu trên từng đơn vị mặt bằng sản xuất trong phạm vi không gian theo thiết kế. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.3.4 Các hoạt động phụ trợ Các hoạt động phụ trợ cho quá trình chế tạo sản phẩm như  quản lý điều hành sản xuất  sửa chữa nhà xưởng và thiết bị  cung cấp và bảo quản vật tư kỹ thuật  cung cấp năng lượng  kỹ thuật an toàn và vệ sinh lao động  đảm bảo các mặt sinh hoạt đời sống, văn hoá, y tế có tác dụng góp phần đảm bảo hiệu quả sản xuất. Các phân xưởng và các bộ phận phụ trợ được thiết kế hợp lý và bố trí hài hoà trong phạm vi mặt bằng nhà máy. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.3.3.5 Các yếu tố thời gian Phải định mức thời gian để chế tạo một sản phẩm chính xác, hợp lý theo quy trình công nghệ chế tạo đã được kiểm nghiệm và hiệu chỉnh ở điều kiện bán sản xuất (sản xuất thử bằng phương án công nghệ đã xác lập), để góp phần nâng cao chất lượng của đề án thiết kế nhà máy. Ngoài ra cần chú ý thời gian thiết kế, thời gian thi công, thời hạn đưa nhà máy vào hoạt động, thời hạn sản xuất, thời hạn tồn tại của sản phẩm trên thị trường để tổ chức thực hiện quá trình thiết kế thi công xây dựng công trình một cách khoa học, khẩn trương và đạt hiệu quả tốt. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.4 Phương pháp thiết kế 1.4.1 Phương pháp thiết kế chính xác Thiết kế thử 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. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.4.2 Phương pháp gần đúng Thiết kế, thử nghiệm quá trình công nghệ cho đối tượng đại diện. Định mức thời gian nguyên công và cả quá trình công nghệ cho các khâu gia công, lắp ráp đối tượng đại diện. Xác định khối lượng lao động cần thiết cho cả sản lượng các loại đã quy đổi ra loại đại diện. 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 đặc trưng cho năng lực và hiệu quả sản xuất của nhà máy thiết kế. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5 Các giai đoạn thiết kế Gồm 2 giai đoạn chính: thiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công. 1.5.1 Thiết kế kỹ thuật Kiểm tra tính hợp lý của công trình tại địa điểm xây dựng đã được xác định về các mặt kỹ thuật, kinh tế, môI trường, an ninh Xác lập các dây chuyền công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí ứng với các công đoạn sản xuất. Xác định nguồn cung cấp vật tư, động lực, lao động, phương tiện vận tải cho xây dựng công trình và cho quá trình sản xuất của nhà máy thiết kế. Xác định phương án kết cấu kiến trúc chủ yếu cho các hạng mục công trình. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5 Các giai đoạn thiết kế Xác định khối lượng xây lắp, phân chia vốn đầu tư theo các phần: thiết bị, xây lắp cho các hạng mục công trình. Xác định khả năng và điều kiện điều kiện thi công, thời gian xây dựng, thời hạn đưa từng phần và toàn bộ công trình vào hoạt động. 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; phân tích hiệu quả chung của phương án thiết kế trên cơ sở các yếu tố kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5.1 Thiết kế kỹ thuật Trọng tâm của giai đoạn thiết kế kỹ thuật là thiết kế và thử nghiệm công nghệ chế tạo sản phẩm 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 khí, nhiệt luyện, làm sạch, kiểm tra, lắp ráp, sơn mạ, bao gói trên cơ sở chuyển giao công nghệ phù hợp. Xác định chính xác số lượng thiết bị, công nhân, nhân viên, diện tích sản xuất, diện tích phụ. Xác định khối lượng vận chuyển và phương tiện vận chuyển trong quá trình sản xuất. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5.1 Thiết kế kỹ thuật Xác định phương tiện cần thiết để boả quản trang bị và dụng cụ công nghệ, vật liệu, bán thành phẩm, sản phẩm và các loại vật tư kỹ thuật khác; xác định nhu cầu về kho tàng. Xác định nhu cầu về năng lượng, nhiên liệu, nước, khí, hơi; xác định hệ thống và phương tiện kỹ thuật cung cấp các yếu tố này. Xác định biện pháp và phương tiện an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, phòng chống cháy nổ, bảo vệ môi trường. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5.1 Thiết kế kỹ thuật 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 các mặt kỹ thuật, kinh tế, nhân sự. Tính toán chính xác giá thánh sản phẩm theo chi phí sản xuất hàng năm và sản lượng hàng năm. Xác định chính xác vốn đầu tư xây dựng nhà máy, phân chia theo tỷ lệ hợp lý vốn đầu tư cho các hạng mục chính và phụ. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đặc trưng về năng lực và hiệu quả sản xuất của nhà máy thiết kế. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5.2.Thiết kế thi công Thiết kế thi công là giai đoạn được thực hiện sau khi kết quả của giai đoạn thiết kế kỹ thuật 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 cơ sở thiết kế và tính toán hợp lý các phương án. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.5.2.Thiết kế thi công Những bản vẽ cần phải tạo lập trong quá trinh thiết kế thi công là: Bản vẽ tổng mặt bằng công trình có xác định rõ đọ cao, khoảng cách giới hạn giữa các hạng mục (nhà xưởng, hệ thống cấp thoát nước, hơi, nhiệt, hệ thống vận chuyển). Bản vẽ kiến trúc của từng hạng mục với đầy đủ các mặt cắt ngang, mặt cắt dọc, thể hiện rõ các hệ thống điện, nước, hơi, thiết bị công nghệ, thiết bị phục vụ Bản vẽ kết cấu các chi tiết kiến trúc và xây dựng như khung, dầm, bệ Bản vẽ mặt bằng lắp đặt thiết bị công nghệ, lắp đặt các thiết bị phụ. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Những điểm cần chú ý trong giai đoạn thiết kế thi công: Bản vẽ nguyên 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 vẽ thiết kế của nước ngoài cần được biên dịch chính xác ra tiếng việt, đặc biệt là các dữ kiện và yêu cầu ghi trên các bản vẽ thi công. Không được thay đổi tuỳ tiện các số liệu đã được xác định và nghiệm thu ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên Những điểm cần chú ý trong giai đoạn thiết kế thi công: Khi sử dụng các đề án thiết kế mẫu không được hiệu chỉnh tuỳ tiện mà phải trao đổi và xin ý kiến cơ quan ban hành và quản lý các đề án này để được chấp nhận cho phép điều chỉnh thiết kế mẫu phù hợp với điều kiện cụ thể của công trình thiết kế. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.6 Hồ sơ trình duyệt để thẩm định đề án thiết kế nhà máy cơ khí 1.6.1 Tập thuyết minh Tập thuyết minh gồm các phần sau: 1.6.1.1 Phần tổng quan về công trình 1.6.1.2 Phần nội dung của công trình 1.6.1.3 Phần xây dựng của công trình 1.6.1.4 Phân tích hiệu quả kinh tế của công trình Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.6 Hồ sơ trình duyệt để thẩm định đề án thiết kế nhà máy cơ khí Bản đồ khu vực và địa điểm xây dựng công trình. Bản vẽ địa chất, thuỷ văn của khu đất xây dựng công trình Bản vẽ chuẩn bị địa bàn xây dựng. Bản vẽ công nghệ chế tạo sản phẩm ứng với các công đoạn. Bản vẽ hệ thống phụ trợ. Bản vẽ tổng mặt bằng công trình. Bản vẽ mặt bằng từng hạng mục. Bản vẽ thi công Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.7. Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí. 1: xác định hợp đồng thiết kế nhà máy cơ khí 2: xác định chương trình sản xuất của nhà máy cơ khí 3: phân loại sản phẩm, chọn sản phẩm đại diện 4: thiết kế công nghệ chế tạo sản phẩm đại diện 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 xác, so sánh với các chỉ tiêu quy định. Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.7. Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí. 7: Xác định nhu cầu về thiết bị công nghệ so sánh với các chỉ tiêu quy định. 8: Xác định nhu cầu về công nhân sản xuất, so sánh với các chỉ tiêu quy định 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. 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 Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.7. Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí. 13: xác định kết cấu của các bộ phận phụ trợ 14: xác định bậc thợ và số lượng theo từng bậc thợ ứng với các loại thợ, xác định chi phí về lượng. 15: xác định nhu cầu về diện tích của từng hạng mục (phân xưởng, bộ phận) 16: xác định tổng diện tích cần thiết và chọn kết cấu nhà xưởng hợp lý cho các hạng mục công trình. 17: kiểm tra địa điểm xây dựng công trình 18: thiết kế hệ thống đường vận chuyển giữa nhà máy với bên ngoài Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 1.7. Mô hình tổng quát về quá trình thiết kế nhà máy cơ khí. 19: thiết kế các hệ thống cấp thoát nước và cung cấp năng lượng 20: xây dựng quy hoạch tổng mặt bằng toàn 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 chỉ tiêu kinh tế,kỹ thuật của nhà máy 24: lập đề án thiết kế nhà máy Thiết Kế Nhà Máy Cơ Khí - TS. Nguyễn Ngọc Kiên