Методы стандартизации

ГЛАВА 8 Методы стандартизации

8.1 Основные методы стандартизации. Методы симплификации и типизации

Многономенклатурная нестандартная продукция затрудняет механизацию и автоматизацию производства, в эксплуатации это вызывает неоправданно высокие затраты на ремонт и обслуживание машин, приборов. Устранить эти недостатки призваны методы стандартизации основанные на преемственности конструктивных и технологических решений, на унификацию самих машин, приборов и их составных частей: деталей, узлов.

Основными методами стандартизации являются:

- метод симплификации (ограничения);

- метод типизации;

- метод унификации;

- метод агрегатирования.

Метод симплификации (ограничения) (от лат. simplex - простой) - это уменьшение числа разновидностей элементов или исполнений изделия без внесения в них каких-либо усовершенствований. При реализации метода осуществляется отбор и рациональное ограничение номенклатуры объектов, разрешенных для применения в данной отрасли, на данном предприятии или в каком-либо изделии. Это простейший метод стандартизации исторически сложившийся первым.

Рекомендуемые материалы

Метод особенно эффективен в отраслях с большим многообразием и номенклатурой комплектующих изделий (например при производстве РЭС).

Проведение ограничения возможно на любом уровне, но эта работа должна дополняться составлением ограничительных перечней: номенклатуры покупных комплектующих изделий; номенклатуры материалов и полуфабрикатов; применяемых технологических процессов; размеров элементов конструкций (диаметров, резьб, допусков, посадок и т.п.); ограничение номиналов электрических и физических параметров и т.д. На основе этих ограничительных перечнях и составляются ограничительные стандарты организации СТО.

Несмотря на то, что метод симплификации является простейшим методом стандартизации он обладает большой технико-экономической эффективностью.

Метод типизации (метод базовых конструкций) - это способ ликвидации излишнего многообразия изделий путем обоснованного сведения их к ограниченному числу избранных типов ( или типоразмеров), при котором размеры (или параметры) избранных типов получены в виде предпочтительного ряда, образованного в результате умножения или деления размеров (параметров) одного исходного, называемого базовым, изделия на целое число.

При унификации устанавливается минимально допустимое, но достаточное число типов, видов, типоразмеров, изделий, сборочных единиц и деталей, обладающих высокими показателями качества и полной взаимозаменяемостью.

Примечание: Унификация применяется и в отношении терминологии, обозначений, методов исполнения работ и т.д.

Деталь или сборочная единица, примененная в спецификации нескольких изделий называется унифицированной.

Таким образом, унификация представляет собой совокупность приемов, посредством которых разработчик приводит структурные элементы к некоторому единообразию по их содержанию или форме. В результате унификации компонентов объекта создается возможность приведения числа возможных его исполнений к некоторому меньшему их числу. Изменение каждого вида компонента по отношению к другим его видам может рассматриваться как независимое событие.

Степень уменьшения числа видов компонентов, т.е. уменьшение степени единообразия оценивается коэффициентом унификации, который определяется:
                                          ,                                          (8.1)
где    E – общее число компонентов в изделии;
         J – число компонентов объединённых в тождественные группы.
                                                         .                                                         (8.2)

Виды унификации:

1) В зависимости от методических принципов осуществления унификации она может быть:

- внутритиповой (внутривидовой) - унификация семейств однотипных изделий;

- межтиповой (межпроектной) - унификация деталей, узлов, агрегатов разнотипных изделий.

2) В зависимости от области проведения унификация изделий может быть:

- заводская, которая охватывает номенклатуру изделий, выпускаемых только одним предприятием или объединением;

- отраслевая (ведомственная) - унификация изделий или их элементов изготовляемых одной отраслью промышленности (например унификация телевизоров и т.п.);

- межотраслевая (межведомственная) - охватывает изделия, которые находят применение в разных отраслях промышленности (например, сборочные единицы и детали общемашиностроительные: муфты, редукторы, соединения трубопроводов и т.д.).

8.3 Метод агрегатирования

Агрегатирование (от лат. aggrego - присоединяю) - принцип создания машин, приборов, оборудования из унифицированных стандартных агрегатов (автономных сборочных единиц), устанавливаемых в изделии в различном числе и комбинациях. Агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.

Таким образом, с точки зрения инженерной системогенетики, агрегатирование - это совокупность приемов, позволяющих объединять функционально связанные составные части изделия в единые элементы (агрегаты), В результате агрегатирования происходит качественное изменение признаков отдельных составных частей. Степень уменьшения числа элементно-нового исполнения при агрегатировании оценивается коэффициентом агрегатирования:
                                                      Ka=1-J/M,                                                      (8.3)
где    J – число элементов в агрегатированном состоянии;
         M – общее число элементов в исполнении.

Выделение агрегатов выполняют на основе кинематического анализа машин и их составных частей с учетом применения их и в других машинах. При этом стремятся, чтобы из минимального числа типоразмеров автономных агрегатов можно было создать максимальное число компоновок оборудования.

Таким образом, агрегатирование это создание объектов на базе универсальных структурных составляющих. Агрегатирование является дальнейшим развитием метода унификации.

Важнейшими признаками агрегатированного оборудования являются:

- функциональная законченность составных частей;

- конструктивная обратимость, т.е. возможность повторного использования составных частей;

- изменение функциональных свойств агрегатированного изделия при перестановке составных частей.

Большое распространение метод агрегатирования получил в станкостроении. Агрегатные станки при смене объекта производства можно легко разобрать и из тех же агрегатов собрать новые станки для обработки других деталей. Метод агрегативности получил дальнейшее развитие в станколиниях и в ГАП (гибких автоматизированных производствах).

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при частой сменяемости или модернизации изготовляемых изделий агрегатирование является наиболее прогрессивным методом конструирования. Принцип унификации и агрегатирования является обязательным при разработке стандартов на все новое оборудование.

Применительно к РЭС агрегатирование реализуется как функционально-узловой метод (ФУМ) проектирования РЭС из модулей, микросхем и других унифицированных функциональных узлов (УФУ). Ряды УФУ имеют строго стандартизованные электрические параметры и присоединительные размеры, что позволяет компоновать практически неограниченное число устройств.

Расширенное понятие модуля.

Следует отметить, что понятие "модуль" в различных отраслях промышленности получило несколько различные определения. Так, в станкостроении под модулем понимается переналаживаемый станок, оснащенный устройствами программного управления. Унифицированные модули в станкостроении предназначены как для автономной работы, так и для встраивания в систему более высокого ранга - гибкую переналаживаемую линию.

В общем понимании модуль понимается как понятие проектировочное. Например, модуль зубчатого зацепления в сочетании с принципом пропорциональности позволяет однозначно определять все геометрические размеры зубчатого зацепления и зуборезного инструмента.

Модульные стратегии одно из основных направлений государственной политики при создании новых видов РЭС.

8.5 Оценка уровня унификации

8.5.1 Показатели уровня унификации

Под уровнем унификации изделий понимается насыщенность их унифицированными составными элементами; деталями, модулями, узлами.

Основными количественными показателями уровня унификации изделий являются:

- коэффициент унификации Ку;

- коэффициент применяемости Кпр;

- коэффициент повторяемости Кп;

- коэффициент межпроектной (взаимной) унификации Кму.

Основными исходными документами при расчете уровня унификации являются: спецификация, а также ведомости стандартных, заимствованных и покупных деталей. Полученные в результате расчетов значения коэффициентов сравнивают со значениями коэффициентов для конструктивно подобных изделий, а также с плановыми показателями. Желательно брать показатели с базового изделия.

Плановые показатели уровня унификации устанавливают на основании технико-экономических расчетов с учетом новизны и масштаба выпуска изделий. Для изделий массового производства устанавливаются более высокие коэффициенты унификации по сравнению с изделиями мелкосерийного и единичного производства.

Более высоким значениям коэффициентов унификации не всегда соответствует максимальный экономический эффект от унификации.

Это объясняется тем, что при повышении коэффициента унификации, с одной стороны, снижаются затраты на изготовление изделия (укрупняются партии одинаковых деталей), а с другой стороны - растут затраты, связанные с некоторым увеличением материалоемкости изделий в связи с применением одинаковых деталей для машин и приборов различных типоразмеров.

8.5.3 Определение показателя уровня унификации и коэффициента межпроектной унификации

Оценка уровня унификации базируется на исправлении следующей формулы:
                                        Ку=(1-(Н-1)/(N-1))*100, %.                                         (8.7)

Для удобства эту формулу можно преобразовать к виду:
                                              ,                                               (8.8)
где    N – общее число деталей в изделии;
         Н – количество наименований типоразмеров детали;
         Ку=0 при отсутствии унификации;
         Ку=100% при полной унификации.

Люди также интересуются этой лекцией: 1. Понятие о генеалогическом методе.

Проверим это утверждение:
при N=H  отсутствие;
при Н=1  полная унификация.

Во всех реальных случаях 0<Ky<100%.

Часто расчёт показателя Ку делают не в физических единицах, а в стоимостном выражении. Тогда формула приобретает следующий вид:
                                           %                                           (8.9)

При этом должно выполнятся условие:
                                                      ,                                                    (8.10)
где     - стоимость детали j-го наименование по отношению к стоимости всего
         изделия (удельная стоимость);
         n_j – количество деталей j-ого наименования.

Коэффициент межпроектной унификации.

Основным показателем уровня взаимной унификации является коэффициент межпроектной (межвидовой) унификации.