Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

6.1 Основные вопросы

-понятие технологичности конструкции;

- виды технологичности конструкции;

- качественные показатели технологичности;

- количественные показатели технологичности;

- эргономичность конструкции;

- эстетичность конструкции;

- патентоспособность.

Текст лекции

6.2.1 Технологичность конструкции– до 60 мин

В общем случае под технологичностью конструкции понимается совокупность ее свойств, гарантирующая в заданных условиях производства и эксплуатации оптимальные затраты труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций при обеспечении установленных показателей качества.

Технологичность конструкции в принципе определяет экономическую целесообразность запуска изделия в производство.

Отработка конструкции на технологичность ведется конструкторами и технологами на всех стадиях проектирования и изготовления.

Согласно стандартам ЕСТПП, различают два вида технологичности конструкции:

· производственную, которая обеспечивается сокращением затрат средств и времени на КПП, ТПП и процессы изготовления изделия;

· эксплуатационную, обеспечивающуюся сокращением затрат средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются:

· вид изделия (деталь, сборочная единица, комплекс, комплект);

· тип производства (многие изделия, технологичные для крупносерийного и массового производства, нетехнологичны для единичного и мелкосерийного);

· уровень развития науки и техники.

Оценка технологичности может быть качественной и количественной.

Качественная оценка предшествует количественной, определяет ее целесообразность и характеризует обобщенно достоинство конструкции на основе опыта исполнителя.

К качественным показателям технологичности относят:

· взаимозаменяемость;

· регулируемость;

· контролепригодность;

· инструментальную доступность.

Взаимозаменяемость – свойство одних и тех же изделий, позволяющее устанавливать их в процессе сборки или заменять без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе изделия в целом.

Количественная оценка технологичности выражается системой показателей – основных, дополнительных и технических, которые используются для сравнения различных вариантов конструкции в процессе проектирования изделия и определения уровня технологичности разработанного изделия.

Различают четыре основных показателя производственной технологичности:

1) трудоемкость изготовления изделия, складывающаяся из трудоемкости изготовления всех входящих в изделие деталей и сборочных единиц, трудоемкости сборки изделия и трудоемкости испытаний;

2) уровень технологичности конструкции по трудоемкости, характеризуемый отношением трудоемкости проектируемого изделия к показателю трудоемкости изготовления аналогичной конструкции, уже освоенной в производстве, вводимому с учетом поправочных коэффициентов;

3) технологическая себестоимость;

4) уровень технологичности конструкции по себестоимости изготовления, характеризуемый отношением себестоимости проектируемого изделия к себестоимости изготовления аналогичной конструкции, уже освоенной в производстве, вводимой с учетом поправочных коэффициентов.

Дополнительные технико-экономические показатели технологичности характеризуют отдельные составляющие основных показателей, например, себестоимость ремонтных работ и т.п.

Технические показатели технологичности конструкции представляют собой систему базовых показателей K_i, которые могут быть использованы для оценки технологичности изделия путем сравнения рассчитанных значений показателей с их нормативными значениями. Оценка технологичности может также быть проведена по комплексному показателю технологичности.

Комплексный показатель технологичности K_тех рассчитывается по системе базовых показателей по следующей формуле:

,

где K_i – базовый показатель технологичности,  – коэффициент весовой значимости базового показателя, i – порядковый номер базового показателя в ранжированной последовательности (на комплексный показатель технологичности влияют только семь первых базовых показателей).

Все сборочные единицы вычислительной техники в зависимости от конструктивно-технологических особенностей условно разбиваются на: электронные блоки (логические, аналоговые, индикаторные, блоки оперативной памяти, генераторы сигналов и т.п.); радиотехнические блоки (вторичные и стабилизированные источники питания, выпрямители и т.п.); электромеханические и механические блоки (механизмы привода, волноводные блоки и т.п.); коммутационно-распределительные блоки (коммутаторы, переключатели, распределительные коробки и т.п.).

Для электронных блоков ранжированная последовательность базовых показателей K_i выглядит следующим образом:

1) коэффициент использования ИМС и микросборок – отношение количества ИМС (Н_ИМС) к общему числу навесных элементов (ИМС и ЭРЭ) в изделии:

К_{ИС ИМС} = Н_ИМС / (Н_ИМС + Н_ЭРЭ);

2) коэффициент автоматизации и механизации монтажа – отношение количества контактных соединений, выполняемых механизированным способом (Н_АМ), к общему числу контактных соединений (Н_М):

К_АМ = Н_АМ / Н_М;

3) коэффициент механизации подготовки к монтажу – отношение количества навесных элементов, подготавливаемых к монтажу механизированным способом (Н_{МП НЭ}), к общему числу навесных элементов (Н_НЭ):

К_МП = Н_{МП НЭ} / Н_НЭ;

4) коэффициент механизации контроля и настройки – отношение количества операций контроля, осуществляемых механизированным способом (Н_{М КН}), к общему количеству операций контроля (Н_КН):

К_{М КН} = Н_{М КН} / Н_КН;

5) коэффициент повторяемости ЭРЭ – определяется отношением количества типоразмеров ЭРЭ (Н_{Т ЭРЭ}) к общему количеству ЭРЭ:

К_ПОВ = 1 – Н_{Т ЭРЭ}/Н_ЭРЭ;

6) коэффициент применяемости ЭРЭ – определяется отношением количества типоразмеров оригинальных ЭРЭ (Н_{Т ОР ЭРЭ}) к общему количеству типоразмеров ЭРЭ (Н_{Т ЭРЭ}):

К_{П ЭРЭ} = 1 – Н_{Т ОР ЭРЭ}/Н_{Т ЭРЭ};

7) коэффициент прогрессивности формообразования деталей – отношение числа деталей, изготавливаемых прогрессивными методами (Д_ПР), к общему числу деталей (Д):

К_Ф = Д_ПР / Д.

Значения частных показателей технологичности K_i находятся в пределах 0< K_i 1, при этом рост показателя соответствует более высокой технологичности изделия.

Расчетное значение комплексного показателя технологичности K_тех сравнивается с нормативным значением K_н, которое, например, для электронных узлов изменяется в пределах: 0.5…0.8 для серийного производства, 0.45…0.75 для установочной серии, 0.4…0.7 для опытного образца. Соотношение рассчитанного комплексного показателя технологичности и нормативного показателя должно удовлетворять условию:

K_тех / K_н  1.

Для определения нормативного комплексного показателя технологичности используют данные по серийно выпускаемым наиболее современным изделиям-аналогам.

Основными способами повышения технологичности конструкции являются:

· сокращение числа деталей в изделии без усложнения их конструкции;

· максимальное использование деталей и сборочных единиц, ранее освоенных в производстве;

· расчленение изделия на возможно большее число самостоятельно собираемых и взаимозаменяемых сборочных единиц;

· соответствие параметров точности изготовления и качества поверхности деталей эксплуатационным требованиям к изделию;

· широкое внедрение деталей, изготавливаемых прогрессивными методами, а также изготавливаемых из недорогих материалов;

· применение компоновки конструкции, обеспечивающей удобство и простоту сборки изделия, удобный доступ к его элементам при монтаже и ремонте.

6.2.2 Эргономичность и эстетичность конструкции – до 15 мин

Понятие эргономичности определяет удобство пользователя при работе с ЭВМ. Эргономические требования к изделиям должны учитывать следующие параметры: гигиенические (освещенность, вентиляция, температура, влажность, давление воздуха, напряженность электрического и магнитного полей, запыленность, радиация, вибрации и перегрузки на объекте установки ЭВМ); антропометрические (соответствие форме, размерам тела человека и распределению его массы); физиологические и психофизиологические (соответствие силовым, скоростным и энергетическим возможностям человека и возможностям его зрительного, слухового и осязательного анализаторов); психологические (соответствие закрепленным и вновь формируемым навыкам человека и его возможностям по восприятию, переработке и выработке сигналов управления).

Эстетические требования определяются ком­позиционным решением, формой изделия, его цветом и т. д., гармонически связывающими изделие с интерьером (окружающей средой). Требования к композиции заключаются в том, что технические средства (ТС) ЭВМ должны быть построены на основе единых конструктивно-технологических решений; ТС и детали их внешнего оформления должны быть спроектированы с учетом обеспечения стилевого единства; форма ТС должна соответствовать их назначению, конструктивной организации, применяемым материалам, внутренней компо­новке функциональных объемов, частей и блоков ТС; связи объемов, плоскостей и очертаний формы ТС должны подчеркивать целостность композиции. Требования к гармонии состоят в построении ТС по модульному принципу; ТС, кроме того, должны обладать информативностью формы; для защитно-декоративного покрытия ТС используется гармоническое сочетание цветов с учетом психофизиологического воздействия цвета на человека; допускается выделять цветом элементы ТС или их отдельные части в композиционных и функциональных целях.

6.2.3 Патентоспособность – до 15 мин

При разработке ЭВМ и систем необходимо учитывать патентность – свойство технических разработок находиться под охраной международного авторско­го права, если они обладают новизной, имеют изобретательский уровень, промышленно применимы и юридически соответственно оформлены. Изобретение является новым, если оно не известно из уровня техники. Изобретение имеет изобретательский уровень, если оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Уровень техники определяется по всем видам сведений, общедоступных в России или зарубежных странах до даты приоритета изобретения. Изобретение является промышленно применимым, если оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях народного хозяйства страны. Объектами изобретений могут являться устройство, способ, вещество, штамм микроорганизма, культуры клеток растений и животных, а также применение известного ранее устройства, способа, вещества, штамма по новому назначению. Не признаются изобретениями научные теории; мето­ды организации и управления хозяйством; условные обозначения, расписания, правила; методы выполнения умственных операций; алгоритмы программ для вычислительных машин; проекты и схемы планирования сооружений, зданий, территорий; предложения, касающиеся лишь внешнего вида изделий, направленных на удовлетворение эстетических потребностей. Право на изобретение охраняется государством и удостоверяется па тентом.

В процессе конструирования ЭВМ обязательно проводится патентный поиск, связанный с изучением патентной информации, отбором патентных материалов и проверкой патентной чистоты разрабатываемого изделия. Тщательно проведенный патентный поиск предотвращает дублирование творческой работы и напрасную трату усилий на поиски решений, разработанных ранее. Кроме того, патентный поиск имеет целью охрану государственных и авторских интересов в области научно-технического творчества, интенсификацию внедрения достижений отечественной и зару­бежной технической мысли. Может оказаться, что в результате патентных исследований будет показана нецелесообразность проведения разработки.

Патентная чистота – юридическое свойство объекта, заключающееся в том, что он не попадает под патенты, действующие в определенной стране. Наряду с этим существует понятие патентоспособность — возможность технического решения быть запатентованным в качестве изобретения в определенных странах. Проверка патентной чистоты необходима во всех случаях разработки нового и усовершенствования старого изделия вычислительной техники. Документом, подтверждающим патентную чистоту изделия, является патентный формуляр, который входит в состав технической документации. Он составляется разработчиком с самого начала разработки и предъявляется на всех стадиях рассмотрения и утверждения технической документации на все объекты.