Понятие технологичности конструкции изделия и ее показатели

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ

«РАСЧЕТ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ КАК ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ»

По курсу «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ОСНОВЫИЗМЕРЕНИЙ»

Для студентов машиностроительного факультета

Дневной и заочной форм обучения

ХАРЬКОВ 2012

 

Методические указания к выполнению расчетного задания «Расчет материалоемкости как показателя технологичности конструкции изделия» по курсу «Материаловедение, метрология и основы измерений» / Сост. Г.К. Крыжный, Л.И. Пупань.- Харьков: НТУ «ХПИ», 2012. – 27 с.

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Понятие технологичности конструкции изделия и ее показатели

Взаимосвязь конструктивных решений изделия с его промышленным изготовлением| может быть установлена благодаря понятию технологично­сти, которая отображается в затратах труда, технических средств, ма­териа­лов|, времени и общей эффективности организации процесса производс­тва изделия| на всех его стадиях.

Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимают со-вокупность свойств изделия, которые определяют приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов (трудовых, энер­гетических, материальных) при производстве и эксплуатации для обеспе­че-ния заданных показателей качества, объема выпуска и условий эксплуа­тации.

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструк­тивные особенности – состав и расположение составных частей, схему уст-ройства изделия в целом, форму и расположение поверхностей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и информационную вы­ра-зительность.

Технологичность конструкции является комплексным понятием и ис­пользуется как по отношению к |изделию в целом, так и к его состав­ным частям: узлам, агрегатам и деталям.

Технологичность конструкции изделия классифицируют на разные виды в зависимости от области проявления, по видам затрат, по методам воздействия на конструкцию изделия.

В частности, по области проявления различают следующие виды ТКИ:

¨ производственную технологичность – ТКИ при технологической подготовке производства, изготовлении, а также монтаже вне предпри­ятия-производителя;

¨ эксплуатауционную технологичность – ТКИ при подготовке изде­лия к использованию по назначению, при техническом обслуживании, те­кущем ремонте и утилизации;

¨ ремонтную технологичность – ТКИ при всех видах ремонта, за

исключением текущего.

Виды ТКИ по производимым затратам выражают ее экономиче­скую сущность, которая проявляется в одной или нескольких конкретных областях (при производстве, при эксплуатации, при ремонте):

· трудоемкость;

· материалоемкость;

· энергоемкость;

· хроноемкость.

Как виды ТКИ трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость изде­лия представляют собой свойства его конструкции, определяющие со­ответ­ствующие затраты ресурсов. Одновременно с этим трудоемкость, ма­териало­емкость и энергоемкость выступают как количественные характе­ристики, яв­ляясь показателями ТКИ.

Хроноемкость изделия как вид ТКИ охватывает совокупность свойств конструкции, характеризуемых затратами ресурсов во времени.

По методу воздействия на конструкцию изделия различают сле­дующие виды ТКИ:

¨ технологическую рациональность конструкции изделия, характери­зующую возможность изготовления и эксплуатации изделия при ис­пользова­нии имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материальных и других видов ресурсов; уровень технологической рациональности регулируется посредством целесообраз­ного выбора состава конструктивных элементов и материалов, схем соеди­нения составных частей изделия и т.д.;

¨ преемственность конструкции изделия предствляет совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости принятых инже­нерных решений. Использование этого принципа, с одной стороны, позво­ляет мак­симально использовать все лучшее, что было создано ранее в про­цессах на­учно-исследовательских, конструкторских и технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне прове­рено в условиях эксплуатации и ремонта, а с другой, предопределяет воз­можность разработки и освоения новой техники.

Технологичность конструкции изделия тесно связана|повязал| с другими свойс­т-вами|, которые характеризуют качество изделия: функционально­стью, на­деж­ностью|, эргономичностью|, эсте­тичностью|, экономичностью, экологично­стью, безопасностью|, транспортабельностью и|да| т.д.

Например, во многих случаях способность изделия выполнять|исполнять| свои осно­вные| функции непосредственно определяется его конструктивным испо­л-нением|, что ограничивает выбор технологически рациональных инженерных|инженер-металлург| решений по|с| конструкции изделия в период его разработки.

Реализация надежности (безотказности, долговечности, ремонтопри­годности|, сохранности|сберег|) требует определенных трудовых, материаль­ных|, энергетических расходов на производство изделия, поддержания и восс­та-новления его работоспособности| в процессе технического обслуживания и ремо­нта|, то есть тоже должна сопровождаться| мероприятиями по обеспе-чению техно­логичности| конструкции изделия|.

Эргономические|эргономические| свойства, аналогично ТКИ, проявляются как при про­изводстве|, так и при эксплуатации изделия в результате функционирования сложной| системы человек – предмет труда, эти свойства тоже взаимо­связаны|.

В процессе оценки технологичности конструкции изделия необходимо учитывать |следующие факторы:

· отражение основных научно-технических достижений в конструиро­вании| и в конкретной отрасли в целом;

· создание оптимальных условий функционирования предприятия, где планируется| организация промышленного производства изделия (имею­щийся или создаваемый завод, цех, участок);

· тип производства – массовое, серийное, единичное;

· учет возможных оперативных изменений|смены|, например, введения|вя инновационных | инно­вационных конструкторско-технологических решений, появления но­вых современных| конструкционных материалов и новых технологических спосо­бов их обработки.

Технологичность конструкции изделия оценивается на разных|различных| ста­диях разработки| конструкторской документации – от технического предло­жения, эскизного| и технического проекта до|до| рабочей конструктор­ской докумен-тации серийного (ма­ссового|) производства.

Практический|практичный| опыт свидетельствует о том, что около|порядка| 60% уровня тех­нологичности изде­лия достигается на стадии разработки эскизного и тех-нического проекта. От стадии опытного образца до серийного выпуска изде-лия есть возмож­ность еще повысить технологичность на 20%.

Основные понятия и принципы обеспечения технологичности кон-струкции| изделия определяются специальными государственными докумен­тами – ГОСТ, ДСТУ. Например, ГОСТ 14.205-83 «Технологич­ность конструкции| изделий|. Термины и определения|»; ГОСТ Р52107-2003 «Ресур­сосбережение. Классификация и определение| показателей|»; ДСТУ 3052-2002 «Ресурсосбережение. Порядок установления показателей ресур­сосбережения в документации на продукцию» и|да| т.д.

Обеспечение технологичности является функцией подготовки произ­водства, которое включает комплекс взаимосвязанных мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий выпол­нения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте из­делий.

Главными|головными| факторами, которые влияют на обеспечение технологично­сти| конструкции изделия, являются следующие: вид изделия, его конструк-тивная сложность, нови­зна| конструкции изделия, характерис­тика исходных|выходных| материалов, стадия разработки.

Обеспечение технологичности конструкции изделия включает:

• отработку конструкции изделия на технологичность на всех ста­диях| разработки изделия, при технологической подготовке производства и, в обоснованных| случаях, при изготовлении изделия. При отработке техноло­гичности| конструкции рассматривается несколько вариантов реше­ний, из|с| которых|каких| выбирается опти­мальный| со|с| всех точек зрения: сокраще­ния дли­тельности производственного| процесса, снижения трудоемкости и расхо­дов материалов, снижения эксплуатационных затрат| производства, снижения расходов на логистику, снижения межоперационных запасов|припаса| и запасов|припаса| товара на складе|складе|, повышение качества| готовой продукции;

• совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий, и фиксацию принятых решений в техно­логической документа­ции|;

• оценку технологичности конструкции изделий по определенным параметрам;

• технологический контроль конструкторской документации;

• подготовку и внесение изменений|смены| в конструкторскую документа­цию по результатам| технологического контроля.

Состав работ по|с| обеспечению технологичности конструкции изделий на всех стадиях их создания устанавливается Единой|единой| системой техничес­кой подготовки производства (ЕСТПП).

Особенно|в особенности| важным этапом обеспечения технологичности конструк­ции| изделия является ее оценка, которая|какая| может быть качественной и количе­ст-венной.

Качественная оценка ТКВ базируется на инженерно-визуальных методах оценки и характеризует изделие обобщенно на базе производст­вен-ного опыта. Как правило, качественная оценка предшествует количест­венной оценке и определяет ее целесообразность.

Инженерно-визуальный метод представляет|воображает| собой совокупность меро­приятий, благодаря| которым|каким| разработчик конструкции визуально оце­нивает конструктивные и тех­нологические| признаки изделия.

Разновидностями метода являются методы, которые используют инфо­р-мацию, полученную| органами чувств|. В отдельных случаях использу­ются шкалы инте­нсивности| признаков, то есть осуществляется переход|перехождение| к|до| коли-чественной оценке с помощью введения|ввод| системы баллов|бала|.

Количественная оценка ТКВ базируется на инженерно-расчетных методах и проводится по конструктивно-технологическим признакам.

По сравнению с|сравнительно с| качественной количественная оценка является более определенной, позволяет конк­ретно| отразить технологические свойства из­делия и оптимизировать пути их обеспечения.

Необходимость проведения количественной оценки ТКВ, а также но­менкла­тура| показателей, методики их определения устанавливаются в зави­симости от вида изделия, типа производства и стадии разработки конструк-торской доку­ментации|. Число показателей должно быть минималь­ным, но достаточным.

Инженерно-расчетный метод оценки ТКВ представляет собой сово-куп­ность мероприятий, благодаря которым разработчик конструкции опре-деляет и сравнивает расчетным путем численные значения показателя ТКИ изделия, которое проектируется (K) с соответствующим показателем конст­рукции изделия, которое являются базой для сравнения (K _б).

Результатом количественной оценки ТКВ является формирование целевой функции и алгоритма| обеспечения ТКВ, пригодных|годных| для принятия решений по совершенствованию|с| конструкции изделия.

Количественную оценку технологичности целесообразно проводить по тем признакам и свойствам, которые существенно влияют на удовлет­во-рение конкретных требований к изделию со стороны потребителя и произ-водителя изделия.

В процессе наиболее объективной и наиболее распространенной коли­чественной оценки используют различные показатели ТКИ.

Особую роль среди показателей ТКИ играют показатели ресурсо-емкости изделия, которые отражают расходы ресурсов определенного типа (трудовых, материальных, энергетических), воплощенных в изделие.

Эти показатели входят в группу ресурсосберегающих показателей качес­тва| и характеризуют экономическую|экономичную| суть|сущность| технологичности конструк­ции изделия.

Основными показателями ресурсоемкости изделия является трудоем­кость изделия Т, материалоемкость М, энергоемкость Е, кото­рые, в свою очередь, имеют определенные единичные показатели, рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Основные показатели ресурсоемкости ТКИ

 

По способу выражения показатели ресурсоемкости могут быть аб­солютными (имеют определенную размерность) и относительными (без­размерными, обычно от нуля до единицы).

Достаточно распространены удельные показатели ресурсоемкости – показатели ТКВ, которые определяются отношением соответствующего по­казателя (трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости) к величине по­лезного еффекта изделия, который получают при использовании изделия по назначению, или к номинальному значению основного параметра.

Например, полезным эффектом от эксплуатации грузового автомо­биля является его пробег в тонно-километрах за срок службы до |додо капиталь­ного ремонта.

Примерами|прикладом| основных параметров машины являются мощность, произ­водительность|, отношение скорости к|до| мощности и|да| т.д.

В качестве основного параметра может выступать масса изделия М, если она непосредственно определяет функциональные, динамические или другие эксплуатационные свойства изделия (например, самолета, автомо­биля).

Достаточно важным показателем ТКВ является также технологиче­ская себестоимость изделия. Вместе с показателями ресурсоемкости пока­затель технологической себестоимости формирует группу экономических показателей ТКИ.