Учебник по Технологии

Технологическая рациональность и преемственность конструкции изделия – две грани одного и того же комплекса свойств, образующих ТКИ. Различие между ними состоит в том, что конструкция изделия рассматривается в разных ракурсах.

Технологическая рациональность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения соответствия принятых конструктивных решений условиям производства, эксплуатации и ремонта.

Уровень технологической рациональности конструкции изделия регулируется посредством целесообразного (по условиям производства, эксплуатации и ремонта) выбора состава конструктивных элементов и материалов, схем соединения составных частей изделия и т.п.

Технологическая рациональность характеризует возможность изготовления и эксплуатации данного изделия или группы его исполнений при использовании имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материальных и других видов ресурсов (рис. 15).

ОбеспечениеОбеспечение технологичностинологичности

конструк ии изделия

конструкции изделия

Придание конструкции

Обеспечение

Придание конструкции

комплекса свойств

Обеспечение

ОбеспечениеОбес ение

комплекса свойств

технологическойтехно ической

преемственности

рац

альности

рациональности

пр емс

ности

Достижение

оптимальных

Достижение оптимальных

трудовых,

трудовых,

материальных

Снятие

Снятиеижение

Снятие

материальных

Снижение

Снижен

тр

кости

материалоемкостиматериалоемк

э оемкости

и энергетических затрат

трудоемкости

энергоемкости

и энергетических

затрат

Совершенствование

Совершенствование

условий выполнения

Повышение

Повышение

Повышение

условий выполнения

работ в

Повышение уровня

Повышение уровня

Повышение уровня

работ различныхв различн

уровня

ровня

ур вня

производительной

эксплуатационной

ремонтной

с ерах проявления ТКИ

производительной

эксплуатационной

ремонтной

сферах проявления

технологичности

технологичности

технологичности

ТКИ

технологичности

технологичности

технологичности

Рис. 15. Схема связей работ по обеспечению ТКИ

Всякое изделие, рассматриваемое как объект производства, эксплуатации и ремонта, должно быть технологически рационально

111

по своему составу и конструктивному исполнению. Исключение составляют содержащиеся в отдельных изобретениях технические решения, которые на данном этапе развития производства по тех- нико-экономическим соображениям не могут быть воплощены в образцы новой техники при применении имеющихся технических средств и материалов.

Изделие может рассматриваться как технологически рациональное только в конкретных условиях подготовки производства, изготовления, технического обслуживания и ремонта. Следовательно, для обеспечения требуемого уровня технологичности конструкции изделия эти условия должны быть сформулированы к началу его разработки с достаточной степенью точности.

Условия производства и эксплуатации высоко динамичны, поэтому технологическая рациональность конструкции изделия должна рассматриваться и оцениваться применительно к определенной ограниченной зоне изменения этих условий.

Уровень технологической рациональности конструкции изделия непрерывно меняется соответственно изменяющимся условиям и средствам производства, эксплуатаций и ремонта. Эта особенность обусловливает необходимость применения методов количественной оценки технологической рациональности конструкции как по абсолютным значениям соответствующих показателей, так и по отношению значений этих показателей к оптимальным значениям базовых (исходных, плановых) показателей, установленным для данных условий производства, эксплуатации и ремонта и корректируемым по мере изменения этих условий.

Преемственность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости принятых в ней инженерных решений. Эти свойства,

вчастности, характеризуют:

∙единство повторяемости составных частей в данном исполнении изделия или рассматриваемом множестве его исполнений и применяемости в них новых составных частей, обусловленных новизной требований к изделию или множеству его исполнений по их функциональному назначению, условиям производства или эксплуатации (конструктивная преемственность изделия);

∙единство повторяемости и изменяемости технологических методов выполнения, поддержания и восстановления элементов конструкции изделия, учитываемых при его конструировании (технологическая преемственность конструкции изделия).

112

Преемственность конструкции изделия становится одним из главных принципов наиболее целесообразной технической подготовки производства. Использование этого принципа позволяет обеспечить преемственность технологических процессов и средств технологического оснащения, наилучшим образом организовать процесс конструкторского и технологического проектирования, максимально использовать все лучшее, что создано ранее в процессах научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытнотехнологических разработок, освоено в производственных условиях

ивсесторонне проверено в условиях эксплуатации и ремонта.

Вэтом смысле преемственность конструкции изделия равнозначна ее технологической рациональности, поскольку характеризует многократную применяемость таких решений, которые обеспечены в сферах производства, эксплуатации и ремонта соответствующими материалами и орудиями труда. Тем самым преемственность конструкции, как и ее технологическая рациональность, предопределяет возможность разработки и освоения новой техники.

Виды ТКИ по области ее проявления определяются основны-

ми сферами общественного производства, в которых проявляется качество изделия. Они характеризуют приспособленность конструкции изделия к сокращению затрат ресурсов и времени: на техническую подготовку производства, процессы изготовления, сборки и монтажа изделия вне предприятия-изготовителя (производственная ТКИ); на техническое обслуживание, текущий ремонт, хранение и транспортирование, диагностирование и утилизацию изделия (эксплуатационная ТКИ); на все виды ремонта, кроме текущего (ремонтная ТКИ).

Виды ТКИ по производимым затратам выражают ее эконо-

мическую сущность, которая проявляется в одной или нескольких конкретных областях. Как виды ТКИ трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость изделия представляют собой свойства его конструкции, определяющие соответствующие затраты ресурсов (труда, материалов и энергии) при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества изделия, объема его выпуска и условий выполнения работ. Одновременно с этим трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость выступают как количественные характеристики указанных свойств, являясь показателями ТКИ.

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

113

Рассмотрим методы и приемы, используемые при отработке конструкции на технологичность (табл. 7).

Таблица 7

Методы и приемы, используемые при отработке конструкции на технологичность

	Метод (прием)	Краткая	Рекомендации
		характеристика	по применению
	1	2	3
	Обеспечение технологической рациональности конструкции изделия
	Параметрическая	Упорядочение	Применение метода
	оптимизация	номенклатуры однотипных	позволяет упорядочить
	объектов	объектов производства,	номенклатуру объектов
	производства	сходных по функциональному	производства на исходных
		назначению, путем	этапах становления новых
		установления рациональных	видов техники и заранее
		параметрических	исключить возможность
		и типоразмерных рядов	появления неоправданного
		изделий	множества этих объектов
			в будущем
	Блочно-модульное	Выделение функционально	Наиболее эффективен при
	построение систем	законченной части системы	монтаже вне предприятия-
	и устройств	или устройства с образова-	изготовителя и необходи-
		нием блока-модуля, т.е.	мости частой смены
		части изделия, представ-	модулей как составных
		ляющей собой совокупность	частей целого в процессе
		функционально объединен-	эксплуатации
		ных элементов
	Агрегатирование	Объединение	Метод является основой
	составных частей	взаимосвязанных составных	развития специализации
		частей изделия в более	производства составных
		крупную составную часть –	частей и внедрения
		агрегат для применения как	высокопроизводительных
		неделимого целого	агрегатных методов
			ремонта
	Оптимизационный	Выбор наилучших вариантов	Целесообразные области
	метод выбора	конструктивных элементов	применения: выбор
	и назначения	и материалов из множества	физико-химических
	конструктивных	возможных с использованием	и механических свойств
	элементов деталей	современных математиче-	материалов и видов
	материалов	ских средств, включая	исходных заготовок;
		математическое и динами-	установление точности
		ческое программирование,	размеров и шероховатости
		оптимальное управление,	поверхностей; выбор
		векторный анализ. Выбор	формы и расположения
		метода оптимизации зависит	поверхностей деталей
		от вида целевой функции	и видов соединений их
		и характера ограничений	с сопрягаемыми деталями;
			выбор методов изготовле-
			ния, в том числе сборки

114

		Продолжение табл. 7
1	2	3
Размерный анализ	Совокупность приемов	Применение метода
	расчленения объекта	целесообразно при
	на элементарные поверхности	простановке размеров
	и на связи между ними	и их предельных
		отклонений при условии
		учета оптимальности
		затрат на изготовление
		и взаимозаменяемости
		составных частей
		конструкции при сборке,
		монтаже, техническом
		обслуживании и ремонте
Функционально-	Минимизация затрат	Применим независимо
стоимостный	для обеспечения основных	от типа производства.
анализ	функций изделия	Наибольший эффект дает
		на ранних стадиях
		проектирования
		конструкции изделия
Экономико-	Описание объектов	Применение целесообразно
математическое	(процессов) посредством	при установлении
моделирование	экономических моделей	взаимосвязи основных
	с применением	функциональных,
	математических средств	конструктивных и техно-
		логических характеристик
		изделия, влияющих на
		затраты труда, материалов
		и энергии при изготов-
		лении, техническом
		обслуживании и ремонте,
		с эффективностью проек-
		тируемой техники
		в народном хозяйстве
Обеспечение конструктивной преемственности изделия
Типизация	Создание типового образца	Наиболее эффективен
конструкции	изделия для множества его	при многократной повто-
изделия	исполнений, обеспечиваю-	ряемости конструктивных
	щего применение при их	схем и компоновок
	разработке унифициро-	изделия и его составных
	ванных составных частей	частей
	и связей между ними

115

		Продолжение табл. 7
1	2	3
Унификация	Сокращение разнообразия	Применяется на всех стадиях
составных частей	перечисленных объектов	создания конструкции
изделия,	при сохранении	изделия и подготовки его
конструктивных	(или увеличении)	производства в том случае,
элементов	разнообразия сфер	если в сфере производства
и материалов	(объектов), в которых	и эксплуатации повышает
	они применяются	производительность труда
		и качество работы, снижает
		себестоимость продукции
		и производимых работ
		при техническом
		обслуживании и ремонте
Взаимозаме-	Придание составным	Наиболее эффективен для
няемость	частям изделия способ-	составных частей изделия,
составных	ности взаимной замены	часто сменяемых в процессе
частей	в данном изделии	их эксплуатации и ремонта
	или группе изделий
Заимствование	Выбор составных частей	Целесообразен
	или конструктивных	при наличии освоенного
	элементов изделия	производства составных
	и материалов из числа	частей, конструктивных
	существующих	элементов и материалов
	для применения
	в разрабатываемой
	конструкции
Симплификация	Ограничение или простое	Применим в случаях, когда
	сокращение числа типораз-	технически и экономически
	меров выпускаемых изде-	целесообразно уменьшение
	лий и их составных частей	числа принятых конструк-
	однотипного исполнения,	тивных решений
	номенклатуры	и материалов
	конструктивных элементов,
	сортамента и марок приме-
	няемых материалов
Обеспечение технологической преемственности конструкции изделия
Типизация	Систематизация, анализ	Применяется при любом
технологических	и синтез возможных	типе производства.
процессов	технологических решений	Целесообразен при единстве
производства,	с целью разработки техно-	технологической последо-
эксплуатации	логических процессов,	вательности и общности
и ремонта изделия	оптимальных для данных	элементов процесса
	условий производства,
	технического обслуживания
	и ремонта

116

		Окончание табл. 7
1	2	3
Унификация	Сокращение разнообразия	Применяется в целях
технологических	операций, обеспечивающее	резкого повышения
операций	изготовление или ремонт	загрузки средств
	группы изделий различной	технологического
	конфигурации на специали-	оснащения
	зированных рабочих местах
	в условиях групповой
	обработки
Стандартизация	Совокупность приемов уни-	Наиболее эффективен
средств	фикации, агрегатирования и	в единичном и мелкосе-
технологического	взаимозаменяемости средств	рийном производствах,
оснащения	технологического оснащения,	а также при создании
	обеспечивающих многократ-	гибких автоматизированных
	ное использование стандарт-	производственных систем
	ных компонентов и на этой
	основе минимизацию
	затрат на разработку
	и производство специальных
	средств оснащения

2.9.3. Взаимосвязь видов технологичности конструкции изделия

Отработка конструкции изделия на технологичность осуществляется непосредственным воздействием на ее техническую сущность путем придания конструкции комплекса свойств, обеспечивающих ее технологическую рациональность и преемственность. Следствием этого воздействия является изменение трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости или других возможных видов ресурсоемкости изделия (рис. 16). Эти виды ТКИ в свою очередь проявляются в одной или нескольких конкретных областях, образуя разновидности ТКИ по области проявления. Конструктор, придавая конструкции изделия технологическую рациональность и преемственность в процессе отработки ее на технологичность, должен учитывать одновременно возможные области проявления ТКИ, влияние принимаемых им инженерных решений на снижение ресурсоемкости и повышение уровня ТКИ по каждой области ее проявления с учетом результатов совершенствования условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделия.

117

По видам

По видам

характе-

характериризуемых-

зуемыхсвойств

свойств

		и
		и
		н
		е
		л
		изделияв
		в
		о
		т
		о
		сизготовлении
		г
		з
Единичные		и
чные		я
		Трудоемкостьд
азатели		и
		е
показатели		л
		д
		з
		и
		ь
		т
		о
		кв
		м
		е
		о
		о
		р
		Т

Основные показатели

Основные показатели

технологичноститехнологи ти

конструкцииконструкции изделияелия

ТрудоемкостьТру мкость МатериалоемкостьМатер лоемкость

изделияия изделияиз я

и-

изделиягол нох

тв

Трудоемкостьиял дез иьт ск мео дор Т

технологическомин иав жул сбо

вмок сеч

обслуживании

м
о
к	ремонте
с
е
изделия
ч
и
н
х
стехническомн
е
т	е
в	т
я	н
	и
Трудоемкость	о
	л
и	м
л
е	обслуживании
	е
д	р
з	и
и	и
ь	и
т
о	а
квв
м	и
е	ж
о	у
д
о	с
р	б
Т о

р- опс изделиян арт

ирп

Трудоемкостьяил едз иьт ск мео дор Т

транспортированииине нар хи

иин приаво рит

и хранении

изделияМатериалоемкостьизделиякость Материал

эксплуатациивизготовлении в

	изделияд
	я
	и
	л
	е
	иизготовлениил
	з
	и
	Материалоемкость
	ь
	т
	с
	о	и
		и
	е	ц
	о	а
		т
	л	а
	а	у
	р	п
	ев
	т	с
		к
	а	э
	М
		в

Энергоемкостьнергоемкость

изделияизделия

и

-

и

и

с

-и

в

е

при

н

е

н

е

лтехнологиче

т

ч

а

л

и

в

н

изделияв

н

и

изделияи

о

х

ообслуживании

м

т

т

е

ж

и

изделия

о

е

о

т у

р

г

о

л

изготовлении

о

з

и

с

в

и

р

б

я

п

о

я

м

ремонта

я

л

Энергоемкость

и

Энергоемкость

л

к

е

е

е

Энергоемкость

с

з

д

дие

и

з

ч

з

ь

и

и

и

Этехническомк

т

ь

ь

г

с

т

с

л

о

с

к

о

к

ском

м

о

к

е

в

м

х

м

е

е

о

е

о

т

р

г

г

и

е

р

р

е

м

н

е

Э

н

н

о

Э

Рис. 16. Основные показатели ТКИ и характеризуемые ими свойства

Показатели ресурсоемкости рабочего процесса характеризуют свойства изделия, определяющие экономичность его функционирования (потребления), т.е. эффективность использования ресурсов (энергии, труда, материалов, времени), необходимых для непосредственного использования изделия по назначению. К таким показателям можно, например, отнести следующие: коэффициент полезного действия установки; удельный расход электроэнергии; удельный расход топлива; время реализации рабочего процесса и т.д.

Основные показатели ТКИ и характеризуемые ими свойства приведены на рис. 16.

Наряду с этими тремя группами единичных показателей к основным показателям относят показатели технологической себестоимости изделия, характеризующие затраты различных видов ресурсов комплексно в стоимостном выражении.

Технологичность имеет качественные и количественные показатели. Качественные показатели используют на ранних этапах конструирования и конструкторско-технологической отработки конструкторской документации (КД), когда количественная оценка технологичности затруднена. Количественная оценка технологичности конструкции включает:

118

1)базовые (исходные) значения показателей технологичности конструкции, являющиеся предельными нормативами технологичности, обязательными при разработке РЭС;

2)значения показателей технологичности, достигнутые при разработке изделия;

3)показатели уровня технологичности конструкции.

Базовые значения указываются в ТЗ на разработку, а по отдельным видам РЭС (номенклатура устанавливается по отраслям) –

вОСТ.

Вкачестве основных, рекомендуемых ГОСТ 14.201–83 количественных показателей технологичности РЭС, выступают:

∙ трудоемкость изготовления РЭС:

	Ти = ∑Тie + ∑Tiдniд + Тсб + Тис,			(23)
где	Тie – трудоемкость изготовления	i-й сборочной	единицы;
nie	– число i-x сборочных единиц; Тiд	– трудоемкость изготовле-
ния i-й детали, не вошедшей в состав при подсчете Тie ;			niд –	число
i-x деталей; Тсб – трудоемкость общей сборки изделия; Tис –				трудо-
емкость испытания;
	∙ уровень технологичности конструкции РЭС по трудоем-
кости:
	Kут = 1 − Tи / Tб и,			(24)

где Ти – расчетная трудоемкость изготовления РЭС; Тб и –	базовый
показатель трудоемкости изготовления РЭС;
∙ технологическая себестоимость РЭС:
Си = См + Сз + Сцр,	(25)

где См – стоимость материалов, заготовок, затраченных на изготовления РЭС, руб.; Сз – заработная плата производственных рабочих с начислениями, руб.; Сцр – цеховые расходы, руб.;

∙ уровень технологичности конструкции РЭС по себестоимости изготовления:

Kус = 1− Си / Сб и ,

(26)

где Си – рассчитанная технологическая себестоимость изготовления РЭС, руб.; Сб и – базовый показатель трудоемкости изготовления, руб.

На предприятиях радиоэлектронного аппаратостроения для оценки технологичности конструкции изделия действует отрасле-

119

вая система оценки технологичности изделия (ОСОТП), согласно которой оценка технологичности РЭС определяется по комплексному показателю технологичности и трудоемкости изготовления изделия;

∙ комплексный показатель K технологичности конструкции

РЭС:

n

∑ kiϕi

K = i=1 , (27)

n

∑ ϕi

i=1

где ki – расчетный базовый показатель технологичности конструкции (детали, сборочной единицы РЭС); φi – коэффициент базовой значимости базового показателя; i – порядковый номер показателя в регенерированной последовательности; n – число базовых показателей, определяемых на данной стадии разработки изделия;

∙ комплексный показатель Ку тр уровня технологичности конструкции по трудоемкости изготовления РЭС:

	K	утр	=	ТиKсл	,	(28)
				ТбиKсн тр

где Ти – показатель трудоемкости изготовления РЭС; Kсл – коэффициент сложности конструкции РЭС по сравнению с аналогом; Тб и – базовый показатель трудоемкости изделия-аналога; Kсн тр – коэффициент снижения трудоемкости.

Отработка конструкции на технологичность осуществляется на всех этапах разработки изделия, и на каждой стадии принимается одно из решений:

1)утвердить достигнутый уровень;

2)довести до требуемого уровня на данной стадии разработки (доработка);

3)довести до требуемого уровня на следующей стадии;

4)корректировка показателя технологичности.

С целью ускорения получения оценок технологических конструкций, повышения их качества и достоверности указанные работы выполняются с применением ЭВМ путем организации в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП) соответствующих подсистем.

120