2.2.4. Оформление результатов и оценок технологического проектирования

На этом этапе определяются основные характеристики используемого в технологическом комплексе транспорта, оформляются технология производства и задания на проектирования оборудования, выполняется технологический план и разрезы технологического комплекса. Кроме этого, обязательным является определение технико-экономических показателей проектируемого комплекса.

4.1. Проектирование складов металла и их транс­портного хозяйства.

Основной характеристикой складов металла является их емкость, определяемая количеством готовой продукции, которое может быть на них размещено. Как правило, по назначению выделяют три основных типа складов: склад заготовок, склад готовой продукции и промежуточный склад, который одновременно является складом готовой продукции для предыдущего производства и складом заготовок для последующего. Емкость склада зависит:

- от суммарной производительности оборудования, пода­ющего металл на склад и принимающего его со склада;

- от периодичности и последовательности запуска в произ­водство партий разных сортомаркоразмеров;

- от продолжительно­сти непрерывной работы оборудования между регламен­тированными остановками и их длительности;

- от продол­жительности технологических операций, совершаемых над металлом на складах;

- от внешнего транспорта, доставляющего заготовки или забирающего готовую продукцию, его грузоподъемности (объема);

- от норм складирования и др.

Для расчета емкости складов используют выведенные на практике нормы продолжи­тельности хранения металла. Время хранения тем больше, чем больше агрегатов связано через склад и шире сортамент готовой продукции. Минимальное время хранения на складах готовой продукции определяется по времени, необходимому для проведения лабораторных испытаний готовой продукции, и должно максимально учитывать время, необходимое для комплектования заказов, а также неравномерность подачи внешнего транспорта для отгрузки. Как правило, время хранения, а иногда даже ёмкость склада указываются в техническом задании на проектирование.

Основным подъемно-транспортным средством металлургического производства являются электрические мостовые краны. Как правило, электромостовые краны общего назначения имеют два подъема, главный и вспомогательный. Под подъемом понимается система механизмов, включающая в себя тележку, на которой размещен привод подъема, систему блоков, канаты и крюк, на который навешивается грузозахватное приспособление: траверса, клещи, магнит и т.п. Главный подъем используется для выполнения основных технологических операций, а вспомогательный – для вспомогательных и ремонтных. Маркировка кранов обычно состоит из двух цифр, записанных в виде дроби: 45/10. Это обозначает, что грузоподъемность главного подъема крана составляет 45т, а вспомогательного – 10т. Грузоподъемность крана определяется суммой массы груза и грузозахватного приспособления. Масса приспособление в зависимости от его конструкции может быть весьма значительной. Так, масса клещей для захвата одного горячекатаного рулона массой 8, 12 и 36 т составляет 3,2, 6,0 и 13,6 т соответственно, а двух рулонов общей массой 16, 22 и 36 т - 6,8; 12,6 и 15,1 т. Если кран предназначен для монтажа и ремонта обору­дования, то его грузоподъемность должна соответствовать массе самых тяжелых узлов оборудования.

Современный уровень развития технологии обеспечивает перемещение и передачу заготовок на протяжении всего цикла обработки без использования кранового оборудования. Поэтому в качестве технологического оборудования грузоподъемные краны выступают в основном на складах. Они обеспечивают задачу заготовки в технологическую линию и отгрузку готовой продукции.

При проектировании кранового хозяйства складов число кранов определяют по следующей зависимости:

m = (К₁/К₂)х(Т_сум/Т_р) + 1, (2.1)

где m – число кранов на складе;

К₁=1,2 – коэффициент, учитывающий выполнение кранами операций, не связанных с транспортировкой продукции (например, ремонт оборудования);

К₂=0,8 – коэффициент использования кранов;

Т_сум – суммарное годовое время, необходимое для выполнения всех крановых операций, мин;

Т_р – фонд рабочего времени, мин.

Крановой операцией называется операция, выполняемая грузоподъемным краном и состоящая в подъеме, опускании груза, перемещении груза тележкой крана или самим краном.

Суммарное годовое время, необходимое для выполнения всех операций по перемещению металла, определяют по следующей зависимости:

Т_сум=Т₁+Т₂+Т₃…+Т_n, (2.2)

где Т₁, Т₂, Т₃, Т_n – время первой, второй, третьей, n-ой крановых операций, мин.

Время крановой операции определяется по зависимости 2.3

Т=L/V, (2.3)

где L – путь, на который перемещается груз, м;

V – скорость выполнения крановой операции, определяемая конструктивным исполнением кранового оборудования, м/мин.

Помимо кранов на складах используются передаточные тележки различной грузоподъемности. Их функцией является передача продукции из одного пролета склада в другой через зоны, не обслуживаемые крановым оборудованием, для обеспечения равномерности отгрузки, удобства при комплектовании партий металла и др.

Грузоподъемность тележек определяется массой перевозимой продукции и не должна быть меньше ее единичного значения. Например, при перевозке пачек горячекатаных листов, грузоподъемность тележки должна быть не меньше веса одной пачки. В обоснованных случаях допускается увеличивать грузоподъемность тележки для обеспечения перевозки двух, трех и более пачек одновременно. Как правило, такие мероприятия применяются для синхронизации скорости поступления продукции со скоростью её передачи тележкой.

Для передачи продукции небольшого веса на четвертом и пятом переделах используются электро- и дизельные погрузчики. Последние снабжаются нейтрализаторами отработанных газов для обеспечения требований ГОСТ 12.1.005-88* «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

4.2. Оформление заданий на проектирование оборудования и обеспечивающих систем технологического комплекса.

Задания разрабатывают в соответствии с требованиями ГОСТ 15.001-88.

Техническое задание является основным исходным документом для разработки продукции. Оно должно содержать технико-экономические требования к продукции, определяющие ее потребительские свойства и эффективность применения. Не допускается включать в техническое задание требования, которые противоречат требованиям стандартов и нормативных документов органов, осуществляющих надзор за безопасностью, охраной здоровья и природы. Конкретное содержание технического задания определяет его разработчик, а заказчик производит согласование и утверждение этого документа. В качестве технического задания допускается также использовать любой документ (контракт, протокол, эскиз и др.), содержащий необходимые и достаточные требования для разработки и признанный заказчиком и разработчиком, а также образец продукции, предназначенный для воспроизведения.

Задание на проектирование оборудования, как правило, имеет следующую структуру:

1. Введение. Указываются наименование, назначение и место уста­новки оборудования, основание для его разработки.

2. Параметры и требования к готовой продукции. Указываются производимый сортамент, требования к качеству, способы маркировки и отгрузки.

3 Производительность. Приводятся годовой объем выпуска и фонд работы оборудования, часовые производительности, время на обработку продукции каждого вида.

4. Технологический процесс и условия эксплуатации. Указываются схема производства, режимы работы оборудования, внешние факторы (температурные перепады, запылен­ность воздуха, шум, вибрации и т. п.), характеристики материалов и химических веществ, используемых в тех­нологическом процессе, их удельные расходы, характе­ристика отходов перерабатываемых материалов.

5. Параметры и характеристика оборудования. Приводятся пока­затели назначения (характеристики оборудования), требования к надежности, экономичности, технологичности, унификации, стандартизации и соответствию мировым образцам, патентной чистоте, механизации тяжелых и трудоем­ких работ, пожаро-, взрыво- и электробезопасности, художественно-конструкторским решениям, обслу­живающему персоналу, комплектности поставки и др.

6. Технологическая автоматизация. Указываются требования к ав­томатизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП) и связи с автоматизированной си­стемой управления производством (АСУП).

7. Требования по охране труда, технике безопасности и промышленной санитарии. Приводится перечень действующих нормативных документов, в том числе стандарты предприятий, отраслевые нормы и т.д., требованиям которых должно соответствовать оборудование.

8. Параметры требуемых энергоносителей. Указывается перечень необходимые для работы оборудования энергоносителей (ресурсов) – см. п. 2.1.6.

9. Расчет предельной (лимитной) стоимости. Лимитная стоимость определяется в зависимости от стоимости базового оборудования, выпускающего базовый образец, с учетом коэффициентов, определяющих соотношение производительности базового и проектируемого оборудования и т.п.

Зачастую в связи со спецификой проектируемого оборудования не все приведенные выше разделы находят отражение в тексте задания на проектирование. Так, для передаточных тележек п. 2 не применяется, т.к. тележка не производит готовую продукцию и др. Целесообразным является ссылка в задании на проектирование на аналоги проектируемого оборудования с указанием его маркировки и производителя.

Задания на проектирования обеспечивающих систем технологического комплекса выполняются по аналогии с заданиями на проектирование оборудования. Обеспечивающие системы по сравнению с оборудованием представляют собой крупные производственные системы, в состав которых входит большое количество различного оборудования, систем управления и контроля и т.д.

К обеспечивающим системам технологического комплекса относятся система поддержания работоспособности оборудования, системы подготовки и распределения ресурсов, сбора, удаления и регенерации отходов, автоматизированные системы управления и др.

Система поддержания работоспособности оборудования. Она включает в себя службу технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОиР) и службу подготовки сменного оборудования и инструмента (СОиИ). Служба ТОиР предназначена для обслуживания и оперативного восстановления работоспособности оборудования при его внезапных отка­зах. В её функции входят профилактические осмотры оборудования, предупредительные и аварийные замены вышедших из строя деталей и узлов, а иногда и их из­готовление. Служба подготовки СОиИ предназначена для обеспечения производства необходимыми для его работы сменным оборудованием и инструментом. К сменному оборудованию относятся сменные узлы и детали оборудования, которые через нормируемые промежутки времени подлежат замене на новые, например подшипники, устройства выпуска чугуна и стали, шпиндели в сборе, проводки и т.п. К инструменту относятся элементы конструкций оборудования, непосредственно обрабатывающие заготовку или участвующие в процессе ее обработки, например, опорные и рабочие валки, ножи в сборе и т.п. Основой для проектирова­ния служб ТОиР и СОиИ технологического комплекса являются отраслевые нормы, например, ОНТП 14-93 «Нормы технологического проектирования предприятий машиностроения, приборостроения и металлообработки. Механосборочные обрабатывающие цехи» и др. и требования заказчика. Перечень оборудования этих служб должен обеспечивать возможность обслуживания всего оборудования комплекса. Обычно на технологическом плане для этих служб резервируют необходимые площади – участки и в процессе проектирования прорабатывают компоновки оборудования на них.

Системы подготовки и распределения ресурсов, сбора, удаления и регенерации отходов. К ним относятся электрическое, энергетическое, смазоч­ное, масляное, кислотное и другие хозяйства, системы удаления отходов производства. Параметры, структуру и состав систем снабжения ресурсами определяют на основании перечня и количества ресурсов (энергоносителей), требуемых для функционирования технологического комплекса. Этим системам должно быть уделено особое внимание, т.к. стоимость их создания зачастую сопоставима со стоимостью возведения основного производства. При их проектировании следует совместно с разработчиками оборудования стремиться к уменьшению количества требуемых ресурсов и максимально использовать те ресурсы, которые имеются в наличии. Необходимость строительства установок для создания ресурсов должна быть обоснована.

Автоматизированные системы управления производством. Системы управления производством строят по иерархическому принципу. Нижний уровень представ­ляют преимущественно автоматические системы регули­рования и управления отдельными техническими устрой­ствами (машинами, аппаратами). Проектирование этих систем - компетенция разра­ботчиков оборудования. На среднем уровне системы управления отдельными техническими устройствами интегрируются в автоматические системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). Роль технологов-проектировщиков при проектировании этих систем весьма ответственна. Они формулируют задачи, разрабатывают математические модели процессов и алгоритмы управления ими, определяют объем, качест­во и места получения информации, необходимой для ре­шения задач, формулируют требования к исполнитель­ным устройствам. Верхний уровень представляет автоматизированную систему управления производством технологического комплекса (АСУП), явля­ющуюся подсистемой АСУП заво­да. Ее задача - оперативное управление производством с целью достижения конечных результатов производст­ва - решается во взаимодействии технологов технологического комплекса с технологами смежных переделов и проектировщиками транс­портных систем.

4.3. Оформление технологии производства. Она представляет собой, как правило, инструкции для технологического и обслуживающего персонала и алгоритмы для автоматизированных систем управле­ния. В инструкциях детально описываются действия персонала, необходимые для получения продукции и поддержания оборудования и систем комплекса в работоспособном состоянии. Алгоритмы для автоматизированных систем управления используются при проектировании систем АСУ ТП и АСУП технологического комплекса.

4.4. Разработка технологического плана технологического комплекса (цеха).

В состав работ этого этапа входят выбор планировочной схемы здания, планировка цеха, в котором размещается технологический комплекс, и компоновка его объ­ёмов, определение размеров пролетов, выполнение чер­тежей технологического плана и разрезов цеха. Присту­пая к их выполнению, проектировщик должен иметь перечень всех отделений и участков основного произ­водства с габаритами подлежащего установке оборудо­вания, а также данные для вспомогательных и обслуживающих хо­зяйств вместе с указанием их площадей и компоновок оборудования на этих площадях. Основными факторами, определяющими планировочную схему здания цеха, являются:

- степень ком­бинирования производства в одном здании: число устанавливаемых в здании цеха технологических комплексов и их специализация, перечень мероприятий, необходимых для подготовки заготовки к обработке и отделки готовой продукции и т. п.;

- характер грузопотока в технологическом процессе: соотношение пропускных способностей последовательно установленных агрегатов, условия и способы переда­чи заготовки из пролета в пролет и др.;

- расположение вспомогательных производств, смежных производственных цехов и служб завода;

- способы вентиляции внутренних объемов.

Планировочные схемы выбирают по аналогии с изве­стными решениями (см. параграф 2.3). Особенности выполнения этой графической документации отражены в параграфе 2.4.

4.5. Оценка технико-экономических показателей (ТЭП).

Существует несколько методов оценки ТЭП проектируемого технологического комплекса. Наиболее распространенными являются интегральный и дифференцированный методы учета затрат, показатели эффективности производства и сравнение данных по комплексу с базовым вариантом.

Интегральный метод учета затрат, используемый, напри­мер, при расчете себестоимости продукции в практике металлургических заводов, не обеспечи­вает необходимой информативности при расчете приве­денных затрат для оценки вариан­тов проектных решений или оптимизации параметров оборудования, т.к. при одинаковых объемах производства, но различных структурах и параметрах комплексов, он приводит к одинаковым приведенным затратам. Для согласования производительности оборудования в последовательных фазах как раз необходима явная зависимость затрат от мощности оборудования, а для выбора вариантов - от его состава и структуры.

Это допускают дифференциальные модели, учитывающие нарастание себестоимости продукции и капитальных вложений по этапам технологического процесса, от фазы к фазе, в связи с характеристиками обо­рудования и процессов. Один из подходов к построению дифференциальных моделей определения приведенных затрат состоит в следующем. Для определения себестоимости продукции на этапе проектирования используется зависимость:

С_i=C^з_i+C^п_i+C^l_i±С^о_i, (2.4)

где C^з_i - затраты на основ­ные ресурсы на данной обрабатывающей фазе с учетом накопленных затрат от предыдущих фаз;

C^п_i - расходы по пере­делу за вычетом общецеховых, связанные с обеспечением производства (ресурсы, необходимые для производства и т.п.);

C^l_i - сумма общецехо­вых и общезаводских расходов, связанных с содержанием администрации цеха и предприятия, централизованных служб и т.п.;

С^о_i – затраты на утилизацию отходов производства или доходы от их продажи.

Помимо этих методов применяются так же и показатели эффективности производства. Капитальные вложения в промышленное строительство включают стоимость проектирования, оборудования, строительно-монтажных работ, а также расходы на содержание дирек­ции строящегося предприятия, подготовку эксплуатационных кадров и проч. Удельные капитальные вложения в промышленное строительство определяют

К=Ц_с/А, (2.5)

где Ц_с – сметная стоимость строительства объекта, млн. руб.;

А - годо­вой объем производства, млн. т.

Удельные капитальные вложения можно представить затратами по отделениям (фазам) технологического комплекса, а также выделить составляющие, зависящие и не зави­сящие от объема производства. Экономическую эффективность проектируемого комплекса, если он производит товарную продукцию, оценивают вели­чиной прибыли от ее реализации. Плановую прибыль за период времени определяют как разницу между ценой реализации и заводской себестоимостью. Прибыль является денежным выражением прибавочного труда, поэтому она характеризует эффек­тивность комплекса для общества в целом. Значительно боль­шую, чем прибыль, социальную нагрузку несет показа­тель чистой продукции, определяемый как сумма при­были и заработной платы трудящихся комплекса за период времени, т.е. разница между ценой реализации и заводской себестоимостью без учета заработной платы. Чистая продукция не зависит от выплат персоналу и, таким образом, повышение его заработной платы, разумеется, в пределах, обусловлен­ных нормативом, допускаемым уровнем социально-эко­номического развития, не сказывается отрицательно на этом показателе, как на прибыли. Иными словами, показатель чистой продукции, характеризуя эффективность цеха для общества в целом.

В настоящее время технико-экономические показатели в соответствии со СНиП 11.01.95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений» приводят в сравнение с базовым вариантом по 17 позициям (см. табл. 2.1). Базовые значения технико-экономических показателей и базовые качественные характеристики должны отражать передовой отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства, обеспечивать реализацию новейших достижений науки и техники, высокую эффективность капитальных вложений и сокращение доли строительно-монтажных работ в их общем объеме, применение индустриальных методов строительства, высокий уровень градостроительных и архитектурных решений, рациональное использование земель и др.

Таблица 2.1 (начало).

Сводная ведомость технико-экономических показателей проектируемого комплекса:

Таблица 2.1 (окончание).

Сводная ведомость технико-экономических показателей проектируемого комплекса:

Под коэффициентом застройки участка понимают коэффициент, показывающий соотношение между площадью здания и площадью земельного участка.