Научно-технические принципы и методы стандартизации

Для обеспечения высокого качества и эффективности стандартов необходимо на стадии их разработки выполнять основные принципы и методы, такие как комплексная и опережающая стандартизация; принцип системности и предпочтительности; научно-исследовательский принцип; обеспечение функциональной взаимозаменяемости; взаимоувязка стандартов; прогрессивность и оптимизация, принцип минимума удельного расхода материала.

Сущность метода комплексной стандартизации (КС) заключается в систематизации, оптимизации и увязке всех взаимодействующих факторов, обеспечивающих экономически оптимальный уровень качества выпускаемой продукции. Комплексная стандартизация позволяет создавать комплексы согласованных между собой нормативно-технических документов по стандартизации, регламентирующих нормы и требования к взаимоувязанным (в процессе проектирования, производства и эксплуатации) объектам стандартизации.

Она устанавливает наиболее рациональные в техническом отношении параметрические ряды и сортамент промышленной продукции, устраняя ее излишнее многообразие, неоправданную разнотипность. Комплексная стандартизация позволяет создавать техническую базу для организации массового и поточного производства на специализированных предприятиях. С ее применением ускоряется внедрение новейшей техники и обеспечивается эффективность решения многих вопросов, связанных с повышением качества изделий, их надежности, долговечности, ремонтопригодности, безопасности в условиях эксплуатации Комплексная стандартизация предусматривает «сквозные» требования на сырье, материалы, полуфабрикаты, детали, узлы, комплектующие изделия, оборудование, инструменты, технические средства контроля и испытаний, метрологическое обеспечение, методы организации и технологической подготовке производства, хранения, транспортировки, регламентирующие условия работы для достижения установленного научно-технической документацией уровня и качества изделий. Инструментом практической организации работ является разработка и реализация программ комплексной стандартизации, многие из них представляют собой крупные межотраслевые комплексы.

В настоящее время действуют следующие программы:

· единая система конструкторской документации (ЕСКД);

· единая система технологической документации (ЕСТД);

· система показателей качества продукции (СПКП);

· унифицированная система документации (УСД);

· система информационно-библиографической документации (СИБД);

· государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ);

· единая система допусков и посадок (ЕСДП) и др.

В настоящее время все быстрее сокращается интервал между научными открытиями и началом их использования в производстве. Так, для радио период воплощения идеи в практику был равен примерно 35 годам (1867–1902 гг.), для телевидения 14 (1922–1936 гг.), а для транзисторов только 5 годам (1948–1953 гг.). Так как основные параметры изделий, зафиксированные в стандартах, быстрее стареют, а поэтому должны систематически пересматриваться с учетом долгосрочного прогноза и опережения темпов развития науки и техники. Этим требованиям отвечает метод опережающей стандартизации.

Опережающая стандартизация – это стандартизация, заключающаяся в установлении повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм, требований к объектам стандартизации, которые согласно прогнозам будут оптимальными в последующее планируемое время. Опережение может относиться как к изделию в целом, так и к наиболее важным параметрам и показателям его качества, методам и средствам производства, контроля и т.д.

Научно-техническая база опережающей стандартизации включает результаты фундаментальных, поисковых и прикладных научных исследований, открытия и изобретения, принятые к реализации. Процесс работы в этой области является непрерывным, поскольку после ввода в действие этого стандарта сразу же приступают к разработке нового, которым следует заменить его. Одно из главных условий развития опережающей стандартизации является долгосрочное научное прогнозирование. Большое значение при этом имеет патентная информация, опережающая все виды информации на 3–5 лет.

На основании вышесказанного можно сформулировать основные требования, которые необходимо предъявлять к опережающей стандартизации:

– изучение новейших открытий как в стране, так и за рубежом;

– широкое использование патентной информации;

– детальное, глубокое ознакомление с уровнем проектно-конструкторских работ, результатами доводки аналогов и базовых экспериментальных образцов изделий в лабораториях и полигонах;

– учет замечаний и рекламаций на базовую модель.

Опыт работ по стандартизации показывает, что для обеспечения высокого качества и эффективности стандартов необходимо на стадии их разработки выполнять ряд обязательных принципов.

Системный подход к общественному процессу производства, включающему труд людей, средства труда (совокупность применяемого оборудования, оснастки, инструмента, средств контроля и т.д.) и предметы труда (выпускаемую продукцию на всех стадиях ее создания и использования) обеспечивает технический прогресс и повышение качества выпускаемой продукции.

Под системой понимают совокупность взаимосвязанных элементов, функционирование которых приводит к выполнению поставленной цели с максимальной эффективностью и наименьшими затратами.

Принцип прогрессивности и оптимизации стандартов. Показатели, нормы, характеристики и требования, устанавливаемые стандартами, должны соответствовать мировому уровню науки, техники и производства. Они должны учитывать тенденцию развития стандартизуемых объектов. Необходимо устанавливать экономически оптимальные показатели качества, учитывающие не только эффективность нового (повышенного) качества продукции, но и затраты на ее изготовление, материал и эксплуатацию, т.е. должен быть получен максимальный экономический эффект при минимальных затратах. Достижению этой цели способствуют методы опережающей и комплексной стандартизации.

Принцип обеспечения функциональной взаимозаменяемости стандартизуемых изделий. Этот принцип, позволяющий обеспечить взаимозаменяемость изделий по эксплуатационным показателям, является главным при комплексной и опережающей стандартизации, а также при стандартизации изделий, технических условий на них и т.п.

Принцип взаимоувязки стандартов. При большом многообразии общетехнических и межотраслевых стандартов необходима их взаимная увязка. Метод комплексной стандартизации является наиболее убедительным примером важности и эффективности рассматриваемого принципа, относящегося ко всем видам стандартов. Важна также взаимная увязка терминов и определений в области стандартизации.

Научно-исследовательский принцип разработки стандартов. Для подготовки проектов стандартов и их успешного внедрения необходимо не только широкое обобщение практического опыта, но и проведение специальных теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ. Этот принцип относится ко всем видам стандартов.

Принцип предпочтительности. Стандартизуемые показатели промышленных объектов обычно имеют числовое выражение и образуют в определенных диапазонах последовательность чисел. В результате стандартизации всю совокупность показателей представляют в виде математических рядов, что способствует сокращению номенклатуры типоразмеров, выбору рациональных режимов работы машин, экономии ресурсов. Принцип предпочтительности — один из основных принципов стандартизации. Различают качественный и количественный аспекты применения этого принципа.

Качественная сторона принципа предпочтительности состоит в образовании предпочтительных рядов объектов стандартизации. Объектами могут быть конкретные изделия, детали, их конструктивные элементы и т.д. Предпочтительных рядов может быть как минимум два, причем всегда устанавливаются уровни предпочтительности. В соответствии с этими уровнями следует выбирать стандартные объекты. Как правило, наиболее предпочтительный ряд включает наименьшее количество объектов стандартизации. Следующие, менее предпочтительные ряды отличаются расширенной номенклатурой и могут включать объекты предыдущих рядов. В первую очередь следует применять номенклатуру наиболее предпочтительного ряда и переходить к выбору из менее предпочтительных только тогда, когда поставленная задача не имеет удовлетворительного решения.

В стандартных системах допусков и посадок обычно устанавливают ряды с несколькими уровнями предпочтения, например предпочтительные посадки (первый уровень), рекомендуемые посадки (второй уровень) и, наконец, все стандартные посадки (третий, самый низкий уровень предпочтительности).

Количественная сторона принципа предпочтительности реализуется через использование рядов предпочтительных чисел. Анализ взаимосвязей параметров изделий машиностроения показал, что в качестве этих рядов целесообразно использовать геометрические или арифметические прогрессии. На практике и в проектно-конструкторских расчетах оказались приемлемыми геометрические прогрессии вида а, ag, ag², …, ag^n-1, где g – значение знаменателя прогрессии; и арифметические прогрессии вида a, a+d, a+2d, …, a +(n– 1) d, где d – разность прогрессии.

В машиностроении эти ряды построены на основе геометрической прогрессии, знаменателем которой является корень определенной степени из десяти (такие ряды называют рядами R или рядами Ренара):

ряд R5 – знаменатель = 1, 5949 (~ 1, 6);

ряд R10 – знаменатель = 1, 2589 (~ 1, 25);

ряд R20 – знаменатель = 1, 1220 (~ 1, 12);

ряд R40 – знаменатель = 1, 0593 (~ 1, 06);

ряд R80 – знаменатель = 1, 0292 (~ 1, 03).

Предпочтительные числа стандартизованы (ГОСТ 6636–69). Их использование обеспечивает упорядочение и определенный экономический эффект при выборе числовых значений любых параметров, на которые нет конкретного нормативного документа (НД) по стандартизации. При стандартизации параметрических рядов и пересмотре действующих НД также необходимо использование предпочтительных чисел и их рядов. Стандартизуемые и нормируемые параметры могут иметь разный характер, но при выборе их номинальных значений из рядов предпочтительных чисел значительно легче согласуются между собой изделия, предназначенные для работы в одной технологической цепочке или являющиеся объектами технологического процесса. Например, использование транспортных и грузоподъемных средств будет достаточно рациональным, если грузоподъемность и массы грузов будут построены по ряду R5, т.е. грузоподъемность железнодорожных вагонов будет составлять 25, 40, 63, 100 т, грузоподъемность контейнеров 250, 400, 630, 1000 кг, масса ящиков 25, 40, 63 и 100 кг, масса коробок или банок 250, 400, 630 и 1000 г.

Значения знаменателей рядов предпочтительных чисел и самих чисел округлены по сравнению с точными значениями геометрических прогрессий. Ряды R5 – R40 называются основными, ряд R80 – дополнительным. Свойства рядов предпочтительных чисел соответствуют свойствам геометрической прогрессии. Количество членов каждого ряда в любом десятичном интервале соответствует числу в обозначении ряда. Стандарт ГОСТ 8032–84 устанавливает порядок применения рядов предпочтительных чисел, включая образование производных рядов. Наиболее предпочтительным является ряд R5, за ним следует ряд R10 и т.д. Дополнительный ряд R80 можно применять только в технически и экономически обоснованных случаях.

В стандарте приведены значения членов рядов от 1 до 10. Значения в других диапазонах рядов рассчитывают умножением приведенных членов на 10 в положительной или отрицательной степени. Таким образом, ряды предпочтительных чисел практически бесконечны в обе стороны.

При необходимости используют не только геометрическую, но и арифметическую прогрессию. Применяют также и ступенчатые арифметические ряды с отличающимися разностями на различных поддиапазонах.

В системах стандартов допусков и посадок ряды допусков обычно строятся с использованием рядов предпочтительных чисел. Возможны и другие проявления количественной стороны принципа предпочтительности в системах стандартов; например, в стандарте допусков углов границы интервалов длин короткой стороны угла построены по ряду R5. Наиболее полно принцип предпочтительности использован в стандарте, устанавливающем нормальные линейные размеры (ГОСТ 6636–69). Этот стандарт не нормирует допуски размеров, но является одним из важнейших для унификации параметров. Унифицированными геометрическими параметрами являются те, у которых одинаковы не только поля допусков, но и номинальные значения. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе соответствующих рядов предпочтительных чисел. Основные ряды нормальных размеров построены в соответствии с рядами R5 – R40, а дополнительный ряд – на основе ряда R80. Ряды R5 – R40 построены как геометрическая прогрессия с округленными значениями членов ряда. Они начинаются с 0, 01 мм и заканчиваются значением 20 000 мм. Стандарт содержит также арифметический ряд размеров в диапазоне от 0, 001 до 0, 009 мм с разностью в 0, 001 мм. Принципиальные отличия рядов нормальных линейных размеров от рядов предпочтительных чисел заключаются в том, что ряды R a размеров конечны и содержат некоторые округленные по сравнению с рядами R значения, причем в стандарт включены все значения размеров в указанном диапазоне. При проектировании необходимо по возможности назначать нормальные линейные размеры деталей (диаметры, толщины, глубины уступов и. т.д.), выбранные с учетом уровней предпочтительности.

Требования стандарта не распространяются на технологические межоперационные размеры; на размеры, зависящие от других принятых значений, а также на размеры, установленные в стандартах на конкретные изделия.