Анализ методов определения трудоемкости изделия для автоматизированного расчета показателя технологичности изготовления изделий в маш

доктор техн. наук Симонова Л.А.

ассистент Унтила Т.Н.

студент Головнич И.В.

Камская государственная  инженерно-экономическая академия

 

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ТРУДОЕМКОСТИ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО  РАСЧЕТА 

ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ  ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ

 

Трудоемкость  изделия как показатель ТКИ характеризует  количество труда, затрачиваемого на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей, в сфере производства. В случае невозможности принятия однозначного решения по конструкции на основе данных о трудоемкости изделия требуется обязательное применение других показателей ресурсоемкости. На практике показатель трудоемкости изделия чаще всего применяют совместно с показателем материалоемкости изделия [1].

Обязательным  условием применения любого метода укрупненного определения трудоемкости изделия является предварительная классификация разрабатываемых машин, приборов и их составных частей, осуществляемая по минимальному, но достаточному числу признаков.

К выбираемому  методу укрупненного определения трудоемкости изделия должны предъявляться следующие требования:

- метод должен  быть объективным,  погрешность  получаемых с его помощью результатов  должна быть в допустимых пределах;

- метод должен  быть общедоступным, т. е. любой  исполнитель должен иметь возможность осуществлять с его помощью необходимые расчеты в обычных условиях выполнения конструкторских проработок;

- метод должен  учитывать характерные особенности  предполагаемого производства и ориентироваться на типовые конструкции изделий.

Основной  критерий, определяющий выбор метода укрупненного определения трудоемкости, — точность результатов применения метода.

Существует  ряд укрупненных методов определения  трудоемкости изделия [1]. Выделим наиболее подходящий из них в качестве оптимального для применения в условиях подготовки механообрабатывающего производства. Для этого рассмотрим каждый из них и выделим их достоинства, недостатки и сведем данные в таблицу 1.

Таблица 1

Метод определе-ния  трудо-емкости	Достоинства метода		Недостатки метода
1	2		3
1. Метод многофакторного  анализа	- При наличии  одинаковых конструкций и наработках  по выпуску можно очень точно  рассчитать значение трудоемкости  в любых  условиях выполнения  работ.		- Здесь необходимо  иметь уже оцененную подобную  конструкцию оцениваемой детали, что является не всегда возможным. - Если рассчитываемая  и сравниваемая детали  имеют  даже несущественные  конструктивные  отличия, то они не учитываются  при расчете. - Корректирующий  коэффициент рассчитывается на  основании анализа большого числа наработок. Это ведет к  требованию наличия накопленных статистических данных по конкретному виду изделия, а это является зачастую невозможным.
2. Метод учета  масс	- Данный метод  является очень простым в расчете  одинаковых конструкций различающихся только по своей массе.	- Здесь также  необходимо наличие детали аналога  по которому будет вестись  оценка рассматриваемой детали - Если рассчитываемая  и сравниваемая детали  имеют  некоторые  конструктивные отличия,  то они не учитываются при  расчете. - При использовании статистических методов в определении значения трудоемкости детали аналога ввиду непосредственного отсутствия самого аналога, ведет к накоплению статистической ошибки при расчетах.
3. Метод учета  слож-ности  конструк-ции  изделия	- Данный метод является достаточно простым при расчете схожих конструктивно деталей но, различающихся по техническим требованиям (точности и  шероховатости поверхности, обрабатываемости материала а также возможен учет различия массы при использовании формул метода учета масс.	- Является  также напрямую зависимым от  детали с аналогичной конструкцией. - Здесь не  учитываются дополнительные требования  параллельности, плоскостности, перпендикулярности  обрабатываемых или восстанавливаемых  поверхностей, а существуют только  рекомендательные значения.
4. Метод учета  значимости  составных частей	- Позволяет  ориентировочно оценить значения  трудоемкости по видам производств  для деталей входящих в рассчитываемую  конструкцию.	- Учитывается  только ориентировочное значение  нормативного времени изготовления без детального учета конструктивных составляющих и технических требований. - Наиболее  эффективен в условиях широкого  применения типовых и групповых  технологических процессов.
5. Метод элементо- коэффициентов	- Является  укрупненной моделью оценки трудоемкости на ранних стадиях разработки конструкции, когда еще отсутствуют рабочие чертежи и известны только общие схемы, входящие в состав конструкции.	- Данный метод  не дает достаточно точной  и объективной оценки, так как  в нём оценивается трудоемкость “основного” изделия конструкции, а по полученному значению и поправочным коэффициентам все остальные составляющие. - Корректирующие  элементокоэффициенты, учитывающие  размер, точность, шероховатость материала  и т.д. необходимо рассчитывать для конкретного типа элемента.
6. Метод регрессионного  анализа	- Позволяет  учитывать большое количество  параметров влияющих на сложность  изготовления с достаточно точным  конечным результатом.	- Необходимо  использование корреляционной связи между учитываемыми конструктивными факторами и трудоемкостью изделия при определенных условиях выполнения работ в производстве и ремонте. - Процесс  создания моделей трудоемок и  длителен. - Требуется  наличие большого количества  наработок для конкретного типа  деталей, что часто является невозможным. - Достоверен  только в условиях, подобных исходным, т.е. принятым в период его  создания.
7. Метод удельного  нормирования	- Метод удобен  и прост.	- Здесь необходимо  иметь уже оцененную подобную  конструкцию оцениваемой детали, что является не всегда возможным. - Принимают,  что удельный норматив трудоемкости одинаков для аналога и анализируемого изделия, что уже вносит погрешность. - Используется  как привило при оценке сложных  или составных конструкций. - Главной  характеристикой при оценке подобных конструкций является  значение главного технического параметра изделия, или полезный эффект, реализуемый изделием при его использовании по назначению, что не является достаточно точной характеристикой.
8. Оценка трудоемкости  изделия по слож-ности его конструк-ции	- Достаточно  иметь только одну наиболее  сложную конструкцию по каждому  из типов деталей, относительно  которой будет вестись весь  расчет. Это в свою очередь  не требует больших наработок  по изготовлению опреде-ленных видов деталей. - Возможен  учет требуемого количества параметров  характери-зующих изделие со всех  сторон. - Данный способ  оценки позволяет производить  расчеты непосредствен-но по рабочему  чертежу изделия, что очень  наглядно и доступно даже для  рабочего невысокой квалификации.	- Необходимо  в качестве факторов выбирать  характеристики, не зависящие (или  слабо зависящие) друг от друга. - Недостатком  данного метода является невозможность  принятия однозначного решения  по трудоемкости конструкции  ввиду оценки этапов обработки только на “заключительных” рабочих ходах при съеме материала, что не отражает общего времени на обработку изделия.

 

В результате проведенного анализа, отраженного  в таблице 1 можно сделать вывод, что наиболее оптимальным при  оценке сложности изготовления конструкции является метод оценки трудоемкости изделия по сложности его конструкции, так как для анализа по данному методу не требуется большого количества наработок при сравнении других образцов того же типа, метод прост и нагляден, позволяет учитывать необходимое количество характеристик детали влияющих на конечную сложность изготовления.

Рассмотрим  данный метод более детально. Оценка трудоемкости изделия по сложности его конструкции устанавливает значения коэффициента сложности по трудоемкости «условного изделия»,  равной единице К_сл = 1. Под «условным изделием» необходимо понимать наиболее сложное изделие определенного класса к которому относится рассматриваемое. Примером классификации деталей машиностроительного производства могут служить технологические и конструкторские классификаторы [2]. Общую сложность изделия выражают суммой частных коэффициентов сложности К_слj с учетом их значимости Т_j^отн по формуле

        (1)

Частные коэффициенты сложности К_слj определяются через коэффициенты , значения которых зависят от уровня технических факторов, например обрабатываемости материала, формы изделия, размерности и прогрессивности конструктивного решения, наличия дополнительных требований к формообразованию. Они могут быть приняты в виде ряда коэффициентов, характеризующих оцениваемый параметр, либо быть непосредственно рассчитаны. Принимается, что 0< <1. Наиболее предпочтительным значением фактора примем = 1, наименее предпочтительным = 0. По мере изменения в анализируемой конструкции учитываемых факторов от наименее предпочтительных к наиболее предпочтительным уменьшается значение частной сложности изделия К_слj

        ( 2)

Но так  как  , то

        ( 3)

Необходимо  в качестве факторов выбирать характеристики, не зависящие (или слабо зависящие) друг от друга.

Данная модель позволяет учитывать независимо характеристику каждого из параметров, характеризующих изделие с той или иной стороны относительно этого же параметра условной конструкции сложность, которой по каждому из факторов принята за единичное значение. Также следует отметить, что в случае неравнозначности выбранных для оценки факторов можно проставить для всех выбранных частных характеристик вектор приоритетов. Данный способ оценки позволяет производить расчеты непосредственно по рабочему чертежу изделия, что является очень наглядно и доступно даже для рабочего невысокой квалификации.

Недостатком данного метода является невозможность принятия однозначного решения по трудоемкости конструкции ввиду оценки этапов обработки только на “заключительных” рабочих ходах при съеме материала, что не отражает общего времени на обработку изделия. Выходом в данной ситуации является применение других показателей ресурсоемкости. На практике при оценке технологичности конструкции изделия совместно с выбранным показателем трудоемкости в случае его недостаточной характеристики изделия чаще всего применяют показатель материалоемкости изделия, что полностью устраняет в данном случае выявленный выше недостаток.

Применяя в практической работе расчетные методы определения  трудоемкости изделия, разработчик  конструкции изделия часто использует статистические данные, полученные в условиях ограниченного числа опытов. В этом случае необходимо проводить оценку точности получаемых результатов с учетом следующих положений [1]:

- при изготовлении изделия  на различных предприятиях оценку  точности и соответствующие ей значения поправок нужно определять дифференцированно применительно к условиям каждого предприятия;

- при оценке точности  укрупненного определения трудоемкости  из основе членения изделия  по видам производств, суммарную  ошибку следует вычислять квадратическим сложением ошибок всех составных частей;

- с увеличением числа  оцениваемых составных частей  точность суммарного результата  повышается, так как при этом  неизбежно взаимное исключение ошибок с разными знаками.

Укрупненная блок-схема  определения трудоемкости изделия в соответствии с выбранным методом оценки сложности изделия и учетом точности получаемых результатов приведена на рисунке 1.

Рисунок1

Оценка точности определения трудоемкости изделия  может быть проведена одним из трех способов:

- оценка точности построением и сопоставлением интегральных и дифференциальных законов распределения относительной погрешности метода.

- оценка точности определения  погрешности при вычислении значений  функции, аргументы которой заданы  приближенно с помощью дифференциала этой функции.

- оценка точности на  основе определения статистических  оценок погрешности.

Таким образом, учитывая, что оценка трудоемкости изделия  оценивается по сложности его  конструкции, которая не предусматривает  наличия дифференцированных либо интегрированных оценок параметров, точность конечного результата адекватности получаемых значений  целесообразно оценивать с помощью метода статистических оценок погрешности.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Технологичность конструкции  изделия: Справочник. Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др. Под общ. ред. Ю.Д.Амирова.- М.: Машиностроение. 1990.

2. Технологический  классификатор деталей машиностроения  и приборостроения. ВНИИНМАШ. М.: ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 1987.