食品工厂设计——生产车间工艺布置.doc

第六节 生产车间工艺布置
一、车间布置设计的目的和重要性
1、车间布置设计的目的
（1）配置厂房；
（2）排列设备；
（3）确定车间的长、宽、高和结构型式；
（4）确定各车间之间的相互联系。
2.生产车间布置的重要性
（1）车间布置影响着生产的正常顺利进行。如：设备的操作维修不便；人流、货流紊乱；动力介质不正当损失；增加输送物料的能耗；增加建筑和安装费用；引起成品污染损失等。
（2）车间布置设计是一项涉及面广，复杂而细致的设计内容。要求工艺设计人员要了解生产操作、设备维修和安装知识，而且要具备其他专业的基本知识。在布置时，要提出不同的方案，进行比较，以取得一个最佳方案。
二、车间布置设计的依据
（1）生产工艺图；
（2）物料衡算数据及物料性质， 包括原料、半成品、成品、副产品的数量及性质；三废的数量及处理方法；
（3）设备资料，包括设备的外形尺寸、重量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等；
（4）公用系统耗用量: 供排水、供电、供热、供冷、压缩空气、外管资料等；
（5）土建资料和劳动安全、防火、防爆资料等；
（6）车间组织及定员资料；
（7）厂区总平面布置， 包括本车间与其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互关系，厂内人流、物流的情况与数量等；
（8）国家、行业有关方面的规范资料。
三、食品工厂车间组成
n 生产车间→工艺设计人员完成
n 辅助车间
n 动力车间 配套专业人员承担
n 仓库和堆场
n 三废治理
n 厂前区行政管理以及福利设施
四、 生产车间的内部组成
（1）生产部分 ： 包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等；
（2）辅助部分 ： 包括变配电、热力、真空、压缩空气调节站、通风空调、车间化验、控制系统、包装材料等；
（3）生活行政部分： 包括车间办公室、更衣室、休息室、浴室以及厕所等。
五、生产车间工艺布置的原则
（1）要有总体设计的全局观点：
满足生产要求的同时，考虑与其他车间或部门间的关系以及发展前景等；
（2）设备布置要尽量按工艺流程的顺序来作安排：
特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。如果车间是多层建筑，要设有垂直运输装置，一般重型设备最好在底层，原料收发间应设有地磅。
（3）考虑多品种生产时设备的灵活调动，并留有相当的余地，以便更换设备。同时注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离，既要保证操作方便，又要保证维修装拆和清洁卫生的方便。
（4）各工序间相互配合，要保证物料运输通畅，避免重复往返。人流通道、物流通道包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。
（5）考虑生产卫生和劳动保护。如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及安全防火等措施。
（6）注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。对散发热量、气味及有腐蚀性的介质，要单独集中布置。对空压机房、空调机房和真空泵房等要分隔，尽可能接近使用地点，以减少输送管路的长度及在管路中的能量损失。
（7）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。
（8）对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离，不同卫生等级的制品不能混流、混放，更不能倒流，造成重复性加工和污染。
（9）严格执行HACCP、ISO 14000、GMP的规范性。
（10）要对生产辅助用房留有充分的面积，如更衣间、消毒间、工具房、辅料间等。要使各辅助部门在生产过程中对生产的进行控制做到方便、及时、准确。
六、生产车间工艺布置的步骤与方法
（1）整理设备清单、生活室等的面积，根据工艺流程对生产区域、辅助区域、生活行政区域的面积做初步的划分。
（2）分析设备清单。轻的、可移动的，几个产品公用的，某一产品专用的等。对笨重的、固定的和专用的设备，应尽量排布在车间四周；轻的、可动的设备，排在车间的中间，便于在更换产品时调换设备比较方便。
（3）根据该车间在全厂总平面中的位置，确定车间建筑物的结构形式、朝向和跨度；用坐标纸按厂房建筑设计的要求，绘制厂房建筑平面轮廓草图（比例1：100，必要时也可用1：200或1：50），画好生产车间的长度、宽度和柱子以及大体上的区域位置。

（4）按照总平面图的构思，确定生产流水线方向。
（5）将设备尺寸按比例大小，剪成设备外形轮廓俯视图，在草图上进行排布，排出多种不同的方案，以便分析比较。若采用AutocAD制图，会更加方便，这也是作为一个现代的工程设计人员所必需掌握的基本技能。
（6）方案比较
① 工艺流程的合理性，人流、物流的畅通，与总平面的协调（包括废弃物及包装物的流向）；
② 建筑结构的造价、建筑形式的实用和美感；
③ 管道安装（包括工艺、上下水、冷、电、汽等方面）的便捷、隐蔽、规范和美观，与公用设施的距离及施工的便利；
④ 车间内外运输的流畅（包括原料进厂及产品出厂的流向）；
⑤ 生产卫生条件的合理、规范；
⑥ 操作条件的可靠性、消防安全措施的完整；
⑦ 通风采光等。
（7）对自己确认的方案征求配套专家的意见，在此基础上完善后，再提交给委托方和相关专家征求意见，集思广益，根据讨论征求的意见做出必要的修改、调整，最终确定一个完整的方案。
（8）在平面图的基础上再根据需要确定剖视位置，画出剖视图，最后画出正式图。
七、车间布置图纸
初步设计阶段的车间布置图
施工图阶段的车间布置图
八、车间布置图纸的设计程序
车间布置草图→
车间布置图（初步设计阶段）→
车间布置图（施工图阶段）
九、生产车间工艺设计对建筑、采光、通风、防虫等非工艺设计的要求

1. 建筑外形
（1）依据：根据生产品种、厂址、地形等具体条件决定。
（2）类型：长方形、“L”形、“T”形、“U”形等，以长方形最为常见。
（3）外形：
n 车间长度一般在60m左右或更长一些，柱子越少越好。
n 层高按房屋的跨度和工艺要求而定，以4～6m为宜，当车间跨度为10～15m连跨时，一般高度为7～8m，也有的车间达13m以上。
n 跨度为9m、12m、15m、18m、24m等。

2. 门
（1）作用：人流、设备、货物的进出口；安全疏散。
（2）数量：按生产工艺和车间的实际情况进行设计。每个车间不能小于两扇。
（3）尺寸：应满足生产要求；在火灾或某种紧急状态下应能满足迅速疏散的要求。要求适中，不宜过大，也不能过小；作为运输工具及机器设备进出的门，一般要能让生产车间最大尺寸的机器设备通过。
（4）规格：（单位：mm） （宽×高）
＊单扇门有：1000×2200，1000×2700；
＊双扇门：1500×2200，1500×2700，2200×2700；
＊车间大门：根据不同交通工具来确定门的大小
电瓶车或手推车门：2000×2400，3000×2400；
汽车门：3000×3000，4000×3000。
＊门与交通工具的关系：
门要比装满货物后的车高出400～500mm；
门的两边都要宽出300～500mm。
（5）要求：应设置防蝇、防虫的装置，如水幕、风幕、暗道或飞虫控制器。
（6）种类：
1）空洞门
2）单扇门和双扇门
3）单扇推拉门和双扇推拉门
4）单扇双面弹簧门和双扇双面弹簧门
5）单扇内外开双层门和双扇内外开双层门
（7）代号：用“M”表示。
3. 排汽
对产生水蒸气或油气的设备进行机械通风，可在设备附近或设备上部的屋顶开孔，用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。
食品工厂生产车间，对于局部排出大量蒸汽的设备，在平面布置时，应尽量布置在当地夏季主导风向的下风向，同时，将顶棚做成倾斜式，顶板可用铝合金板，这样；可使大量蒸汽排至室外。
4. 采光
（1）天然采光
一般要求食品工厂的采光系数为1/6～1/4。
（2）采光系数
指采光面积和房间地坪面积的比值。
（3）采光面积
指窗的有效玻璃面积。一般钢窗的玻璃面积占空洞面积的74％～79％，木窗的玻璃面积占空洞面积的47％～64％。
（4）窗
1）种类：分侧窗和天窗两类。
<1>侧窗 ：
n 窗台高度：工人坐着工作时，窗台的高度h可取0.8～0.9m；工人立着工作时，窗台高度h可取1～1.2m。

n 种类作用：
＊单层固定窗：只作采光，不作通风；
＊单层外开上悬窗、单层中悬和单层内开下悬窗：这三种窗一般用于房屋的层高较高，侧窗的窗洞也较高的上下部之组合窗；
＊单层内外开窗：用于卫生要求不高的车间；
＊双层内外开窗（纱窗+普通玻璃窗）：是食品厂目前用得较多的一种窗。
<2>天窗：就是开在屋顶上的窗。
作用：增加采光面积。
种类：
＊三角天窗 ：只能采光，不能通风（见图3-13）
＊单面天窗：方位朝北，全天光线交化较小，并且柔和均匀。但开启不便，卫生工作难做，故在纺织厂用得较多（见图3-14）。
＊矩形天窗： 因卫生工作难做，我国目前已不用，但在国外大面积生产车间的厂房中，为了很好地排汽，仍被采用（见图3-15）。

2）窗的名称代号：用“C”表示 。
（5）人工采光
用双管日光灯，局部操作区要求采光强的，则可吊近操作面。也有采用聚光灯照明的。
5. 空调装置
（1）没有空调：门窗应设纱门纱窗；车间层高一般不低于6m，以确保有较好的通风。
（2）密闭车间：
n 应有机械送风，空气经过过滤后送人车间。
n 屋顶部有通风器，风管一般可用铝板或塑料板。
n 产品有特别要求者，局部地区可使用正压系统和采取降温措施。
n 车间除一般送风外，另有吊顶式冷风机降温。该冷风机之风往车间顶部吹，以防天花板上聚集凝结水。
n 也有采用过滤的空气送入净化室，使房间呈正压系统，不让外界空气进人该室。
6.地坪
设计时应采取适当措施，减轻地坪受损。
（1）将有腐蚀介质排出的设备集中布置，做到局部设防，缩小腐蚀范围。
（2）生产车间宜采用1.5％～2.0％的地面坡度，设明沟或地漏排水，将生产车间的废水和腐蚀性介质及时排除。
（3）改进运输条件，采用输送带或胶轮车，以减少对地坪的冲击等。
（4）采用适宜的土建结构。
1）石板地坪 ： 耐腐蚀、不起灰、耐热和防滑。
2）高标号混凝土地面： 采用耐酸骨料并严格控制水灰比，表面需做防滑处理，提高混凝土的密实性。
3）缸砖地面： 在不使用铁轮手推车的工段，并需防腐蚀的部位。
4）塑料地面： 耐酸、耐碱、耐腐蚀，具有广阔前景；
5）水磨石地坪；
6）无尘地坪： 水泥地坪上敷涂层（环氧树脂＋石英砂），耐酸、耐碱、耐腐蚀、不起尘、防滑、无接缝的优点，是食品工厂地坪的最佳选择。
（5）地坪排水
n 过去：使用明沟加盖板，但卫生较差；
n 现在：新厂使用地漏，直径一般为200mm和300mm；
根据实际情况，采用明沟加地漏的组合形式是可行的。地漏推荐的地坪坡度为1.5％～2％，排水沟筑成圆底，以利于水的流动和做清洁工作。
7. 内墙面：要求少受污染，并易清洗
（1）内墙面下部做1.8～2.0m高的墙裙。材料可用白瓷砖或塑料面砖。或者从地面一直铺贴到天棚。
（2）其余墙面和天棚可用耐化学腐蚀的、不吸水的、防霉的、可刷洗的涂料。
8. 楼盖
（1）楼盖是由承重结构、铺面、天花、填充物等构成（见图3-19）。

n 承重结构：承担楼面上一切重量的结构，如梁和楼板等。
n 铺面：保护承重结构，并承受地面上的全部作用力。
n 填充物：起着隔热的作用，用多孔松散材料。
n 天花：起隔音、隔热、防止建筑材料灰尘飞落而污染食品以及美观的作用。
9. 楼梯
n 种类：主楼梯、辅助楼梯和消防楼梯。
n 规格：主楼梯宽度1500～1650mm，坡度为30°，辅助楼梯为1000～1200mm，坡度为45°。
n 要求：个数、宽度、坡度、结构形式需符合安全、防火、疏散和使用的规范要求。
n 形式：单跑、双跑、三跑及双分、双合式楼梯（如图3-20所示）。

10.建筑结构
（1）砖木结构：木制屋架，建筑物的重量由木柱或砖墙传递到基础和地基上的结构。
食品工厂生产车间一般散发的温度和湿度较高，木材容易腐烂而影响食品卫生，所以，食品工厂生产车间一般不选用这种结构。
（2）混合结构：屋架用钢筋混凝土，由承重墙来支持。
只用作平房，跨度在9～18m，层高可达5～6m，柱距不超过4m。
（3）钢筋混凝土结构：主要构件梁、柱、屋架、基础均采用钢筋混凝土，而墙只作为防护设施，这种结构也称为框架结构。
该结构的跨度一般为9～24m，层高可达5～10m以上，柱距为5～6m，可以是单层，也可以是多层，并可将不同层高、不同跨度的建筑物组合起来。因为这种结构强度高，耐久性好，所以是食品工厂生产车间常用的结构。
（4）钢结构：
主要构件采用钢材，由于造价不高、施工方便、更适合于现代化大型及大跨度厂房的建造，且对于车间内不希望有柱的设计就很适用。
但食品工厂的车间内一般都存在水汽大、有酸碱等腐蚀性的废气、废水排出等情况，所以一般不采用钢结构。
11. 建筑模数
建筑施工为了适应建筑工业化的需要，建筑构件实行定型化、标准化、预制化，规定了建筑物的基本尺度，任何房屋的尺寸都必须是基本尺寸的倍数。
这个基本尺度的单位称作模数M◦，基本的模数M◦ =100mm。
扩大模数：
n 层高方向：单层为200mm的倍数，多层为600mm的倍数；
n 平面方向：用300mm的倍数。在开间方向可用3.6m、3.9m、4.2m、4.5m、6.0m。其中以4.2m和6m在食品工厂生产车间用得较普遍；
跨度小于或等于18m时，跨度的建筑模数是3m；跨度大于18m时，跨度的建筑模数是6m，所以，食品工厂生产车间的跨度有6m、9m、12m、15m、18m、24m、30m等。
12．车间办公室、控制室、质量检查室以及福利设施的设计标准
（1）车间办公室
按车间值班的最大班的管理和技术人员人数以及4m2／人的使用面积计算，建筑平面系数采用65％。
（2）车间控制室
不宜与变压器室、动力机房、化学药品室相邻。与办公室、操作工值班室、生活间、工具间相邻时，应以墙隔开，中间不要开门，不要互相串通。
有很好的视野，从各个角度都能看到装置的地方；仪表盘和控制箱通常都是成排布置，盘后要有安装和维修的通道，通道宽度不小于1m，操作台至墙（窗）至少应有2～3m的间距，以供人员通行。
（3）会议室
可兼作休息室，供交接班、用餐时使用，面积按最大班人数以及使用面积1.2m2／人计算，建筑平面系数65％。
（4）质量检查室
根据检测分析试验工作的需要，应安放检验仪器桌和分析桌、药品柜和上下水具以及检测人员制表、统计用办公桌和资料柜，一般可根据实际布置决定用房面积，建筑平面系数65％。
（5）更衣间
设在靠车间进口处，供上下班工人使用。
随着食品生产卫生安全管理要求的提高，一般出口食品工厂要求二道更衣，工人进入车间要提供每人一格的密闭保管橱柜以放置私人物品，在一道更衣间将自己的外衣、鞋脱下，换上拖鞋进人二道更衣间，换上进人车间的工作服、工作鞋，再进人洗手、消毒程序。这样更衣间的使用面积就比以前要增大，一般可按3m2／人计算，建筑平面系数65％。

（6）车间浴室
按最大班人数每10人设一个淋浴器，每人淋浴器按使用面积5m2计算，建筑平面系数65％。
（7）车间卫生间
卫生标准应符合《出口食品工厂、库最卫生要求》，厕所便池蹲位数量应按最大班人数计，男每40～50人设一个，女每30～35人设一个（车间工人以女工为主时另计），厕所建筑面积按2.5～3.0m2／蹲位计算。
思考题
1.车间布置设计的目的。
2.车间布置设计要求工艺设计人员要了解哪些专业知识？
3.食品工厂由哪些车间组成？
4.生产车间由哪些部分组成？
5.生产车间工艺布置的原则。
6.车间布置图纸包括哪两种？

7.门的作用，门与交通工具的关系。
8.窗的种类和作用。
9.地坪的土建结构有几种？
10.对食品车间内墙面的要求。
11.楼盖是由那几部分构成的？
12.楼梯 的种类、形式。
13.厂房的建筑结构有哪几种？
14.什么是建筑模数？

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