Основные принципы и теоретическая база стандартизации
Стандартизация развивается с учетом достижений науки, техники, отечественного и зарубежного опыта в этой области и определяет основу не только настоящего, но и будущего развития общества и должна осуществляться неразрывно с научно-техническим прогрессом.
Можно выделить следующие основные принципы стандартизации:
1). Сбалансированность интересов сторон.Стандартизация должна основываться на взаимном стремлении всех заинтересованных сторон, разрабатывающих, изготавливающих и потребляющих продукцию, к достижению согласия с учетом мнения каждой из сторон по управлению многообразием продукции, ее качеству, экономичности, применимости, совместимости и взаимозаменяемости, ее безопасности для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, а также другим вопросам, представляющим взаимный интерес.
2). Принцип системности.Под системой понимают совокупность взаимосвязанных элементов, функционирование которых приводит к выполнению поставленной цели с максимальной эффективностью и наименьшими затратами. Количественные связи элементов системы могут быть детерминированными или случайными. Совокупность взаимосвязанных элементов, входящих в систему, образуют структуру, позволяющую строить иерархическую зависимость их на различных уровнях.
Оптимизация требований стандартов обычно связана с оптимизацией параметров объектов стандартизации (ПОС). Важность проведения оптимизации определила целесообразность выделения ее в отдельную систему - систему оптимизации параметров объектов стандартизации (СОПОС). Эффективность системы обеспечивается на основе функционирования СОПОС Госстандарта и СОПОС отраслей (предприятий). Научно-методическое обеспечение системы заключается в разработке методов оптимизации, их унификации и совершенствовании, а также в разработке комплекса унифицированных нормативно-технических и методических документов. Организационно-методическое обеспечение системы включает распределение функций по разработке и функционированию СОПОС между исполнителями, установление ее связи с различными системами.
Оптимизация ПОС заключается в установлении значений параметров и такогоих изменениявовремени, при которых достигается максимальная эффективность. СОПОС должна последовательно обеспечить сочетание между эффектом и затратами, определяемое с позиций обоснованных целей с учетом действующих ограничений и предстоящих изменений во времени. Основные требования к СОПОС дифференцируются на требования к результатам, методам и методологии оптимизации.
Для установления параметров объектов стандартизации используют набор разнообразных теоретических методов оптимизации в соответствии с учетом различных условий оптимизации и требований к методам оптимизации. Набор этих методов включает метод оптимизации с формализацией (ГОСТ 18.101) или без формализации цели и ограничений. Исходными для оптимизации ПОС служат пять групп зависимостей, составляющих или входящих в математическую модель оптимизации (ГОСТ 18.101).
Прогнозирование при оптимизации ПОС производится для определения будущей ситуации с целью оптимизации принимаемых решений. Требования к результатам прогноза зависят от того, для принятия каких решений они используются.
3). Перспективность работобеспечивается выпуском опережающих стандартов, устанавливающих повышенные по отношению к достигнутому уровню нормы и требования к объектам стандартизации, которые будут оптимальными в будущем. Базой опережающей стандартизации служит научно-технические прогнозы.
Перспективные стандарты обеспечивают наиболее полный учет научно и экономически обоснованных требований заказчика, использование результатов поисковых, фундаментальных, прикладных НИР, прог-нозирования, открытий, изобретений, установление дифференцированных значений основных показателей технического уровня и качества групп однородной продукции. Перспективные стандарты способствуют разра-ботке, постановке на производство и выпуску новой (модернизированной) техники, снятию с производства устаревших изделий.
Стандарты с перспективными требованиями должны предусматривать ограниченную номенклатуру основных показателей технического уровня и качества и в то же время достаточно характеризовать изделие. Для машиностроительной продукции, например, такими показателями могут быть один-два показателя, наиболее полно характеризующие ее потребительские свойства:
эффективность производства и эксплуатации (грузоподъемность, технологичность, скорость и т. п.);
надежность (безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность);
экономичность (удельный расход топлива, горюче-смазочных материалов, коэффициент полезного действия, себестоимость и т. п.);
показатели комфортности и безопасности.
4). Динамичность стандартизации обеспечивается периодической проверкой стандартов, внесением в них изменений, а также своевременным пересмотром или их отменой.
Действующие стандарты подлежат проверке в соответствии со сроками их действия. При проверке определяется их научно-технический уровень и при необходимости разрабатываются предложения по обновлению устаревших показателей, норм, характеристик, требований, терминов, определений, обозначений. Результаты проверки могут служить основанием для пересмотра стандарта.
5). Оптимизация при стандартизации заключается в определении наивыгоднейших параметров объектов стандартизации, а также в разработке методов оптимизации, их унификации и совершенствовании с отражением результатов в нормативно-технических и методических документах.
Для широкого и эффективного внедрения наиболее совершенных методов оптимизации в работы по стандартизации, а также для обеспечения повышения качества результатов и технологичности процесса оптимизации (в первую очередь, технологичности процесса разработки оптимизационных моделей) научных работ разработан новый конструктивный подход к проблеме оптимизации требований стандартов.
Сущность этого подхода заключается в создании и внедрении Системы оптимизации параметров объектов стандартизации (СОПОС), которая объединяет все известные методы, сосредоточивает разработку (адаптацию к конкретным задачам, унификацию и стандартизацию) методов оптимизации качества продукции и требований стандартов и снабжает этими методами потребителей.
Научно-методические положения СОПОС позволяют обеспечить постановку процесса оптимизации качества продукции на индустриальную основу, снабжать методами оптимизации потребителей, находящихся во взаимодействии с СОПОС, и решать конкретные задачи оптимизации, что достигается путем реализации следующих основных принципов создания и функционирования СОПОС:
объединение в единую систему методов математической теории оптимизации, прогнозирования, теории принятия решений, экспериментальных методов оптимизации, а также принципов, методов и процедур, применяемых при разработке продукции и стандартов;
упрощение работ по оптимизации требований стандартов и качества продукции;
упрощение работ по оптимизации путем использования предварительно выполненных работ меньшим числом сотрудников, работающих, как правило, на более высоких уровнях управления. Это, в первую очередь, относится к разработке математических моделей оптимизации;
унификация и стандартизация методов оптимизации, включая процесс их разработки, который является наиболее трудоемкой и ответственной частью всего процесса оптимизации.
6). Приоритетность разработки стандартов, способствующих обеспечению безопасности, совместимости и взаимозаменяемости продукции (услуг). Эти показатели имеют общегосударственное значение и поэтому их стандартизация, контроль за их выполнением и сертификация товаров, процессов и услуг в этих областях обязательны.
Стандарты, содержащие четко выделенные по тексту обязательные требования и методы их объективной проверки, являются “обязательными стандартами” и отвечают указанному требованию.
7). Принцип гармонизации предусматривает разработку гармонизированных (взаимоувязанных) стандартов. Обеспечение идентичности документов, относящихся к одному и тому же объекту, но принятых как организациями по стандартизации нашей страны, так и международными (региональными) организациями, позволяет разработать стандарты, которые не создают препятствий в международной торговле.
8). Четкость формулировок положений стандарта. В стандартах не допускается двусмысленность толкования норм и требований.
9). Эффективность стандартизации достигается за счет экономического и социального эффекта. Экономический эффект дают стандарты, обеспечивающие экономию ресурсов, повышение надежности, минимального удельного расхода материалов, техническую и информационную совместимость. Социальный эффект создают стандарты, направленные на обеспечение безопасности жизни и здоровья людей, окружающей среды.
Методы стандартизации
При стандартизации широкое применение получили следующие методы: упрощение (симплификация); упорядочение (систематизация и классификация) объектов стандартизации; параметрическая стандартизация; унификация; агрегатирование; типизация.
Симплификация – это метод стандартизации, который заключается в сокращении типов изделий в рамках определенной номенклатуры до такого числа, которое является достаточным для удовлетворения существующей потребности на данное время.
Упорядочение объектов стандартизации является универсальным методом в области стандартизации продукции, процессов и услуг. Упорядочение как управление многообразием связано прежде всего с сокращением этого многообразия. В него входят систематизация и классификация.
Систематизация заключается в расположении в определенном порядке и последовательности, удобной для пользования. Наиболее простой формой систематизации является расположение систематизируемого материала в алфавитном порядке (в справочниках, библиографиях и т. п.). В технике широко применяют цифровую систематизацию по порядку номеров или в хронологической последовательности. Например, в стандарт помимо номера вводят цифры, указывающие год его утверждения.
Классификация заключается в расположении предметов и понятий по классам и размерам в зависимости от их общих признаков. В качестве международной системы принята универсальная десятичная система (УДК). Ее используют в публикациях, журналах, библиографических каталогах и т. п.
Для классификации промышленной и сельскохозяйственной продукции используют Единую десятичную систему классификации продукции (ЕДСКП). Все множество продукции делят на 100 классов в соответствии с отраслями производства и конкретизируют ее по свойствам и назначению. Затем каждый класс делят на 10 подклассов, каждый подкласс на 10 групп, каждую группу на 10 подгрупп и каждую подгруппу на 10 видов. Каждый вид может включать 9999 конкретных наименований продукции.
Параметрическая стандартизация применяется для установления рациональной номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства. Для этого разрабатывают стандарты на параметрические ряды этих изделий.
Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин (или других изделий) одного функционального назначения и аналогичных по кинематике или рабочему процессу.
Из всех параметров, характеризующих изделие, выделяют главный и основные параметры.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель машины (или другого изделия) и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. Например, для металлорежущего оборудования – это точность обработки, мощность, пределы скоростей резания, производительность; для измерительных приборов – погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительная сила и др.
Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр – размеры изделий.
На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретных типов (моделей) машин одинаковой конструкции и одного функционального назначения. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто используют ряд R10.
Общая методика построения параметрического ряда предусматривает следующие виды работ:
выбор границ ряда;
выбор характера градации ряда;
определение числа членов ряда, т. е. числа типоразмеров изделий.
Наибольшее и наименьшее значения главного параметра, а также частоту (градацию) ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.
Унификация согласно определению, данному комитетом ИСО/СТАКО, – это форма стандартизации, заключающаяся в объединении одного, двух и более документов (технических условий) в одном с таким расчетом, чтобы регламентируемые этим документом изделия можно было взаимозаменять при употреблении.
Унификация (от лат. unio – единство и facare – делать, т. е. приведение чего – либо к единообразию, к единой форме или системе) – это приведение объектов одинакового функционального назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции) по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости.
В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и
приборов лежит их конструктивное подобие, которое определяется
общностью рабочего процесса, условий работы изделий, т. е. общностью эксплуатационных требований.
Различают следующие виды унификации: типоразмерную, внутриразмерную и межтиповую.
Типоразмерная унификация применяется в изделиях одинакового функционального назначения, отличающихся друг от друга числовым значением главного параметра.
Внутритиповая унификацияосуществляется в изделиях одного и того же функционального назначения, имеющих одинаковое числовое значение главного параметра, но отличающихся конструктивным исполнением составных частей.
Межтиповая унификацияпроводится в изделиях различного типа и различного конструктивного исполнения (например, унификация продольно-фрезерных, строгальных, шлифовальных станков между собой).
Работы по унификации могут проводиться на следующих уровнях: заводском, отраслевом, межотраслевом и международном.
Уровень унификации изделий или их составных частей определяется с помощью системы показателей, из которых обязательным является коэффициент применяемости на уровне типоразмеров, рассчитываемый в процентах:
%,
где n – общее количество типоразмеров изделий;
nо – количество оригинальных типоразмеров.
Применение унификации позволяет заметно уменьшить объем конструкторских работ и сократить сроки проектирования; уменьшить время на подготовку производства и освоения выпуска новой продукции; повысить объем выпуска продукции за счет специализации, а также качество выпускаемой продукции.
Однако проведение унификации, сопровождающейся определенными затратами, требует экономического обоснования. Неоправданно осуществленная унификация может дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использовать ближайшие большие унифицированные детали, вызывающие неоправданное эксплуатационными условиями увеличение массы, габаритов и трудоемкости изготовления машин.
Оптимизировать унификацию – это значит стандартизировать такие конструкции и их размерные ряды, при которых суммарная эффективность в сфере производства и эксплуатации была бы наибольшей.
Агрегатирование– это метод создания и эксплуатации машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости.
Агрегатирование обеспечивает расширение области применения машин, приборов, оборудования разного функционального назначения путем их компоновки из отдельных узлов, изготовленных на специализированных предприятиях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.
Систему УСП широко используют на опытных заводах и в условиях мелко-серийного производства, т. е. там, где конструирование и изготовление специальных приспособлений экономически невыгодно. Агрегатирование используется при создании контрольно-измерительных приборов, а также в радиоэлектронике.
| в) |
| б |
Типизация – метод стандартизации, заключающийся в установлении типовых объектов для данной совокупности, применяемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению.
Типизация развивается в трех основных направлениях: стандартизация типовых технологических процессов; стандартизация типовых конструкций изделий общего назначения; создание нормативно-технических документов, устанавливающих порядок проведения каких-либо работ, расчетов, испытаний и т.п.
Типизация технологических процессов – это разработка и установление технологического процесса для производства однотипных деталей или сборки однотипных составных частей или изделий той или иной классификационной группы.
Типизация технологических процессов вызвана необходимостью сокращения неоправданно большого их количества на однотипные детали или сборочные единицы. Очень часто технологический процесс разрабатывается заново без учета существующего опыта. При смене объекта производства весь объем технологических разработок повторяется заново и значительная часть технологических процессов дублирует ранее разработанные процессы.
Типизация технологических процессов при их оптимизации позволяет исключить указанные недостатки и ускорить процесс подготовки производства.
Технологическое подобие деталей определяется совокупностью конструктивных признаков и технологическими характеристиками деталей.
Разработка типовых технологических процессов начинается с классификации объектов производства, технологических операций, приспособлений, режущего и мерительного инструмента. Типовой технологический процесс должен быть общим для группы деталей, иметь единый план обработки по основным операциям, однотипное оборудование и оснастку.
При разработке типового технологического процесса за основу может быть взят наиболее совершенный действующий технологический процесс или спроектирован новый.
Типизация конструкций изделий – это разработка и установление типовых конструкций, содержащих конструктивные параметры, общие для изделий, сборочных единиц и деталей. При типизации анализируются не только уже существующие типы и типоразмеры изделий, их составные части и детали, но и разрабатываются новые, перспективные, учитывающие достижения науки и техники. Часто результатом такой работы является установление соответствующих рядов изделий, их составных частей и деталей.