Условия выбора и характеристики критериев

Параметры, с помощью которых для любого класса ТО можно выделить его критерии развития должны отвечать следующим условиям:

§ условие измеримости – за критерии эффективности ТО могут быть приняты только такие параметры, которые допускают возможность их количественной оценки в принятых системах единиц измерения. Во всех нормативных документах на высокотемпературные наноструктурированные материалы и изделия приводят числовые значения нормируемых параметров, причем в первую очередь приводят параметры характеризующие химический (фазовый) состав и микроструктуру, затем –значения технических свойств.

§ условие значимости – параметры ТО, выбираемые в качестве критериев в первую очередь должны характеризовать его эффективность и оказывать определяющее влияние на его развитие. Значимость параметров высокотемпературных наноструктурированных материалов прежде всего определяют условия их применения в виде изделий в различных тепловых агрегатах. К таковым главным образом относят их высокотемпературные и конструкционные свойства, такие как: температура деформации под нагрузкой, механическая прочность при высоких температурах, термостойкость, твердость, трещиностойкость и др.

§ условие независимости – совокупность критериев должна образовывать минимальный набор логически несвязанных параметров ТО. Например, при характеризации химического состава алюмосиликатных изделий в стандартах приводят только уровень содержания оксида алюминия, так как этого достаточно для оценки огнеупорности и термомеханических свойств огнеупора, определяемых содержанием огнеупорной фазы (муллита).

Характеризация критериев включает следующие сведения:

- сущность критерия, способ и единицы измерения.

Сущность параметров высокотемпературных материалов, выбираемых в качестве критериев, прежде всего определяет набор и уровень физико-химических эффектов, реализующихся при воздействии на огнеупорное изделие или конструкцию внешних полей (тепловое, механическое, химическое), влияющих на выполнение ТО заданных функций. Способы и единицы измерения основных критериев – стандартизированы;

- степень общности критерия.

Критерии могут иметь отношение к рассматриваемому классу ТО с одинаковыми (близкими) функциями, например, для огнеупорных изделий всех классификационных групп и различного назначения общими критериями являются содержание основного химического компонента и открытая пористость. Для всех ТО и любых функций общими критериями являются типоразмер (объем) и масса объекта;

- степень значимости критерия.

Со временем актуальность критерия может возрастать, снижаться или оставаться неизменной. Большую актуальность приобретает критерии характеризующие свойства огнеупорных материалов (изделий) при повышенных температурах. Так определение механической прочности огнеупорных изделий при высокой температуре имеет большее практическое значение, по сравнению с прочностью при комнатной температуре.

Функциональные критерии

Для каждого ТО ФКР представляют количественную характеристику основных показателей реализации функций ТО и выявляются на основе их анализа и описания. Поскольку функции ТО, в том числе и высокотемпературных материалов, характеризуют значительным набором различных показателей, затруднительно дать исчерпывающий перечень функциональных критериев. Наиболее часто действующие ФКР можно объединить в три группы:

· критерии производительности (всегда может быть измерен или вычислен) – интегральный показатель уровня развития техники который зависит от ряда параметров, влияющих на производительность труда. Эти параметры представляют собой частные функциональные критерии:

физические и химические параметры (температура, давление, напряжение и др.), определяющим образов влияющие на интенсивность обработки объекта (порошка , массы, заготовки )

скорость обработки объекта (протекания химических реакций, измельчения порошка, прессования заготовок или число операций в единицу времени)

степень автоматизации, компьютеризации, непрерывности процесса являются комплексными и в свою очередь зависят от многих факторов. критерий непрерывности процесса устанавливает связь между числом операций в непрерывном процессе (поточное производство) и общим числом операций в технологическом цикле.

· критерии точности обработки материала, потока энергии, информации, измерений. Показатели критерия точности обработки материалов указывают в нормативной документации на этапы технологического процесса и конечной продукции в виде допустимых отклонений величины соответствующего параметра (содержание компонентов в смеси, фракционный состав порошка, размеры и геометрия изделия и др.).

· критерии надежности – долговечность, безотказность, ремонтопригодность в большей мере относится к сфере эксплуатации высокотемпратурных изделий и конструкций (футеровок). Например, долговечность (срок эксплуатации) огнеупорных футеровок и их узлов, безотказность работы дозирующих устройств (стопор моноблок, шиберный затвор, стакан дозатор) в операции разливки металла, ремонтопригодность футеровок.

Критерии производительности, точности, надежности представляют собой монотонно возрастающие функции, актуальность которых всегда выше по сравнению с другими группами КР.

Технологические критерии

Группа ТКР главным образом обеспечивает всестороннюю экономию живого труда с точки зрения количества и качества перерабатываемых материалов, энергии и информации при изготовлении ТО и подготовке их к эксплуатации.

Критерий технологических возможностей. Любой ТО, разработанный с учетом функциональных и антропогенных критериев может содержать не более пяти типов элементов:

Ас – стандартные (покупные),

Ау – унифицированные, заимствованные из существующих ТО,

Ан1 - новые, изготовление которых не требует разработки новой технологии,

Ан2 - новые, изготовление которых требует разработки новой технологии

Ан3 - новые, изготовление которых вызывает непреодолимые на данном этапе трудности – отсутствуют необходимые материалы, оборудование и т.д..

Критерий технологических возможностей, который должен отражать простоту и принципиальную возможность изготовления ТО можно оценить по формуле:

КТВ =Е (1),

где Кс , Ку, Кн1, Кн2, Кн3 – весовые коэффициенты. Кс=1 и Кс>Ку>Кн1>Кн2;

Аi – число соответствующих элементов в ТО.

причем: если Ан3=0, то Е=1, если Ан3=1, то Е=0 и КТВ= 0

Форма представления критерия стимулирует исключение абсолютно нетехнологичных Ан3 и уменьшение новых Ан1 и Ан2 элементов. КТВ отражает фактор наследования в мире техники и при переходе от одного поколения ТО к другому заставляет в наибольшей мере сохранять и использовать проверенные практикой функциональные элементы, отработанную технологию их изготовления и существующее технологическое оборудование. КТВ имеет отношение к любому классу ТО однако не является монотонно возрастающим, т.к. часто в новых поколениях ТО для улучшения более важных КР приходится ухудшать критерии технологических возможностей.

Практика разработки и изготовления широкого класса ТО позволила сформулировать некоторые общие способы и средства повышение технологичности:

упростить форму изделия и конструкцию узла при применении наиболее производительного технологического оборудования

осуществить технологическую унификацию конструкций, формы и размеров изделий при максимальном использовании стандартных элементов

применить модульный принцип конструирования, когда из небольшого числа стандартных элементов можно изготовить множество изделий (конструкций) в заданном классе объектов

выбрать наиболее рациональное расчленение объекта на блоки, узлы и детали из материалов, обеспечивающих минимальную трудоемкость их изготовления.

Критерий использования материалов. Для изготовления ТО и его элементов используют различные природные материалы, техническое сырье, полуфабрикаты и др. В процессе переработки исходных материалов появляются отходы, в результате чего масса готовых изделий получается меньше массы сырья, поступившего на переработку. Доля отходов в большой мере зависит от состояния технологических процессов и технологического оборудования. Производство огнеупоров относят к разряду безотходных в связи с возможностью повторной переработки изделий, не соответствующих заданным технологией параметрам. Однако увеличение доли переработки приводит к снижению экономических параметров производства.

Критерий разделения ТО на элементы. Почти каждый ТО можно выполнить из меньшего числа элементов. Оптимальное разделение ТО на узлы и детали упрощает изготовление, установку, ремонт и модернизацию, являясь основой для унификации и стандартизации. КР ориентирует на приближение к оптимальному разделению ТО на элементы для каждого нового поколения изделий и имеет отношение к любому классу ТО.

Огнеупорные футеровки, в зависимости от условий их эксплуатации, конструкций и массы могут быть выполнены из штучных изделий, блоков или в виде единого элемента (монолитные футеровки). В то же время практика эксплуатации футеровок показала целесообразность одновременной замены всех элементов отработавшей футеровки на новые, что обеспечивает преимущество при использовании комбинированных футеровок.

Экономические критерии

Критерий расхода материала. Основной потребностью уменьшения расхода материалов является снижение стоимости ТО, транспортных расходов при перевозке сырья и изделий, экономия энергии на их обработку. Критерий расхода материала равен отношению массы технической системы к ее главному показателю эффективности, представляет собой монотонно убывающую функцию и относится к любому классу ТО. Уменьшение расхода футеровочных материалов на единицу продукции за кампанию достигают разработкой и использованием схем рациональной раскладки огнеупоров, обеспечивающих эффективное снижение расхода огнеупоров в стоимостном исчислении на единицу выработанной продукции.

Критерий расхода энергии. При изготовлении и эксплуатации ТО, как правило, расходуется определенное количество энергии, которое, в связи с ограниченными энергетическими возможностями, всегда стремятся свести к минимуму. Количественно критерий расхода энергии определяют как отношение суммы затрат энергии при изготовлении и эксплуатации ТО к произведению времени эксплуатации и эффективности ТО. Используют модификацию КР-КПД – отношение полезной работы к затраченной. КР представляют собой монотонно убывающие функции и проявляют свое влияние на любой класс ТО. Актуальность этого критерия на протяжении всей истории техники была и остается весьма высокой и неизменной. Создание и развитие производства высокотемпретурных материалов главным образом связано с необходимостью снижения затрат энергии на проведение промышленных процессов при высоких температурах.

Критерий затрат на информационное обеспечение. Широкое использование вычислительной техники для подготовки и обработки информации при создании и эксплуатации ТО привело к стремительному росту этого вида затрат. В настоящее время затраты на информационное обеспечение становятся сопоставимы с затратами на материалы и энергию при создании ТО, в то же время прибыть от них быстро возрастает.

Антропогенные критерии

Антропогенные критерии обеспечивают наибольшее соответствие и приспособление ТО к человеку.

Критерий эргономичности ТО – свойство системы человек – машина изменять свою эффективность в зависимости от степени использования возможностей человека – оператора. Эффективность такой системы выражается через функциональные критерии: производительность, надежность, точность. Актуальность и значимость критерия возрастает, что привело к формированию новой дисциплины – эргономики и разработке оптимальных по эффективности, сложных человеко-машинных систем.

Критерий безопасности , под действием которого ТО в своем развитии имеет тенденцию снизить или исключить вредные и опасные воздействия на людей. Для каждого нового класса ТО требуется проведение специальных исследований и обоснований для выбора совокупности вредных и опасных факторов, вызываемых в процессе изготовления и использования ТО.

Критерий экологичности – должен регулировать взаимоотношения между естественной природой и ТО с точки зрения комфортности и возможности жизни людей. В вопросах сохранения окружающей среды, решающее значение имеет психологический фактор.