Контрольные вопросы

1. Что называют сырьем для технологических процессов?

2. По каким признакам классифицируют сырье, применяемое в различ­ных технологиях?

3. Какие виды сырья по происхождению Вам известны?

4. Назовите основные виды природного сырья.

5. Что такое вторичное сырье?

6. На какие виды делят сырье по агрегатному состоянию?

7. Какие стадии включает подготовка сырья к переработке?

8. Что такое топливо?

9. Как определяется ценность топлива?

10. По каким признакам классифицируют топливо?

11. Какие виды энергии используют в промышленности?

12. В каких технологических процессах используется электрическая энер­гия?

13. Каковы области использования тепловой энергии?

14. В каких технологических процессах используют химическую и свето­вую энергию?

15. Назовите основные области использования механической энергии в промышленности.

Самостоятельная работа №5 технологичность конструкции изделия и ее экономические показатели

Разработка нового изделия является достаточно сложной задачей, ко­торая связана|повязал| не только с достижением необходимого технического уро­вня изделия и обеспечением определенных| служебно-эксплуатационных харак­теристик, но и с приданием его конс­трукции| таких свойств, которые обеспечи­вают максимально возможное снижение| затрат труда, материалов и энергии на его разработку, изготовление|, техническое обслуживание и ре­монт (то есть обеспечивают технологич­ность| конс­трукции| изделия).

Реше­ние этой задачи определяется творческим| сотрудничеством создате­лей| но­вого изделия – конструкторов и технологов – и их взаимодейст­вием на эта­пах разработки конструкции изделия с непосредственными прои­зво­дителями| и потребителями.

Для современного производства технологичность имеет важное прак­тическое|практичное| зна­чение|. Повышением технологичности изделия при конст­руирова­нии обеспечивается| рост эффективности всех последующих стадий организации его производства|, достигается снижение производственных, экс­плуатационных и ремонт­ных| расходов, сокращаются сроки|термин| подготовки произ­водства, достигается| повышение |производительности труда, появля­ется возможность увеличения| выпуска продукции без дополнительных рас­ходов средств и времени, растет|вырастает| конкурентоспособность| изделия.

Взаимосвязь конструктивных решений изделия с его промышленным изготовлением| может быть установлена благодаря понятию технологично­сти, которая отображается в затратах труда, технических средств, ма­териа­лов|, времени и общей эффективности организации процесса производс­тва из­делия| на всех его стадиях.

Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимают со-вокупность свойств изделия, которые определяют приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов (трудовых, энер­гетических, материальных) при производстве и эксплуатации для обес-пе­че­ния заданных показателей качества, объема выпуска и условий эксплуа­тации.

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструк­тивные особенности – состав и расположение составных частей, схему уст-ройства изделия в целом, форму и расположение поверхностей деталей и со­единений, их состояние, размеры, материалы и информационную вы­рази­тельность.

Технологичность конструкции является комплексным понятием и ис­пользуется как по отношению к |изделию в целом, так и к его состав­ным час­тям: узлам, агрегатам и деталям.

Технологичность конструкции изделия классифицируют на разные виды в зависимости от области проявления, по видам затрат, по методам воз­действия на конструкцию изделия.

В частности, по области проявления различают следующие виды ТКИ:

 производственную технологичность – ТКИ при технологической по­д-готовке производства, изготовлении, а также при монтаже вне предпри­ятия-производителя;

 эксплуатауционную технологичность – ТКИ при подготовке изде­лия к использованию по назначению, при техническом обслуживании, те­кущем ремонте и утилизации;

 ремонтную технологичность – ТКИ при всех видах ремонта, за

исключением текущего.

Виды ТКИ по производимым затратам выражают ее экономиче­скую сущность, которая проявляется в одной или нескольких конкретных областях (при производстве, при эксплуатации, при ремонте) и включают:

 трудоемкость;

 материалоемкость;

 энергоемкость;

 хроноемкость.

Как виды ТКИ трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость изде­лия представляют собой свойства его конструкции, определяющие со­ответ­ствующие затраты ресурсов. Одновременно с этим трудоемкость, ма­териало­емкость и энергоемкость выступают как количественные характе­ристики, яв­ляясь показателями ТКИ.

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

По методу воздействия на конструкцию изделия различают сле­дую­щие виды ТКИ:

 технологическую рациональность конструкции изделия, характери­зующую возможность изготовления и эксплуатации изделия при ис­пользова­нии имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материальных и других видов ресурсов; уровень технологической рациональности регулируется посредством целесообраз­ного выбора состава конструктивных элементов и материалов, схем соеди­нения составных частей изделия и т.д.;

 преемственность конструкции изделия предствляет совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости принятых инже­нерных решений. Использование этого принципа, с одной стороны, позво­ляет мак­симально использовать все лучшее, что было создано ранее в про­цессах на­учно-исследовательских, конструкторских и технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне прове­рено в условиях эксплуатации и ремонта, а с другой, предопределяет воз­можность разработки и освоения новой техники.

Технологичность конструкции изделия тесно связана|повязал| с другими свой-

с­твами|, которые характеризуют качество изделия: функционально­стью, на­деж­ностью|, эргономичностью|, эсте­тичностью|, экономичностью, экологич-но­стью и безопасностью|, транспортабельностью и|да| т.д.

Например, во многих случаях способность изделия выполнять|исполнять| свои ос-но­вные| функции непосредственно определяется его конструктивным испо­л-нением|, что ограничивает выбор технологически рациональных инженерных|инженер-металлург| решений по|с| конструкции изделия в период его разработки.

Реализация надежности (безотказности, долговечности, ремонтопри­годности|, сохранности|сберег|) требует определенных трудовых, материаль­ных|, энергетических расходов на производство изделия, поддержание и восс­тановление его работоспособности| в процессе технического обслуживания и ремо­нта|, то есть тоже должна сопровождаться| мероприятиями по обеспе-чению техно­логичности| конструкции изделия|.

Эргономические|эргономические| свойства, аналогично ТКИ, проявляются как при про­изводстве|, так и при эксплуатации изделия в результате функционирования сложной| системы человек – предмет труда. Эти свойства тоже взаимо­связаны|.

В процессе оценки технологичности конструкции изделия необходимо учитывать |следующие факторы:

 отражение основных научно-технических достижений в конструиро­вании| и в конкретной отрасли в целом;

 создание оптимальных условий функционирования предприятия, на котором планируется| организация промышленного производства изделия (имею­щийся или создаваемый завод, цех, участок);

 тип производства – массовое, серийное, единичное;

 учет возможных оперативных изменений|смены|, например, введения|вя инновационных | инно­вационных конструкторско-технологических решений, появления но­вых современных| конструкционных материалов и новых технологических спосо­бов их обработки.

Технологичность конструкции изделия оценивается на разных|различных| ста­диях разработки| конструкторской документации – от технического предло­жения, эскизного| и технического проекта до|до| рабочей конструктор­ской документации серийного (ма­ссового|) производства.

Практический|практичный| опыт свидетельствует о том, что около|порядка| 60% уровня тех­нологичности изде­лия достигается на стадии разработки эскизного и техни-ческого проекта. От стадии опытного образца до серийного выпуска изделия есть возмож­ность еще повысить технологичность на 20%.

Основные понятия и принципы обеспечения технологичности кон-струкции| изделия определяются специальными государственными докумен­тами – ГОСТ, ДСТУ, например, ГОСТ 14.205-83 «Технологич­ность конструкции| изделий|. Термины и определения|», ГОСТ Р52107-2003 «Ресур­сосбережение. Классификация и определение| показателей|»; ДСТУ 3052-2002 «Ресурсосбережение. Порядок установления показателей ресур­сосбережения в документации на продукцию» и|да| т.д.

Обеспечение технологичности является функцией подготовки произ­водства, которая включает комплекс взаимосвязанных мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий выпол­нения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте из­делий.

Главными|головными| факторами, которые влияют на обеспечение технологично­сти| конструкции изделия, являются следующие: вид изделия, его кон-структивная сложность, нови­зна| конструкции изделия, характерис­тика ис-ходных|выходных| материалов, стадия разработки.

Обеспечение технологичности конструкции изделия включает:

• отработку конструкции изделия на технологичность на всех ста­диях| разработки изделия, при технологической подготовке производства и, в обоснованных| случаях, при изготовлении изделия. При отработке техноло­гичности| конструкции рассматривается несколько вариантов реше­ний, из|с| которых|каких| выбирается опти­мальный| со|с| всех точек зрения: сокраще­ния дли­тельности производственного| процесса, снижения трудоемкости и расхо­дов материалов, снижения эксплуатационных затрат| производства, снижения расходов на логистику, снижения межоперационных запасов|припаса| и запасов|припаса| товара на складе|складе|, повышение качества| готовой продукции;

• совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий, фиксацию принятых решений в техно­логической документа­ции|;

• оценку технологичности конструкции изделий по определенным параметрам;

• технологический контроль конструкторской документации;

• подготовку и внесение изменений|смены| в конструкторскую документа­цию по результатам| технологического контроля.

Состав работ по|с| обеспечению технологичности конструкции изделий на всех стадиях их создания устанавливается Единой|единой| системой техничес­кой подготовки производства (ЕСТПП).

Особенно|в особенности| важным этапом обеспечения технологичности конструк­ции| изделия является ее оценка, которая|какая| может быть качественной и количе­ственной.

Качественная оценка ТКИ базируется на инженерно-визуальных методах оценки и характеризует изделие обобщенно на базе производ-

ст­венного опыта. Как правило, качественная оценка предшествует количест­венной оценке и определяет ее целесообразность.

Инженерно-визуальный метод представляет|воображает| собой совокупность меро­приятий, благодаря| которым|каким| разработчик конструкции визуально оце­нивает конструктивные и тех­нологические| признаки изделия.

Разновидностями метода являются методы, которые используют инфо­р-мацию, полученную| органами чувств|. В отдельных случаях использу­ются шкалы инте­нсивности| признаков, то есть осуществляется переход|перехождение| к|до| коли-чественной оценке с помощью введения|ввод| системы баллов|бала|.

Количественная оценка ТКИ базируется на инженерно-расчетных методах и проводится по конструктивно-технологическим признакам.

По сравнению с|сравнительно с| качественной количественная оценка является более определенной, позволяет конк­ретно| отразить технологические свойства из­делия и оптимизировать пути их обеспечения.

Необходимость проведения количественной оценки ТКИ, а также но­менкла­тура| показателей, методики их определения устанавливаются в зави­симости от вида изделия, типа производства и стадии разработки кон-струк-торской доку­ментации|. Число показателей должно быть минималь­ным, но достаточным.

Инженерно-расчетный метод оценки ТКИ представляет собой сово-куп­ность мероприятий, благодаря которым разработчик конструкции опре-деляет и сравнивает расчетным путем численные значения показателя ТКИ изделия, которое проектируется (K) с соответствующим показателем кон-струкции изделия, которое являются базой для сравнения (K_б).

Результатом количественной оценки ТКИ является формирование целевой функции и алгоритма| обеспечения ТКИ, пригодных|годных| для принятия решений по совершенствованию|с| конструкции изделия.

Количественную оценку технологичности целесообразно проводить по тем признакам и свойствам, которые существенно влияют на удовлет­во-рение конкретных требований к изделию со стороны потребителя и произ-водителя изделия.

В процессе наиболее объективной и наиболее распространенной коли­чественной оценки используют различные показатели ТКИ.

Особую роль среди показателей ТКИ играют показатели ресурсо-емкости изделия, которые отражают расходы ресурсов определенного типа (трудовых, материальных, энергетических), воплощенных в изделие.

Эти показатели входят в группу ресурсосберегающих показателей качества| и характеризуют экономическую|экономичную| суть|сущность| технологичности конструк­ции изделия.

Основными показателями ресурсоемкости изделия являются трудоем­кость изделия Т, материалоемкость М, энергоемкость Е, кото­рые, в свою очередь, имеют определенные единичные показатели, рис. 1.

По способу выражения показатели ресурсоемкости могут быть аб­солютными (имеют определенную размерность) и относительными (явля-ются без­размерными, обычно от нуля до единицы).

Достаточно распространены удельные показатели ресурсоемкости – показатели ТКИ, которые определяются отношением соответствующего показателя (трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости) к величине полезного еффекта изделия, который получают при использовании изделия по назначению, или к номинальному значению основного параметра.

Например, полезным эффектом от эксплуатации грузового автомо­биля является его пробег в тонно-километрах за срок службы до |додо капиталь­ного ремонта.

Рисунок 1 – Основные показатели ресурсоемкости ТКИ

Примерами|прикладом| основных параметров машины являются мощность, произ­водительность|, отношение скорости к|до| мощности и|да| т.д.

В качестве основного параметра может выступать масса изделия М, если она непосредственно определяет функциональные, динамические или другие эксплуатационные свойства изделия (например, самолета, автомо­биля).

Достаточно важным показателем ТКИ является также технологиче­с-кая себестоимость изделия. Вместе с показателями ресурсоемкости пока­затель технологической себестоимости формирует группу экономических показателей ТКИ.

Трудоемкость изделия как показатель ТКИ характеризует трудовые затраты на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей в сферах производства, эксплуатации и ремонта.

Разновидностями этого показателя, которые определяются трудо­выми затратами в конкретных областях проявления|обнаружения| ТКИ, являются сле­дующие, см. рис.1:

 трудоемкость изделия в изготовлении;

 трудоемкость изделия в технологическом обслуживании;

 трудоемкость изделия в техническом обслуживании и ремонте;

 трудоемкость изделия при транспортировке и хранении;

 трудоемкость изделия в утилизации;

 общая трудоемкость изделия.

Основными конструкторскими документами для определения трудо-ем­кости| изделия являются чертеж|черчение| детали, схемы, ведомость техничес­кого проекта, спе­цификация|, пояснительная записка, технические условия и т.д.| в зависимости от ста­дии| разработки конструкторской докуме­нтации – ста­дии технического предложения, стадии эскизного и технического проекта, стадии рабочей конструкторской до­кумента­ци|.

Основными видами информации, получаемой из конструкторских докумен­тов| для определения трудоемкости, являются масса изделия, масса деталей, параметры назначения, число деталей, элементов, составляющих и сборо­чных единиц|, технические требования|востребование| и т.д|.

Измеряется трудоемкость Т в нормо-часах (нормо-час).

На практике показатель трудоемкости обычно используют в соче­тании| с показателем материалоемкости изделия.

Материалоемкость изделия как показатель ТКИ характеризует коли­чество материальных ресурсов, необходимых для производства, экс­плу-атации и ремонта изделия.

Измеряется материалоемкость М в килограммах (кг).

Аналогично трудоемкости, 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 доку-ме­нтов для расчета материалоемкости: масса изделия, масса деталей, ма-териал 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.

Наряду с|наряду с| применением 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 материало-емко­сти изделия к номинальному значению основного пара­метра или по-лезного эффекта, который получают при использовании изде­лия по на-значению (аналогично удельной трудоемкости).

Удельную производственную материалоемкость изделия (материало­емкость изделия| в изготовлении) 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 эк-сплуатации.

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

Удельную эксплуатационную материалоемкость изделия рассчиты­вают по формуле

М_э^уд = М_э /( Рt), (2)

где М_э – расходы материала на эксплуатацию изделия, определенные сум­мированием норм расходов 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.

Анализ показателей удельной материалоемкости изделия позволяет установить| на всех стадиях разработки конструкторской документации об­щее| направление использования|употребления| материалов. Иногда для этого целесооб­разно использовать| дополнительные показатели ТКИ, связанные|повязал| с уни­фикацией и рациональным|с| | использованием|употреблением| материалов.

Например, используют коэффициент применяемости материала

К_пр.м = М_н / М_н, (4)

где М_н – норма расхода і-го материала данной марки и (или) профиля на изготовление изделия; М_н - норма расходов всех материалов на изготовле­ние изделия.

Сумма значений коэффициентов К_пр.м для всех материалов равня­ется единице: ∑ К_пр.м = 1.

Учет коэффициента К_пр.м позволяет применять в перспективе про-

грес­сивные марки материалов и профили, обеспечивая при этом необ­ходи-мый баланс потребностей в материалах.

Применяемость материала целесообразно регламентировать для изде­лия в целом.

Для оценки степени рационального использования материалов приме­няют коэффициент использования материала (КИМ), который опре­деляют как отношение массы детали (М_i) к нормативным расходам мате­риала на заготовку ( ):

КИМ = М_i / М_н . (5)

Введение показателя М_н означает, что уже на стадии разработки конс­трукции изделия должна проводиться объективная и достоверная оценка не только самой конструкции изделия, но и технологического про­цесса предполагаемого производства.

Значения КИМ зависят от технологии изготовления заготовки, их сложности, массы. Средние значения этого показателя, а также ориентиро­вочная стоимость некоторых видов заготовок по сравнению с прокатом приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Коэффициент использования|употребления| материала и ориентировоч­ная стоимость некоторых|некоих| видов заготовок по сравнению с|сравнительно с| прокатом

Вид заготовки	Средняя стоимость 1 т заготовок, у.е.	КИМ
Прокат	100	0,45
Поковки	250	0,4
Штамповки средних размеров	500	0,7
Отливки чугунные	210	0,8
Отливки стальные	400	0,6
Сварные заготовки	360	0,7

Коэффициент использования|употребления| материала, по сути|по существу|, является показате­лем совершенства| технологии производства и может применяться для оце­нки ТКИ в случаях| невозможности установления для изделий значений поле­зного эффекта или основного технического параметра, а также для из­делий, которые являются самостоятельными деталями (например, болт, штифт, гаечный ключ и т.д.|).

Снижение материалоемкости изделия является составной частью об­щей проблемы снижения себестоимости изделий.

Основными направлениями снижения материалоемкости изделий яв­ляются следующие:

 снижение массы материалов, которые составляют|сдают| отходы произ­водств|;

 использование|употребление| «облегченных» экономичных|экономичных| материалов;

 снижение конструктивной массы за счет исключения «лишних» дета­лей|;

 уменьшение|сбавка| массы расчетных сечений;

 уменьшение|сбавка| размеров на основе расчетов на прочность и т.д.|

Эти рекомендации дают положительный|положительный| эффект при наличии выбора и оценки| разных|различных| вариантов. Подобная работа носит творческий характер и представляет|воображает| собой достаточно важный и ответственный момент взаимодей­ствия конструктора, технолога, специалистов по|с| техническому обслу-живанию, ремонту и утилизации изделия на всех стадиях разработки его конструкции.

Энергоемкость изделия как показатель ТКИ характеризует количе­ство топливно-энергетических ресурсов, необходимых на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей в сферах производства, эксплуа­тации и ремонта.

Разновидностями этого показателя в зависимости от конкретных сфер проявления| ТКИ являются следующие: энергоемкость изделия в изго­товле­нии, энергоемкость изделия| в техническом обслуживании, энергоем­кость изделия в ремонте, см. рис.1.1, а также энер­гоемкость| изделия в утили­зации, общая энергоем­кость.

В зависимости от вида топлива и энергии, которые затрачиваю­тся|расходуют| на производство, тех­ническое| обслуживание, ремонт и утилизацию, раз­личают показатели энергоемкости| по каждому виду топлива и энергии: электроем­кость, нефтеемкость и т.д.

Абсолютная энергоемкость изготовления определенного изделия оце­нивается как общие энергозатраты (в Дж, кДж, МДж), разделенные на натуральные единицы, в которых измеряется изготовленная продукция (1 кг, 1 т, 1 м, 1 м², 1 м³, одно изделие, тысяча изделий и т.д.), например, МДж/т, МДж/м², МДж/м³, МДж/1000 единиц. Этот показатель называют энергетическим эквивалентом. Он позволяет сравнивать энерго­затраты на изготовление разных по назначению видов продукции, вы­пол­нение разных по сложности видов работ, табл.2.

Таблица 2 – Энергетический эквивалент для разных|различных| видов матери­алов, изделий и работ

Наименование объекта	Энергетический эквивалент
1. Материалы (МДж/кг)
Сталь (прокат)	45,5
Алюминий (из глинозема)	343
Медь	83,7
Цемент	7,0
Известковые материалы	3,8
2. Продукция (МДж/кг)
Трактор, самолет, вертолет	120
Сельскохозяйственные машины	104
Продукция машиностроения	144
Кирпич	8,5
Конструкции и сооружения (МДж/м2)
Бетонные конструкции	8,3
Здания и сооружения (жилищные)	4810
Производственные здания	5025
Административные и культурно-бытовые здания	5662
Подсобные помещения	4180
Ограждения	383

Аналогично предыдущим|предварительным| показателям (трудоемкости, материалоемко­сти|), для определения энергоемкости также используют уде­льные ха­рактеристики, если для изделий можно установить значение полезного эф­фекта или основного технического параметра. Именно удель­ные характе­ристики наиболее объективно характеризуют технологическую рациона­ль-ность конструкции| по расходам топлива и энергии, а также доста­точно легко поддаются| нормированию и прогнозированию значений.

Технологическая себестоимость изделия как показатель ТКИ харак­теризует в стоимостном выражении ресурсоемкость изделия с учетом его конструктивних особенностей в сферах производства, эксплуатации и ремонта.

Разновидностями этого показателя в зависимости от конкретных усло­вий проявления| ТКИ являются следующие: технологическая себестои­мость изделия в технической подготовке производства|, технологическая себестои­мость изделия в изготовлении, технологическая себестоимость изделия в техническом обслуживании, технологическая себестоимость| изде­лия в ремонте, технологическая себестоимость изделия| в утилизации.

Технологическую себестоимость измеряют в гривнях (условных еди­ницах) и используют в случаях, когда стоимостные показатели яв­ляются основными при расчете экономической|экономичной| эффективности тех­ники.

В общем виде технологическая себестоимость изделия С_т рассчиты-ва­ется | по формуле

С_т = С_м + С_з + С_н.р, (1)

где С_м – стоимость материалов, затраченных на изготовление (техниче­ское обслуживание, ремонт) изделия; С_з – заработная плата рабочих с начисле­ниями; С_н..р – накладные расходы на электроэнергию, потребляемую обору­дованием, на амортизацию оборудования, инструмента и приспособ­лений, на смазочные, охлаждающие и другие материалы, необходимые для про­ведения работ.

На разных|различных| этапах| проектирования технологическая себестоимость определяется| разными способами.