Жизненный цикл машиностроительного изделия

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Производство современной интенсивной и высокоэффек-тивной химической аппаратуры играет значительную роль в уве-личении выпуска минеральных удобрений, химических волокон, пластмасс, продуктов переработки нефти и газа, изделий быто-вой химии.

Химическая аппаратура характеризуется большим разнооб-разием ее типов, различающихся как по конструктивным приз-накам, так и по видам применяемых материалов, что приводит к необходимости применения многочисленных и значительно различающихся по характеру методов обработки деталей и сборки аппаратов. Все это создает определенные трудности при выборе технологических методов, применяемых при изготовлении аппаратуры.

Объектом изучения дисциплины «Основы проектирования» (ОП) является емкостное технологическое оборудование для проведения физико-химических процессов.

Задача дисциплины ОП - снабдить инженера-механика све-дениями, необходимыми ему при проектировании и изготов-лении аппаратуры. Основными вопросами такого характера являются заготовительные и отделочные операции - разметка и гибка листов, обработка отверстий, изготовление отдельных деталей и сборочных единиц, сборка аппаратов в целом. И поскольку аппараты состоят из отдельных типовых сборочных единиц, для описания сборочных процессов выбраны аппараты, наиболее распространенные в промышленности.

Тема 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Лекция 1

Классификация емкостной аппаратуры

Основные понятия

Наряду с понятиями «изделие», «продукция» в химическом машиностроении широко используют понятие «оборудование».

Оборудование - это совокупность механизмов, машин, устройств, аппаратов, приборов, необходимых для производственной деятельности.

Как правило, этот термин используют в сочетании с определениями, относящимися к области его применения: технологическое оборудование, обслуживающее оборудование, контрольно-измерительное оборудование, кузнечно-прессовое оборудование и т.п.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению (определение ГОСТ 2.101-68). Им может быть любая техническая система или ее элементы в сборе, отдельные детали в зависимости от того, какой объект является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для авиационного завода изделием является самолет, для станкостроительного - станок, для машиностроительного общего профиля – например, автоматическая линия по расфасовке продуктов питания, а для метизного завода - болт, гайка и т.д. Заметим, что изделие является частным случаем единицы промышленной продукции.

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами, полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей.

Любая продукция, в том числе и машиностроительные изделия, имеет свой жизненный цикл активного существования до морального износа и ликвидации. Моральный износ - это утрата технико-экономической эффективности применения изделия в результате научно-технического прогресса и появления на рынке более современных образцов аналогичного назначения. Он наступает до физического износа, т.е. изделия физически можно использовать, но экономически уже не эффективно, и касается не отдельно взятого экземпляра, а определенного типа продукции. Например, уже давно морально устарели и сняты с эксплуатации: для судостроения - пароходы; для железнодорожного транспорта - паровозы; в звуковоспроизведении - патефоны. Соответственно к ним на замену последовательно приходили полностью или частично: для железнодорожного транспорта - тепловозы, электровозы, скоростные экспрессы; для судостроения - дизельэлектроходы, суда на подводных крыльях или воздушной подушке; для звуковоспроизведения - катушечные и кассетные магнитофоны, CD-проигрыватели, проигрыватели на твердых кристаллах. Замена однотипной продукции, как можно видеть из приведенных примеров, происходит циклами.

Таким образом, можно сказать, что путь изделия как типа начинается с момента зарождения идеи и формирования потребности в нем и кончается процессами морального «отмирания», вывода из эксплуатации с последующим уничтожением (утилизацией). Тип изделия - это не просто автомобиль, а, допустим, легковой семейный автомобиль, например минивен; не просто фрезерный станок, а, например, зубофрезерный и т.д. Более того, каждому типу изделий присущ набор определенных технических характеристик: габаритных, энергетических, массовых и т.п.

Жизненный цикл машиностроительного изделия

Процессы «жизни» изделия подобны процессам, идущим в живой природе. Они многосторонни и многостадийны и их принято обозначать понятием «жизненный цикл изделия» (продукции). Рассмотрим эту концепцию.

Жизненный цикл, как определяет его стандарт ISO 9004-1, - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента их удовлетворения и утилизации продукта.

Наиболее укрупнено весь жизненный цикл машиностроительного изделия можно представить в виде четырех последовательных этапов:

- формирования потребности в подобном изделии и его разработки;

- подготовки его производства и изготовления;

- использования по назначению (эксплуатации);

- ликвидации (утилизации).

Современные стандарты типа ISO 9000 жизненный цикл описывают более детальными стадиями. Ограничимся для целей данной дисциплины представлением жизненного цикла изделия в виде схемы, приведенной на рис. 1.1.

Кратко охарактеризуем некоторые стадии. Началом жизненного цикла условно считают формирование исходных требований на основе выполненных маркетинговых исследований потребностей для заданного класса (или типа) изделий. На этой стадии проводят предварительные исследования, выполняют предпроектные работы, формируют техническое задание на разработку. Желаемое изделие существует только в виде замысла и требований.

Как правило, окончание разработки нового изделия совпадает с началом периода технологической подготовки и освоения производства. Этот период является одной из важных составляющих жизненного цикла, поскольку его сокращение позволяет быстрее запустить производство нового изделия и раньше выйти к потребителям. Сокращение сроков подготовки дает возможность увеличить жизненный цикл изделия как товара и получить за счет этого дополнительный экономический эффект.

При этом продукция конкретного типа может одновременно находиться на разных стадиях жизненного цикла.

I - технические требования, отчет по исследованиям, технико-экономическое обоснование; II - описание изделия, схемы, перечень составных частей,

расчеты; III - планы-графики, технологические карты, оборудование;

IV - хранение изделия и подготовка к поставкам; V - монтаж и отладка у

заказчика на месте работы

Рис. 1.1. - Схема жизненного цикла изделия

Например, на авиационных заводах до сих пор изготовляют надежные транспортные самолеты ИЛ-76, созданные в 70-х гг. XX в., часть изготовленных в разное время экземпляров находится в эксплуатации, часть проходит капитальный ремонт, а наиболее старые машины, исчерпавшие ресурс, уничтожаются.

Реально существование изделия как продукции начинается после окончания ее изготовления, т.е. практически ее жизненный цикл ограничивается стадией эксплуатации (применения), включая периоды сервисного обслуживания и текущего ремонта.

Структура изделия как объекта производства. Каждое изделие аппаратостроения обладает определенной структурой и состоит из ряда сборочных единиц: узлов, подузлов, комплектов и отдельных деталей. Такое деление обусловлено не только функциональной структурой, но и удобством сборки и позволяет создавать изделия по агрегатному принципу. Состав структуры изделия машиностроения показан на рис. 1.2.

Рис. 1.2. - Структура изделия аппаратостроения как объекта производства

Деталью называется изделие (или составная часть изделия), изготовленное без применения сборочных операций из однородного по наименованию и марке материала. Соединяясь в процессе сборки, детали образуют сборочные единицы.

Сборочная единица - это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сборочных операций. В литературе термин «сборочная единица» часто заменяется широко распространенным понятием «узел».

Комплект - два и более изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор, имеющий общее функциональное назначение, как правило, вспомогательного характера, например комплект инструмента и принадлежностей, измерительные приборы и устройства, упаковочная тара и т.п.

Комплекс - два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. При этом специфицированным называют изделие, состоящее из нескольких составных частей.

Примеры комплексов - автоматические линии, состоящие из нескольких единиц оборудования; дистанционный пульт управления; стартовый комплекс для запуска ракет- носителей.