Обобщенный показатель технического уровня оборудования

Технический уровень того или иного оборудования — это совокупность свойств конкретной машины, включающий функциональное назначение, общественно полезный эффект, уровень всех видов затрат, а также потребительские и экологические характеристики. Технический уровень определяется на основе сопоставительного анализа значений показателей, оцениваемого образца машины и соответствующих показателей аналогов, отражающих высшие мировые достижения и тенденции их развития. Для оценки технического уровня оборудования разработана номенклатура показателей качества.

Показатели назначения характеризуют основные функции оборудования и обуславливают область его применения. К ним относятся размеры обрабатываемой заготовки, производительность машин, параметры основных и вспомогательных движений (скорость подачи и резания, частота вращения и др., силовые характеристики станка, габаритные размеры и масса машины, показатели точности обработки и т. д.).

Показатели надежности характеризуют безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость машины в условиях эксплуатации. Эргономические показатели характеризуют систему человек — машина и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся при осуществлении производственных процессов.

В группу эстетических показателей входят информационная выразительность, отражающая в форме машины сложившиеся в обществе эстетические представления и культурные нормы; рациональность формы, характеризующая соответствие формы объективным условиям изготовления и эксплуатации машины, а также выражающая функционально-конструктивную сущности машины; композиция, характеризующая гармоничное единство частей и целого, органическую взаимосвязь элементов формы машины.

Показатели технологичности характеризуют оптимальное распределение затрат материалов, средств труда и времени при технологической подготовке производства, изготовлении и эксплуатации машины. К числу основных показателей этой группы относят показатели трудо- и материалоемкости, себестоимости.

Показатели унификации характеризуют насыщенность машины стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации с другими машинами. К ним относятся коэффициенты повторяемости, изменяемости и унификации.

Патентно-правовые показатели подразделяются на показатели патентной защиты и патентной чистоты. Первые выражают степень защиты машины авторскими свидетельствами и патентами в странах предполагаемого экспорта или продажи лицензий на отечественные изобретения.

Показатель патентной чистоты выражает степень воплощения, в машине, предназначенной для реализации только внутри страны, технических решений, не попадающих "под действие», выданных в СССР патентов исключительного права, а для машины, предназначенной для реализации и за рубежом, технических решений, не попадающих также под действие патентов, выданных в странах предполагаемого экспорта. Он позволяет судить о возможности беспрепятственной реализации машин.

Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении машин. К экологическим показателям, например, относятся содержание вредных примесей или пыли, выбрасываемых в окружающую среду, вероятность вредного излучения в окружающую атмосферу и т. д.

Показатели безопасности характеризуют особенности машины, обеспечивающие при ее эксплуатации безопасность обслуживающего персонала. К ним относятся: вероятность безопасной работы человека в течение определенного времени, длительность срабатывания защитных устройств, сопротивление изоляции токоведущих частей, с которыми возможно соприкосновение человека, наличие блокирующих устройств или аварийной сигнализации и т. д.

Показатели экономного использования энергии характеризуют техническое совершенство машины, наличие сервоприводов по уровню или степени потребляемой энергии при эксплуатации изделия. Главное преимущество сервоприводов является ультра плавное вращение и максимальное ускорение. При уменьшении скорости вращения сервопривода или привода шпинделя возвращает избыток энергии обратно в сеть, что в совокупности с эффективным процессом обработки, позволяет снизить расходы на электроэнергию до 50%.

Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность оборудования к размещению в транспортных средствах с учетом максимального использования пространства последних. Показатели трудоемкости обслуживания характеризуют количество основного обслуживающего персонала и трудоемкость технологического и технического обслуживания.

Оценка технического уровня оборудования проводится предприятиями и организациями (разработчиками), изготовителями и основными заказчиками (потребителями) оборудования. Основным документом при выборе значений показателей оборудования является карта технического уровня и качества, согласованная с заказчиком. Она представляет собой набор таблиц, в которых приводятся общие данные о машине, перечень и оценка показателей качества, данные об аналогах.

Вначале уже упоминаюсь о значимости "вторич­ных" признаков в общей оценке качества. В качестве при­мера остановимся более подробно на обобщенном показателе качест­ва МРС с ЧПУ. Выбор МРС с ЧПУ для осуществления технологического процес­са обработки детали является одним из наиболее сложных вопросов в технологической подготовке производства. Разнообразие вариантов обработки и типов оборудования, большое количество действующих факторов и необходимость приведения многих из них к единой сис­теме оценок качества, требование учета фактора времени при подсче­те эффективности, неполное наличие данных по социальным, эколо­гическим и другим вопросам значительно затрудняют выбор техноло­гического процесса и оборудования. Выбор МРС может осуществляться по чисто экономическим фак­торам. Но при этом обязательно определяют соответствие техниче­ских возможностей МРС требованиям заказчика и производства.

Условия заказчика формируются в виде заявки, в которой описы­вается краткая характеристика предполагаемого МРС, область его применения, материал и параметры обрабатываемой (или обрабаты­ваемых) детали, содержание и состав технологических операций, точ­ность, годовая программа (или производительность), приводятся неко­торые исходные технико-экономические показатели и ряд других данных. Изготовитель МРС строит свою техническую политику на основе достижений отечественной и зарубежной науки и техники, укрупнен­ной потребности МРС на рынке, реальной возможности изготовления оборудования на предприятии.

При совпадении интересов заказчика и изготовителя дальнейший диалог между ними происходит на этапах разработки технического задания на проектирование МРС, технического предложения, техни­ческого проекта, рабочей документации и изготовления МРС. При не­совпадении интересов устанавливаются новые контакты заказчика с другими изготовителями.

В принципе процедура формирования перечня показателей каче­ства хорошо проработана и при этом применяется многошаговый итерационный метод, состоящий из следующих этапов: составление предварительного перечня показателей, влияющих на качество; фор­мирование обобщенного показателя качества по частным показателям и анкетный опрос экспертов с целью уточнения весовых коэффициен­тов; математическая обработка полученных результатов. Показатели качества МРС должны быть выбраны так, чтобы при приближении системы к оптимальной оценке они или повышались, или понижались. В этом случае общий показатель качества МРС бу­дет иметь соответственно максимальное (например, прибыль) или минимальное (например, трудоемкость изготовления) значение. Ниже рассмотрены основные частные показатели качества МРС.

Точность (А1). Современное развитие техники связано с посто­янным повышением требований к качеству выпускаемых изделий, к отдельным составляющим, в том числе и точности. Для МРС с ЧПУ достижение этой цели связано с рядом трудностей, поскольку в отли­чие от других видов оборудования МРС с ЧПУ должен обеспечить комплексную обработку заготовки с минимальным количеством пе­реустановок и высокой производительностью, т.е. обеспечить задачу повышения точности обработки с одновременным требованием сня­тия режущим инструментом большого объема металла. Достижение заданной точности обработки с учетом минимизации затрат на произ­водство станков может быть принято в качестве частного показателя точности обработки заготовок.

Производительность (А2). Появление МРС с ЧПУ в значитель­ной степени было связано с необходимостью повысить производи­тельность обработки заготовок. Итоги первых результатов эксплуата­ции подобных станков в производственных условиях и анализ даль­нейшего их развития позволили разработчикам выработать некоторые общие положения, характеризующие достоинства этих станков с ЧПУ и определить их место в промышленности:

· производительность повышается за счет интеграции операций и оптимизации технологических параметров обработки;

· существенно сокращается вспомогательное время вследствие осуществления комплексной автоматизации;

· сокращаются расходы на межоперационный транспорт за счет сосредоточения функций нескольких традиционных МРС в одном;

· создаются благоприятные условия для ускоренного выпуска новой продукции благодаря оперативному изготовлению опытных образцов и установочных серий.

Таким образом, если производительность МРС с ЧПУ оценивает­ся как количество заготовок, обрабатываемых в единицу времени, то показатель А2 должен отражать минимум возможного штучно-­калькуляционного времени обработки одной заготовки.

Надежность (АЗ). Эффективность применения МРС с ЧПУ зави­сит от обеспечения высокого уровня надежности работы станка и от организации их использования в условиях производства на предпри­ятии, для которого выполняется заказ. Надежность может оцениваться по интенсивности отказов за определенное время эксплуатации. Луч­шим будет станок с минимальной частотой отказов или наибольшей вероятностью безотказной работы. Количественная оценка надежности при этом может проводиться по коэффициенту технического исполь­зования станка, значение которого должно стремиться к единице.

Степень унификации (А4). Степень унификации конструкции МРС влияет на себестоимость его изготовления. Поэтому уменьше­ние себестоимости связано с увеличением коэффициента унифика­ции, который определяется как отношение количества унифициро­ванных деталей к общему их количеству.

Масса станка (А5). Этот важный технический показатель харак­теризует металлоемкость и экономичность конструкции МРС, так как оценка массы на стадии проектирования необходима для анализа тех­нико-экономического уровня станка. Как правило, этот показатель стремятся уменьшить. Его конкретное значение устанавливается в за­висимости от назначения МРС.

Стоимость станка (А6). Стоимость МРС с ЧПУ формируется проектной ценой и уточненной. Проектная цена, после завершения стадии разработки, уточняется главным образом за счет включения дополнительных затрат по новому станку, связанных с расширением его технологических возможностей, и за счет проведения мероприя­тий, облегчающих условия труда, улучшающих технику безопасно­сти, снижающих уровень шума и др.

Приобретение МРС с ЧПУ заказчиком связано с дополнительны­ми капитальными вложениями на доставку станка, стоимостью зани­маемого помещения, стоимостью приспособления, режущего и вспо­могательного инструмента, комплекса программного обеспечения и т.д. Использование МРС в конкретных условиях возможно в том случае, когда разница приведенных затрат будет положительная, а срок возвращения дополнительных вложений ми­нимальным.

Уровень автоматизации (А7). Многообразие производственных условий заказчиков не позволяет в настоящее время выработать и реализовать твердые нормативные показатели необходимого уровня автоматизации МРС с ЧПУ. Уровень автоматизации и возможность встраивания станков в автоматизированные потоки зависит от условий производства заказчика, его технического и организационного оснащения. Поэтому требования, вытекающие из этих условий, могут повлиять на компоновку станка, следовательно, и на его качество. Высокий уровень автоматизации МРС позволяет уменьшить (мини­мизировать) затраты, связанные с издержками производства, из-за не­совершенства систем организации, диспетчирования, складирования и других служб производства заказчика.

Время технического обслуживания (А8). Этот показатель качест­ва тесно связан с эксплуатационной надежностью МРС с ЧПУ. Цель технического обслуживания - проведение станка в рабочее состояние, при котором вероятность возникновения отказа сводится к минимуму. Удобство и время технического обслуживания могут быть оценены по среднему времени, затраченному на приведение системы в рабочее состояние за определенный отрезок эксплуатации МРС.

Эргономичность (А9). Система человек - МРС относится к сис­теме машина - человек - среда, в которой основным звеном является оператор. В этих системах должна быть обеспечена совмес­тимость человека и МРС, т.е. технические характеристики станка должны быть согласованы с психофизиологическими характеристи­ками оператора.

Обеспечение совместимости человека с МРС учитывается при создании систем управления и контроля за счет рационального их размещения. Это позволяет снизить утомляемость рабочего и повы­сить производительность работы; механизация и автоматизация вспомогательных операций проводится за счет введения быстродей­ствующих зажимов заготовки, автоматизации уборки стружки и под­наладки режущего инструмента, введения систем активного контроля и ряда других процессов, исключающих участие человека.

Список частных показателей может быть продолжен. Перечис­ленные же показатели качества МРС с ЧПУ могут влиять друг на дру­га непосредственно или через другие показатели. Например, стои­мость станка зависит от компоновки и, следовательно, от металлоем­кости, размеров основных узлов, трудоемкости изготовления и т.д. В свою очередь металлоемкость определяется количеством входящих в компоновку станка узлов, относительной металлоемкостью с учетом размерных параметров или мощности станка. Эту взаимосвязь можно проследить и на других показателях качества. Обобщенный показатель качества МРС с ЧПУ, с учетом перечис­ленных частных показателей, удобно выразить в следующем виде:

Частные производные , , , являются весомыми коэффициентами частных показателей качества станка. Они, связанные функционально с обобщенным показателем Е, показывают степень влияния каждой составляющей уравнения на показатель Е.

Таким образом, система частных показателей качества МРС соз­дается на основе метода эвристического (экспертное мнение) прогно­зирования, суть которого сводится к анкетному опросу экспертов о составе критериев А, и определению их значимости с помощью весо­вых коэффициентов, для чего принимается предположение об адди­тивности (независимости) отдельных показателей качества, системы. При соблюдении аксиомы независимости можно представить общий показатель качества МРС в виде, где за единицу принимается 100%:

,

где - весовой коэффициент i-го частного показателя, – нормирующее условие качества МРС.

Весовой коэффициент (коэффициент влияния) в этом случае является нормированным превращением частного показателя качест­ва станка в пределах общей оценки. По сравнению с другими индиви­дуальными оценками весовой коэффициент инвариантен. Отсюда следует, что количественные уровни оценки качества различных экс­пертов могут не совпадать, что, несомненно, вносит некоторую по­грешность в анализ, поскольку инвариантность обеспечивается неза­висимостью индивидуальных мнений. Хотя на практике условие не­зависимости может не выполняться, основанием для использования весовых коэффициентов может быть тот факт, что максимальное от­клонение общего мнения экспертов за счет игнорирования взаимосвя­зи мнений отдельных экспертов между собой не превышает "точно­сти" измерения.

Оценки экспертов рассматриваются как случайные переменные, распределение которых отображает вероятность появления того или другого события. Для анализа оценок применяются обобщенные ста­тистические характеристики. Если каждый из n экспертов дает одну оценку A_i будущего значе­ния прогнозируемой величины, то в результате обработки могут быть получены следующие показатели:

где А₀ - обобщенное мнение экспертов (точечная оценка для данной группы экспертов); D(A) — дисперсия оценок, характеризующая разброс мнений от­носительно А₀; - среднее квадратичное отклонение; n — число экспертов.

Прогнозируемые размеры области, в которую с заданной вероятностью Р попадает значение прогнозируемой величины А₀,

Границы области определяют из предположения, что имеет закон симметричного нормального распределения. Тогда

Величина t при рассматриваемых условиях подчиняется распределению Стъюдента и определяется по таблицам в зависимости от n - 1 и 1 - Р. Тогда: