Отработка изделий на технологичность
Технологичность — это экономичность изготовления изделия в конкретных организационно-технологических и производственных условиях и при заданных масштабах выпуска.
Отработка изделий на технологичность (технологический контроль) производится на всех этапах создания конструкторской документации:
- на стадии эскизного проекта производится анализ конкретных конструкторских решений, в том числе целесообразности выбранных материалов, рациональности и технологичности членения конструкции на сборочные единицы, блоки, агрегаты, обеспечение простоты сборки, разборки и т.п.;
- на стадиях технического и рабочего проектов принимаются окончательные решения о технологичности изделия и точности изготовления его элементов;
- на стадии изготовления опытного образца и опытной партии завершается отработка конструкции на технологичность (конкретизируются условия обеспечения технологичности, в том числе возможность использования типовых технических процессов, унифицированной переналаживаемой оснастки и имеющегося или производимого оборудования.
Показатели технологичности конструкции
- технологическая рациональность конструктивных решений;
- преемственность конструкции.
Технологическую рациональность характеризуют:
- трудоемкость изготовления;
- удельная материалоемкость;
- коэффициент использования материалов;
- технологическая себестоимость;
- удельная энергоемкость изготовления изделия;
- удельная трудоемкость подготовки изделия к функционированию;
- коэффициент применяемости материалов;
- коэффициент применения групповых и типовых технологических процессов и др.
Преемственность конструкции характеризуют:
1) коэффициент применяемости (Кпр)
Кпр = (m - mор)/m,
где m — общее количество типоразмеров (наименований) деталей (элементов, микросхем и т.п.);
mор — количество оригинальных деталей;
2) коэффициент повторяемости (Кп)
,
где mоб — общее количество деталей;
3) коэффициент унификации (Ку)
,
где mу — число унифицированных стандартных и заимствованных деталей, выпускаемых предприятиями отрасли;
4) коэффициент стандартизации (Кст)
,
где mст — число стандартных деталей.
Коэффициенты Кпр, Кп, Ку, Кст правильней рассчитать по отношению трудоемкостей элементов.
Выбор оптимального варианта технологического процесса
В различных вариантах технологических процессов изготовления новых изделий могут применяться различные заготовки, оборудование, технологическая оснастка и т.д., что приводит к различной трудоемкости, производительности и использованию рабочих различной квалификации.
Основными критериями для выбора оптимального технологического процесса являются себестоимость и производительность.
Для упрощения расчетов используют технологическую себестоимость, которая является частью полной себестоимости и учитывает затраты, зависящие от варианта технологического процесса:
,
где Зт — технологическая себестоимость;
— условно-переменные затраты на одну деталь (изделие);
— условно-постоянные затраты на годовую программу;
Q — годовая программа выпуска.
Содержание статей затрат, входящих в условно-постоянные и условно-переменные затраты, даны ранее (см. разд. 4.3 темы 4).
Для выбора оптимального варианта техпроцесса, т.е. для сопоставительной оценки, нет необходимости производить поэлементный расчет всех статей затрат, входящих в себестоимость, а достаточно проанализировать лишь затраты, меняющиеся при изменении технологического процесса. Вычислять и включать в себестоимость затраты, не меняющиеся при изменении варианта процесса, не имеет смысла, так как при определении абсолютной величины экономии, достигаемой при применении более выгодного варианта, одинаковые слагаемые себестоимости взаимно уничтожаются.
Сравнение вариантов технологического процесса по себестоимости производится следующим образом.
Технологическая себестоимость при варианте 1 равна
;
а при варианте 2
.
Графически варианты 1 и 2 могут быть представлены прямыми линиями (рис. 6.10).
Рис. 6.10. График сравнительной оценки двух вариантов технологического процесса
Точка пересечения этих линий А определяет критическое количество деталей Qкр, при котором оба варианта будут равноценными, то есть
или 
,
откуда
.
При выпуске изделий меньше критического более экономичным будет вариант 1, а при количестве изделий больше критического — вариант 2.
Выбор наиболее экономичного варианта реализации технологического процесса из множества возможных способов изготовления продукции следует в общем случае осуществлять по минимуму приведенных затрат, которые принимаются в качестве критерия оптимальности. Однако для сопоставления вариантов технологических процессов во многих случаях достаточно ограничиться расчетом технологической себестоимости выпуска.
В последнюю входит, как было сказано ранее, лишь затраты, меняющиеся лишь при изменении вариантов.
Поэтому в дальнейшем в качестве ценовой функции используются не полные приведенные затраты, а минимум суммы
,
где 
— технологическая себестоимость годового выпуска по варианту изготовления;
Ен — нормативный коэффициент эффективности;
Кi — капитальные вложения, изменяющиеся при смене варианта технологического процесса.
Рассмотрим технико-экономическую оценку возможных вариантов на примере изготовления полупроводниковых микросхем.
Типовая укрупненная последовательность технологического процесса изготовления полупроводниковых микросхем включает девять основных операций: химическая обработка, окисление, фотолитография, диффузия, разделение пластин на кристаллы, монтаж кристалла в корпус, присоединение выводов, герметизация и испытания, каждая из которых может быть осуществлена 3—7 способами.
Даже укрупненное объединение процессов по группам операций дает представление о многовариантности технологического процесса изготовления микросхем. Помимо способов реализации каждой операции в реальных условиях разработки и производства, приходится учитывать и выбирать методы изоляции компонентов схемы, метод технологии, степень интеграции прибора и решать многие другие конструктивно-технологические вопросы.
Реализация каждого способа на определенной операции вызывает различные затраты на основные материалы и комплектующие изделия Мij, основную заработную плату Lij, амортизационные отчисления Аij, капитальные затраты Кij и ведет к достижению разных уровней коэффициентов выхода годных изделий Pij.
Перечисленные исходные данные по группам операций удобно представить в виде матрицы операционных показателей.
В связи со сложностью анализа вся совокупность операций технологического процесса разбивается на три крупные стадии, а именно: обработку сборку и испытания изделий.
Число возможных способов выполнения каждой стадии ограничим также тремя. В результате получается укрупненная матрица (ij) показателей стадий процесса изготовления изделий, представленная в табл. 6.8.
Таблица 6.8
Матрица показателей стадий технологического процесса
| Стадии | Варианты выполнения группы операций | ||
| Обработка | M11L11P11 A11K11 | M12L12P12 A12K12 | M13L13P13 A13K13 |
| Сборка | M21L21P21 A21K21 | M22L22P22 A22K22 | M23L23P23 A23K23 |
| Испытания (измерения) | M31L31P31 A31K31 | M32L32P32 A32K32 | M33L33P33 A33K33 |
Расчет сводится к тому, чтобы из заданной совокупности возможных способов выполнения стадий процесса выбрать рациональный вариант проведения всего технологического процесса, удовлетворяющий минимуму заданной целевой функции.
Поиск рационального варианта технологического процесса производится на вычислительных машинах.