Методы стандартизации

Стандартизация базируется на общенаучных и специфических методах. Наиболее широкое применение в работах по стандартизации получили следующие методы:

- упорядочение объектов стандартизации;

- параметрическая стандартизация;

- унификация продукции;

- агрегатирование;

- комплексная стандартизация;

- опережающая стандартизация.

Упорядочение объектов стандартизации – это универсальный метод в области стандартизации продукции, процессов и услуг, направленный на сокращения многообразия, который состоит из отдельных методов: систематизации, классификации, селекции, симплификации, типизации и оптимизации.

Систематизация предметов, явлений или понятий в стандартизации заключается в научно-обоснованном последовательном классифицировании и ранжировании в определённом порядке и последовательности, совокупности объектов стандартизации, образующей чёткую систему, удобную для использования. При этом учитывается взаимосвязь объектов систематизации. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов.

Разновидностью систематизации является классификация. Она преследует цель расположить предметы, явления или понятия по классам, подклассам, разрядам и размерам в зависимости от их общих признаков, то есть создать системы соподчинённых объектов. В качестве международной системы принята универсальная десятичная система (УДК). Её используют в публикациях, журналах, библиографических каталогах и т.п.

Для классификации промышленной и сельскохозяйственной продукции используют единую десятичную систему классификации продукции (ЕДСКП). Примером может служить Общероссийский классификатор (ОКП), который систематизирует всю товарную продукцию в виде различных классификационных группировок и конкретных наименований продукции.

Он представляет собой систематизированный свод кодов и наименований продукции, являющейся предметом поставки и состоит из классификационной (К-ОКП) и ассортиментной (А-ОКП) частей. Классификационная часть представляет собой свод кодов и наименований классификационных группировок, систематизирующих продукцию по определённым признакам. Всё множество продукции делят на 100 классов в соответствии с отраслями производства и конкретизируют её по свойствам и назначению. Затем каждый класс делят на 10 подклассов, каждый подкласс на 10 групп, каждую группу на 10 подгрупп и каждую подгруппу на 10 видов. Каждый вид может включить 9999 конкретных наименований продукции. Ассортиментная часть – это свод кодов и наименований, идентифицирующих конкретные типы, марки и т. п.

Общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации – это нормативные документы, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию, в соответствии с её классификацией и являющиеся обязательными для применения при создании государственных информационных систем (кластеров) и информационных ресурсов и межведомственном обмене информацией.

Структура кода представляет собой, как правило, графическое изображение последовательности расположения знаков кода и соответствующие этим знакам наименование уровней деления.

Структура кода для Общероссийского классификатора продукции ОК 005 – 93 (ОКП) представлена на рис. …

ХХ ХХХХ

------------------------ Вид

------------------------------------- Подвид

-------------------------------------------------- Группа

------------------------------------------------------------------ Подкласс

--------------------------------------------------------------------------------------- Класс

Рис. … . Структура кода для Общероссийского классификатора продукции

Селекция объектов стандартизации – это деятельность, заключающаяся в отборе таких конкретных объектов, которые признаются целесообразными для дальнейшего производства и применения в общественном производстве.

Симплификация (упрощение) – это деятельность, заключающаяся в отборе таких конкретных объектов, которые признаются нецелесообразными для дальнейшего производства и применения в общественном производстве.

Это метод стандартизации, заключающийся в уменьшении количества типов или других разновидностей изделий до числа, достаточного для удовлетворения существующих в данное время потребностей. При симплификации оставляют только те составные части и детали, которые считают необходимыми. В объекты симплификации не вносят каких-либо технических усовершенствований.

Процессы селекции и симплификации осуществляются параллельно. Им предшествует классификация и ранжирование объектов и специальный анализ перспективности и сопоставления объектов с будущими потребностями.

Типизация – это метод стандартизации, заключающийся в установлении типовых объектов для данной совокупности, применяемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению.

Типизация развивается в трёх основных направлениях:

- стандартизация типовых технологических процессов;

- стандартизация типовых конструкторских изделий общего назначения;

- создание НТД, устанавливающих порядок проведения каких-либо работ, расчётов, испытаний и т. п.

Типизация технологических процессов – это разработка технологического процесса для производства однотипных деталей иди сборки однотипных составных частей или изделий той или иной классификационной группы.

Типизация технологических процессов вызвана необходимостью сокращения неоправданно большого их количества на однотипные детали или сборочные единицы. Очень часто технологический процесс разрабатывается заново без учёта существующего опыта. При смене объекта производства весь объём технологических разработок повторяется заново, и значительная часть технологических процессов дублирует ранее разработанные процессы.

Типизация технологических процессов при их оптимизации позволяет исключить указанные недостатки и ускорить процесс подготовки производства.

Технологическое подобие деталей определяется совокупностью конструктивных признаков и технологическими характеристиками деталей.

Типизации технологических процессов должна предшествовать работа по классификации деталей, составных частей и изделий, технологических операций, приспособлений, режущего инструмента и средств измерений. Типовой технологический процесс должен быть общим для группы деталей, иметь единый план обработки по основным операциям, однотипное оборудование и оснастку.

При разработке типового технологического процесса за основу может быть взят наиболее совершенный действующий технологический процесс или спроектированный новый. Типизация технологических процессов получила широкое распространение особенно при внедрении Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП).

Типизация конструкций изделий – это разработка и установление типовых конструкций, содержащих общие для ряда изделий, их составных частей и деталей конструктивные параметры. При типизации анализируется не только уже существующие типы и типоразмеры изделий, их составные части и детали, но и разрабатываются новые, перспективные, учитывающие достижения науки и техники.

Оптимизация объектов стандартизации заключается в нахождении оптимальных главных параметров (параметров назначения), а также значений всех других показателей качества и экономичности.

В отличие от работ по селекции и симплифиакции, базирующихся на несложных методах оценки и обоснования принимаемых решений, например экспертных методов, оптимизация объектов стандартизации осуществляют путём применения специальных экономико-математических методов и моделей оптимизации. Целью оптимизации является достижение оптимальной степени упорядочения и максимально возможной эффективности по выбранному критерию.

На рис. … иллюстрируется пример выбора оптимального значения одного из параметров стандартизируемых изделий. Кривая 1 показывает зависимость функции потерь в случае, когда при стандартизации выбрано максимально возможное значение параметра; на кривой 2 – аналогичный случай, но в качестве стандартного выбран минимальный параметр; кривая 3 - средние суммарные потери. Оптимальное значение может быть выбрано при минимальном значении суммарной функции потерь.

Рис. … . Выбор оптимальных значений параметров стандартизируемых изделий

Параметрическая стандартизация применяется для установления рациональной номенклатуры выпускаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации производства. Для этого необходима разработка стандартов на их параметрические ряды. Стандарты данного вида направлены на сокращение до целесообразного минимума конкретных типов, видов и моделей изделий. Как правило, эти стандарты являются перспективными, и их требования направлены на внедрение в производство прогрессивных, технически более совершенных и производительных машин, оборудования, технологий и других видов продукции.

Параметр продукции – это количественная характеристика её свойства. Наиболее важными (основными) параметрами являются характеристики, определяющие назначение продукции и условия её использования:

- размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);

- весовые параметры (масса отдельных видов спортинвентаря);

- параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность кондиционеров, скорость движения транспортных средств);

- энергетические параметры (мощность двигателя и пр.).

Продукция определённого назначения, принципа действия и конструкции, то есть продукция определённого типа, характеризуется рядом параметров. Такой набор установленных значений параметров называют параметрическим рядом. Он представляет закономерно построенную в определённом диапазоне совокупность числовых значений главного параметра изделий одного функционального назначения и аналогичных по кинематике или рабочему процессу.

Из всех параметров, характеризующих изделие, выделяют главный и основные параметры.

Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель изделия и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. При выборе основных параметров следует руководствоваться следующими принципами:

- номенклатура основных параметров должна быть минимальной, чтобы не ограничивать процесс совершенствования конструкций и технологии изготовления изделий;

- параметры, включаемые в номенклатуру основных, должны быть стабильными, то есть оставаться неизменными при конструктивных модификациях и техническом усовершенствовании;

- основные параметры не должны зависеть от таких часто изменяемых факторов, как технология изготовления, применяемые материалы, методики расчёта и т.п.

При построении и выборе рядов на конкретный параметр существуют два основных метода технического и экономического обоснования.

При методе технически обоснованных рядов задача сводится к тому, чтобы построить ряд на параметр изделий, который может быть функционально зависим от другого параметра, параметрический ряд на который задан (известен). Этот же метод должен использоваться в случаях, когда параметр анализируемого изделия связан по функциональному или эксплуатационному назначению с параметрами другого изделия, ряд на который задан.

Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр – это размеры изделий.

На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретного типов (моделей) изделий одинаковой конструкции и одного функционального назначения. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто используют R10.

Общая методика построения параметрического ряда предусматривает следующие виды работ:

- выбор границ ряда;

- выбор характера границ ряда;

- определение числа членов ряда, то есть числа типоразмеров изделий.

Наибольшее и наименьшее значение главного параметра, а также частоту (градацию) ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учётом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития выпускаемой продукции, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.

Для рационального сокращения номенклатуры изготавливаемых изделий проводят их унификацию и разрабатывают стандарты на параметрические ряды изделий, что повышает серийность, способствует специализации производства и улучшению качества.

Унификация согласно определению, данному комитетом ИСО/СТАКО, - это форма стандартизации, заключающаяся в объединении двух и более НТД в одном с таким расчётом, чтобы регламентируемые этим документом изделия были взаимозаменяемы.

Унификация – это деятельность, представляющая научно-технический метод по рациональному сокращению в результате отбора числа деталей, агрегатов одинакового функционального назначения. Она базируется на классификации и ранжировании, селекции и симплификации, типизации и оптимизации элементов готовой продукции. Основными направлениями унификации являются:

- разработка параметрических и типоразмерных рядов изделий, их составных частей и деталей;

- разработка типовых изделий в целях унификации групп однородной продукции;

- разработка унифицированных технологических процессов, включая технологические процессы для специализированных производств продукции межотраслевого применения;

- ограничение целесообразным минимумом номенклатуры разрешаемых к применению изделий и материалов.

Унификация – это наиболее распространённая и эффективная форма стандартизации. Унификацию можно осуществлять до стандартизации, если её результаты не оформляются стандартом. Но стандартизация изделий, их составных частей и деталей обязательно предполагает их унификацию. Если разрабатывается стандарт, который будет применяться в нескольких отраслях промышленности, то допускается большее число типоразмеров. Дальнейшее их сокращение может быть достигнуто путём составления отраслевых или внутризаводских ограничительных перечней типоразмеров изделий, их составных частей и деталей.

Унификации подлежат также другие виды продукции, в том числе марки материалов и их размеры, инструмент, технологическая оснастка, а также методы испытания и контроля, документация, процессы, нормы, требования, обозначения и т.д.

Унификации могут предшествовать систематизация и классификация объектов.

Различают следующие виды унификации: типоразмерную, внутриразмерную и межтиповую.

Типоразмерная унификация применяется в изделиях одинакового функционального назначения, отличающихся друг от друга числовым значением главного параметра.

Внутриразмерная 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, относящихся к различным типам и различного конструктивного исполнения.

Работы по унификации могут проводиться на следующих уровнях:

- в рамках одного предприятия;

- отраслевом (для ряда предприятий отрасли);

- межтораслевом, то есть охватывать номенклатуру изделий, их составные части и детали, которые находят применение в различных отраслях экономики.

Степень унификации характеризуется уровнем унификации продукции – насыщенностью продукции унифицированными, в том числе стандартизованными, деталями, узлами и сборочными единицами. Одним из обязательных показателей уровня унификации является коэффициент применяемости (унификации) на уровне типоразмеров К %, который вычисляется по формуле:

n - n

К = --------- 100%,

n

где n – общее число (количество) деталей (типоразмеров) в изделии, шт.; n – число (количество) оригинальных деталей (типоразмеров, разработанных впервые), шт.

Применение унификации позволяет:

- заметно уменьшить объём конструкторских работ и сократить сроки проектирования;

- уменьшить время на подготовку производства и освоения выпуска новой продукции;

- повысить объём выпуска продукции за счёт специализации;

- повысить качество продукции.

Однако проведение унификации, сопровождается определёнными затратами и требует экономического обоснования. Неоправданно осуществлённая унификация может дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использовать большие унифицированные детали, вызывающие неоправданное эксплуатационными условиями увеличение массы, габаритов и трудоёмкости изготовления изделий.

Оптимизировать унификацию – это значит стандартизировать такие конструкции и их размерные ряды, при которых суммарная эффективность в сфере производства и эксплуатации была бы наибольшей.

На рис. … представлена зависимость экономического эффекта от типа производства. Кривая 1 характеризует изменение экономического эффекта в зависимости от сокращения типоразмеров изделий и, следовательно, увеличения объёма выпускаемой продукции, то есть специализации производства. Кривая 2 характеризует затраты, связанные с унификацией.

Кривая 3 характеризует суммарный экономический эффект, получаемый за счёт улучшения качества изделий и экономичности производства. На участке АБ эффективность невысокая, и затраты, связанные с унификацией, очень низки. На участке БВ резко растёт суммарная эффективность и достигает максимума в точке В. Дальнейшее сокращение типажа и повышение серийности мало увеличивает эффект в сфере производства, так как специализация уже осуществлена, затраты продолжают расти (участок ВГ). На участке ГД дальнейшее сокращение типоразмеров экономически неэффективно.

Рис. … Зависимость экономического эффекта от типа производства.

Агрегатирование – это метод создания изделий из отдельных стандартных унифицированных автономных узлов или модулей, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости в различном числе и различных комбинациях.

Как показывает опыт промышленности, конструкции большинства изделий могут быть разделены на несколько автономных агрегатов (узлов или модулей).

Разделение изделий производят на основе структурного анализа их составных частей, позволяющего выделить автономные функциональные узлы (агрегаты) с учётом применения их в ряде других изделий. Затем агрегаты унифицируют, стандартизируют и они могут составлять конструктивно-унифицированные (типоразмерные) ряды. Агрегаты изготавливают независимо один от другого и они обладают полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам. Унифицированные агрегаты должны иметь оптимальную конструкцию высокого качества и состоять по возможности, из наименьшего числа наименований деталей. Сборка этих агрегатов должна быть простой и надёжной; она производится с помощью разъёмных резьбовых, шлицевых и других соединений. После сборки изделия должны обладать требуемой точностью, надёжностью, долговечностью, жёсткостью, виброустойчивостью и иметь другие оптимальные показатели качества, определяемые их эксплуатационным назначением.

Агрегатирование даёт возможность уменьшить объём проектно-конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства, снизить трудоёмкость изготовления изделий и снизить расходы на ремонтные операции.

Принцип агрегатирования широко используется при стандартной, переналаживаемой оснастки, изготавливаемой из стандартных узлов, деталей и заготовок. Примером могут служить универсально-сборные приспособления (УСП). Такие приспособления компонуют из окончательно и точно обработанных взаимозаменяемых элементов: угольников, стоек, призм, опор, прихватов, зажимов, крепёжных деталей и др.

Систему УСП широко используют на опытных заводах и в условиях мелкосерийного производства, то есть там, где конструирование и изготовление специальных приспособлений экономически невыгоден. Агрегатирование используется при создании контрольно-измерительных приборов, а также в радиоэлектронике.

Результатом развития агрегатирования является модульный принцип конструирования систем (изделий, поточных и автоматизированных линий и т. п.).

Унификация и агрегатирование позволяют перейти от конструирования и производства необоснованного оригинального и дорогого оборудования к его созданию и выпуску на основе проверенных оптимальных унифицированных агрегатов. При этом в создаваемых компоновках обеспечиваются оптимальные показатели качества, а сроки проектирования и освоения новой техники сокращается с 4 – 6 до 1,5 – 2 лет (за счёт использования освоенных ранее и проверенных в эксплуатации агрегатов). Соответственно затраты на проектирование и освоение серийного производства снижаются в 1,5 – 2 раза, растёт выпуск продукции при тех же производственных мощностях, а себестоимость их изготовления уменьшается на 25 – 30%. Агрегатирование упрощает изготовление, сборку и эксплуатацию изделий, сокращает их металлоёмкость и издержки на ремонт.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при частой сменяемости или модернизации изготавливаемых изделий агрегатирование является наиболее прогрессивным методом конструирования, обеспечивающим ускорение технического прогресса и большой экономический эффект.