机械工厂的工艺设计及注意事项

吴小利，叶建阳，刘 才

（1.新加坡TT公司 杭州分公司，浙江 杭州 310012；2.中国联合工程公司，浙江 杭州 310022）

工艺设计是根据生产纲领和总体设计的要求，对车间的生产工艺、设备、人员、部门设置、物料需求和流动、设备布置等各项问题做出正确的决定，计算工艺投资，并对车间建筑、供电、供热、供水、动力、排水及车间内外环境治理等设计提出合理要求，保证设计的完整和协调。

工艺设计在工程设计中起着主导作用，直接影响工厂的规模、投资和建成后生产可靠性、技术先进性、经济效益的好坏。工艺人员熟练地掌握本专业的设计知识，是做好工艺设计的关键。

在机械工厂设计中的工艺专业，是众多专业中的“主导专业”，是最先和业主接触的专业之一，能全面地了解和掌握项目产品的生产、使用和要求。工艺专业对项目的整体性具有比较完整的构想，由此也被称为“龙头专业”。由于工艺专业对产品的制造工艺有较全面的了解，结合自身所掌握各种资料，包括同类产品的先进生产工艺、生产组织形式等，在和业主进行沟通后，可以向其他设计专业提出设计要求。

1 工艺设计不同阶段的基本内容

设计工作是一个复杂的系统工程，必须采取逐步深化的方法，在机械工厂设计中，工艺设计是所有设计工作的龙头，在不同设计阶段，工艺专业对其它专业的资料要求也有不同之处，下面对不同设计阶段，工艺专业需完成的任务作简单介绍。

1.1 可行性研究报告

可行性研究报告的基本内容有：

（1）工艺设备投资估算。

（2）工艺平面区划图。主要表示车间内区域的组成，不一定要表示每一台设备的具体位置，但对于特殊设备（大、重、深坑等）需要有大致位置和要求的表示。

（3）工艺资料表单。可以以车间为单位，公用要求可以是单位面积的用量，但对于特殊的公用、土建要求，应该以设备为单位。

1.2 初步设计

（1）设计说明。基本内容有：

一是设计依据及主要原始资料。

二是车间现状(新建厂略)。

三是车间任务和生产纲领。包括：本车间承担任务的内容和范围；列出生产纲领表（包括自用件、外供件及备品备件）；车间产品特点：主要技术要求及最大件、最长件、最重件的名称、质量及外形尺寸；根据车间生产纲领及产品特点，说明生产性质；本车间与其他车间或与外部的协作任务和内容。

四是工作制度和年时基数。

五是设计原则。包括：新工艺、新设备、新材料的采用及机械化、自动化程度的确定、车间组成与布置、物流、厂房结构形式的建议、扩建和预留。

六是主要工艺。包括：主要代表产品或工件的工艺过程及特点；生产工艺流程；主要工艺设备的选用；实现设计工艺所必须具备的条件及其他需要特殊说明的问题。例如；劳动量；设备（包括主要工艺设备的负荷率计算表、车间各类设备的数量）；人员；车间组成、面积和平面布置；环境要求（包括通风、温度、防振、防尘、防噪声、防电磁干扰、防静电、防滑、防腐蚀等方面的具体要求）；材料消耗和物料运输；节能与合理用能；环境保护；职业安全卫生；工艺投资概算；主要数据和技术经济指标；需要说明的问题及建议等。

（2）设计图纸。基本内容有：工艺平面布置图、剖面图；设备明细表等。

1.3 施工图设计

包括施工图目录、设计说明、工艺平面布置图、剖面图和设备明细表。

2 工艺设计应特别注意的若干问题

2.1 重视与业主方人员的沟通

一般业主委派人员与设计院讨论工艺的以制造工艺师居多，因为工程设计本身有很强专业性，而且有很多国家、行业的强制性规范必须遵守。在和业主交流时，工艺专业一定要将这些特点和业主方人员充分沟通，赢得业主的理解，特别是在要变更现有工艺以适应工程设计规范的时候，必须避免在没有与业主充分沟通的情况下自行修改现有工艺，导致与业主方在后面的合作中出现困难。

一个完整的工程设计，离不开工厂和设计院的工艺专业设计人员在设计前期的充分沟通和讨论。从实际情况看，工厂与设计院在很多方面是相互补充，相互促进的。作为业主方对产品的制造工艺、特有的制造设备比较熟悉，而设计院的工艺人员因设计范围广，见多识广，对国家及行业的强制性规范比较熟悉，可以将其他行业成功的生产工艺及生产设备，应用到承接的设计项目中，使项目的工艺设计更加合理。工艺设计人员和业主前期的充分而融洽地讨论，可以为保证项目工艺设计既能满足业主要求，又能符合国家相关强制性规范，并对项目后期的成功合作，打下了重要基础。

2.2 重视与其他专业的协调

工艺专业对其他专业所提出的设计要求，应力求科学、全面、合理。各设计专业需要解决的技术难题，实际上也就是工艺专业提出的这些设计要求。工艺专业在资料中体现了工程项目功能性的基本要求，只要这种要求和设想不违背国家、行业的有关规定，应使接收资料的设计专业应尽量予以满足。

有时工艺专业提出的要求，会给某个专业设计人员带来新的设计工作量和难度，但如果这个专业局部设计的工作量增大，难度增加，却能使其他专业工作量减少，难度降低，而且能给整个工程的整体布局带来合理性，甚至可以减少设计修改和返工工作量，使建设速度加快。这种情况下，工艺人员应及时向项目负责人提出安排工艺专业与相关专业的协调会议，共同讨论决定最合理的设计方案。与各专业的协调，贯穿于项目设计的整个过程。在工厂设计中，工艺专业是主导专业，其他专业是按照工艺提出的要求进行设计的，所以工艺专业更应重视与各专业的协调，及时处理设计中出现的问题，使整个项目的设计工作顺利开展。

2.3 重视设备内结资料的收集

在有些工业厂房的设计中，会遇到大型设备和深坑、试验台等有专门基础或公用要求的设备，由于其土建、公用配套的特殊性和设计资料的滞后性，一般无法和厂房等同步提出设计要求，需要土建、公用专业单独设计，简称内结设计。

由于这类设备都具有“高、大、重、深”的特点，故对厂房的基础、管线布置、施工周期都有重大的影响，因此尽管具体设计资料获得有不可避免的滞后性，但还是要求工艺专业在平面布置时，必须要有一定超前估计，如土建相关的基础范围、基础深度、基础承重等，公用相关的供水、供电、通风等大致参数。

为了不使这些设备的内结设计影响整个项目的施工进程，有时还需要预先估算桩基范围，尽量和厂房同时完成桩基工程。所以作为工艺专业，应在平时重视这方面内结资料的收集，以便在遇到这种情况时，能及时地将收集的资料用于工程设计。在现在的项目的设计中，大部分项目在施工图设计前，业主方均没有落实相关设备的制造厂家，为了使项目顺利进行，工艺设计人员在完成初步设计后，应及时与业主方及设备制造厂家联系，在施工图设计开展前落实对对厂房的基础、管线布置、施工周期，都有重大的影响的设备的相关资料。

2.4 严格满足设计深度的要求

工程设计是工程建设的灵魂，设计的好坏，直接影响工程的品质与进度。作为工程设计重要组成部分的工艺设计，显然更为重要。但是，当前很多项目工艺设计，存在水平不高、敷衍了事的现象，有的工艺设计深度不够、许多已经成熟的先进工艺没有得到采用等等。这些都严重影响了工程的设计品质，最终影响工程建设的品质和进度。

工艺设计作为机械工厂设计的龙头专业，如果深度没有达到应有的要求，直接导致其他专业无法顺利进行，进而影响到整个项目的设计工作。为确保工艺设计乃至整个工程设计的水平，工艺设计人员应对设计任务书提出的生产纲领详细加以分析研究，在具体设计过程中，应确保各阶段的设计深度满足《机械工业建设工程设计文件深度规定》（JBJ 35-2004）的要求。这样才能保证工程设计的品质，从而满足业主要求，同时也能为设计院赢得声誉，为以后承接项目打下良好的基础。

2.5 重视工艺会签工作

各专业施工图完成后，凡与工艺专业有关的图纸，可能涉及每个专业，作为整个设计流程的闭环程序，都须由工艺专业进行会签。会签的目的，主要是由工艺专业确认，由工艺专业提出的设计要求，经过其他专业的设计后，是否还能满足最初的工艺设计要求。在实际设计过程中，可能会发生各专业对工艺所提要求理解不同，或是由于工艺专业对其他专业设计特点的不熟悉，或是设计过程中其他各种因素互相影响等，都会使各专业最终的设计成果和工艺专业的设计要求产生偏差。对于大的原则性的偏差，应该在设计工程中已经予以调整，最终的调整结果，还应该由工艺专业进行确认。

工艺专业作为主导专业，在进行图纸会签时，应主动提醒有关专业确认相交部分的设计，确保各设计图纸之间无矛盾，工艺会签是最后的确认过程，是检验各专业是否满足最初的工艺设计要求的最后一环，应予以特别重视。

3 结束语

随着市场经济的不断发展，传统的计划经济体制已经发生了天翻地覆的改变，市场投资主体日益多元化，传统的工艺设计理念、方法已不能满足业主日益多元的需求。本文通过笔者在多年的工艺设计实践，总结了在新形势下，作为技术咨询行业，为了更好地服务业主，同时也为了树立企业良好的形象与品牌，工艺设计人员在设计时应该特别注意和重视的若干事项，当然，各位同行还会有更好的点子和建议，本文仅作抛砖引玉，供同行参考。

[1]GB 5083-1999，生产设备安全卫生设计总则[S].

[2]JBJ 35-2004，机械工业建设工程设计文件深度规定[S].

[3]吴阶元.机械工业工程设计[M].北京：北京科学技术出版社，2010.