КОНСТРУИРОВАНИЕ И ДИЗАЙН ТАРЫ И УПАКОВКИ

Показатели ТКИ и методы их расчета

Показатели ТКИ входят в группу ресурсосберегающих показателей качества. Они характеризуют свойства, определяемые приспособлен­ностью конструкции к достижению оптимальных затрат при производ­стве, эксплуатации и ремонте для заданных значений качества продук­ции, объема выпуска и условий выполнения работ [62].

Многообразные показатели ТКИ по характеризуемым ими свой­ствам могут быть сведены к семи группам [6,83]:

- технологической рациональности конструкции изделия;

- преемственности конструкции изделия;

- ресурсоемкости изделия (по одной или нескольким областям про­явления ТКИ);

- производственной ТКИ;

- эксплуатационной ТКИ;

- ремонтной ТКИ;

- общей ТКИ.

Показатели технологической рациональности конструкции отра­жают рациональность состава и структуры исполнения изделия, при­нятых конструктивных форм и материалов.

К этой группе относят коэффициенты:

Кс1 — сложности конструкции изделия;

Ксб — сборности;

Клс — легкосъемности составных частей;

Кл — доступности мест обслуживания;

Кк— контролепригодности;

Крв — разновесности элементов при монтаже вне предприятия-изго­товителя;

К — распределения допуска между изготовлением и монтажом.

Показатели преемственности конструкции отражают конструктив­ную и технологическую преемственность изделия, изменяемость и по­вторяемость его составных частей и их компоновок, его конструктив­ных элементов и материалов.

Эту группу характеризуют коэффициенты:

/С — новизны конструкции изделия;

Щр — применяемости унифицированных или стандартных состав­ных частей изделия (деталей и/или сборочных единиц);

К*рэ — применяемости унифицированных конструктивных элемен­тов деталей (резьб, креплений, фасок, отверстий и т. п.);

—применяемости материала;

—повторяемости составных частей изделия;

^оав — повторяемости конструктивных элементов детали;

Км — повторяемости материалов в изделии;

ЛОВ

К^и — типизации конструктивных исполнений.

Показатели ресурсоемкое™ отражают комплексную (общую) или частную (единичную) ресурсоемкость. Ресурсоемкостью называют воп­лощенные в конструкции изделия затраты ресурсов определенного вида: труда, материалов, энергии, времени и др.

К этим показателям относят общую, структурную, удельную и от­носительную трудоемкость (материалоемкость, энергоемкость и т. п.).

Показатели производственной ТКИ отражают трудоемкость, мате­риалоемкость и энергоемкость изделия в процессе его изготовления.

Эту группу составляют:

Г „и — трудоемкость в технической подготовке производства;

Г — трудоемкость изделия в изготовлении;

Т - трудоемкость изделия в монтаже вне предприятия-изгото-

1*1

Вителя;

Ми — материалоемкость изделия в изготовлении;

Эи — энергоемкость изделия в изготовлении;

Тпп п — продолжительность технической подготовки производства;

Ти — продолжительность изготовления изделия;

Спм — технологическая себестоимость изделия в технической подго­товке производства;

С — технологическая себестоимость изделия в изготовлении.

И

Показатели эксплуатационной ТКИ отражают трудоемкость, мате­риалоемкость и энергоемкость изделия в процессе его эксплуатации.

В эту группу входят:

Г — трудоемкость в эксплуатации;

Гто — трудоемкость в техническом обслуживании;

—трудоемкость в утилизации;

Мэ — материалоемкость в эксплуатации;

Ээ — энергоемкость в эксплуатации;

Хто — продолжительность технического обслуживания изделия;

Сэ — технологическая себестоимость изделия в эксплуатации.

Показатели ремонтной ТКИ:

Г — трудоемкость в ремонте;

Мр — материалоемкость в ремонте;

Эр — энергоемкость в ремонте;

Т — продолжительность ремонта;

6 — технологическая себестоимость изделия в ремонте.

Показатели общей ТКИ отражают общие свойства конструкции по всем областям проявления ТКИ.

К этим показателям относят:

Т — удельную трудоемкость изделия;

Муд — удельную материалоемкость изделия;

Э д — удельную энергоемкость изделия;

С л — удельную технологическую себестоимость изделия.

Показатели ТКИ могут быть размерными и безразмерными.

Размерные показатели применяют для оценки ТКИ всех видов, кро­ме сравнительных и относительных. Их выражают в определенных еди­ницах измерения (нормо-час, киловатт и др.).

Безразмерные показатели используют для определения степени со­ответствия достигнутых показателей ТКИ базовым или доли какого - либо вида затрат в общем ее количестве. Безразмерными являются, на­пример, относительные или сравнительные показатели ТКИ.

При выборе номенклатуры показателей руководствуются следую­щими положениями:

- номенклатура показателей должна быть минимальной, но доста­точной для объективной оценки ТКИ и принятия решений по совер­шенствованию конструкции изделия;

- состав показателей, используемых для обеспечения ТКИ в про­цессе проектирования изделия, должен соответствовать составу базо­вых показателей ТКИ, принятых на исходных этапах проектирования.

Выбор показателей для оценки ТКИ зависит от разнообразных фак­торов. К основным из них относят вид изделия и стадию разработки. Пе­
речень показателей ТКИ, наиболее широко используемых в практике конструирования, рекомендованных ГОСТ 14.201-83 для применения в зависимости от вида изделия и стадии разработки, приведен в табл. 6.3.

Количественная оценка ТКИ основана на показателях трех видов:

- базовые показатели ТКИ (Кв), устанавливаемые в техническом за­дании на проектирование изделия;

- показатели ТКИ, достигнутые при разработке конкретной конст­рукции (К)

- показатели уровня ТКИ, определяемые как отношение значений показателей, достигнутых при проектировании к соответствующим ба­зовым показателям (ТС - К/К6) [45].

По значимости для оценки различают показатели основные и до­полнительные.

К основным показателям ТКИ относятся трудоемкость изготовле­ния Г и технологическая себестоимость См, а также материалоемкость и энергоемкость изделия (рис. 6.5).

Основные показатели технологичности конструкции изделия

Материалоемкость

Изделия

Трудоемкость изготовления изделия определяется суммой нормо - часов, затраченных на изготовление деталей, сборку, наладку и испыта­ние изделия:

Г.-ад

Где П — трудоемкость изготовления, сборки, наладки и испытания г-й составной части изделия в нормо-часах.

Таблица 6.3

Применяемость показателей ТКИ в зависимости от вида изделия и стадии разработки

Где t — удельная трудоемкость изготовления изделия-аналога; Кы — корректирующий коэффициент, характеризующий проектируемую кон­струкцию по сложности, новизне, перспективности и другим показате­лям; Ксн — коэффициент, учитывающий относительное снижение тру­доемкости в зависимости от увеличения основного параметра изделия; М — масса деталей и сборочных единиц проектируемого изделия.

Значения коэффициентов Ксли Кснустанавливаются экспертным пу­тем. В качестве аналога принимается изделие, освоенное в производ­стве и сходное с проектируемым по конструктивным, технологическим и функциональным признакам.

Помимо трудоемкости изготовления Г анализу подвергаются:

- трудоемкость изделия в технологической подготовке производства;

- трудоемкость изделия в техническом обслуживании.

Применительно к ТКИ упаковки последний показатель можно рас­сматривать как трудоемкость в обращении упаковки.

Технологическая себестоимость изделия Си определяется как сумма затрат на изделие при осуществлении технологического процесса его изготовления:

С = С + С + С,

И м з пр*

Где См — стоимость материалов, затраченных на изготовление изделия; С — заработная плата производственных рабочих с начислениями; Спр — цеховые расходы на изготовление изделия.

Цеховые расходы включают затраты на электроэнергию, потребля­емую оборудованием, на ремонт и амортизацию оборудования, инстру­мента и приспособлений, на смазочные, охлаждающие, обтирочные и другие материалы, предусмотренные процессом производства.

Для удобства сравнительной оценки изделий можно проводить рас­чет основных показателей ТКИ по удельным показателям:

- удельной трудоемкости изготовления Тиу = Ги/Р,

- удельной технологической себестоимоста Сту = С/Р, где Р — значение основного параметра изделия.

Удельной трудоемкостью изготовления называют отношение тру­доемкости изделия в изготовлении к номинальному значению основ­ного параметра или к полезному эффекту, получаемому при использо­вании изделия по назначению.

Удельной технологической себестоимостью называют отношение технологической себестоимости изделия в изготовлении к номиналь­
ному значению основного параметра или к полезному эффекту, полу­чаемому при использовании изделия по назначению.

Материалоемкость характеризует количество материальных ресур­сов, необходимых для создания и применения одного изделия с учетом его конструктивных особенностей в сферах производства, эксплуата­ции и ремонта.

Изучение структуры массы изделия позволяет влиять на техноло­гичность конструкции путем изменения ее габаритных размеров, числа составных частей и (покупных) изделий, свойств применяемых мате­риалов и т. п.

Масса изделия, определяемая совокупностью масс входящих в его состав деталей и сборочных единиц, сама по себе не является показате­лем ТКИ. Масса только косвенно вступает в качестве характеристики ТКИ через материалоемкость, трудоемкость и себестоимость.

Под материалоемкостью М понимают расходы материала на изго­товление и эксплуатацию изделия, включающие расходы на потери ма­териала в производстве в виде технологических отходов Мо, массу ма­териала в самом изделии А/и и массу материала, расходуемого на эксп­луатацию и ремонт изделия М:

М=м + м +м = м +м,

О и э п э*

Где Мп — производственный расход материала на изготовление изделия.

При оценке ТКИ часто применяют показатели удельной материало­емкости.

Удельную производственную материалоемкость определяют по фор­муле

М? л=—,

" Рт

Где т — установленный срок службы изделия в эксплуатации; Р — номи­нальное значение основного параметра изделия или суммарный эффект от его использования. Как правило, значение Р для конкретных видов изделий определяют по результатам научных исследований.

Удельную эксплуатационную материалоемкость вычисляют по формуле

М

2-.

3 Р-Х

Общая удельная материалоемкость определяется суммой

Мп=м?+м?.

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

В зависимости от вида топлива и энергии (электроэнергия, топливо, тепло, пар, вода, сжатый воздух или газ и т. п.), потребляемых на произ­водство, эксплуатацию и утилизацию, различают показатели энергоем­кости по каждому виду топлива и энергии: электроемкость, нефтеем - кость и др.

Энергоемкость изделия определяют суммой затрат топлива и энер­гии путем последовательного укрупнения элементов затрат (например, технологическая операция, процесс изготовления детали, процесс из­готовления всего изделия в целом):

Где/ — число сборочных единиц в изделии;/; — число деталей в *-й сбо-

Рочной единице; — количество расходуемого топлива и энергии на

Изготовление;-й детали *-й сборочной единицы; Э£2) — количество рас­ходуемых вторичных энергетических ресурсов на изготовление 2-й де­тали 1-й сборочной единицы, поступающих от других технологических процессов; Э^ — количество вторичных энергетических ресурсов, не ис­пользуемых за пределами данного технологического процесса.

При расчете суммарной энергоемкости изделия, учитывающей зат­раты всех энергоресурсов, ведут пересчет на условное топливо 5у, т. е. топливо с теплотой сгорания 29 300 кДж/кг или 7000 ккал/кг:

Где Вн — количество натурального топлива; 0^ — удельная теплота сго­рания натурального топлива, кДж/кг.

Удельную производственную энергоемкость изделия 3£д рассчиты­вают по формуле

Где Эп — расход топлива или энергии на изготовление изделия.

Удельную эксплуатационную энергоемкость изделия 3^л определя­ют по формуле

Где Эз — расход топлива или энергии на эксплуатацию изделия за пол­ный срок его службы.

Общую удельную энергоемкость изделия определяют суммой

При расчете значений энергоемкости изделия учитывают расход топлива и энергии только на технологические цели, не включая в рас­четную формулу затраты на отопление и освещение производственных помещений и различные хозяйственные нужды.

Во всех случаях, когда для изделия можно установить значения по­лезного эффекта или основного технического параметра, ТКИ следует оценивать по удельным показателям энергоемкости. Они наиболее объективно характеризуют рациональность конструкции по затратам топлива и энергии. Удельные показатели являются наиболее удобны­ми объектами нормирования и прогнозирования их значений.

В качестве дополнительных показателей ТКИ чаще всего исполь­зуют [41]:

- коэффициент унификации изделия Ку,

- коэффициент стандартизации изделия Кп

- коэффициент применяемости /Спр;

- коэффициент использования материала Киы;

- коэффициент применения типовых технологических процессов Кт;

- коэффициент сборности при монтаже Кс6.

В технически обоснованных случаях для оценки ТКИ допускает­ся применение других показателей, установленных в приложении 3 ГОСТа 14.202-83.

Коэффициент унификации изделия определяют по формуле

Е +Д К =—■—

У Е+Д

Где Еу — число унифицированных сборочных единиц в изделии, Ду — число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не вошедшие в Еу (стандартные крепежные детали не учиты­ваются),

Где лмствованных сборочных единиц и деталей соот­

Ветственно, Еуи и Дуп — число покупных унифицированных единиц и деталей соответственно, Е^пД^— число стандартных унифицирован­ных сборочных единиц и деталей;

Е — количество сборочных единиц в изделии;

Д— количество деталей, являющихся составными частями изделия,

Где £ори Дор — число оригинальных сборочных единиц и деталей соот­ветственно.

Коэффициент стандартизации изделия

К -^сг+Дсг

Е+Д ’

Где £стз иДстд — число заимствованных стандартных сборочных единиц и деталей соответственно; Ест п и Дсг п — число покупных стандартных сбо­рочных единиц и деталей соответственно; Е и Д — число сборочных

СТ. И ст. и ^

Единиц и деталей, стандартизация которых осуществлена при разработ­ке данного изделия.

Коэффициенты унификации и стандартизации характеризуют пре­емственность проектируемой конструкции, а их математическое выра­жение является исходным материалом для получения формул отдель­ных составляющих этих обобщенных понятий:

- коэффициенты унификации и стандартизации сборочных единиц

К»-В,/Ь К«.'= Е*/Е

- коэффициенты унификации и стандартизации деталей

Кгду/д к^-щд.

Коэффициент применяемости определяют по формуле

К _ ч Рпр + Дф

74Е+Д •

Коэффициент использования материала

К - Ш.

ІХИМ

Где Ми — масса изделия; Мз — масса материала, израсходованного на изготовление изделия (масса заготовок).

Коэффициент применения типовых технологических процессов

Где 0тп число типовых технологических, процессов, получения заго­товок, применяемых при изготовлении изделия; 0]| — общее число тех­нологических процессов, применяемых при изготовлении изделия.

Коэффициент сборности изделия при монтаже

К - £м

06 Е+Д’

Где Е — количество монтажных составных частей изделия (число мон - тажных сборочных единиц).