Правила обеспечения технологичности конструкций изделий. Качественный и количественный методы оценки технологичности конструкции машин
Обеспечение технологичности конструкции изделия – функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.
Обеспечение технологичности конструкции изделия включает:
– отработку конструкции изделий на технологичность на всех стадиях разработки изделия, при технологической подготовке производства и, в обоснованных случаях, при изготовлении изделия;
– совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий и фиксация принятых решений в технологической документации;
– количественную оценку технологичности конструкции изделий;
– технологический контроль конструкторской документации;
– подготовку и внесение изменений в конструкторскую документацию по результатам технологического контроля, обеспечивающих достижение базовых значений показателей технологичности.
Технологичность конструкции можно оценивать качественно и количественно. Оценка технологичности подразумевает комплекс взаимосвязанных мероприятий, включающих последовательное выявление технологичности конструкции изделия в целом или отдельных рассматриваемых ее свойств, сопоставление выявленных свойств данного изделия со свойствами изделия, конструкция которого принята за базу для сравнения, и представление результатов сопоставления в форме, приемлемой для принятия управленческих решений по совершенствованию конструкции разрабатываемого изделия.
Качественная оценка («хорошо – плохо», «допустимо – недопустимо») основана на инженерно-визуальных методах оценки и характеризует технологичность конструкции обобщенно, на основе опыта исполнителя. Такая оценка проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам для достижения высокого уровня технологичности конструкции изделия. Как правило, это оценка предшествует количественной оценке, но может быть совместима с ней на всех стадиях проектирования.
Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов.
При сравнении вариантов конструктивных исполнений изделия в процессе проектирования качественная оценка достаточно часто позволяет выбрать лучший вариант исполнения или установить целесообразность определения численных значений показателей технологичности конструкции изделия всех сравниваемых вариантов.
Количественная оценка технологичности конструкции изделия осуществляется с помощью системы показателей, которая включает:
– базовые (исходные) значения показателей технологичности, являющиеся предельными нормативами технологичности, обязательными для выполнения при разработке изделия;
– значения показателей технологичности, достигнутые при разработке изделия;
– показатели уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия.
Базовые значения показателей технологичности указываются в техническом задании на разработку изделия, а по отдельным видам изделий, номенклатура которых устанавливается отраслями, – в отраслевых стандартах.
Базовые, достигнутые и показатели уровня технологичности конструкции изделия вносятся в «Карту технического уровня и качества продукции» по ГОСТ 2.116-71. При этом под уровнем технологичности конструкции понимают показатель технологичности, выражаемый отношением значения показателя технологичности данного изделия к значению соответствующего базового показателя технологичности, принятого за исходный.
Данные об уровне технологичности конструкции должны использоваться в процессе оптимизации конструктивных решений на стадиях разработки конструкторской документации при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации и др.
Номенклатуру показателей технологичности и методику их определения устанавливают в зависимости от вида изделия, типа производства и стадии разработки конструкторской документации. Выбор показателей технологичности проводят с учетом требований ГОСТ 14.201-83. При этом количество показателей должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности.
К основным показателям технологичности конструкции изделия относят трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и технологическую себестоимость. Эти показатели характеризуют наиболее важные, самые существенные свойства, входящие в технологичность и, как правило, позволяют оценить технологичность конструкции в целом достаточно полно.
Трудоемкость изготовления изделия определяется суммарными затратами труда на выполнение технологических процессов его изготовления.
В соответствии с ГОСТ 14.201-83 обеспечение технологичности конструкции изделий включает совершенствование условий выполнения работ в процессе производства и эксплуатации изделий и фиксацию принятых решений в технологической документации.
Однако трудоемкость изготовления изделия зависит не только от технологичности конструкции, но и в значительной мере от выбранного технологического процесса, его технической оснащенности, организации производства, режимов обработки и других факторов. Поэтому при определении уровня технологичность данной конструкции определяют относительный показатель трудоемкости как отношение достигнутой трудоемкости изготовления изделия к базовому значению трудоемкости в аналогичных сопоставимых производственных условиях. Это позволяет исключить влияние принятого технологического процесса на трудоемкость изготовления изделия.
В этой связи следует иметь в виду, что снижение достигнутой (или расчетной) трудоемкости может быть осуществлено лишь на основе технической реконструкции предприятия, совершенствования технологических процессов, улучшения организации труда в сфере производства и эксплуатации, исключения ручного труда и других мероприятий, не связанных с изменением конструкции изделия, но влияющих на оценку технологичности. Если анализ этих факторов показывает, что они оказывают существенное влияние на величину затрат в сфере производства или эксплуатации изделия, то трудоемкость не может применяться в качестве показателя технологичности.
Материалоемкость изделия характеризует расход материала, необходимого для производства и технической эксплуатации изделия.
Выбор номенклатуры показателей материалоемкости должен обеспечивать, по возможности, всестороннюю ее оценку. При этом необходимо использовать показатели, характеризующие материальные затраты по всем видам используемых материалов – черные и цветные металлы, пластмасса, древесные материалы и др. Особо учитывают расход на изделие редких и драгоценных металлов и сплавов.
Материалоемкость изделия по сферам проявления подразделяют на производственную, технического обслуживания и ремонта. В соответствии с этим производственная материалоемкость изделия используется для оценки производственной технологичности, а материалоемкость технического обслуживания и ремонта – для оценки соответственно эксплуатационной и ремонтной технологичности.
Достаточно часто материалоемкость изделия оценивают удельным расходом материалов в натуральных показателях (кг, м, м2) или в стоимостном измерении в расчете на техническую характеристику изделия (мощность, грузоподъемность, тяговое усилие и др.). Эту материалоемкость называют конструктивной. Улучшение показателей удельной материалоемкости достигается повышением производительности машин и агрегатов при одновременном снижении их массы. Иногда оперируют коэффициентом использования материала, характеризующим степень полезного расхода материала на производство изделия.
Снижение материалоемкости изделий является одним из главных путей экономии сырья и материалов и одной из важнейших задач научно-технического прогресса в области машиностроения. Основными путями решения этой задачи являются разработка более совершенных и технологичных конструкций изделий, применение прогрессивных и малоотходных технологических процессов их изготовления и обслуживания, а также использование материалов с высокими качественными характеристиками.
При более полной и объективной оценке технологичности конструкции изделия следует учитывать также количество наименований применяемых материалов. Более технологичной следует считать конструкцию, в которой применено наименьшее количество наименований и марок материалов. Многообразие материалов усложняет процесс производства, главным образом заготовительные операции, а также механическую обработку, так как разные материалы требуют применения инструментов различных марок и различных режимов обработки. Кроме того, при многообразии наименований и марок материалов увеличиваются складские запасы, усложняется организация снабжения производства, возрастает вероятность простоя оборудования из-за отсутствия той или иной марки или профиля материала, что приводит в условиях производства к необходимости замены одного профиля или марки другими и тем самым к увеличению трудоемкости изготовления деталей, сборочных единиц и машины в целом.
Материалоемкость изделия является составляющей показателя более высокого уровня – ресурсоемкости, значение которой показывает долю текущих затрат всех видов ресурсов в стоимости продукта труда.
Номенклатура показателей изделия должна обеспечивать всестороннюю оценку его материалоемкости за счет конкретизации видов используемых материалов (металл, пластмасса, древесина и т.п.).
Энергоемкость изделия характеризует расход топливно-энергетических ресурсов на выполнение технологических процессов изготовления, технического обслуживания и ремонта изделия, обусловленных его конструкцией. Показатели энергоемкости различают в зависимости от сферы проявления технологичности конструкции изделия и вида потребляемых топливно-энергетических ресурсов.
Для оценки технологичности конструкции изделия пользуются также показателем технологической себестоимости, являющейся частью себестоимости изделия, определяемой суммой затрат на осуществление технологических процессов изготовления изделия. Технологическую себестоимость изделия рассчитывают раздельно соответственно сферам проявления.
Для определения базовых показателей технологичности конструкции изделия за основу принимают сведения о ранее созданных конструкциях, имеющих общие конструкторско-технологические признаки с проектируемой конструкцией, данные аналогов или типовых представителей.
Технологичной считается конструкция, значения показателей технологичности которой соответствуют базовым показателям технологичности или превосходят их.
При проведении отработки конструкции изделия на технологичность прежде всего учитывают степень его новизны и сложности, перспективность и объем выпуска, тип производства, а также условия изготовления, технического обслуживания и ремонта.