Материал: Технология машиностроения. Техническая подготовка производства энергетических установок и двигателей. Сухочев Г.А., Коденцев С.Н

В настоящее время для прогнозирования приемлемого уровеня технологичности перспективной наукоёмкой техники, например ракетных двигателей, изготавливаемых большей частью в сжатые сроки, малыми сериями и в единичных экземплярах, используется эмпирическая формула укрупненного определения трудоемкости изготовления ракетных двигателей и их сборочных единиц, которая может быть

представлена в общем виде:

ТN=AmgB∙Ра−C∙nкс ∙КT∙N−D, (1)

где ТN − трудоемкость изготовления N-го образца двигателя; mg − масса «сухого» двигателя;

Ра − давление на срезе камеры сопла;

nкс − количество камер сгорания одного двигателя;

КT – безразмерный коэффициент, учитывающий тип топлива;

N − порядковый номер двигателя от начала изготовления первого опытного образца;

A, B, C, D – эмпирические статистические коэффициенты. После анализа весомости и достоверности элементов выражения (1), становится очевидным, что такая методика, основанная на обработке статистических данных величин трудоемкости предшествующих изделий-аналогов, позволяет провести достаточно достоверную оценку величины трудозатрат тех двигателей, которые имеют достаточно высокую степень преемственности конструкторско-технологических

решений.

Это обстоятельство требует избирательного учета при создании новых изделий, имеющих значительную долю оригинальных конструкторских разработок, таких вспомогательных показателей производственной технологичности как

коэффициент оснащенности, и таких понятий, как спе-

циализация технологических процессов и средств технологического оснащения (в том числе организация специализированных участков).

66

В таком случае выражение для прогнозирования трудоемкости конкретного опытного образца нового двигателя будет выглядеть следующим образом

где Ттпр − трудоемкость технического дооснащения (реконструкции) производства при создании двигателя;

КоN – коэффициент оснащенности порядкового номера двигателя от начала изготовления первого опытного образца; Е – эмпирический коэффициент, учитывающий объем

выпуска опытных образцов одного наименования. Здесь

КоN= No/ Nd,

где No – количество наименований специальной технологической оснастки, спроектированной и изготовленной для ТПП нового двигателя в дополнение к стандартизованным средствам технологического оснащения;

Nd – количество наименований оригинальных деталей, спроектированных для нового двигателя.

При этом, коэффициент оснащенности постоянно увеличивается по времени в течении всего жизненного цикла изделия нового наукоемкого изделия.

Из выражения (2) следует, что значительный вес в трудоемкости имеет технологическая подготовка производства, которая при создании опытного образца не заканчивается как обычно в момент запуска материальной части, а требует дополнения ввиду постоянного уточнения КД в процессе создания первого двигателя, являющегося, как правило, и одновременно комплексным макетом для подготовки стендов натурных испытаний.

В этом аспекте затраты на освоение нетрадиционных наукоемких технологий, например комбинированных, намного меньше, чем на приобретение дополнительного высокоточного традиционного оборудования, реконструкцию и расширение производственных участков, изготовление трудоемкой штамповой оснастки, литейных пресс-форм, проведение

67

повторных испытаний и ручных работ по доводке, пригонке, компенсации нестыковок и т.п.

4.3. Конструктивно-технологическая материалоемкость

Материалоемкость изделия как показатель ТКИ характеризует количество материальных ресурсов, необходимых для создания и применения одного изделия с учетом его конструктивных особенностей в сферах производства, эксплуатации и ремонта. Разновидностями этого показателя, определяемыми затратами материалов в конкретных областях проявления:

материалоемкость изделия в ремонте;

общая материалоемкость изделия (рис. 7.3).

Как правило, показателями ТКИ не могут быть масса изделия, определяемая совокупностью масс деталей и сборочных единиц, входящих в изделия и удельная масса изделия, определяемая отношением его сухой массы к или к полезному эффекту, получаемому при использовании изделия по его назначению.

Эти показатели характеризуют степень технического совершенства и рациональность конструкторского замысла наукоемкого изделия значительно больше, чем его технологическую рациональность конструкции, изменяя се габаритные размеры, число составных частей и покупных изделий, свойства применяемых материалов и т.п.

При разработке направлений моделирования и определения моделей ТКИ масса только косвенно выступает в качестве характеристики технологичности через материалоемкость, трудоемкость и себестоимость изделия в изготовлении. Наряду с применением абсолютных значений материалоемкости наукоемкого и изделия это понятие используют и в качестве удельной материалоемкости.

68

Рис. 4.3. Структурные составляющие расхода материалов на изделия машиностроения

Удельную производственную материалоемкость

наукоемкого изделия в общем случае рассчитывают по

формуле

Мпуд=Мп/(P ). (3)

где Мп − расход материала на изготовление изделия;− установленный срок службы изделия;

P – номинальное значение основного параметра изделия или полезный эффект от его использования, определяемые по результатам научных исследований для конкретных видов изделий.

Выбранные характеристики и параметры должны удовлетворять условию тесной связи с параметром, характеризующего потребительские свойства Учет ресурса работы

69

изделия обеспечивает более объективный подход к определению материальных затрат. Введение в формулу (3) параметра дает возможность при необходимости количественно обосновать увеличение расхода материала на изделие для увеличения ресурсных показателей. Чем ниже значение показателя Мпуд, тем выше уровень ТКИ.

Удельную эксплуатационную материалоемкость изде-

лия в общем случае рассчитывают по формуле

Мэуд=Мэ/(P ). (4)

где Мэ − расход материала на эксплуатацию изделия, определяемый суммированием норм расхода материала на составные части изделия (детали и сборочные единицы), сменяемые за полный срок его службы.

Показатели Мпуд и Мэуд должны иметь одинаковую размерность для определения общей удельной материалоемкости изделия:

превышает 10% от Мпуд) практически можно допустить, что Муд = Мпуд. Оценка эксплуатационной ТКИ по материалоем-

кости обязательна при сопоставимости значений Мпуд и Мэуд

т.е. при Мэуд 0,1Мпуд.

При необходимости конкретизировать вид определяющих материальных затрат (металл, дерево, пластмасса и т.п.) целесообразно оценивать отдельные свойства изделия, такие, как металлоемкость, пластмассоемкость и др., соответствующими удельными показателями, которые можно определить, используя формулы (3)-(5).

Анализ показателей удельной материалоемкости (иногда массы) изделия позволяет установить на всех стадиях разработки конструкторской документации общее направление лучшего использования материалов. Иногда для этого целесообразно использовать дополнительные показатели ТКИ, связанные с унификацией и рациональным использованием материалов. Для оценки материалов используют коэффициент

70