Система предпочтительных чисел

Теоретической базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел. Предпочтительными называются числа, которые рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий.

В науке и технике широко применяются ряды предпочтительных чисел, на основе которых выбирают предпочтительные размеры. Ряды предпочтительных чисел нормированы ГОСТ 8032-84, который разработан на основе рекомендаций ИСО. По этому стандарту установлено четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел (R5, R10, R20, R40) и два дополнительных (R80, R160), применение которых допускается только в отдельных, технически обоснованных случаях. Эти ряды построены в геометрической прогрессии со знаменателем q, равным:

q = 1,6 для ряда R5 (1,00; 1,60; 2,50; 4,00…);

q = 1,25 для ряда R10 (1,00; 1,25; 1,60; 2,00…);

q = 1,12 для ряда R20 (1,00; 1,12; 1,25; 1,40…);

q = 1,06 для ряда R40 (1,00; 1,06; 1,12; 1,18…);

q = 1,03 для ряда R80 (1,00; 1,03; 1,06; 1,09…);

q = 1,015 для ряда R160 (1,00; 1,015; 1,03; 1,045…).

Номер ряда предпочтительных чисел указывает на количество членов ряда в десятичном интервале (от 1 до 10). При этом число 1,00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала (от 0,10 до 1,00).

Ряды являются бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших значений, то есть допускают неограниченное развитие параметров или размеров в направлении увеличения или уменьшения.

Ряды с ограниченными пределами обозначаются следующим образом:

R40(15...190) - основной ряд R40, ограниченный членом 15 в качестве нижнего предела и членом 190 в качестве верхнего предела;

R20(22,4...) - основной ряд R20, ограниченный членом 22,4 в качестве нижнего предела;

R10(...50) - основной ряд R10, ограниченный членом 50 в качестве верхнего предела;

R5(...40...) - основной ряд R5 с обязательным включением в него члена 40, но не ограниченный верхним и нижним пределами.

Для рационального сокращения рядов предпочтительных чисел применяются выборочныеряды, которые получают отбором каждого 2, 3, 4...n-го члена основного или дополнительного ряда. В обозначении выборочного ряда после наклонной черты указывается порядковый номер систематически отбираемого из ряда члена.

R10/3 (1,25...) - выборочный ряд, образованный отбором каждого 3-го члена основного ряда R10 и ограниченный членом 1,25 в качестве нижнего передела:

R40/5 (...60) - выборочный ряд, полученный путем отбора каждого 5-го члена основного ряда R40 и ограниченный членом 60 в качестве верхнего предела.

Можно составлять специальные ряды с разными знаменателями геометрической прогрессии q в различных интервалах ряда.

В радиоэлектронике часто применяют предпочтительные числа, построенные по рядам Е. Они установлены Международной электротехнической комиссией (МЭК) и имеют следующие значения знаменателя геометрической прогрессии:

- для ряда Е3 q = 2,2;

- для ряда Е6 q = 1,5;

- для ряда Е12 q = 1,2;

- для ряда Е24 q = 1,1.

При стандартизации иногда применяют ряды предпочтительных чисел, построенные по арифметической прогрессии. Арифметическая прогрессия положена в основу образования рядов размеров в строительных стандартах, при установлении размеров изделий в обувной и швейной промышленности и т.п. Иногда используют ступенчато-арифметические прогрессии с неодинаковыми разностями прогрессии.

Результатом использования предпочтительных чисел является такое согласование параметров и размеров, которое обеспечивает взаимозаменяемость деталей, создание гибких производственных систем, автоматизацию и механизацию производственных процессов, увеличение количества и повышение качества выпускаемой продукции, рост производительности труда и эффективности серийного, массового производства.

Методы стандартизации

Метод стандартизации – это прием или совокупность приемов, с помощью которых выполняются принципы и достигаются цели стандартизации.

В деятельности по стандартизации используются следующие научно-практические методы:

- классификация, кодирование, каталогизация;

- систематизация;

- селекция;

- симплификация;

- типизация;

- оптимизация;

- унификация;

- агрегатирование.

Классификация - разделение множества объектов на подмножество по их сходству или различию в соответствии с принятыми методами. Систематизированный перечень классифицированных объектов, позволяющий находить место каждому объекту и после этого присваивать ему определенное условное обозначение, называется классификатором. Действующие классификаторы подразделяются на категории: общероссийские, межотраслевые, отраслевые и классификаторы предприятий.

Кодирование - образование и присвоение кода классифицированной группировке и (или) объекту классификации.

Каталогизация - одна из форм информационных технологий. В основу каталогизации положены работы по классификации и кодированию. Каталогизация продукции - это процесс составления перечней производимой, экспортируемой и импортируемой продукции с ее описанием.

Систематизация- расположение объектов стандартизации в определенном порядке и последовательности. При этом образуется четкая и удобная для пользования система. Непременно учитывается взаимная связь объектов систематизации. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов. Такую систему используют, например, в справочниках, библиографиях. Применяют также порядковую нумерацию систематизируемых объектов или расположение их в хронологической последовательности.

Селекция - деятельность, заключающаяся в отборе из предварительно классифицированных и ранжированных объектов стандартизации таких конкретных объектов, которые на основании специального анализа их перспективности и сопоставления с будущими потребностями признаются целесообразными для дальнейшего производства и (или) применения в общественном производстве.

В некоторых странах результаты деятельности по селекции объектов стандартизации (продукции) оформляют в форме специальных стандартов вида "стандарт селекции". Только на основании этих стандартов в дальнейшем разрешается осуществлять заказы на производство, а также поставку селекционированной (отобранной) продукции как внутри страны, так и в виде заказов на поставки этой продукции по импорту. Национальные стандарты селекции широко используются развивающимися странами для проведения единой технической политики в области импорта продукции.

Одновременно с деятельностью по селекции объектов стандартизации осуществляются работы по симплификации, т.е. процессы селекции и симплификации осуществляются параллельно.

Симплификация — деятельность, заключающаяся в определении из числа предварительно систематизированных объектов стандартизации таких конкретных объектов, которые на основании специального анализа их перспективности и сопоставления с будущими потребностями признаются нецелесообразными для дальнейшего производства и (или) применения в общественном производстве.

Симплифицированные объекты стандартизации (продукции) исключаются из дальнейшего рассмотрения как морально устаревшие или по другим критериям принятия решений не включаются в специальные стандарты вида "стандарт селекции". Таким образом, в дальнейшем исключается возможность осуществлять заказы на производство и поставки симплифицированной (запрещенной к применению) продукции как внутри страны, так и в виде заказов на поставки этой продукции по импорту.

Характерным для деятельности по селекции и симплификации объектов стандартизации является то обстоятельство, что при проведении этих работ обычно не применяют какие-либо строгие экономико-математические методы и модели, а селекционированные (отобранные) конкретные объекты стандартизации (продукцию) при этом не подвергают каким-либо техническим преобразованиям (доработке, изменениям и др.).

Типизация - деятельность, заключающаяся в нахождении оптимальных по выбранному критерию эффективности параметрических (в том числе типоразмерных) рядов предварительно селекционированной совокупности однородных объектов стандартизации по главным параметрам, направлен на достижение высокой степени их совпадения с главными параметрами: потребностей, которые будут удовлетворяться с применением данных объектов

Типизацию однородных объектов стандартизации (продукция, технологические правила и др.) иногда трактуют излишне расширительно, включая в нее оптимизацию не только главных параметров, характеризующих целевое (функциональное) назначение этих объектов, но также и оптимизацию всех их других показателей качества и экономичности. Видимо, такие комплексные работы с однородными объектами стандартизации правильнее характеризовать не термином "типизация", а термином "оптимизация объектов стандартизации".

Типизация - метод стандартизации, заключающийся в разработке и установлении типовых конструктивных, технологических и организационных решений, согласно которым они могут быть приняты за образец по ряду характерных признаков. Определение "типизация" непосредственно связано с двумя понятиями:

-типоразмер изделия - характеристика, определяющая отличие изделия от других изделий этой же конструкции (типа), хотя бы числовым значением любого параметра;

-типоразмерный ряд - совокупность типоразмеров изделия, построенная в соответствии с числовыми значениями одного из параметров.

В нормативных документах закрепляются общие для ряда изделий или процессов характеристики, которые в каждом конкретном случае могут дополняться необходимыми специфическими данными. Типизация конструкций представляет собой разработку и внедрение типовых моделей, которые содержат общие для ряда изделий и их деталей конструктивные параметры,

Типовой технологический процесссоздается для классификации объектов производства в разделении их по характерным признакам на отдельные группы. Типизация технологических процессов применяется в качестве рабочей документации для изготовления продукции, информационной основы при разработке конкретных процессов, исходной базы при установлении стандартов и формировании фондов (базы данных) различных уровней.

Оптимизация объектов стандартизации - деятельность, заключающаяся в нахождении оптимальных главных параметров, а также значений всех других показателей качества и экономичности предварительно селекционированной совокупности однородных объектов стандартизации, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения и максимально возможной эффективности по выбранному критерию в определенной области.

Необходимыми условиями корректной оптимизации главных параметров, характеризующих целевое (функциональное) назначение определенной совокупности однородных объектов стандартизации (продукция, типовые технологические правила), а также значений всех других показателей их качества и экономичности являются предварительные классификация и ранжирование объектов стандартизации и предварительные селекция и симплификация объектов стандартизации.

Строго говоря, фактическим началом проведения работ по оптимизации можно считать работы по селекции и симплификации однородных объектов стандартизации. Хотя при этом фактически и не используют строгие экономико-математические методы и модели оптимизации, а применяют более простые, в том числе экспертные методы оценки и обоснования принимаемых решений.

Оптимизацию объектов стандартизации обычно осуществляют путем составления и проведения многовариантных расчетов по специальной целевой функции оптимизации при определенной системе ограничений, а также в сочетании с прогнозами определенных областей науки и техники. В результате оптимизации объектов стандартизации находят (определяют) главные параметры, а также значения всех других (иногда только наиболее важных) показателей качества и экономичности на перспективу, которые подлежат далее включению непосредственно в стандарты и техническую документацию (конструкторскую, технологическую и проектную).

При проведении официальной (документированной) стандартизации объектов, подвергшихся предварительной оптимизации непосредственно в процессах разработки стандартов на эти объекты, часто выявляется необходимость и одновременно предоставляется возможность проведения дополнительной работы по оптимизации норм, требований и правил (например, по результатам обработки отзывов на проект стандарта, когда могут быть выявлены важные, не учитывающиеся ранее факторы; по результатам согласования проекта стандарта перед его принятием, когда могут быть выявлены дополнительные, не учтенные ранее ограничения, и др.).

Унификация (uni – один, unio -единство) – это выбор оптимального числа разновидностей продукции, процессов и услуг, значений их параметров и размеров.

Различают межотраслевую, отраслевую, заводскую унификацию и унификацию продукции.

Межотраслевая (отраслевая, заводская унификация) — деятельность, заключающаяся в проведении работ по классификации и ранжированию, селекции и симплификации, типизации и оптимизации выбранных совокупностей однородных объектов стандартизации межотраслевого (отраслевого, заводского - предприятия, организации, объединения) применения, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения и максимальной эффективности в определенной области.

Наибольшее значение для ускоренного развития производства и решения проблемы коренного повышения качества продукции имеет межотраслевая унификация деталей, узлов и комплектующих изделий многоотраслевого производства и (или) применения, а также межотраслевая унификация принципиально новых высокоэффективных технологических процессов, которые можно применить в ряде родственных отраслей экономики;

Также большое значение имеют вопросы отраслевой унификации типовых технологических процессов, которые можно применить на ряде родственных предприятий отрасли.

Унификация продукции - деятельность, заключающаяся в проведении работ по классификации и ранжированию, селекции и симплификации, типизации и оптимизации элементов конечной готовой продукции, направленная на достижение ее оптимального упорядочения и максимальной эффективности в производственных процессах ее разработки, изготовления, обращения, потребления и ремонта (восстановления).

Непосредственно результаты работ по унификации продукции оформляют в таких различных формах, как:

- альбомы типовых (унифицированных) конструкций деталей, узлов, сборочных единиц и др.;

- стандарты типов, параметров и (или) размеров, конструкций, марок, сортамента и др.

Унификация - наиболее распространенный и эффективный метод стандартизации, заключающийся в приведении объектов к единообразию на основе установления рационального числа разновидностей числа элементов (типов, видов, размеров) одинакового функционального назначения.

Известно, что номенклатура деталей одновременно используемого металлургического оборудования на крупносерийном заводе достигает 100 тысяч наименований. Метод унификации сводится к сокращению многообразия продукции путем анализа и приведения идентичных изделий к единой норме, типовой форме, единообразию конструктивных решений.

В основе способа унификации лежит принцип заимствования элементов существующих изделий, в результате которого элементы из ранее спроектированной конструкции переносятся во вновь проектируемые конструкции. В результате заимствования сокращается многообразие продукции путем анализа и приведения идентичных изделий при условии оптимизации. Характерной особенностью является то, что она может проводиться в случае, когда отсутствуют соответствующие стандарты, предполагающие проведение унификации изделий и его составляющих.

Унификации подлежат как продукция основного производства, так и изделия вспомогательного производства, методы контроля и испытания, а также терминология, условия обозначения и т.д. Этот метод стандартизации характерен как для деятельности отдельных и родственных предприятий, так и для межотраслевых отношений в области производства и эксплуатации продукции.

При унификации проводят рациональное сокращение числа типов, видов и размеров изделий (документов) одинакового функционального назначения. Унификация направлена на уменьшение числа разновидностей изделий путем комбинирования. Унификацию проводят на основе анализа и изучения конструктивных вариантов и особенностей работы изделий аналогичного назначения. Путем сопоставления вариантов создают один или несколько типов одноименных изделий и устанавливают ряд размеров (например, диаметров подшипников качения), который полностью удовлетворяет запросы всех отраслей промышленности. Если унификации подвергаются изделия массового применения, то она заканчивается разработкой стандартов на конструкцию изделий всего унифицированного ряда. Унифицироваться могут и изделия ограниченного применения. Но унификация имеет и границы, определяемые ее влиянием на эксплуатационные свойства изделий. Например, в СССР действовало 700 разновидностей напряжений: 300 - переменного тока и 400 - постоянного. В результате унификации к 1970 году их количество было сокращено до 135.

Агрегатирование — метод стандартизации, применяемый для создания объектов производства с последующей эксплуатацией. Сущность его состоит в том, что машина, оборудование или технологическая оснастка компонуется из унифицированных агрегатов (сборочных единиц) с целью изготовления изделий иного назначения. Обобщение частных конструктивных решений положено в основу метода агрегатирования, при котором путем пространственного сочетания стандартных агрегатов расширяется область применяемого оборудования и замены его рабочих органов.

Агрегатирование - это метод, заключающийся в создании изделий путем их компоновки (сборки) из ограниченного количества стандартных унифицированных деталей и агрегатов (сборочных единиц), обладающих геометрической или функциональной взаимосвязанностью. Агрегат - часть cложного изделия, представляющая собой законченное целое (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, электронасосы и др.). Агрегаты разрабатываются по рациональным параметрическим рядам и изготовляются на специализированных заводах