Классификация технических систем по способу изготовления

Для изготовления определенных групп технических систем требуется однотипное технологическое оборудование. Например, на одном и том же оборудовании можно изготовить паровые котлы и химические емкости. Детали машин можно также свести в технологические группы по принципу сходства технологических операций изготовления, где главным отличительным признаком будет служить форма.

Такая классификация позволяет рационально провести технологическую подготовку производства и повысить эффектив­ность производственного процесса, поскольку дает возможность объединить рабочие места для изготовления одинаковых по способу изготовления деталей. Это в свою очередь облегчает специализацию рабочих цехов, предприятий, которая является составной частью так называемой груп­повой технологии обработки.

Классификация технических систем по степени конструктивной сложности

Технические системы можно также классифицировать с точки зрения конструктивной сложности.

При планировании конструкторской работы сте­пень конструктивной сложности разрабатываемой технической системы служит критерием для установки определенных времен­ных рамок инженерной работы.

Рассмотри классификацию деталей машин по степени сложности их конструкции (таблица 2.3).

Таблица 2.3 – Примеры классификации деталей машин по степени конструктивной сложности

Степень конструктивной сложности	Характеристика	Примеры
1	2	3
1	Очень простые детали с неболь­шим количеством контрольных размеров невысокой точности	Опорная шайба, простой рычаг, небольшой вал, болт, крепеж­ная скоба
2	Простые детали с большим коли­чеством контрольных размеров	Рычаг, шкив, простое штампо­ванное изделие
3	Более сложные детали	Шестерня, шлицевой вал
4	Более сложные детали с большим количеством контрольных разме­ров	Довольно сложные отливки, не­большие поковки

Продолжение таблицы 2.3

1	2	3
5	Очень сложные детали	Сложные отливки кожухов и поковки средних размеров
6	Очень сложные и большие детали	Каркасы, кожухи машин, свар­ные или литые станины
7	Особо сложные детали больших размеров и необычной формы с точным выдерживанием большого количества контрольных размеров	Лопасти турбины, большие по­ковки, прецизионные отливки сложной формы

Критериями оценки степени конструктивной сложности слу­жат: степень оригинальности конструкции, сложность выполняе­мых функций; сложность расчетов; размеры, точность их выполнения и качество обработки; требования, предъявляемые к таким характеристи­кам, как масса, технологичность конструкции, затраты, требова­ния к внешнему виду и т.п.

Классификация элементов технических систем по степени стандартизации и происхождению

Такая классификация очень важна для оценки экономичнос­ти конструкции. По степени стандартизации технической систе­мы можно судить о целесообразности и возможных масштабах ее производства в рамках данного предприятия. На рисунке 2.2 пред­ставлена структура групп и деталей некоторой технической системы.

Рисунок 2.2 – Классификация элементов по степени стандартизации и происхождению

Количество всех конструктивных элементов (или групп) технических систем равно

n = n_о + n_з + n_т + n_т + n_н + n_с + n_по + n_{пн, пт} + n_пс .

Следующая формула выражает соотношение долей элементов отдельных категорий:

n_о / n + n_з /n + n_т /n + n_т / n + n_н /n + n_с / n + n_по / n + n_{пн, пт} / n + n_пс /n = 1.

С экономической точки зрения n_о и n_по должны быть как можно меньшими, поскольку они характеризуют требования, предъявля­емые к конструкторской и технологической подготовке производ­ства. При минимальных значениях n_о и n_по благоприятны условия для организации серийного или даже массового производ­ства.

Часто, впрочем, в силу каких-либо иных причин эти сообра­жения не являются решающими. И все же в каждый отчет о проделанной конструкторской работе следует включать данные о соотношении отдельных категорий элементов различной степени стандартизации.

ЛЕКЦИЯ 3. СВОЙСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

При обсуждении технических систем часто приходится зада­вать вопросы, начинающиеся со слов типа «каков» («какой»), например: Каков автомобиль? Какая у него скорость? Какой у него расход горючего? Какова его надежность? Какой он внешне? Какого он цвета?

Ответ на некоторые из этих вопросов гласит: автомобиль имеет максимальную скорость 120 км/ч, расход горючего 12 л/100 км. Все, кто привык к количественным оценкам, согласят­ся с этим. Однако тот же ответ мог бы прозвучать и так: автомобиль идёт быстро; у него малый расход горючего. Такая характеристи­ка уже не однозначна; она относительна, поскольку неизвестно, какая скорость понимается под словом «быстро»: то ли 20, то ли 200 км/ч. Чтобы избежать неопределенности, мы можем вопрос уточнить: Сколько километров в час проезжает автомобиль? Вопрос, начинающийся со слова «сколько», очень важен, так как, зная ответ, мы можем дать количественную оценку рассматри­ваемому свойству, т. е. определить его величину.

Труднее ответить на вопрос: Какова надежность этого авто­мобиля? Ответ может быть следующим: он надежен или ненаде­жен. Это естественно, относительная характеристика, зависящая от того, какими соображениями руководствуется тот, кто оцени­вает. Человек, у которого автомобиль в течение 6 месяцев отказал всего три раза, будет считать его более надежным, чем тот автомобиль, который он прежде ремонтировал каждую неделю. Ясно, что можно было бы сформулировать определение надежности и тем самым получить количественную оценку этого свойства, т.е. можно было бы применительно к надежности отве­тить на вопрос «сколько?».

Еще труднее ответить на вопрос: Каков автомобиль внешне? В ответ мы услышим: он красивый, некрасивый, элегантный и т. п. Это очень неопределенная оценка; надо признать, что не так-то просто определить количественно этот параметр, изменяющийся во времени и обычно определяемый субъективно. Такая оценка стала бы более определенной, если бы она делалась путем сравне­ния с другим автомобилем. При этом оценка внешнего облика другого автомобиля приобрела бы значение объективного кри­терия.

Эти примеры лишь в общих чертах обрисовывают проблематику свойств технической системы и их оценки.

Таким образом, свойство технической системы – способность вести себя определенным образом или удовлетворять какому-либо требованию. Через те или иные свойства дается характеристика технической системы. При этом для объективного анализа важно, чтобы оцениваемые свойст­ва могли быть определены количественно.

Все многочисленные и разнообразные свойства технических систем можно классифицировать по различным категориям.

Рассмотрим категории свойств, которые следует учитывать в конструкторской работе.

1. Самым важным свойством любой технической системы является выполнение необходимых функций, т.е. способность к заданным действиям. Например, если автомобиль не едет, токарный станок не обрабатывает, то такая техническая система бесполезна.

2. Функционально обуслов­ленные свойства характеризуют степень выполнения технической системой своей главной функции. К ним относятся производительность, скорость, развиваемое усилие, размеры, масса.

3. Производственные свойства определяют пригодность технической системы для использования в производстве. К ним относятся безопасность, безотказность, расход энергии, материалов, занимаемая площадь, ре­монтопригодность, возможность регулировки и т.д.

4. Манипуляционные свойства. Данные свойства отражают приспособленность системы к транспортировке, хранению и упаковке.

Техническая система изготав­ливается на предприятии. Вплоть до ее ввода в действие у заказчика она подвергается различным манипуляциям. Сначала она удаляется с места изготов­ления; затем она должна быть поднята с помощью крана доста­точной грузоподъемности и размещена не складе, не заняв при этом слишком много места; далее она должна быть доставлена заказчику на автомобиле, на судне, по железной дороге. При этом она подвергается перемещениям и толчкам, воздействию погодных условий и условий хранения. Она должна быть доставлена на рабочее место и смонтирована в кратчайший срок (ибо монтаж и бездействие системы стоят дорого); наконец, она долж­на быть пущена в ход. Все эти процессы, условно названные ма­нипуляциями, предъявляют высокие требования к технической системе.

Разработанная техническая система должна обладать такими свойствами, которые позволили бы ей пройти манипуляционные процессы с минимальными затратами и ущер­бом.. Известно, что затраты на складирование, упаковку, транспо­ртировку и монтаж зависят от объема и массы изделия и сказы­ваются на его стоимости.

Существует ряд рекомендаций, с помощью которых можно учесть особенности технической системы, оказывающие влияние на характеристики хранения, упаковки и транспортировки изделия.

1. Каждая техническая система должна быть снабжена гру­зовым крюком или другими приспособлениями для такелажных работ.

2. Прочность изделия должна быть достаточной для выполне­ния предусмотренных манипуляционных операций.

3. Габариты изделия не должны превышать допустимые для грузовых перевозок габариты.

4. Масса изделия не должна превышать грузоподъемности кра­нов и средств транспортировки; при необходимости следует ра­зобрать изделие с расчетом на транспортировку по частям.

5. Хрупкие части изделия, которые могут быть повреждены при транспортировке, должны конструироваться с учетом их де­монтажа и отдельной упаковки.

Характеристики упаковки, транспортировки и хранения осо­бенно существенны для изделий серийного и массового произ­водства. Манипуляционные операции с такими изделиями долж­ны быть тщательно продуманы.

5. Технологические свойства. Технологические свойства дают представление о том, каким образом может быть изготовлено сконструированное изделие. Сколько операций требуется для из­готовления детали нужной формы? Какова трудоемкость выпол­нения операций? Какая технологическая подготовка необходима для выполнения задачи? Какие специальные приспособления, инструменты, измерительные устройства нужно закупить или сконструировать и изготовить? Какая степень точности требуется при изготовлении? Что нужно регулировать и отлаживать при монтаже и вводе изделия в действие? Все эти и многие другие аналогичные вопросы весьма интересуют изготовителя, поскольку оказывают определяющее влияние на издержки производства.