2. Материалоемкость изделия и методы ее определения

2.1. Особенности оценки технологичности конструкции изделия по материалоемкости

Материалоемкость изделия как показатель технологичности конструк­ции изде­лия характеризует коли­чество материальных ресурсов, не­обходимых для производства, экс­плуатации и ремонта изделия.

Измеряется материалоемкость М в килограммах (кг).

Материалоемкость определяется на раз­ных| стадях| разработки конструктурской| доку­ментации – на стадии техничес­кого предложения, эскизного и технического проекта|, на стадии рабочей конструк­торской| документации опытного образца (опытной пар­тии), на стадии рабо­чей| конструкторской документации серийного (массо­вого) производства.

Основная информация, которую получают из|с| конструкторских докуме­нтов для рас­чета материалоемкости: масса изделия, масса деталей, материал деталей, параметры наз­начения; число элементов, составляющих и сборных| частей и т.д.

Основными единичными показателями материалоемкости являются материалоем­кость| изделия в изготовлении и материалоемкость изделия в экс­плуатации|, см. рис.1.1.

Наряду с|наряду с| употреблением абсолютных значений материалоемкости из­делия приме­няют показатели удельной материалоемкости.

Именно удельные показатели материалоемкости полнее всего харак­тери­зуют| техноло­гическую рациональность конструкции по расходам мате­риала как в производс­тве, так и в эксплуатации.

Удельная материалоемкость изделия – это отношение материалоемко­сти изделия к номинальному значению основного пара­метра или полезного эффекта, который получают при использовании изде­лия по назначению.

Например, удельную производственную материалоемкость изделия (материало­ем­кость изделия| в изготовлении) М_и^уд рассчитывают по формуле

М_и^уд = М_и/( Рt), (1)

где М_и – расходы материала на изготовление изделия; Р – номинальное значение основ­ного параметра изделия или полезный эффект от его ис­пользования, определенный по ре­зультатам научных исследований для конкретных видов изделия; t – установленный срок службы изделия в эксплуатации.

Чем ниже значение показателя М_и^уд, тем выше уровень ТКИ.

Удельную эксплуатационную материалоемкость изделия М_э^уд рассчиты­вают по фор­муле

М_э^уд = М_э /( Рt), (2)

где М_э - расходы материала на эксплуатацию изделия, определенные сум­мированием норм расхода материала на составные части изделия (детали и сборочные единицы), которые изменяются за полный срок его службы.

Общая удельная материалоемкость изделия:

М^уд = М_и^уд + М_э^уд. (3)

При достаточно малом значении показателя М_э^уд (не более 10 % от М_и^уд) на прак­тике принимают М^уд = М_и^уд.

2.2. Методы определения материалоемкости

Обязательным условием применения|употребления| любого|какого-нибудь| метода определения ма­териалоемкости является классификация разрабатываемых| изделий и их составных частей по наиболее существенным признакам и предшествую­щая|предварительная| разработка исходных|выходных| расчетных параметров.

Для определения материалоемкости испо­льзуют| расчетные и измерительные методы. Наиболее распростра­нены расчетные| методы и такая разновидность измерительного метода, как взвешивание|.

Расчетные методы определения материалоемкости изделия основаны на использовании|употреблении| ряда других методов, главным образом, аналогового, имитационного, экспертного (в зависимости от спо­собов получения| и модели-рования информации). При определении материа­лоемкости изделия| целесообразно учитывать показатели его анало­гов.

К|до| разновидностям расчетных методов, применяемых|употребляемых| при определе­нии материалоемкости| изделия, принадлежат методы аналогий, учета масс, удельного| нормирования, элементокоэффициентов|, метод учета сложности конструкции| изделия, учета значимости составных частей. Рассмотрим не-ко­торые из приведенных|наведенных| методов.

 Метод аналогий

Этот метод заключается в прогнозировании массы изделия на основе данных статис­тических| исследований аналогов и прототипов.

Результаты обработки данных с определенной степенью погрешно­сти использую­тся| для определения массы изделия в условиях отсутствия разработанной конс­трукторс­кой| документации и невозможности использова­ния|употребления| измерительных методов.

Прогнозирование массы изделия может базироваться на результатах статистичес­кой| обработки отечественных и зарубежных аналогов. В этом случае устанавливают| зависи­мость массы от важнейших технических пара­метров лучших| аналогов и исполь­зуют ее для проектирования новых образцов техники.

 Метод учета масс

Метод базируется на предположении линейной зависимости измене­ния|смены| материалоемкости| изделия от изменения|смены| массы материала в изделии: М_и = М_аК_и, (4)

где М_и и М_а – массы изделия и аналога соответственно; К_и – коэффициент изменения исходного показателя.

Для материалов с одинаковой плотностью|густотой|

К_и = V_и/V_а, (5)

где V_и и V_а – объем проектируемого изделия и аналога соответственно.

Метод дает удовлетворительные результаты по точности.

 Метод удельного нормирования

Этот метод базируется на использовании|употреблении| удельных характеристик. Его особенностью является не только учет результатов анализа конс­трукции|, но и тенденций ее развития.

Для реализации данного метода необходимо установить закономер­ность| изменения|смену| удельной материалоемкости изделия от какого-либо|какого-нибудь| па­раметра| за длительный| период времени.

При разработке технологических нормативов для определения матери­алоемкости| изделия в изготовлении предусматривают такие меропри­ятия, как использование| ма­лоотходных технологий, новых перспективных| материалов.

 Метод учета сложности конструкции изделия

Метод базируется на предположении, что усложнение|усложнение| конструкции пропор­ционально| материалоемкости проектируемого| изделия по сравне­нию с|сравнительно с| анало­гом||. Для изделий типич­ной|типовой| группы

М_и= М_аК_сл, (6)

где К_сл – коэффициент, учитыающий повышение сложности изделия.

Выбор метода расчета материалоемкости осуществляется на основе следующих принципов:

▲ объективности, то есть погрешность результатов, полученных с помощью метода, должна быть в допустимых пределах ( 10 % для массового производства,  15 % для крупносерийного производства,  20 % для среднесерийного производства);

▲ общедоступности, то есть любой исполнитель должен иметь воз­можность осуществлять с помощью этого метода необходимые расчеты в обычных условиях выполнения конструкторских разработок;

▲ метод должен учитывать характерные особенности производ­ства и ориентироваться на типичные конструкции изделий.