Учебник по Технологии

2.9.6. Показатели технологичности радиоэлектронных средств, характеризующие технологию изготовления изделий

Трудоемкость изготовления изделия:

i

Т = ∑Ti ,

где Тi – трудоемкость изготовления, сборки, монтажа, настройки, контроля и испытаний i-й составной части изделия, нормо-час.

Технологическая себестоимость изделия:

Ст = СмСзСинСо ,

где Cм – расходы на сырье и материалы (без стоимости отходов), руб.; Сз – основная заработная плата производственных рабочих с начислениями, руб.; Син – расходы на износ инструмента и приспособлений целевого назначения, руб.; Со – расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, руб.

Коэффициент применения типовых технологических процессов:

Kтп = Ттп ,

Т

где Ттп – трудоемкость операций, выполняемых по типовым технологическим процессам.

Коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов:

Kам = Там ,

Т

где Там – трудоемкость операций, выполняемых с помощью средств механизации и автоматизации.

Коэффициент автоматизации установки радиоэлементов на печатные платы:

Нау Kау = Нру ,

где Нау – количество радиоэлементов, устанавливаемых с помощью средств автоматизации; Нpy – количество радиоэлементов, устанавливаемых вручную.

131

Коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов контроля:

Kмак = Тмак ,

Тк

где Тмак – трудоемкость операций контроля, выполняемых с помощью средств автоматизации и механизации; Тк – общая трудоемкость контроля изделий.

Коэффициент применения печатного монтажа:

Kпрпм = Н кпг , Нпс

где Нкпг – количество контактных площадок в изделии, пайка которых осуществляется групповым методом; Нпс – общее количество паяных соединений в изделии.

Относительная трудоемкость сборочно-монтажных работ при изготовлении изделия:

Тосми = Тсми ,

Ти

где Тсми – трудоемкость операций сборочно-монтажных работ.

Относительная трудоемкость настроечно-регулировочных работ:

Тонри = Тнри ,

Ти

где Тнри – трудоемкость настроечно-регулировочных работ. Коэффициент использования материала:

Kимд = Мд , Мзд

где Мзд – масса заготовки детали.

2.9.7.Базовые показатели

иуровень технологичности конструкции радиоэлектронных средств

На основании отраслевого стандарта все блоки РЭС по номенклатуре используемых показателей технологичности условно разбиты на четыре класса: электронные, электромеханические, ме-

132

ханические и радиотехнические. В специальную группу блоков выделены соединительные, коммутационные и распределительные устройства. Для каждого класса установлен состав показателей технологичности, которые принимаются как базовые для данного класса. Общее количество показателей, характеризующих технологичность блоков каждого класса, не должно превышать 7.

К перечисленным выше показателям технологичности, из которых выбираются базовые, добавляется еще ряд обобщенных базовых показателей или один из них. К последним относится трудоемкость изготовления блока:

Тбб = Та KслKт,

где Та – трудоемкость конструкции-аналога проектируемого блока или трудоемкость, полученная по данным статистики; Kсл – коэффициент сложности блока, определяемый сравнением соответствующих технических требований к старым и новым конструкциям или как отношение технических параметров проектируемой конструкции к параметрам аналога или прототипа; Kт – коэффициент снижения трудоемкости изготовления изделия:

	100	t
Kт =			,
	100 + Kпт

где Kпт – планируемый рост производительности труда; t – период времени от начала проектирования до запуска в производство.

Удельный базовый показатель трудоемкости изготовления изделия определяется как отношение базового показателя трудоемкости изготовления Tб к номинальному значению основного технического параметра Р:

Туб = Тб .

Р

Уровень технологичности изделия (блока) определяется как отношение значения достигнутого показателя технологичности к базовому.

Числовые значения базовых показателей устанавливаются и утверждаются для каждого конкретного предприятия с учетом специфики выпускаемых изделий и достигнутого организационно-тех- нического уровня производства. Естественно, что ниже уровня ба-

133

зовых показателей технологичности новая разрабатываемая конструкция РЭС быть не должна.

Основным показателем оценки технологичности конструкции является комплексный показатель технологичности K, который определяется с помощью базовых показателей по формуле

s

∑ Kiϕi

K = i=1 ,

s

∑ ϕi

i=1

где Ki – значение показателя по таблице базовых показателей соответствующего класса блоков; ϕi – весовая значимость i-го показателя; s – общее количество показателей. Независимо от полноты состава определяемых показателей на различных стадиях проектирования ϕi принимается для каждого показателя в соответствии с установленной весовой значимостью.

В целях обеспечения высокого технического уровня изделий для всех предприятий отрасли, разрабатывающих и выпускающих РЭС, устанавливаются нормативы комплексных показателей, которые характеризуют достигнутый предел технологичности, ниже которого показатели вновь разрабатываемого изделия быть не должны.

Расчет нормативного комплекса показателя проводится по формуле

Kн = Kа KслKтуKопKотKн,

где Kа – комплексный показатель изделия-аналога; Kсл – коэффициент сложности (технического совершенства) нового изделия по сравнению с аналогом; Kту – коэффициент, учитывающий изменения технического уровня основного производства завода-изготови- теля нового изделия по отношению к заводу-изготовителю изделияаналога; Kоп и Kот – коэффициенты, учитывающие изменения уровня организации производства и труда завода-изготовителя нового изделия по отношению к заводу-изготовителю изделия-аналога; Kп – коэффициент, учитывающий изменения типа производства (отношение коэффициента серийности нового изделия по отношению к изделию-аналогу).

134

2.9.8.Показатели технологичности конструкций узлов

иблоков радиоэлектронных средств

Коэффициент применяемости деталей:

= 1− Дтор

Kпд Дт ,

где Дтор – количество типоразмеров оригинальных деталей в блоке; Дт – общее количество деталей (типоразмеров) в блоке без учета нормализованного крепежа.

Коэффициенты применяемости и повторяемости электрорадиоэлементов:

K	пэ	=	1− Нторэ		; K		=	1− Н		тэ	,
						повэ
				Нтэ					Нэ

где Нторэ – количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в блоке, Нтэ – общее количество типоразмеров в блоке; Нэ – общее количество ЭРЭ в блоке, шт.

К оригинальным деталям относятся те, которые впервые разрабатываются самим предприятием. К электрорадиоэлементам относятся транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, разъемы, дроссели, трансформаторы, микросхемы, микромодули и т.п. Под типоразмером ЭРЭ понимается габаритный размер (без учета номинальных значений).

Коэффициент использования микросхем и микросборок:

Kимс =	Нмс	,
	Нмс + Нэ

где Нмс – общее количество микросхем и микросборок в блоке, шт. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа блока:

Kам = Нам ,

Нм

где Нам – количество монтажных соединений, осуществляемых механизированным или автоматизированным способом; Нм – общее количество монтажных соединений.

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:

135

Kмпэ = Нмпэ ,

Нэ

где Kмпэ – количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может быть механизирована или автоматизирована, шт.

Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров:

Kмкн = Нмкн ,

Нкн

где Нмкн – количество операций контроля и настройки, осуществляемых автоматизированным или механизированным способом. В число таких операций включаются и те, которые не требуют использования средств механизации; Нкн – общее количество операции контроля и настройки.

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

Дпр

KФ = Д ,

где Дпр – количество деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, порошковой металлургией, литьем по выплавляемым моделям, под давлением и в кокиль, пайкой, сваркой, склеиванием, из профилированного материала), шт.

Все остальные показатели технологичности конструкции блоков определяются аналогично показателям технологичности для изделий, формулы расчета которых приведены выше.

Организационной основой работ по обеспечению технологичности конструкции РЭС и отработки ее на технологичность является назначение одновременно с главным конструктором ОКР заместителя главного конструктора ОКР по технологическим вопросам – главного технолога изделия (ГТИ). В обязанности ГТИ входят: работа по оценке и отработке технологичности конструкции по этапам создания изделия; участие в ТПП РЭС; авторский надзор и сопровождение изделия в экспериментальном, опытном, серийном производстве.

136

2.9.9. Пути повышения уровня технологичности

Для повышения технологичности необходимо использовать детали одного типа и одной номинальной мощности, дроссели одного габаритного размера, диоды одного типа корпуса, перемычки без изоляции с одним типоразмером. Это обеспечивает повышение коэффициента повторяемости делали и сборочных единиц, а также коэффициента механизации и автоматизации монтажа.

Комплексный базовый показатель технологичности, выраженный в процентах, показывает степень отработки на технологичность.

Необходимо шире использовать типовые ТП, предусматривающие возможность механизации монтажа ЭРЭ. Количество типов, типоразмеров, номинальных значений и установочных размеров выводов ЭРЭ должно быть минимальным.

Должны применяться детали, отвечающие требованиям автоматизированной сборки. Применение микросхем уменьшает размеры несущих конструкций, а также количество деталей. Но здесь возрастают затраты на настройку (за счет разброса параметров ИС). Нужен жесткий входной контроль, а также следует повысить коэффициент применения типовых ТП – за счет группирования по кон- структивно-технологическому признаку.

Коэффициент прогрессивности формообразования. К про-

грессивным методам относятся литье под давлением, по выплавляемым моделям, холодная штамповка, алмазное точение, электрохимическая и электрофизическая обработки, формообразование из полимерных материалов, порошковая металлургия. Они экономят материал (уменьшают отходы), дают возможность применять высокопроизводительные процессы.

Печатные платы рекомендуется применять ограниченного типоразмера (лучше прямоугольные ПП). Главные пути повышения технологичности – широкий ввод прогрессивных ТП, типовых ТП, автоматизация и механизация монтажа изделий, а также снижение времени на конструкторскую подготовку производства, ТПП и процессы производства, в том числе контроля и испытаний.

Для проведения систематической целенаправленной работы по повышению технологичности конструкции РЭС необходимо уметь оценивать уровень технологичности. Различают качественные и количественные показатели технологичности РЭС. Качест-

137

венные показатели, как правило, используют на ранних этапах разработки, конструирования и конструкторско-технологической отработки КД, когда количественная оценка технологичности конструирования РЭС затруднена. Количественная оценка технологичности конструкции РЭС осуществляется с помощью системы показателей, которая включает:

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

2)значения показателей технологичности РЭС, достигнутые при разработке изделия;

3)показатели уровня технологичности конструкции разрабатываемой РЭС.

Базовые значения показателей технологичности указывают в техническом задании на разработку РЭС, а по отдельным видам РЭС, номенклатура которых устанавливается отраслями,– в отраслевых стандартах. Базовые и достигнутые показатели уровня технологичности конструкции РЭС должны вноситься в карту технического уровня и качества изделия. Необходимость количественной оценки технологичности конструкции РЭС, а также номенклатура показателей и методика их оценки устанавливаются в зависимости от вида изделия, типа производства, стадии разработки КД отраслевыми стандартами и стандартами предприятия-изготовителя РЭС.

В комплекс работ по достижению производственной технологичности входят:

∙повышение серийности при изготовлении посредством стандартизации, унификации и группирования изделий по конструктивным признакам;

∙ограничение номенклатуры конструкций путем повышения заимствования из других изделий и повторяемости деталей и сборочных единиц в одном изделии;

∙ограничение номенклатуры используемых материалов;

∙снижение массы деталей и изделия в целом;

∙выбор освоенных в производстве рациональных конструктивных решений, отвечающих современным требованиям, и дальнейшее их развитие;

∙применение прогрессивных, в том числе унифицированных (типовых и групповых) ТП и средств оснащения.

138

Объем выпуска и тип производства определяют степень стабильности условий на рабочих местах и специализацию цехов и участков, а также форму организации, механизации и автоматизации ТП.

2.10. Устойчивость технологического процесса

Устойчивостью признаков качества технологического процесса на отдельной операции или переходе называется свойство процесса сохранять точность этих признаков во времени. Для автоматически протекающих устойчивых процессов поддержание точности во времени должно быть обусловлено отсутствием регулировок (или автоматическим их выполнением) или изменений условий протекания процесса.

В технологических процессах производства РЭС, характеризуемых стохастическими характеристиками, понятие устойчивости базируется на вероятностных оценках. Начальный момент времени (t0) возмущенного состояния процесса производства характеризуется распределением плотности вероятности:

p (х1, х2, ..., хn, t0) = p0(х1, х2, ..., хn),

(29)

где х1, ..., хn – значения параметров стохастического процесса производства.

Невозмущенное состояние обладает полной статистической устойчивостью, если при любом начальном распределении р0 текущее распределение р стремится к центральному δ-распределению с течением времени:

p (х1, ..., хm, t) – δ(х1, ..., хn,) при t → ∞ ,

(30)

где δ (0, ..., 0) = ∞ , δ(х1, ..., хm) = 0.

Если хотя бы одна из координат отлична от нуля, то справедливо равенство

∞	∞	∞	∞
∫	... ∫	p(x1, ..., xm ,t)dx1, ..., dxn = ∫	... ∫ δ(x1, ..., xm )dx1, ..., dxn = 1.
−∞	−∞	−∞	−∞

Если имеет место статистическая устойчивость, то все моменты стремятся к нулю с течением времени при t → ∞ :

139

∞∞

M

ik...g

= M x x ...x

=

∫

...

∫

p(x , ..., x

,t)x x ...x

dx ...dx →

i k

g

1

m

i k

g 1

n

−∞

−∞

∞∞

→ ∫	... ∫ δ(x1,..., xm ,t)x1xk ...xg dx1...dx = 0,	(31)
−∞	−∞

где i, k, ..., g = 1, 2...m.

Устойчивость является технологической оценкой течения процесса. Вероятностной оценкой будет стабильность процесса. Под стабильностью процесса следует понимать постоянство во времени параметров распределения изучаемого признака качества (размера, физического параметра), что математически подтверждается выражением (31). Стабильный процесс тем самым является устойчивым, если течение его происходит автоматически. Однако устойчивый процесс может быть нестабильным.

В настоящее время наиболее полно изучены устойчивость и стабильность процессов заготовительных и обрабатывающих цехов производства РЭС. Это обусловлено хорошей отработкой в большинстве случаев технологичности конструкции литых, штампованных и других деталей РЭС и сравнительно низкими требованиями точности к большинству из них.

Мало исследованы устойчивость и стабильность новых процессов (например, нанесения пленок) и сборки. Это обусловлено как новизной процессов, так и необходимостью получения при сборке сравнительно неточных деталей заданных выходных параметров узла. Любая статистическая оценка нестабильности процесса относительна и должна корректироваться применительно к конкретному производству РЭС исходя из необходимости внесения тех или иных затрат для повышения качества процесса, т.е. стабильность процесса должна достигаться достаточно дешевыми средствами.

Поскольку анализ устойчивости процесса выполняется обычно статистическими методами, представляется возможным оценивать достаточность автоматизации процесса с точки зрения его устойчивости и определять те меры, которые следует предпринять для повышения устойчивости. При этом могут быть получены также данные для настройки процесса по заданному признаку (например, по точности). Если процесс протекает автоматически при весьма большом количестве изготовляемых деталей (что довольно редко встречается в практике радиозавода, где обычно число изго-

140