Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Стандартизация, подтверждение соответствия. Введение в специальность. Учебное пособие
.pdf
31
Математические закономерности ступенчато-арифметической прогрессии могут быть
представлены рядом выражений:
dAA
nn=−+1
.
При проектировании машин и линий на протяжении многих лет используют
геометрические ряды предпочтительных чисел. Это обусловлено тем, что первые члены
геометрической прогрессии имеют между собой малые интервалы, а так как номенклатура
производимых на автоматических линиях изделий также имеет небольшие размерные
интервалы между собой, то такие ряды предпочтительных чисел наиболее характерно
подчёркивают параметрические ряды машин и линий. При геометрической прогрессии в
зоне больших размеров получаются значительные интервалы между размерами соседних
членов (таблица 1.1).
Таблица 1.1 Размерный ряд на основе геометрической прогрессии.
Обозначение основного
ряда
Знаменатель ряда
Округленное значение, Q0
Точное значение, Qt
R5
1.6
105
R10
1.25
1010
R20
1.12
1020
R40
1.06
1030
Особенность размерных рядов на основе геометрической прогрессии, заключается
также в том, что типоразмеры машин того или иного ряда обеспечивают возможность
унификации деталей и узлов машин начальных размеров несравненно в большей степени,
чем в размерных рядах, построенных на основе арифметической прогрессии
Общая методика построения параметрического ряда предусматривает следующие
виды работ:
выбор границ ряда;
выбор характера градации ряда;
определение числа членов ряда, т. е. числа типоразмеров изделий.
Наибольшее и наименьшее значения главного параметра, а также частоту (градацию)
ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом
перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций
развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.
Обобщение частных технологических условий создало основные предпосылки для
построения параметрических рядов машин на основе рядов предпочтительных чисел,
связанных между собой определёнными зависимостями (ГОСТ 8032-89 «Предпочтительные
числа и ряды предпочтительных чисел»).
32
1.11 Унификация продукции
Унификация согласно определению, данному комитетом ИСО/СТАКО, – это форма
стандартизации, заключающаяся в объединении одного, двух и более документов
(технических условий) в одном с таким расчетом, чтобы регламентируемые этим
документом изделия можно было взаимозаменять при употреблении.
Унификация (от лат. unio – единство и facare – делать, т. е. приведение чего – либо к
единообразию, к единой форме или системе) – это приведение объектов одинакового
функционального назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции) по
установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе
данных об их эффективной применяемости.
В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и приборов лежит их
конструктивное подобие, которое определяется общностью рабочего процесса, условиями
работы изделий, т. е. общностью эксплуатационных требований.
Различают следующие виды унификации: типоразмерную, внутриразмерную и
межтиповую.
Типоразмерная унификация применяется в изделиях одинакового функционального
назначения, отличающихся друг от друга числовым значением главного параметра.
Внутритиповая унификация осуществляется в изделиях одного и того же
функционального назначения, имеющих одинаковое числовое значение главного параметра,
но отличающихся конструктивным исполнением составных частей.
Межтиповая унификация проводится в изделиях различного типа и различного
конструктивного исполнения (например, унификация продольно-фрезерных, строгальных,
шлифовальных станков между собой).
Работы по унификации могут проводиться на следующих уровнях: заводском,
отраслевом, межотраслевом и международном.
Уровень унификации изделий или их составных частей определяется с помощью
системы показателей, из которых обязательным является коэффициент применяемости на
уровне типоразмеров, рассчитываемый в процентах:
100
n
nn
K
o
т
пр
−
=
%,
где n – общее количество типоразмеров изделий;
nо – количество оригинальных типоразмеров.
Применение унификации позволяет заметно уменьшить объем конструкторских работ
и сократить сроки проектирования; уменьшить время на подготовку производства и
33
освоения выпуска новой продукции; повысить объем выпуска продукции за счет
специализации, а также качество выпускаемой продукции.
Однако проведение унификации, сопровождающейся определенными затратами,
требует экономического обоснования. Неоправданно осуществленная унификация может
дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использовать ближайшие
большие унифицированные детали, вызывающие неоправданное эксплуатационными
условиями увеличение массы, габаритов и трудоемкости изготовления машин.
Оптимизировать унификацию – это значит стандартизировать такие конструкции и их
размерные ряды, при которых суммарная эффективность в сфере производства и
эксплуатации была бы наибольшей.
На рисунке 1.6 представлена зависимость экономического эффекта от типа
производства. Кривая 1 характеризует изменение экономического эффекта в зависимости от
сокращения типоразмеров изделий и, следовательно, увеличения объема выпускаемой
продукции, т. е. специализации производства. Кривая 2 характеризует затраты, связанные с
унификацией. Кривая 3 характеризует суммарный закон.
Рисунок 1.6 Зависимость экономического эффекта от типа производства.
Экономический эффект, полученный за счет улучшения качества изделий и
экономичности их производства. На участке АБ эффективность невысокая, и затраты,
связанные с унификацией очень низки. На участке БВ резко растет суммарная
эффективность и достигает максимума в точке В. Дальнейшее сокращение типажа и
повышение серийности мало увеличивает эффект в сфере производства, т. к. специализация
уже осуществлена, затраты продолжают расти (участок ВГ). На участке ГД дальнейшее
сокращение типоразмеров экономически неэффективно.
34
1.12 Агрегатирование
Агрегатирование – это метод создания и эксплуатации машин, приборов и
оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, многократно
используемых при создании различных изделий на основе геометрической и
функциональной взаимозаменяемости.
Агрегатирование распространяется на изделия, входящие в состав агрегатных
комплексов технических средств (АКТС), предназначенных для автоматизации отдельных
машин, агрегатов, технологических установок, компоновки автоматизированных систем
управления технологическими процессами и оборудованием в любых отраслях
промышленности и непромышленной сфере.
Агрегатирование состоит в организованном сочленении изделий с
унифицированными внешними связями и необходимых видов обеспечения,
удовлетворяющее требованиям полноты и совместимости, предусматривающее возможность
создания разнообразных объектно и проблемно ориентированных изделий из
унифицированных составных частей на основе геометрической и функциональной
взаимозаменяемости.
Цель агрегатирования: Повышение интероперабельности машин и их компонентов,
а также снижение затрат на их разработку, производство и обслуживание за счет
стандартизации и унификации процессов, интерфейсов и параметров.
В составе АКТС предусмотрены следующие классы изделий:
▪ унифицированные составные части (агрегатные модули, компоновочные,
вспомогательные и сервисные изделия);
▪ объектно ориентированные изделия;
▪ проблемно ориентированные изделия.
Объектно ориентированное изделие; ООИ – изделие единичного производства в
виде набора унифицированных составных частей (технических средств из состава АКТС) и
средств базового программного обеспечения, предназначенных для конкретного объекта
управления и (или) для конкретной системы, изготавливаемой по техническому заданию
заказчика.
Проблемно ориентированное изделие; ПОИ; программно-технический комплекс
заводского изготовления – функционально законченное изделие, состоящее из
унифицированных составных частей (технических средств из состава АКТС), базового и
(или) прикладного программного обеспечения, предназначенного для решения типовых
задач проектно-операционного управления предприятия.
35
В АКТС обеспечивается возможность компоновки ПОИ и ООИ путем
агрегатирования унифицированных составных частей.
Основные методы агрегатирования:
1. Метод блокирования. Метод применяют для создания комплекса машин.
Метод заключается в присоединении к оборудованию, принятому за основу, других машин
(узлов, агрегатов), их рабочих органов и механизмов, оборудования, приборов, внешних
дополнительных осей или датчиков, обеспечивающих выполнение комплексом
функционального назначения.
2. Метод соединения. Метод применяют для создания оборудования. Метод
заключается в создании секционных установок, состоящих из нескольких машин (узлов) с
общей системой управления или объединенных общей деталью, выполняющей роль
связующего элемента.
Решение задачи параметрической оптимизации рекомендуется проводить в два этапа:
1. На первом этапе итерационного процесса на основе разрабатываемой схемы
кинематического взаимодействия элементов АПС определяются базовые конструктивные и
технологические ограничения, энерговооруженность комплекса и его отдельных подсистем.
2. На втором – обосновывается и формализуется целевая функция элементов машин,
оборудования, совокупность геометрических, кинематических, силовых и энергетических
ограничений, математические модели формирования производительности, нагрузок,
энергозатрат и алгоритм поиска оптимальных параметров.
В отличие от методов выбора оптимальных параметров отдельных машин,
оптимизация параметров агрегированных машин и оборудования должна выполняться как
для системы в целом, так и для отдельных элементов – базового, промежуточных
технологических и функциональных.
Учитывая перечисленные особенности, общая постановка задачи выбора
оптимальных параметров агрегированных машин и оборудования сводится к следующему:
1. На основе отобранной структурной формулы составляется схема кинематического
взаимодействия структурных элементов, представленных в виде конструктивнотехнологических модулей с указанием выполняемых ими функций (подфункций),
исполнительных органов или механизмов, выполняющих эти функции (подфункции), и
источников энергии их рабочих перемещений; выделяются модули, использующие
индивидуальный или групповой привод;
2. Составляется модель проектно-операционного управления процессами по всему
жизненному циклу агрегированного изделия;
36
3. Независимо от выбранной структуры комплекса решение задачи параметрической
оптимизации должно выполняться итеративным путем, на начальном этапе способом:
▪ уточнения габаритных ограничений КТМ;
▪ определения энергетических ограничений (предельной энерговооруженности
отдельных агрегатов или комплекса машины в целом);
▪ предварительным выбором конкретного типоразмера источника
энергообеспечения.
Выбор оптимальных параметров комплекса машины выполняется с учетом
методических особенностей науки исследования операций в следующей последовательности:
обоснование и выбор целевой функции каждого модуля, которая должна быть
непротиворечива целевой функции системы; установление номенклатуры оптимизируемых
параметров комплекса машины; формирование совокупности ограничений; построение
математических моделей рабочих процессов для формализации целевой функции и функцийограничений; формирование полного математического описания работы системы как
многофакторной задачи для поиска экстремума целевой функции при известной
совокупности ограничений; выбор метода математического программирования; поиск
оптимальных параметров; оценка соответствия оптимальных параметров заданным условиям
проведения выработок и принятие решения о необходимости дополнительного итеративного
цикла решения задачи; анализ результатов оптимизации, оценка устойчивости полученных
решений при изменении условий эксплуатации; экспертная оценка возможности
практической реализации варианта комплекса машины с оптимальными параметрами.
По возможности восстановления работоспособного состояния после возникновения
отказа различают изделия:
▪ восстанавливаемые;
▪ невосстанавливаемые.
Восстановление работоспособного состояния может быть произведено
непосредственно на месте эксплуатации изделия, в условиях специализированного
подразделения на предприятии, где эксплуатируется изделие, на специализированном
предприятии или на предприятии-изготовителе.
Агрегатный модуль – функционально и конструктивно законченное изделие,
включенное в номенклатуру агрегатного комплекса технических средств и являющееся
наименьшей функциональной и структурной единицей при проектировании и заказе
объектно-ориентированных изделий.
Изделие первого порядка – изделие, конструкция которого предусматривает
обязательную установку при эксплуатации в изделие второго или третьего порядка.
37
Изделие второго порядка – изделие, которое может эксплуатироваться только
внутри изделий третьего порядка или в оболочках (устройствах) пользователя.
Изделие третьего порядка – эксплуатационно-автономное изделие (не требующее
обязательного размещения внутри других изделий при эксплуатации).
Изделие четвертого порядка – изделие в виде совокупности двух или более
эксплуатационно-автономных изделий, соединяемых на месте эксплуатации электрическими
или иными связями.
Компоновочное изделие – изделие, предназначенное для размещения других изделий
(более низкого порядка), их механической защиты, электрического объединения и
подключения к внешним информационным цепям питания.
К изделиям, восстанавливаемым непосредственно на месте эксплуатации, относят:
▪ изделия первого порядка, выполненные в виде набора субблоков (типовых
элементов замены), восстановление которых производят путем замены
отказавшего субблока;
▪ изделия, имеющие точностные или метрологические характеристики – при
возникновении постепенного отказа, устранение которого производят путем
настройки или регулирования характеристик изделия без использования
сложной и (или) специальной контрольно-измерительной аппаратуры;
▪ компоновочные изделия, восстановление которых производят путем замены
отказавшего легкосъемного узла (вентилятора, выключателя, фильтра и т. п.);
▪ ПОИ и ООИ, восстановление которых производят путем замены входящего в
их состав отказавшего агрегатного модуля, замены отказавшего легкосъемного
узла в компоновочном изделии, перезапуска или перезагрузки программы.
К изделиям, восстанавливаемым в условиях специализированного подразделения у
потребителя (восстановление которых предусматривает замену отказавшей сменяемой части,
наладку, регулирование и контроль технического состояния), относят:
▪ агрегатные модули второго и третьего порядка;
▪ сервисную аппаратуру.
К изделиям, восстанавливаемым на предприятии-изготовителе или
специализированном предприятии по действующей конструкторской и технологической
документации, относят агрегатные модули первого порядка и типовые элементы замены,
выполненные в виде одного субблока на печатной плате, отдельные узлы изделий,
изготовленные с применением специальной технологии, требующие сложной и (или)
специальной контрольно-измерительной аппаратуры для настройки (регулировки, проверки)
и т. п.
38
В стандартах или технических условиях на изделия и в эксплуатационной
документации должно быть указано, относится ли изделие к восстанавливаемым или
невосстанавливаемым, а также предусмотрено ли его восстановление на месте эксплуатации,
в условиях специализированного подразделения у потребителя, на специализированном
предприятии или на предприятии-изготовителе.
1.13 Комплексная стандартизация
В 1975 году Госстандартом СССР и его НИИ были разработаны новые формы и
методы стандартизации, большинство из которых были впервые применены в мировой
практике. Главными из них являлись:
▪ комплексная стандартизация;
▪ опережающая стандартизация;
▪ стандартизация межотраслевых систем.
На практике комплексная стандартизация реализовывалась с помощью программ
комплексной стандартизации (ПКС). ПКС основывалась на программно-целевом методе.
Система стандартизации 5-го периода была адекватным отражением
централизованной экономики СССР. Экономика страны может успешно развиваться только
на базе прогрессивной системы опережающей стандартизации.
Созданная в эти годы государственная система стандартизации стала эталонной для
построения аналогичных систем развивающих стран и предметом для подражания
экономического развития государств.
Комплексная стандартизация – это стандартизация, при которой осуществляется
целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных
требований как к самому объекту комплексной стандартизации в целом и его основным
элементам, так и к материальным и нематериальным факторам, влияющим на объект, в целях
обеспечения оптимального решения конкретной проблемы. Она обеспечивает наиболее
полное и оптимальное удовлетворение требований заинтересованных организаций путем
согласования показателей взаимосвязанных компонентов, входящих в объекты
стандартизации, и увязки сроков введения в действие стандартов.
Комплексная стандартизация обеспечивает взаимосвязь и взаимозависимость
смежных отраслей по совместному производству продукта, отвечающего требованиям
государственных стандартов. Например, качество современного автомобиля определяется
качеством более двух тысяч изделий и материалов – комплектующих деталей и механизмов,
металлов, пластмасс, резинотехнических и электротехнических изделий, лаков, красок,
39
масел, топлива, изделий легкой и целлюлозно-бумажной промышленности и др. В свою
очередь, качество каждого из перечисленных изделий определяется рядом показателей,
регламентированных стандартами.
Основные задачи, решаемые комплексной стандартизацией:
регламентация норм и требований к взаимосвязанным объектам и элементам этих
объектов (в машиностроении, например, – к деталям, узлам и агрегатам), а также к видам
сырья, материалов, полуфабрикатов и т. п., к технологическим процессам изготовления,
транспортирования и эксплуатации;
регламентация взаимосвязанных норм и требований к общетехническим и отраслевым
комплексам нематериальных объектов стандартизации (системы документации, системы
общетехнических норм и т.п.), а также к элементам этих комплексов;
установление взаимоувязанных сроков разработки стандартов, внедрение которых
должно обеспечить осуществление мероприятий по организации и совершенствованию
производства и, в конечном итоге, выпуск продукции высшего качества.
Комплексное проведение работ по стандартизации опирается в своей основе на
широкое применение программно–целевого планирования. Такое планирование позволяет
осуществлять гибкое управление, контроль, а также изменять при необходимости
тактические варианты плановых решений.
В основе разработки программ лежат следующие принципы:
▪ системный подход, предусматривающий разработку стандартов на готовую
продукцию, комплектующие изделия и т. п., а также установление
взаимосвязанных требований с целью обеспечения высокого уровня качества;
▪ опережающее развитие стандартизации сырья, материалов, комплектующих
изделий, качество которых оказывает решающее влияние на техникоэкономические характеристики готовой продукции;
▪ оптимальные границы программ (по номенклатуре объектов комплексной
стандартизации, составу и количественным показателям параметров качества);
▪ логическая (иерархическая) последовательность разработки комплексов
стандартов;
▪ увязка с другими программами и действующими стандартами.
Большое значение в деле повышения качества промышленной продукции имеет
комплексная стандартизация норм проектирования (системы допусков и посадок; профили
резьбы зубьев, звездочек к приводным цепям; размеры концов валов; методы расчета на
точность и прочность; термины; оформление чертежей деталей и узлов; методы и средства
контроля и испытаний и т. д.).
40
1.14 Межотраслевые системы (комплексы) стандартов
Производство сложных машино-технических изделий сегодня немыслимо без
обеспечения их нормативно-информационной поддержке на всех стадиях жизненного цикла
изделий (ЖЦ). Нормативно-информационная поддержка – это комплекс проблем,
включающих автоматизацию процессов проектирования, производства, эксплуатации,
ремонта, управленческой деятельности организации (предприятия).
При исследовании применены основные критерии [1]:
▪ использование стандартов организациями и предприятиями
машиностроительного комплекса (на стадиях ЖЦИ);
▪ технический уровень стандартов, соответствие их современным требованиям
при проектировании, производстве, эксплуатации и ремонте изделий
машиностроения;
▪ использование в стандартах современных информационных технологий и
автоматизированных систем (CALS (ИПИ) – технологий, АСУ, CAD/CAM и
др.);
▪ соответствие стандартов требованиям организационно-технологического
комплекса нормативных документов к построению, изложению, оформлению,
содержанию и обозначению;
▪ объем обновления стандартов (изменение, пересмотр, разработка новых
стандартов);
▪ гармонизация стандартов с международными стандартами;
▪ взаимосвязь стандартов с другими документами по стандартизации.
При оценке актуальности стандартов учтены критерии в зависимости от назначения
стандартов.
Внедрение CALS, ИПИ-технологий требует создания и ввода в действие
специфических нормативных и технических документов, регламентирующих правила
создания и функционирования интегрированной информационной среды, поддерживающей
все процессы ЖЦ. За рубежом работа по формированию такой нормативной базы ведется
уже в течение нескольких десятков лет в рамках международных организаций по
стандартизации (ИСО, МЭК), отраслевых и межотраслевых международных организаций
(например, АЕСМА), в рамках национальных организаций (в том числе – в оборонных
ведомствах США и Великобритании).
Информационные технологии изменили также процессы разработки изделий и
документации. Если на первых этапах (1990-2000 гг.) компьютерные системы
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]