第三章工艺设计(车间设计)ppt课件.ppt

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1、3.3车间布置设计,3.3.1车间布置概述1)工作目的和重要性,车间布置设计,输入:设计依据,完成物料衡算和能量衡算(水,点,气,汽冷冻)的生产工艺流程图完成机械和设备设计或选型的设备一览表(,外形,安装和操作确定)土建资料(含安全和环保条件) 车间组织管理和人员资料总平面布置的情况,相关的规范和资料,输出:一组平面,立面图,核实初步设计的车间内容确定设备管口和仪表方位,标高确定与设备安装有关部门的建筑物尺寸,设备安装方案各种管路/管线走向,物料消耗定额,制造1000片成品，需用下列数量的原辅料：双氯芬酸钠15.5g 人工牛黄14.3g马来酸氯苯那敏2.5g 磷酸氢钙42g淀粉13.66g 微

2、晶纤维素4g羧甲淀粉钠2.4g 硬脂酸镁0.9g聚丙烯酸树脂IV0.47g 羟丙甲纤维素0.94g邻苯二甲酸二乙酯0.26ml 蓖麻油0.26ml滑石粉0.82g 二氧化钛0.68g乙醇32.7g 纯化水10.5g亮蓝0.026g,片剂生产工艺流程图,胶囊剂生产工艺流程图,颗粒剂生产工艺流程图,口服固体制剂设备一览表,操作工时与生产周期(按200万片一批计算),劳动组织与岗位定员,2)车间的基本组成(工艺技术和生产管理),生产设施: 生产工段,原料和产品库房(堆场,罐区),控制室辅助设施: 变送电,化验室,机修,空气净化,通风除尘等行政生活部分: 办公室(行政,工艺和设备),更衣,浴室,卫生间

3、特殊用途部分: 注意: 制造业和流程生产的区别,前者多按加工方法,后者按产品或中间产品.,菌苗车间,3)设计内容,车间的规划设计(生产工段,生产辅助设施,行政生活福利设施的平面和立面布置)厂房(建筑物和构筑物)的整体和轮廓设计设备的平面和立面布置通道和物料输送设计安装,操作和维修的平面和空间设计,车间布置设计的原则,要有总体设计的全局观点。 首先满足生产的要求，同时，还必须从本车间在总平面图上的位置，与其他车间或部门间的关系，以及发展前景等方面，满足总体设计的要求。 设备布置要尽量按工艺流水线安排 设备布置要尽量按工艺流水线安排，但有些特殊设备可按相同类型作适当集中，务必使生产过程占地最少，生

4、产周期最短、操作最方便。 应考虑到进行多品种生产的可能 在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有适当的余地，以便更换设备。,车间布置设计的原则,生产车间与其他车间的各工序要相互配合 为保证各物料运输通畅，避免重复往返，生产车间与其他车间的各工序要相互配合。必须注意：要尽可能利用生产车间的空间进行运输；合理安排生产车间各种废料排出；人员进出口要和物料进出口分开。必须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。应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。,流程布置形式,

5、分为垂直分层布置与平面辅助输送布置典型的垂直分层布置的特点物料送上最高层，随流程工序依次往下层进行，利用物料的重力，完成物料的转移。典型的平面辅助输送布置以流程的平面布置为基础，开发一系列专用的物料转移设备，使固体制剂生产流程中各工序有机地联系起来，达到流程通畅的目的。垂直分层布置需要多层厂房，每层均需设置人净、物净系统，以及流程联结的联系不便与管理等问题，平面辅助输送布置优势已较明显。加上一系列与之配套的物料转移设备经长期实践证明方便可靠，一些与此流程相适应的工艺设备开发成功，平面辅助输送布置已为国内外众多生产厂家所采用。,设备线性布置的常见方式,（一）单层建筑物内设备按水平在线式进行布置原

6、料 成品 原料1 成品1 原料2 成品2 （二）单层建筑物内设备按水平U型进行布置原料成品,设备线性布置的常见方式,（三）单层建筑物内水平弯折形布置 原料 成品（四）多层建筑内不同层次竖直与水平相混合的布置方式 提升 原料 成品,车间平面布置图的内容,1、厂房建筑平面图注有厂房边墙轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距和编号以及各层相对标高。2、设备外形尺俯视图和设备编号。3、设备定位尺寸和尺寸线：设备离墙纵横间距，定出设备中心位置一般定位标准是以建筑物中心作为定位基准线的，设备管口方位及大小。4、操作平台示意图，主要尺寸和台面相对标高。5、吊车及吊梁的平面位置。6、地坑、地沟位置、尺寸及地坑、

7、地沟相对标高。7、吊装孔、预留孔的位置和尺寸。8、辅助室、生活室的位置、尺寸及室内设备器具等示意图和尺寸。,车间平面布置图的内容,1、厂房建筑平面图注有厂房边墙轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距和编号以及各层相对标高。2、设备外形尺俯视图和设备编号。3、设备定位尺寸和尺寸线：设备离墙纵横间距，定出设备中心位置一般定位标准是以建筑物中心作为定位基准线的，设备管口方位及大小。4、操作平台示意图，主要尺寸和台面相对标高。5、吊车及吊梁的平面位置。6、地坑、地沟位置、尺寸及地坑、地沟相对标高。7、吊装孔、预留孔的位置和尺寸。8、辅助室、生活室的位置、尺寸及室内设备器具等示意图和尺寸。,4)工艺对象专

8、业化车间布置步骤,(1) 收集有关信息和数据:知各单元操作所需面积和单元操作之间的相互关系。确定为各单元操作区的面积。例:口服固体制剂车间:（冲剂、片剂、胶囊）,片剂生产工艺流程,原辅料,过筛,包装,分装,压片,总混,整粒,干压制粒,干混,配料,粉碎,流化制粒,粘合剂,包衣,包装材料,湿法制粒,粘合剂,干燥,润滑剂崩解剂,内包装材 料,(2) 列关系重要程序分类表,将单元操作间的相对重要性和关系密切程度如物料搬运,柔性,工作环境等定性因素进行数字化,重要程度高则数字大,反之则数字小,0为不相关.,(3) 根据上述作各部门的关系积分表。从部门间相互关系的原因可得出相互间关系分值, 求出各部门的关

9、系分值之和, 即关系总分值; 根据关系总分值的高低来确定各部门的排序, 关系总分值高的先排。如表3,(4)车间布置。可用卡片将车间按车间面积比例分成8 等份, 在图纸上摆放车间。由表3 , 关系积分和最高的为第5 部门, 要先安排, 即中间暂存部门。这样, 中间暂存部门要放在车间的中间,5 修整,从以上设计步骤的车间块状区划图可看出该车间并不规则, 一是因为这只是草图, 不包括走廊及其它公用工程; 二是该设计为理想状态设计.,口服青霉素固体制剂车间,车间长621m ,宽25m ,为主体单层、局部二层的长方形厂房,框架结构,柱网尺寸6 9m、6 7m ,底层高5.1m ,二层高3.15m。,(1

10、)厂房整体布置设计,(1)整体布置 以总体设计,考虑规模,工艺和厂区地形为依据,决定车间的布置采用整体布置或分散布置.防火,环境,卫生洁净级别等因素充分利用室外和地形条件,有机堆肥分选发酵车间,分选发酵系统立面布置,(2)车间的平面布置,厂房平面轮廓：主要为直线型，规整，方便排列，通道，采光，通风等大型车间工序复杂：L型，T型，型厂房柱网布置和厂房宽度：优先采用建筑模数为3的柱网，柱距为3，6，9，12，15，18米车间宽度：6，9，12，15，18，24米，通风采光考虑多层24米，单层30米。,环境区域划分,灭活疫苗是指将病原微生物通过化学或物理方法杀死,使其失去毒力而保留其原有免疫抗原性的

11、生物制品从活菌培养到死菌(无菌) 操作两个不同的区域,为使灭活疫苗生产车间活菌生产区和无菌生产区完全分开,不产生因培养病原微生物而引起的交叉污染是车间设计的关键。从人净系统、空调净化系统辅助工段(清洗工具、洁净衣的洗涤等) ,设计成两个互不交叉、互不接触的区域即活菌操作区和死菌操作区,注：对于空气洁净度为100级的洁净室内大于等于5微米尘粒的计算应进行多次采样。当其多次出现时，方可认为该测试数值是可靠的。,人员流动和物流设计,1)人员流动设计车间人流主入口按照总图规划的要求位于厂房西北角的门厅。进入车间生产区流入口有二套:(1)活菌操作区的人净入口位于车间的西北角,人员经换鞋、一更、洗手消毒、

12、二更进入10 万级区, 通过10 万级走廊经三更进入10000 级生产区。(2)死菌操作区的人净入口位于间的东南角,人员经换鞋、一更、洗手消毒、二更、缓冲进入10000 级区域,通过10000 级走廊经三更后进入100 级无菌生产区2)物流设计物流按生产工艺需要结合总图规划的要求设置两个出入口,即厂房南面偏西的原辅料入口和东北面的包装材料及成品库的出入口 。原辅料经外清间进入10 万级区进行培养基的配制、分装、灭菌,传入10000级区进,生物制品(灭活疫苗) 车间,生物制品车间采用单层框架结构, 6 3m 2 0m ,层高5. 00m。车间内东端头设置空调机房、冷冻和配电,西端头安排门厅、卫生

13、间、纯水及蒸馏水制备间,生活设施,十万级区,万级区,百级区,制水间,辅助设施,有菌区,净化区总风量: 44704m/ h ,总冷量: 397kW ,总热量: 230kW ,总加湿量:105kg/ h ,单位洁净面积冷量:810W/ m2 ,热量:470W/ m2,根据GMP 规定:十万级区换气次数15 次/ 时,一万级区换气次数25 次/ 时。同时结合各房间围护结构、人体、照明、设备发热等冷负荷所需风量以及设备的排风量,取三者之间最大值来确定各房间的风量。,百级区均采用垂直层流,取断面风速V = 0. 3m/ s ,顶部满布高效过滤器,两相对侧墙设置技术夹墙,下设回风口,风速V 1. 5m/

14、s。,洁净室车间平面设计一般注意,(1) 洁净室中人员和物料的出入口必须分设,原辅料和成品的出入口分开;人员和物料进入洁净室要有各自的净化用室和设施。(2) 生产区要减少生产流程的迂回往返,尽量减少人员流动和动作。(3) 操作区只允许存放与操作有关的物料,设置必要的工艺设备;用于制造、贮存的区域不得作非区域内人员的通道。(4) 人、物电梯应分开,并尽量不要设在洁净室(区) 内。(5) 空气洁净度高的房间宜设在人员最少到达的地方,并宜靠近空调机房,宜在洁净室最里面;空气洁净度相同的房间宜相对集中;不同空气洁净度房间之间相联系要有防止污染的措施,如气闸室、空气吹淋室、传递窗等。(6) 维修保养室不

15、宜设在洁净室内。,生物和医药企业洁净车间的污染主要为微生物和尘埃粒子污染,主要来源人员, 占35 %;其中人员运行将会大大地破坏洁净度,如人坐着时发尘数为10 - 250 万个/ 人分,发菌数为15-25 个/ 人分,行走时发尘数为500 - 1000 万个/ 人分,发菌数为700 - 5000 个/ 人分。所以生物医药企业洁净车间设计时要考虑合理工艺布局,尽量减少人员的移动。,（3）车间立面布置,1) 厂房的立体形式:单层 占地多造价低多层 占地少造价高单层与多层结合2) 选择依据按工艺和生产要求选择设备安装和操作(自支承或框架支承,内件)操作环境的影响(低温,高温,无菌)新产品的工艺设备需

16、要改进,（3）车间立面布置例,0.00,5.00,20.00,10.00,15.00,NTF固定提升转料机结构特点确保生产安全：1、防倾倒安全：采用700大直径不锈钢整体底盘，双轴承支持结构，底盘固定安全可靠。2、防料斗下滑安全保证：在液压系统设计中，设计了常闭电磁阀四位二通液压阀单向阀等三道安全机构串联。用高度集成的集成块取代了所有阀门、管件间的接管，消灭了所有泄漏点。 设置了高压油过滤器及空气呼吸过滤器，确保液压油的洁净；油箱采用不锈钢材料以防脱落物进入液压油，确保所有阀门的密封面不被杂物划伤。,HZD系列自动提升料斗混合机的结构特点 料斗混合机是目前国际制药界使用最普遍的混合设备， 料斗

17、可以移走清洗，使用方便灵活、混合效果好、上出料方便、混合时间、混合转速按不同药物设定可夹持不同规格料斗是目前理想的混合设备。,1、采用液压油马达丝杆提升锁紧系统，并有双重压力传感联锁装置，确保料斗夹紧及混合安全。2、设有减速停车、自动对位及灵敏可靠的刹车系统，确保停车安全。3、设有工作指示、报警、自检停车及多个急停钮确保生产及工作人员的安全。,多层布置基本原则:,尽量符合建筑模数要求取0.3的整数倍.一般层高4-6米,采用框架结构层高一般5.1和6.0米,不低于4.5米各层应尽可能相同,不宜过多变化.结构考虑因素:载荷及分布(集中和动载荷)生产工艺对结构的要求(设备悬挂或落地安装)工艺需要的空

18、间要求(内件的安装),车间结构设计应工艺和建筑专业相互协调和配合的重要性,.,药品生产质量管理规范(Good Manufacturing Practice, GMP)是世界各国制药行业普遍遵循的原则。八十年代初，我国引进了G M P 的概念并开始着手实行。1982 年，卫生部医药管理局制订了我国的第一个GMP 标准，在人医制药行业试行。1993 年初，卫生部提出了与国际制药行业接轨的8 年GMP 实施计划。到2000 年底，在人医生物制品、大输液等领域实现G M P 认证，未能达标的企业，必须从制药领域退出。制药企业的GMP 认证，严格来讲是由车间、厂房、设备等硬件的达标和各种管理标准、措施等

19、软件的完善共同构成的。,GMP 车间的净化厂房设计,GMP 车间的净化厂房是投资的重点。把握好有关的设计参数，对提高车间的使用效率，降低建设投资至关重要。GMP净化车间的温度参数 净化车间是生药厂进行生产活动的主要场所，欧共体、美国和世界卫生组织的G M P，对净化厂房都没有具体的温度限制，只是要根据生产工作的需要进行温度调节。因生产药品的不同，控温精度差别很大，从最精密的厂房(24 1)到一般舒适空调1826。多套独立系统，走廊气压屏障 按GMP要求，人医的生物制品车间，每一单元只能生产同一个产品，绝不能混用。同属弱毒制品，可以在一个产品生产完之后，经彻底消毒之后，再生产另一个产品。但不允许

20、强毒和弱毒交替使用同一个生产单元。独立的百级工作区 在独立的生产单元内，按G M P 要求，重要的无菌操作应该在百级区或百级气流罩下进行。,GMP 车间设计要求细化生产工艺,确定产品目标，应当对实现目标的手段工艺进行细化。包括产品，原料，产品包装，班产，工人数等确定生产组织 对于生物制品，可以是以产品为中心，实行产品负责人制度的纵向管理模式；或是按不同工序进行管理的分段管理模式。管理模式不同，对产品质量管理以及将来的成本管理都有影响。确定生产线 生物制品的生产，主要分成活毒疫苗和灭活疫苗两大类。依据GMP 的要求，这两类疫苗不允许在同一车间生产，以防止灭活疫苗的强毒株污染活毒疫苗。确定劳动定额

21、。工作量太大，易使员工操作粗放，污染增加。,完善工艺衔接，尽可能减少净化面积 按照GMP要求，应使产品物流尽可能短。合理安排产品在工艺路线上的流动，对减少净化面积，减少基建投资以及将来投产后节省人工成本按照国际通行的设计方法，物料供应的仓库和半成品、成品的库房应与车间融为一体，使物料供应距离更短，缩短产品动线，减少污染机会，更加节省人工，也就更加符合G M P 要求。设备选型的基本原则 按照GMP标准，制药所用设备应确实可靠，不易腐蚀，不与药品发生化学反应，便于清洗和消毒。一般采用304 或316 不锈钢为主。在设备配置上最重要的原则是生产线排布顺畅，生产能力前后搭配合理，不产生“瓶颈”.,(

22、4)工艺设备平面布置设计,车间布置的非工艺要求,1 建筑方面的规定2 设备的安全距离要求3 通道和操作空间4 采光,通风,照明5 休息 卫生需求,生产车间设计对非工艺设计的要求, 对建筑外形的选择要求 车间建筑的外形有长方形、L形、T形、U形等。一般为长方形，其长度取决于生产流水作业线的形式和生产规模，一般m左右适宜，车间层高按房屋的跨度和生产工艺要求而定，般以m为宜。单层厂房可酌量提高，车间内立柱越少越好。国外生产车间般高度10m，也有车间达m以上。 2 对门、窗的要求 每个车间必须有两道以上的门。作为人流、货流和设备的出入口，门的规格应比设备高.m，比设备宽的.m。为满足交通工具进出，门的

23、规格应比装货物后的车辆高出.m以上，宽出.以上。,生产车间设计对非工艺设计的要求,3 对采光的要求 我国目前各食品工厂生产车间基本上是天然采光，车间的采光系数一般为/。采光系数是指采光面积和房间地坪面积的比值。4 对地坪的要求 食品工厂的生产车间经常受水、酸、碱、油等腐蚀性介质侵蚀及运输车轮冲击，故地坪须用标号较高的水泥铺盖。工艺布置中尽量将有腐蚀性介质排出的设备集中布置，做到局部设防，缩小腐蚀范围。地坪应有.的坡度，并设有明沟或地漏排水。,生产车间设计对非工艺设计的要求,5对内墙面的要求 食品工厂对车间内墙面要求很高，要防霉、防湿、防腐、有利于卫生。转角处理最好设计为圆弧形，具体要求如下：墙裙 一般有.m的墙裙，可用白瓷砖。墙裙可保证墙面少受污染，并易于洗净。 内墙粉刷 一般用白水泥沙浆粉刷，还要涂上耐化学腐蚀的过氯乙烯油漆或六偏水性内墙防霉涂料。也可用仿瓷涂料代替瓷砖，可防水、防霉。,生产车间设计对非工艺设计的要求,6 对温控的要求 可使用正压系统和采取降温措施。7 楼盖 楼盖最好选用现浇整体式结构，并保持.的坡度，以利排水，保证楼盖不渗水、不积水。8 对建筑结构的要求 食品工厂生产车间的一般单层或多层建筑，基本上选用钢筋混凝土结构，而单层建筑亦可选用混合结构。生产车间一般不宜采用砖木结构和钢结构。,