2015-05-20
1456
Основными при принятии управленческих решений по обеспечению технологичности считаются показатели ресурсоемкости.
Поэтому на различных стадиях проектирования производятся расчеты показателей ТКИ с целью количественной оценки уровня достигаемой технологичности изделия, обеспечивающей максимальную экономию ресурсов.
Для количественной оценки ТКИ используют следующие виды показателей:
базовый показатель QБ, принимаемый за исходный;
частный показатель q, характеризующий одно из свойств ТКИ;
комплексный показатель Σ Q, характеризующий несколько частных или комплексных свойств, составляющих ТКИ (QΣ = q1 − qN);
уровень ТКИ, выражающий оптимальное отношение значения показателя проектируемого изделия к значению соответствующего базового показателя.
Различают общие и удельные производственные и эксплуатационные показатели ТКИ. К общим показателям ТКИ относят материалоемкость изделия MИ, трудоемкость энергоемкость ЭИ и удельную материалоемкость изделия.
(6)
где P – номинальное значение основного параметра или полезный эффект, получаемый по прямому назначению; τ – срок службы.
К производственным (ремонтным) показателям относят трудоемкость изделия TИ в изготовлении (ремонте), удельную трудоемкость изделия в изготовлении , технологическую себестоимость в изготовлении (ремонте), коэффициент применяемости материала:
(7)
где НМi − норма расхода данного материала; −сумма норм расхода всех материалов на изготовление (ремонт) изделия.
К эксплуатационным показателям ТКИ относят среднюю оперативную трудоемкость изделия в техническом обслуживании (текущем ремонте изделия данного вида Tоб, среднюю оперативную продолжительность технического обслуживания (текущего ремонта) изделия данного вида Tхр.
Инженерно-расчетные методы определения трудоемкости и материалоемкости изделий приведены в табл. 2.
Таблица 2 Методы определения трудоемкости и материалоемкости изделий
Качественная оценка ТКИ основана на инженерно-визуальных методах и проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам. Она дается на основе анализа соответствия конструктивного исполнения основным требованиям производственной, эксплуатационной и ремонтной ТКИ по принципу сравнения «хорошо-плохо», «допустимо-недопустимо», «лучше-хуже» и т. д. Это позволяет:
а) выбрать лучший вариант исполнения;
б) установить целесообразность затрат времени на определение численных значений показателей ТКИ сравниваемых вариантов.
Инженерно-визуальный метод оценки ТКИ основывается чаще на информации, получаемой восприятием органами чувств, на стадии разработки конструкторской документации опытного образца. В отдельных случаях для качественного описания технологичности используют количественную оценку посредством применения балльной системы.
Методы оценки ТКИ по трудоемкости. При определении трудоемкости используются все расчетные методы, приведенные в табл. 2, а также хронометраж – метод измерения затрат труда на стадиях ПЭ и Р.
При определении материалоемкости используются методы, приведенные в табл. 2, а на стадии изготовления – дополнительно взвешивание. Ниже излагается сущность некоторых расчетных методов.
Метод учета масс при оценке трудоемкости учитывает ее изменение в изготовлении и ремонте по сравнению с изделием аналогом и определяется по формуле
(8)
где Та – трудоемкость изделия-аналога, имеющего с проектируемым изделием общие конструктивные и технологические признаки; Kм – коэффициент различия массы или размеров сопоставляемых изделий.
Для деталей простой формы типа валов, втулок, шестерен
, (9)
где – соответственно соотношение масс и площадей обрабатываемых поверхностей изделий – проектируемого и аналога. По этим отношениям определяется значение Kм из таблиц.
При методе учета сложности конструкции изделия трудоемкость изделия определяется по формуле с учетом коэффициента сложности
(10)
Если усложнение вызвано увеличением размеров изделия, расчеты выполняют по формулам по аналогии с методом учета масс.
В других случаях рекомендуется составлять и использовать таблицы сопоставления изделий по массе, соотношению высоты изделия к длине или ширине, суммарной площади поверхностей, протяженности длины стенок для литья, сварных швов, сборочных единиц, соединяемых сваркой и т. д.
Для изделий одной типовой группы и примерно равных размеров
(11)
где Kш и Kт – коэффициенты зависимости трудоемкости от изменения шероховатости и точности. По этим коэффициентам имеются нормативы применительно к обработке резанием (приведены в табл. 3).
Таблица 3 Коэффициенты зависимости трудоемкости от изменения шероховатости и точности
Трудоемкость проектируемого изделия с применением приведенных коэффициентов определяют по формуле
(12)
При наличии жестких требований по параллельности, плоскостности и перпендикулярности вводят соответственно коррекционную поправку к коэффициенту точности Kт по соответствующей таблице справочника
В общем случае, когда усложнение изделия является следствием увеличения габаритов конструкции и ужесточения технических требований, коэффициент сложности можно определить по формуле
(13)
где Pj – параметр, определяющий значение трудоемкости изделия в изготовлении или ремонте j-й составной части; K j – коэффициент изменения трудовых затрат в зависимости от технических требований к выбранным факторам. Например, в качестве параметров Pi принимают:
массу обрабатываемых деталей для литейных работ, обработки резанием, кузнечно-прессовых работ, термической обработки;
протяженность сварного шва для сварочных работ, число точек для контактной сварки;
площадь покрываемой поверхности для окрасочных работ и т. д.
Для каждого из этих Pi по отчетным данным предприятия определяют значение относительной трудоемкости Tаоjтн.
Метод учета значимости составных частей изделия наиболее эффективен в условиях широкого применения типовых и групповых технологических процессов и применим только на стадии рабочего проектирования. В данном случае коэффициент сложности будет определяться по уточненной формуле, в которой вводятся коэффициенты значимости Kзj типовых групп составных частей. Если на предприятии приняты нормативы значимости и по ним трудоемкость изделия в изготовлении, приходящаяся на единицу значимости, составляет Tз, то трудоемкость изделия в изготовлении
(14)
где – сумма всех значимостей по видам работ для данного изделия (литейные работы, обработка резанием, сборка, термообработка и т. д.); KN – коэффициент изменения трудоемкости в зависимости от изменения программы выпуска N, берется из справочника в зависимости от отношения базового значения программы Nσ к фактическому значению Nф, т. е.
Метод элементокоэффициентов применяют на ранних стадиях разработки конструкции, он целесообразен для укрупненной оценки трудоемкости изделия при наличии конструктивных проработок кинематических, гидравлических и других схем.
При данном методе рассматривается общее число элементов в схеме. Один из элементов принимается за исходный (чаще наиболее сложный), а все остальные оцениваются по отношению к нему так называемым элементокоэффициентом:
(15)
Кроме этих значений нужно знать зависимости трудоемкости от размеров точности, шероховатости материалов и др. Для этого строится специальная шкала элементокоэффициентов на основе анализа трудоемкости, характерной для данного типового элемента. Различие в технических требованиях учитывают поправочными коэффициентами по изложенным выше методикам.
Зная Kэ и параметры элемента, определяемого по схеме, рассчитаем
(16)
(17)
где Nэi – число одинаковых элементов в i-й группе; J – число групп элементов; KN – поправочный коэффициент, учитывающий величину партии элементов Тэ (табл. 3).
Таблица 3 Поправочный коэффициент, учитывающий величину партии элементов изделия
Коэффициент KN уточняют в зависимости от марки стали, например для Ст 45 KN =1, для Ст 40Х KN =1,1, учитывается число шпоночных пазов.
Таблица 4 Значения коэффициента, учитывающего число шпоночных пазов
Метод регрессионно-корреляционного анализа применяют ограниченно, при стабильности и масштабности производства.
Метод удельного нормирования труда. Метод основан на предварительном определении, нормировании и регламентации удельной трудоемкости конструктивных аналогов изделия. Принимают, что при условии конструктивной и технологической однородности групп изделий. Тогда трудоемкость нового изделия определяют по формуле
(18)
где Tа – удельная трудоемкость изделия аналога; Р– значение главного параметра изделия или полезный эффект, реализуемый изделием при использовании по назначению.
В качестве параметра Р может выступать масса изделия М, если она определяет непосредственно функциональные, динамические или другие свойства изделия (транспортные средства и другие подвижные объекты).
Трудоемкость нового изделия по всей совокупности основных видов работ рассчитывают по формуле
(19)
где Tсрi – средняя удельная трудоемкость изделий представителей одного класса в изготовлении по основным видам работ; N – число элементов в изделии.
Оценка ТКИ по материалоемкости. С определением абсолютных величин в качестве показателя часто применяют удельную материалоемкость.
Удельная производственная материалоемкость определяется
(20)
где Mп – расход материала на изготовление изделия; τ – установленный срок службы в эксплуатации; Р – номинальное значение основного параметра или полезный эффект при использовании изделия.
Контрольные вопросы.
1. В чем заключается обеспечение технологичности, как оно достигается по отдельным сферам ее проявления?
2. Какие факторы нужно учитывать при разработке требований к обеспечению ТКИ?
3. Основные методы обеспечения технологической преемственности конструкции изделия. В каких случаях эти методы применяются?
4. Составьте структурную схему (на выбор) одного из агрегатов нефтепромысловой установки с разбиением по иерархическим уровням и предложите варианты решений по улучшению технологичности.
Используемая литература.
1. Спицын И.А. Сельскохозяйственная техника и технологии, М. КолосС, 2006
2. Макушкин, Д. О. Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / Д. О. Макушкин, Т. С. Спирин. – Электрон. дан. (6 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.
