Тема 4.1. Технологическая компоновка здания и требования к реконструкции
Комплексные виды реконструкции производства, как выше было отмечено, сопряжены с реконструкцией зданий и сооружений. Главное правило проектирования реконструкции производства в этом случае состоит в том, что она осуществляется на тех же производственных площадях и при той же или даже меньшей численности рабочих. Допускаются только отдельные исключения из данного правила:
1) расширение отдельных зданий и сооружений возможно в случаях, когда новое, например высокоточное, высокопроизводительное и другое оборудование высокого технического уровня исполнения не может быть размещено в существующем здании;
2) строительство новых зданий на территории реконструируемого предприятия взамен ликвидируемых помещений, дальнейшая эксплуатация которых признана нецелесообразной;
3) расширение производственных корпусов в целях устранения диспропорций, возникающих в подсобном, обслуживающем хозяйствах, в структуре бытовых помещений предприятия, его корпуса или цеха.
Здания промышленных предприятий, равно как и технологическое оборудование, характеризует разная степень износа. Так, ускоренно изнашиваются здания гальванических цехов, горячих (термического, кузнечного, литейного), очистных сооружений. Факторами, которые активно этому способствуют, являются резкие температурные перепады в горячих цехах, воздействия агрессивных сред, высокие механические нагрузки, например вибрации, ударные и другие динамические нагрузки.
Кроме ускоренного физического износа следует иметь в виду факторы морального старения здания, которые связаны с его амортизацией, ухудшением параметров соответствия здания технологическим и организационным требованиям непрерывно развивающегося производства.
Главными целями реконструкции зданий являются:
· приведение объемно-планировочного решения строения здания новым требованиям производственной структуры предприятия, производственного корпуса, цеха или техническим условиямна новое оборудование;
· повышение эксплуатационных свойств элементов конструкций здания, обеспечение их соответствия возросшим технологическим требованиям производства;
· обновление инженерного оборудования, сетей и систем, втом числе электрооборудования, электроосвещения, связи, компьютерных сетей, сигнализации, промышленного телевидения, противопожарных устройств, системы диспетчирования и автоматизации управления инженерными системами;
· приведение служебно-бытовых помещений к современным требованиям, выполнению действующих норм и правил;
· архитектурно-художественное оформление зданияи его интерьеров.
Для достижения этих целей в проекте реконструкции разрабатывают новые архитектурно-строительные решения. В тех же целях выполняют разделы организации строительства, предусматривают специальные части проекта по инженерному оборудованию, сетям и системам, в том числе использованию АСУ (АСУП, АСУТП, АСТПП и т.п.). Разрабатывают специальные разделы проекта по охране окружающей среды, предусматривают дизайн-проекты объекта реконструкции.
Приведение объемно-планировочного решения строения здания новым требованиям производственной и организационной структуры предприятия, как правило, связано с тем, что переход народного хозяйства к рыночной экономике вызывает изменение компоновочной схемы (производственной и организационной структуры) предприятия.
В составе крупных предприятий могут появиться дочерние акционерные общества; часто возникает необходимость в помещениях по работе с акционерами; создаются малые предприятия, работающие на условиях аренды помещений; изменяются организационные структуры управления, например, путем реструктуризации, создания маркетинговых подразделений, дивизиональных, матричных, бесцеховых, корпусных систем управления предприятиями.
В ходе рыночных преобразований нормальным является постановка новой продукции на производство, осуществление инновационной конверсии, что ведет к изменению производственной структуры предприятия, изменению форм специализации его цехов и производственных участков, изменению схем грузопотоков, величин грузооборотов и связанных с ними транспортно-технологических схем переработки тарно-штучных грузов.
Все эти и другие изменения производственной и организационной структуры имеют следствием реконструкцию зданий и сооружений, в том числе создание надстроек помещений, сопряжение при страиваемых и существующих зданий, создание высотных автоматизированных складов и т.п.
Проведение в ходе комплексной реконструкции производства мероприятий технического перевооружения производства, обновление парка технологического оборудования, как правило, имеет следствием изменение планировок этого оборудования. По данной причине может возникнуть потребность в помещениях со специальным термоконстантным режимом для прецизионных производств, в помещениях с особыми режимами влажности или обеспыленности, например в микроэлектронике. Иногда возникают специальные требования к помещениям по звукоизоляции от высокого уровня шума. Для настройки радиоаппаратуры в качестве технической особенности можно назвать экранирование помещений от радиопомех. Нередко при изменении чертежа технологической планировки оборудования изменяются классы и категории пожаро- и взрывоопасности помещений. Часто требуются новые фундаменты под тяжелое, крупногабаритное, точное оборудование. Нередко возникает необходимость усиления подкрановых балок, прогонов, колонн, плит перекрытий, требуются другие усиления железобетонных, каменных, металлических элементов или замена деревянных конструкций, связанных с монтажом нового оборудования.
Повышение эксплуатационных свойств элементов конструкций здания, обеспечение их соответствия возросшим технологическим требованиям производства является обычным результатом работ по обследованию объекта на основании задания по реконструкции зданий и сооружений. В итоге таких мероприятий предварительного, детального или сплошного обследования составляют технические заключения, акты на обследованные объекты, здания и сооружения, делают выводы по оценке эксплуатационной пригодности несущих конструкций.
В ходе таких технических обследований производится: разносторонняя оценка технического состояния конструкции объектов; анализируются нагрузки, деформации конструкций, прочность материалов конструкции, определяют наличие в элементах конструкций сколов, раковин, пустот, расслоений. Осуществляется дефектоскопия конструкций по характеру образования трещин. Оценивается степень коррозионного и температурного поражения конструктивных элементов зданий или сооружений. Оцениваются и другие дефекты. Проводятся проверочные расчеты, инженерные полевые и лабораторные гидрогеологические и гидрометеоро логические изыскания и обследования, например в случаях наличия подтопляемых территорий.
Во многих случаях обследования проводятся инстру ментальные испытания несущих конструкций, например в случаях наличия высоких и повышенных температур (или, наоборот, пониженных температур), агрессивных сред, циклического, конвективного, лучистого нагрева, высокой влажности или давлений.
По результатам таких обследований и оценок технического состояния зданий, сооружений и их конструктивных элементов проектируют общестроительные мероприятия по усилению оснований, восстановлению гидроизоляции, замене перекрытий, лестниц, перегородок, колонн, ферм, балок и других несущих конструкций.
При этом главной особенностью проектирования реконструкции здания должно быть то, что реконструкция здания, в том числе демонтаж, разборка и разрушение некоторых строительных конструкций, монтаж новых строительных конструкций, должны производиться без остановки хода производства в реконструируемом производственном подразделении. В этой связи необходимо более тщательно, чем в обычных случаях строительного проектирования, подходить к разработке проекта организации строительства, производства работ и технологии реконструкции зданий и сооружений, а также к выполнению сметной документации проекта реконструкции.
После оценки технического состояния зданий, сооруженийи их конструктивных элементов приступают к разработке, как правило, не одного, а нескольких вариантов чертежей технологических компоновок (компоновочных схем) реконструируемого произ водственного корпуса или цеха. Для данной разработки необходимы также данные по производственной и организационной структуре объекта реконструкции и сведения из технологической части по результатам разработки проектных технологических процессов (или принципиальных схем технологических процессов) изготовления новых, более конкурентоспособных изделий. Многовариантные работы необходимы для выбора экономически наиболее предпочтительного варианта объемно-планировочного решения и определения наиболее рациональной схемы грузопотоков.
Для выполнения чертежа компоновочнойсхемы (технологической компоновки) производственного корпуса или реконструируемого цеха вначале выполняют укрупненные расчеты потребности в оборудовании и численности рабочих по каждому производственному участку и отделению (табл. 4.1 – а, б, в, г).
Таблица 4.1 – а Методы расчета количества единиц оборудования и рабочих для участков с технологической формой специализации
| Основные расчеты количества оборудования (S) | Основные расчеты численности производственных рабочих (Р) | ||||||
 
Q – годовой объем выпуска продукции; q – годовой выпуск продукции с единицы оборудования; m – число смен; kн.з – нормативный коэффициент загрузки; h – число станко-часов, затрачиваемых на единицу объема выпуска продукции; Fд.о – годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования | Р – расчётное число производственных рабочих; Т – трудоемкость (суммарное штучно-калькуляционное время) годового выпуска; Фд.р – действительное (расчётное) годовое количество часов работы одного рабочего; М – количество единиц оборудования, одновременно обслуживаемое одним рабочим (коэффициент многостаночного обслуживания). |
Таблица 4.1 – б Методы расчета количества единиц оборудования и рабочих для участков группового производства
| Основные расчёты численности производственных рабочих (Р) | ||
Ni – количество i-ых изделий, подлежащих выпуску за год, шт.
ti,k – штучное время обработки i-го изделия на к-й операции, использующей j-е наиме
нование оборудования;
Tпзi – подготовительно-заключительное время i-го изделия на j-ым оборудовании;
Fд.о kн.з– см.выше.
| Т Р= Фд.р М (Условные обозначения приведены в табл. 5.1–а) |
Таблица 4.1 – в Методы расчета количества единиц оборудования и рабочих для участков поточного производства
| Основные расчёты количества оборудования (S) (Ы(S) | Основные расчёты численности (Р) оол(((производственных рабочих (Р) | ||
 
tопi – оперативное время (сумма основного и вспомогательного времени) на операции; ra = Fд.о / Ni – такт работы автоматической поточной линии. | Sj Fд.о kзj Рj = Фд.р М kзj – коэффициент загрузки рабочего места. (другие условные обозначения см. в табл. 5.1–а) |
Таблица 4.1 – г Методы расчета количества единиц оборудования и рабочих для участков с подетальной специализацией рабочих мест (автоматные участки)
| Основные расчёты количества оборудования (S) | Основные расчёты численности производственных рабочих (Р) |
 Sj = N i / qi
N i – годовая производственная программа выпуска изделий;
qi – годовая производительность единицы оборудования.
| Sj Fд.о kзj Рj = Фд.р М Условные обозначения см. в табл. 5.1–а |
Выбор форм организации технологических процессов и компоновки названных в таблице производственных участков подробнее будет рассмотрен в нижеследующем параграфе данной главы.
В результате расчетов потребности в оборудовании и численности производственных рабочих можно определить производственные площади. Их чаще всего рассчитывают по нормативам удельной площади на одного рабочего (для производства с низким уровнем механизации и автоматизации минимальное значение ауд=4...5 м2/чeл.) либo по нормативам удельной площадина единицу оборудования (для производства с высоким уровнем механизации и автоматизации). В производствах крупногабаритных изделий – самолетостроении, судостроении – нормативы удельной площади нередко задают в зависимости от длины либо площади крупногабаритных деталей. Такие нормативы удельной площади определяют по отраслевым усредненным данным либо принимают на основании реализованных прогрессивных проектов-аналогов.
Расчет производственной площади по нормативам удельной площади позволяет выполнить укрупненные оценки общей площади цеха Fобщ(м2):
Fобщ =å Sпрауд (1+ (b+ n)/100) + å Fс.б., (4.1)
где Snp– принятое количество единиц оборудования;
ауд– нормативы удельной площади на единицу различного обо рудования;
b – процент вспомогательных площадей с учетом складской площади;
n – процент подсобных площадей;
å Fс.б. – площади различных служебных и бытовых помещений.
Вспомогательные площади обычно включают площади соответствующих (вспомогательных) структурных подразделений, которые изготавливают изделия для собственных нужд предприятия, например заняты производством и ремонтом средств технологического оснащения, предназначены для изготовления вспомогательных материалов, утилизации отходов и производства из них вторичной продукции. Перечень вспомогательных отделений может включать: цеховую ремонтную базу, мастерскую по ремонту технологической оснастки, заточное отделение для переточки металлорежущего инструмента, отделение приготовления смазывающих и охлаждающих жидкостей и т.д.
Совместно с названными площадями часто учитывают обслуживающие площади складов и кладовых, предназначенных для хранения: заготовок, материалов, полуфабрикатов, готовой продукции, комплектующих изделий, макетов, инструментов, оснастки, чертежей, химикатов, инвентаря, бракованных изделий, запасных частей и т.д. Площади складов Fскл учитывают отдельно в зависимости от массы Q и вида хранимых предметов, нормативов складских запасов n в днях, количества рабочих дней в году d, допустимой нагрузки на квадратный метр площади склада q (средняя грузонапряженность площади склада в т/м2), неизбежных потерь площади на проезды и проходы, приемно-отпускные зоны (k – коэффициент использования площади склада 0,3...0,4) и других особенностей.
Fскл = Qn / dqk . (4.2)
Подсобные площади включают площадки энергетических устройств: вентиляционных камер, кондиционерных, трансформаторных подстанций, а также площади, необходимые для обслуживания транспортных средств, – это депо электрокар, зарядные станции аккумуляторов и т.п.
Для проектирования служебных помещений на основании принятой организационной структуры и нормативов удельной площади на одного работника определяют площади служебных помещений административно-управленческого персонала, экономических, технических, плановых и других служб. Отдельно учитывают площади бытовых помещений — гардеробов, душевых, умывальников, санузлов, буфетов или столовых, медпунктов, курительных.
Расчёты площадей обычно дают значения искомых величин в пер вом приближении. В целях снижения капитальных вложений и других затрат выполняют уточнение результатов с помощью наглядного макетирования, разработки технологических компоновок и планировок.
На компоновочной схеме реконструируемого цехаили корпуса на основании эталонов проектов и требований стандартов к выполнению чертежей без расстановки технологического оборудования в масштабе обычно 1:200...1:1000 изображают:
· ситуационный план расположения цеха в корпусе с указанием его длины и ширины;
· экспликацию площадей цеха или корпуса в виде таблицы перечней и размеров помещений;
· строительные оси здания (с указанием их индексации, ширины пролета и шага колонн), стены, перегородки, вентиляционные каналы, ворота, дверные проемы, лестничные марши и другие строительные элементы;
· границы участков и других площадей помещений (с указанием ихназваний, размеров площадей, класса и категории пожаро- и взрывоопасности производства), иных требований, например, по звукоизоляции, по экранированию помещения от проникновения радиопомех в испытательные помещения, по обеспечению термоконстантного режима на прецизионных участках обработки или сборки и т.д.;
· пристройки к корпусу, строительные вставки,антресоли, галереи, подвалы, тоннели, корпусные проезды и проходы;
· направления и величины грузопотоков с обозначением подъемно-транспортных средств (кранов, лифтов...);
· разрезы корпуса с указанием отметок до затяжки ферм, подкрановых путей, уровней помещений, антресолей, галерей, подвалов, вы соты оборудования или самого высокого изделия и другие сведения, необходимые для организации строительного проектирования.
Главные требования к компоновке — это выполнение принципов прямоточности, минимизации грузооборота, наилучшего использования площадей и объёмов здания.
Компоновочная схема корпуса необходима для разработки тех нологической планировки оборудования, она является основанием для проектирования или уточнения генерального плана предприятия и про ектирования транспорта для внезаводских и межцеховых перевозок.
Рассмотрим более подробно использование технологических компоновок (компоновочных схем) для выполнения планировок оборудования.