Международная организация по стандартизации (ИСО)
Определение оптимального уровня унификации и стандартизации
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ УНИФИКАЦИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ. МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ИСО
ЛЕКЦИЯ 2
План лекции:
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, условий 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:
где n – общее количество типоразмеров изделий;
n о – количество оригинальных типоразмеров.
Применение унификации позволяет заметно уменьшить объем конструкторских работ и сократить сроки проектирования; уменьшить время на подготовку производства и 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 3 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.
Важнейшим фактором технического прогресса в мире является международная стандартизация, позволяющая увязать и систематизировать требования мировой торговли и интересы потребителей, способствовать наиболее полному использованию производительных сил.
Для успешного осуществления торгового, экономического и научно-технического сотрудничества различных стран первостепенное значение имеет международная стандартизация, поскольку различия национальных стандартов на одну и ту же продукцию, предлагаемую на мировом рынке, являются барьером на пути развития международной торговли.
Научно-техническое сотрудничество в области стандартизации направлено на гармонизацию национальной системы стандартизации с международной, региональными и прогрессивными национальными системами стандартизации.
В развитии международной стандартизации заинтересованы как индустриально развитые страны, так и страны развивающиеся, создающие собственную национальную экономику.
Рисунок 3 – Зависимость экономического эффекта от типа производства
Кривая 3 характеризует суммарный 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 серий-
Под уровнем унификации и стандартизации изделий понимают насыщенность их, соответственно, унифицированными и стандартными частями (деталями, агрегатами).
1. Коэффициент применяемости:
Где n - общее число типоразмеров деталей в изделии;
n 0 - число типоразмеров оригинальных деталей, т.е. деталей, разработанных впервые для этого изделия.
Коэффициент применяемости может рассчитываться:
- 1) по типоразмерам деталей (формула 2.1);
- 2) по сборочным единицам (в формуле (2.1) вместо n и n 0 будут общее число и число оригинальных сборочных единиц в изделии);
- 3) по трудоёмкости, массе, стоимости, числу деталей (подход аналогичный, на основе формулы 2.1).
- 2. Коэффициент межпроектной (взаимной) унификации, Kму, %:
где Н число рассматриваемых изделий (проекторов);
n i - число типоразмеров сборочных единиц (деталей) вi-м изделии;
Q - число типоразмеров i=1 сборочных единиц вN изделиях;
g i число разновидностей типоразмеров одного наименования в j-той сборочной единице;
Q количество типоразмеров составных частей, из которых состоит группа из Н изделий;
n max - максимальное число типоразмеров сборочных единиц одного изделия (проекта).
3. Коэффициент повторяемости составных частей в общем числе составных частей изделия Kп,%:
где N - общее число всех составных частей изделия;
n - общее число типоразмеров оригинальных составных частей (деталей и сборочных единиц).
При расчёте приведённых коэффициентов крепёжные детали, детали соединений, шпонки, прокладки, лампочки и другие подобные детали не учитываются.
Оптимальный уровень унификации стандартизации определяется по сравнительной себестоимости нескольких вариантов изготовления изделия.
По заданному варианту решить задачу 1.
Работы, выполняемые при стандартизации, позволяют улучшить процессы проектирования и изготовление самых разных машин, агрегатов и устройств, а также разработку наукоемких производств и услуг, что значительно сокращает время, необходимое для освоения новых изделий и обеспечивает стабильность качества.
К основным работам, выполняемым по стандартизации, относится унификация деталей, узлов, агрегатов, машин, приборов.
Унификация – это приведение объектов одинакового функционального назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе об их эффективной применяемости).
Эффективность работ по унификации и стандартизации характеризуется ее уровнем, т.е. насыщенностью продукции унифицированными, в том числе стандартизированными, деталями, узлами и сборочными единицами.
Одним из показателей уровня унификации является коэффициент применяемости (унификации) К пр.
Коэффициент применяемости К пр показывает уровень применяемости составных частей, т.е. уровень использования во вновь разрабатываемых конструкциях деталей, узлов, механизмов, применявшихся ранее в предшествовавших аналогичных конструкциях. Рассчитывают по количеству типоразмеров, по составным частям изделия или в стоимостном выражении.
Коэффициент применяемости в различных отраслях промышленности в основном определяют с помощью дифференцированных показателей, характеризующих уровень (степень) унификации изделий (в %):
1. по числу типоразмеров определяют по формуле:
где n - общее число типоразмеров;
n 0 - число оригинальных типоразмеров, которые разработаны впервые для данного изделия.
Типоразмером называют такой предмет производства (деталь, узел, машину, прибор), который имеет определенную конструкцию (присущую только данному предмету), конкретные параметры и размеры и записывается отдельной позицией в графу спецификации изделия.
2. по составным частям изделия определяют по формуле:
где N - общее число составных частей изделия;
N 0 - число оригинальных составных частей изделия.
3. по стоимостному выражению определяют по формуле:
где С - стоимость общего числа составных частей изделия;
С 0 - стоимость числа оригинальных составных частей изделия.
Любая из приведенных формул характеризует уровень унификации только с одной стороны. Более полную характеристику уровня унификации изделия может дать комплексный показатель - коэффициент применяемости, который можно представить в виде:
где А у.в - вес всех унифицированных деталей в изделии;
С у - средняя стоимость веса материала унифицированных деталей;
А у.т - суммарная трудоемкость изготовления унифицированных деталей;
А д.в - общий вес изделия;
С т - средняя стоимость веса материала изделия в целом;
А д.т - полная трудоемкость изготовления изделия.
h - средняя стоимость нормо-час;
Коэффициент повторяемости составных частей в общем числе составных частей данного изделия К п (%) характеризует уровень унификации и взаимозаменяемость составных частей изделий определенного типа:
где N- общее число составных частей изделий,
n - общее число оригинальных типоразмеров.
Среднюю повторяемость составных частей в изделии характеризует коэффициент повторяемости:
Задача 1
Определить коэффициенты применяемости и повторяемости для составных частей автомобиля.
Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также удельный вес стандартных и унифицированных элементов изделия. Под составными частями понимают детали или сборочные единицы.).5
Составные элементы в изделии могут быть следующими:
Стандартными, относят составные части, выпускаемые в соответствии с ГОСТ, созданные на основе международных и национальных стандартов;
Унифицированными, созданные на основе стандартов организаций: 1) выпускаемые по стандартам предприятия, если они используются хотя бы в двух различных изделиях данного предприятия;2) получаемые с других предприятий в порядке кооперирования; 3) заимствованные из других разработок.
К показателям стандартизации и унификации относятся:
Коэффициент применяемости;
Коэффициент повторяемости;
Коэффициент взаимной унификации для группы изделий.
Оригинальными, созданные для одного изделия;
Заимствованными, спроектированные как оригинальные для конкретного изделия, но применяемые в двух и более изделиях.
Основные показатели для оценки уровня стандартизации и унификации следующие:
1) коэффициент унификации К ун, показывает удельный вес стандартных, унифицированных и заимствованных элементов, определяется по формуле (3):
где?G ст - количество стандартных элементов в изделии;
G ун - количество унифицированных элементов в изделии;
G з - количество заимствованных элементов в изделии;
G общ - общее количество элементов в изделии.
Определим коэффициент унификации для газовый плиты «GEFEST 3100»:
К ун = (201+ 10+16)= 0,77
2) коэффициент применяемости К пр показывает, какова доля наименований стандартных N ст, унифицированных N ун и заимствованных,N з элементов в общем количестве наименований N о элементов в изделии, определяемый по формуле (4):
где? N ст - количество наименований стандартных элементов;
N ун - количество наименований унифицированных элементов;
N з - количество наименований заимствованных элементов;
N общ - общее количество наименований элементов в изделии
Коэффициент применяемости для газовый плиты «GEFEST 3100» в соответствии с формулой равен:
К пр = (9+6+7)/52=0,42
3) Коэффициент повторяемости К повт показывает отношение количества применяемых элементов в изделии к суммарному наименованию и рассчитывается по формуле (5):
где? G общ - общее количество элементов в изделии;
N общ - общее количество наименований в изделии).6
Коэффициент повторяемости для газовый плиты «GEFEST 3100» будет равен:
К повт = 5,63.
Патентно-правовые показатели
Патентно-правовые показатели качества продукции характеризуют степень патентной защиты изделия в Российской Федерации и за рубежом, а также уровень патентной чистоты изделия.
По этим показателям определяется уровень патентно-правовой защиты изделия, который рассчитывается на основе безразмерных показателей патентной защиты и патентной чистоты.
Патентно-правовые показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных в изделии, и их патентную защиту и являются существенным фактором при определении конкурентоспособности продукции.
Показатель патентной защиты изделия определяется как отношение количества составных частей изделия, защищенных патентами и свидетельствами в стране к общему количеству составных частей в данном изделии. При этом в зависимости от назначения и характера конкретного изделия все его составные части могут быть разделены на несколько групп значимости и каждой составной части изделия присвоен коэффициент весомости.
Показатель патентной защиты Ппз характеризует количество и весомость новых отечественных изобретений, реализованных в данном объекте, т.е. характеризует степень защиты объекта принадлежащими отечественным ученым и организациям авторскими свидетельствами России и патентами за рубежом (на российские изобретения), рассчитывается по формуле (6):
ППЗ 2 - показатель защиты объекта патентами за рубежом, принадлежащими российским ученым и организациям.
ППЗ = 0,9 + 0,1 = 1
где Ki - коэффициент весомости i-той составной части объекта, защищенной авторскими свидетельствами России;
Рассчитаем показатель патентной защиты по известным формулам:
ППЗ1 = 9/10 = 0,9
Показатель патентной защиты объекта патентами за рубежом, принадлежащими российским ученым и организациям ППЗ2 определяется по формуле (8):
где Kj- коэффициент весомости, зависящий от числа стран, в которых получены патенты, и важности этих стран для экспорта объекта или продажи лицензий;
j - коэффициент весомости j-той составной части объекта, защищенной принадлежащими учёным и организациям России патентами за рубежом;
m - число составных частей, защищенных принадлежащими ученым и организациям России патентами за рубежом;
N j - количество j-тых составных частей объекта;
N - общее количество составных частей объекта.
Ki K j Ka определяются экспертным методом.
Рассчитаем показатель патентной защиты по известным формулам:
П ПЗ2 = 1/10 = 0,1
Показатель патентной чистоты изделия определяется в виде разности между единицей и достигнутым значением показателя патентной защиты изделия. Этот показатель позволяет ответить на вопрос, насколько возможна беспрепятственная реализация изделия внутри страны и за рубежом. Патенто-чистым в отношении какой-либо страны изделие может быть в том случае, если оно не содержит технических решений, попадающих под действие патентов, свидетельств исключительного права на изобретения, полезные модели, промышленные образцы и товарные знаки, зарегистрированные в данной стране.
Проверка патентной чистоты изделия проводится, как правило, в отношении стран предполагаемого экспорта и ведущих государств по его производству. В связи с территориальным характером действия патента рассматриваемый показатель должен определяться отдельно для Российской Федерации и для каждой страны предполагаемого экспорта.
В дополнение к рассмотренным показателям используется также показатель территориального распространения патентной чистоты данного изделия, определяемый в виде отношения числа стран, по которым изделие обладает патентной чистотой к числу стран вероятного экспорта изделий или возможной продажи лицензий.
Показатель патентной чистоты (ППЧ) характеризует возможность беспрепятственной реализации объекта на рынках сбыта, и определяется по формуле (9):
где Kj - коэффициент весомости, зависящий от числа стран, в которых получены патенты, и важности этих стран для экспорта объекта или продажи лицензий; Kt - коэффициент значимости t-тых составных частей объекта;
S - общее число t-тых составных частей объекта (число групп значимости); Nt - количество t-тых составных частей объекта, подпадающих под действие патентов в данной стране; и незащищенных приобретением этих патентов
N -- общее количество составных частей объекта.).8, стр. 128
Рассчитаем показатель патентной чистоты для исследуемой газовой плиты по формуле (11):
Из этого следует, что товару ничего не мешает как на Российском рынке, так и на зарубежном.
конкурентоспособность газовый плита патентный
Основные работы, выполняемые при стандартизации: систематизация объектов, явлений или понятий; кодирование и классификация технико-экономической информации; унификация и симплификация деталей, сборочных единиц, узлов, агрегатов, машин, приборов; типизация конструкций, изделий и технологических процессов; агрегатирование машин и других изделий.
Систематизация объектов, явлений или понятий преследует цель расположить их в определенном порядке и последовательности, образующей четкую систему, удобную для пользования. При систематизации учитывается взаимосвязь объектов. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов. Применяют и порядковую нумерацию систематизируемых объектов или расположение их в хронологической последовательности (Госстандарт России регистрирует ГОСТЫ по порядку номеров, после которого в каждом стандарте указывается год его утверждения или пересмотра).
Вычислительная техника работает с информацией, представленной только в закодированном виде, в виде сочетания различных цифр, букв. Кодирование информации предполагает обязательную систематизацию и классификацию. Кодирование представляет собой образование по определенным правилам и присвоение кодов объекту или группе объектов, позволяющее заменить знаками (символами) наименования этих объектов. С помощью кодов обеспечивается идентификация объектов с помощью минимального числа знаков. Унификация - 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. При унификации устанавливают минимально необходимое, но достаточное число типов, видов, сборочных единиц и деталей, обладающих высокими показателями качества и полной взаимозаменяемостью. Унификация помогает выделить отдельные образцы, прототипы которых в тех или иных размерах и параметрических вариантах применяются во многих изделиях. В процессе развития унификации определяются два основных ее направления: ограничительное и компоновочное. Ограничительное направление характеризуется проведением анализа номенклатуры выпускаемых изделий и ограничение ее до минимально необходимой номенклатуры типоразмеров изделий и их элементов. Компоновочное направление характеризуется проведением анализа потребности и выявлением номенклатуры изделий, необходимых народному хозяйству. По содержанию унификация подразделяется на:
внутриразмерную, когда унификация охватывает все разновидности (модификации) определенной машины как в отношении ее базовой модели, так и в отношении модификаций этой модели; межразмерную, когда унифицируют не только модификации одной базовой модели, но и базовые модели машин разных размеров данного параметрического ряда; межтиповую, когда унификация распространяется на машины разных типов, входящих в различные параметрические ряды. Унификация может проводиться на заводском, отраслевом и межотраслевом уровнях. Ограничительное направление унификации получило название симплификации. Симплификация - форма стандартизации, цель которой уменьшить число типов или других разновидностей изделий до числа, достаточного для удовлетворения существующих в данное время потребностей. Типизация конструкций изделий - разработка и установление типовых конструкций, содержащих конструктивные параметры, общие для изделий, сборочных единиц и деталей. При типизации не только анализируют уже существующие типы и типоразмеры изделий, их составные части, но и разрабатывают новые, перспективные, учитывающие достижения науки и техники и развитие промышленности. Типизация технологических процессов - разработка и установление процесса для производства однотипных деталей или сборки однотипных составных частей или изделий той или иной классификационной группы. Агрегатирование - принцип создания машин, оборудования из унифицированных стандартных агрегатов (автономных сборочных единиц), устанавливаемых в изделии в различном числе и комбинациях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и размерам. Выделение агрегатов выполняют на основе кинематического анализа машин и их составных частей с учетом применения их в других машинах. При этом стремятся, чтобы из минимального числа типоразмеров автономных агрегатов можно было создать максимальное число компоновок оборудования. Определение оптимального уровня унификации и стандартизации Изготовителям выгодно иметь более разреженный ряд изделий, что позволяет уменьшить затраты на освоение производства, сократить номенклатуру оснастки. Для потребителей более выгоден густой ряд, позволяющий оптимально расходовать собственные ресурсы (площади, энергию, расходные материалы и т.д.)).
Критерием для выбора сравниваемых рядов является минимум затрат на изготовление и эксплуатацию изделия. Комплексная стандартизация позволяет обеспечить технико-экономическую эффективность группы объектов в целом, и зависит от решения задачи ее оптимального ограничения. Недостаточный охват нормативно-технической документацией элементов комплексной стандартизации и их показателей не приведет к желаемому результату. Слишком глубокий охват экономически невыгоден, так как, начиная с некоторого максимума, дальнейшее расширение границ стандартизации резко повышает стоимость работ по стандартизации, но мало отражается на уровне качества объектов стандартизации.
Вопрос оптимального ограничения должен решаться в каждом конкретном случае.