陳曙
摘要:綜述了畢業設計的內容和要求,正文的寫作是重點,主要內容有生產方法選擇、工藝流程設計、工藝計算、設備設計和選擇等。
關鍵詞:畢業設計;制藥;生產方法;工藝流程;設備設計
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0200-03
畢業設計是理工科高等學校專業教學計劃的重要組成部分,是學生在畢業前最后也是最重要的一個實踐性和綜合性教學環節,是強化培養學生工程實踐能力和創新能力的著力點。
相對于其他教學環節,畢業設計環節獨具的培養功能是促進學生全面系統地總結、鞏固和消化已學的理論知識,相對集中地培養學生運用基礎知識解決實際工程技術問題的綜合能力,亦作為學生畢業和學位資格論證的重要依據。
一、畢業設計的目的和作用
在畢業設計的過程中,包括畢業實習、收集設計資料、撰寫設計說明書、繪制工程圖紙和設計答辯各個教學環節,都滲透相應的具體明確的培養目的和作用,歸納起來有:(1)培養學生探求真知的科學精神、優良的人文素養和品質,以及改革創新的意識和團隊合作精神。(2)培養學生獨立運用所學知識分析研究和解決實際工程技術問題的能力,特別是獨立獲取、探索和開發新知識的能力。(3)訓練學生從事科學研究的基本功,包括實驗研究和設計方案的制訂,數據測定、整理和處理方法,調試和使用新型儀器設備,工程技術計算和圖表繪制的能力,特別是計算機應用能力。(4)查閱、選取和使用技術參考文獻資料和工程技術手冊的能力。(5)編輯設計文件、寫作和文字(語言)表達能力。
二、畢業設計的工作程序
畢業設計工作通常按下列程序進行:(1)確定指導老師和設計題目。(2)擬定和下達教師擬定的設計任務書,設計前發給學生。(3)學生在教師指導下作開題報告(是否進行根據題目而定)。(4)學生赴生產單位進行畢業實習,收集設計資料。(5)撰寫設計說明書(包括繪制工程圖紙)。(6)組織畢業設計答辯(由專業教研室或院系負責)。(7)評審設計說明書(有指導老師和專聘的評閱人進行)。(8)評定設計成績。
三、畢業設計的選題
1.選題的重要性。選題是否恰當是能否保證設計質量和達到教學基本要求的關鍵。選題的重要作用是很大程度上決定設計水平和應用價值,能促使學生消化和擴展專業知識,進行知識重組,以至確定學生今后學習和從事研究工作的方向,成為日后專業深造的導航標
2.選題的原則。選題時要遵循下列基本原則:(1)符合專業培養目標,滿足實踐教學基本要求。(2)具有應用價值。(3)具有可行性。(4)具有創造性。(5)具有科學性。
3.選題的途徑和方法。(1)選題的途徑包括:從生產實踐中、科研項目中、市場需求中或實驗教學中選題,從專業發展方向的前沿選題,結合個人興趣愛好選題。(2)選題方法有多鐘:如教師提供、學生自選、師生商定。如承擔教師科研課題中的子課題或其中部分研究(設計)模塊,原則上學生每人一題,多名學生合作的題目,須明確各人的主攻或側重點。
四、畢業設計的基本內容
1.設計說明書內容結構。設計書是畢業設計主要的書面文件,能全面反映學生的設計思想、設計能力和對題目及其背景知識掌握的深廣度。畢業設計不同于一般的工程設計計算書,除了有關的計算內容外,還包括可供選擇的方案、選擇依據和方案論述;除了符合工程實踐要求外,還要滿足教學上的基本要求。根據國家標準(GB7713-87)的規定,一份規范的畢業設計說明書通常由前置部分、主體部分和其他部分所組成。(1)前置部分:封面;題名頁(扉頁);序言(緒論,前言);摘要(中、英文);關鍵詞(中、英文);目錄。(2)正文部分:引言;正文;結論。(3)其他部分:參考文獻;謝辭;附錄(必要時)。
2.正文的主要內容和要求。(1)主要內容。正文包括的主要內容一般有:①概述。②生產方法(工藝路線)的選擇。③工藝流程設計。④工藝計算。⑤設備的設計計算和選型。⑥車間設備布置設計。⑦管道布置設計。⑧三廢防治和環境保護。⑨技術經濟分析。(2)寫作要求。正文是設計說明書的核心內容,最能體現設計的質量和水平。理工科大學的畢業設計,雖然不同學科(專業)的設計對象、內容和方法各有差異,但具有下列共同要求:①在設計內容上,資料翔實可靠,分析問題論點鮮明,論據充分,論證嚴密,結構明確;實驗數據真實可靠,重復性好,實驗結果能從一定理論高度進行分析,有一定的獨立見解或新意。②在表達形式上,立題突出,層次分明,思路清晰,文體格式規范,符合國家標準。③在治學態度上,實事求是,不夸大渲染,不因“為我所用”而主觀臆斷,任意取舍,更不能抄襲編造。
3.概述。概述一般包括下列主要內容:(1)產品介紹,包括產品名稱、用途、化學結構式、分子式、性能(理化性質)、質量標準及檢驗(測定、鑒別)方法、處方和輔料介紹等。(2)產品在國民經濟和民生中的作用和市場需求。(3)產品在國內外的生產、開發概況和發展遠景。(4)生產方法簡述。(5)所需的主要原材料和水、電、氣等地區性供應條件。
4.生產方法(工藝路線)的選擇。根據查閱和在實際生產中收集到的生產資料和工藝技術參數,對該產品當前在國內外的生產方法和工藝流程進行技術經濟分析、對比,選定最佳生產方法,作為工藝流程設計的依據
5.工藝流程設計。生產方法確定后,即可進行工藝流程設計,益據此確定車間設備布置。(1)工藝流程設計主要任務和成果。主要任務:①確定工藝流程的組成,即確定原料、中間產品、成品和排出物等的來去走向和順序以及整個生產過程所需的各單元操作的組合方式、順序及相互間的連接,以達到據此流程可由原料變成產品的目的。②確定載能介質的技術規格和流向(制藥工藝中常用的載能介質為水、水蒸汽、冷凍鹽水、壓縮空氣等)。③繪制工藝流程圖,即以圖解形式表示出從原料到成品的流程中物流和能量發生的變化和走向以及生產中采用的設備;生產中所需控制的工藝參數(溫度、壓力、流量等)及其檢測控制點。④編寫工藝操作方法(設計說明書),包括原輔料和中間體的名稱、規格、用量,工藝操作條件(溫度、壓力、流量、時間等),控制方法和設備名稱等。成果:工藝流程設計的成果是初步設計階段帶控制點的工藝流程圖和工藝操作方法說明。(2)流程設計的基本原則。①保證產品質量符合規定的技術標準。②滿足《藥品生產質量管理規范》(GMP)的要求。③盡量采用成熟先進的技術和設備。④在保證產品質量的前提下盡量簡化流程,縮短生產周期,提高原來利用率,降低原輔料消耗和生產成本。⑤確保人身和設備的安全。⑥盡量減少三廢排出量,實施三廢綜合利用、處理和回收。⑦考慮現代過程裝置的趨向(大型、高效、節能、自動化、機械化、微機化)和精細產品的趨向(小批量、多品種、高質量)。(3)流程設計的基本程序。①對選定的生產方法進行工程分析和處理。②繪制工藝流程框草圖。③繪制物料流程圖。④繪制設備工藝流程圖。⑤繪制帶控制點的工藝流程圖。
6.工藝計算。工藝計算注意包括物料平衡計算(簡稱物料衡算)和熱(能)量平衡計算(簡稱熱量衡算)。
7.設備的選型和工藝計算。制藥工藝所用設備分為定型設備和非定型設備兩類。定型設備是廠家已標準化和系列化的產品,可按工藝要求,在有關產品說明書中選用。非定型設備是滿足制藥工藝特殊要求的專用設備,須按工藝要求進行專門設計和制造。對畢業設計而言,從教學要求考慮,根據專業特點,一般只須對1~2個主要設備(以非定型設備為主,也可選定型設備)進行工藝性計算,對輔助設備直接進行選型即可。選型方法在相關教科書、手冊中均有詳細描述,可以查閱。
8.車間布置設計。在繪制生產工藝流程圖、物料衡算、熱量衡算和設備設計選型等工作完成以后,就可著手進行初步的車間布置設計。車間布置是否合理,關系到項目的總投資、設備的安裝、檢修、操作環境的安全方便和經濟指標的完成等問題,因此必須統籌考慮。
制藥工業包括原料藥工業和制劑工業。原料藥工業包括化學合成藥、抗生素、中草藥和生物藥品的生產。原料藥屬精細化學品,在車間布置設計上與化工車間有共同的特點。但制藥產品(原料與制劑)是關系到人的健康和生命的特殊產品,必須嚴格保證質量。原料藥生產的精制、烘干、包裝工序和制劑生產的灌封、制粒、干燥、壓片等工序,其車間的新建、改造必須符合《藥品生產質量管理規范》的要求。
9.管道布置設計。管道設計內容就是管道布置圖的內容。管道布置設計主要包括管道設計計算和管道布置設計兩部分內容。
10.三廢防治和環境保護。在制藥生產中產生的三廢(廢水、廢氣、廢渣)中,可能會有毒害物質,對人類生活危害極大。因此畢業設計中必須具體體現生產可持續發展的思想和環保意識,把三廢防治和環保措施列為重要的設計內容。根據防治結合,以防為主的原則,采取綜合利用原材料,變廢為寶和減少三廢排放量的有力措施。
(1)廢水處理方法。廢水種類復雜,處理方法有多種,一般分成四類,物理法、化學法、物理化學法和生化法,見下表,可根據廢水的特點加以選用。
(2)廢氣處理方法。廢氣處理分除塵法和氣體凈化法兩類。
(3)廢渣處理方法。制藥生產中產生的固體廢棄物,統稱為廢渣,包括工業原料渣、反應物渣和未反應完全的原料渣等。廢渣往往是可以利用、轉化為其他材料的有用資源。因此,廢渣處理首先應研究其資源化的途徑,變廢為寶,然后才考慮填埋處理(見下表)。
11.技術經濟分析。技術經濟是指技術方面的經濟指標問題。正確可靠的藥物生產工藝設計體現為技術上的先進性和經濟上的合理性,對此進行評價,需要進行技術經濟分析和基建投資概算。在畢業設計中,技術經濟分析部分一般包括兩個主要內容,即勞動人員的編制和產品生產成本的概算。
(1)勞動人員的編制。勞動定員數是工廠投產后全面達到設計指標和正常管理水平的標志。根據勞動定員數和計劃產量(或產值、利潤)相比較可以算出勞動生產率。①編制全廠人員的依據:a.工廠和車間的生產計劃。b.勞動定額、產量定額、設備看管定額和服務定額。c.工作制度(連續或間歇生產、每日班次數等)。d.出勤率(全年扣除法定節假日、病、事假等因數的有效工作日和工作時間數)。②勞動定員的類別和組成。行政管理人員和技術人員實行責任制,人工實行崗位制。勞動人員確定后,列出車間(或工段)定員表和全廠定員表。
(2)產品生產成本概算。生產成本是反映工廠生產經營和管理的重要指標之一,是制定產品價格的重要依據之一。
產品車成本的組成如下:
①原材料費(原料+主要材料+輔助材料)。
原材料費=消耗定額×該種材料價格
式中:材料價格系指材料的入庫價格
入庫價格=采購價格+運費+途耗+庫耗
式中:途耗指原材料采購后運進倉庫前運輸途中的損耗
庫耗指原材料入庫至出庫間的損耗。
②燃料費(煤、重油等),計算方法與原材料費相同。
③動力消耗(水、電、風等)。
動力消耗費=消耗定額×動力單價
④生產工人工資及附加費。
生產工人工資及附加費=(某產品生產工人平均工資+附加費/某產品年產量)×某產品生產工人人數
⑤車間經費。
車間經費(項目建設前期估算)=車間固定資產折舊費+維修費+車間管理費
⑥企業管理費。
企業管理費=車間成本×企業管理費百分率
式中:車間成本=原材料費+燃料費+動力消耗費+生產工人工資及附加費+車間經費
⑦銷售費用。銷售費用=產品銷售額(或工廠成本)×銷售費百分率 其中:工廠成本=生產成本+企業管理費
以上①~⑦項費用相加,構成了產品生產成本(又稱銷售成本)。
⑧產品出廠價格。
產品出廠價格=生產成本+稅金+利潤
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