4.10 Метод поелементного економічного аналізу
Метод поелементного економічного аналізу (ПЕА) був запропонований наприкінці 40-х років минулого сторіччя молодим конструктором Пермського телефонного заводу Юрієм Михайловичем Соболєвим.Автор виходив з того положення, що резерви є всюди, на кожному виробництві. ФВА наших днів трактує будь-яку конструкцію як одне з можливих альтернативних рішень, у той час, як метод ПЕА спрямований на відшукання більш економічних способів виготовлення в рамках існуючих конструктивних рішень. При цьому джерелами витрат є як функції, так і елементи, що реалізують ці функції.
У своїй роботі «Конструктор і економіка» Ю. М. Соболєв відзначає:«Якими шляхами не було б досягнуте те чи інше конструкторське рішення про майбутню продукцію, продукція ця з’являється завжди у виді конкретних деталей, вузлів, виробів і, виходить, спочатку існує в кресленнях, у робочих документах, що визначають витрату матеріалів, трудові витрати, складність виготовляємого інструмента. Робочий документ виконують конструктори і технологи, і в будь-якомуваріанті вихідною точкою є людина, яка добре чи не дуже добре володіє технологічними знаннями, знаннями умов експлуатації виробів, яка володіє або ж не володіє економічним мисленням. Звідси і результат» [35].Таким чином, ПЕА є ефективним методом відшукання усіх видів схованих помилок, допущених інженерами при створенні ними робочої документації.
При застосуванні цього методу аналізований об’єкт поділяється на окремі елементи або функції. Елементи розділяють на дві групи: основні і допоміжні, кожен елемент розглядається як самостійний об’єкт і відпрацьовується окремо з метою максимально якісного виконання покладених на нього функцій при мінімальних витратах; після відпрацьовування усіх елементів проводиться аналіз результатів здійсненоїроботи. Поелементний аналіз показує, що в більшості випадків витрати, особливо за допоміжними групами елементів, як правило, є завищеними і їх можна скоротити без збитку для об’єкта. При цьому зайві витрати стають очевидними завдяки розчленовуванню деталі на елементи. Кожен елемент повинен відпрацьовуватися незалежно від його значимості в конструкції, від його приналежності до основної чи допоміжної групи.
Поняття про метод наочно показано на прикладі деталі.
Робота починається з розбивки деталі на елементи. Під елементом мається на увазі будь-яка конструктивна складова, визначенавимогами до деталі, до її функцій, або та, що доповнює її конструктивне оформлення: матеріал, чистота поверхні, розмір, допуск, обробка, площина, різьблення, його чистота і клас точності, отвір, фаска, радіус, лекальна крива, сфера – словом усе, що тією чи іншою мірою характеризує деталь і закладене в технічних вимогах креслення. Основна група – це елементи, від яких залежить задоволення експлуатаційних вимог, що пред’явлені до даної деталі, її функцій, до виробу в цілому. Вони впливають на різні фактори роботи деталі: її якість, надійність, взаємозамінність і т. ін., тобто вони забезпечують виконання покладених на деталь, об’єкт функцій.
Для аналізу узята з’єднувальна планка (рис. 4.8).
Основними елементами планки є діаметри двох посадкових отворів, розмір яких визначений діаметром осей; мінімальний розмір b у середній частині планки, що гарантує її міцність; розрахункова товщина планки; відстань l між центрами; перемичка R1 матеріалу навколо отворів, розрахована на необхідний запас міцності. Всі елементи тісно
Рисунок 4.8 – Варіанти конструктивного виконання з’єднувальної планки
зв’язані з загальним компонуванням виробу і створені на етапі конструювання деталі, коли конструктор прагнув до забезпечення надійності і високих експлуатаційних властивостей виробу.
До допоміжної групи відносяться елементи, що не впливають безпосередньо на якість виробу, його роботу і не визначаються вимогами, що пред’явлені до даної деталі з погляду її експлуатації. При збереженні усіх основних елементів допоміжні елементи дозволяють зовсім по-різному вирішувати загальну конструкцію деталі, а, отже, технологію її виготовлення. Можна полегшити деталь, збільшивши відсоток відходу матеріалу, можна збільшити вагу деталі, спростивши виготовлення інструмента, можна просто нарубати шматки матеріалу і просвердлити отвори.
Елементи основної групи характеризуються тим, що від них залежать якість і робота деталі, її функцій. Елементи допоміжної групи характеризуються тим, що служать для повного конструктивного оформлення деталі, вони не змінюють її функціонального призначення, але при їхньому різному конструктивному оформленні часто і дуже значновпливають на обсяг витрат, вартість матеріалу і праці.
При віднесенні елементів до тієї чи іншої групи виходять з особливостей роботи деталі, її призначення, її головної функції і конструкції об’єкта. Точний розподіл елементів за групами сприяє правильному підходу до їх відпрацьовування, а це у свою чергу виключає випадкові рішення, що можуть погіршити вже досягнуту якість конструкції чи перешкодити досягненню максимальної економії. Для елемента, віднесеного до допоміжної групи, основним критерієм є економічність. Тут необхідно домагатися дешевизни виконання елемента, віднесення ж його до основної групи наче звужує границі пошуку можливого пророблення елемента заради мети – економічності.
На рис. 4.8 показані три різні варіанти конструктивного оформлення планки за рахунок зміни допоміжних елементів. Якби для надійної роботи конструкції вирішальну роль грала б вага деталі або значна вартість відходу матеріалу, то варто було б зупинитися на варіанті «а». Тоді допоміжні елементи контуру деталі ввійшли б в основну групу і конфігурацію деталі необхідно було б зберегти при будь-якому виді виробництва. При відсутності вимог до ваги деталі, до її форм можна прийняти той варіант, що буде найбільш технологічним для даного обсягу і виду виробництва.
Після розбивки деталі на елементи конструктор починає ретельну проробку кожного елемента незалежно від його величини і значимості. З цього моменту деталь не є для нього цілим: кожен елемент розглядається як особлива, самостійна економічна задача. Поділ об’єкта на окремі складові, уявне виділення елемента із загальної конструкції деталі є основою методу, тому що саме при такому поелементному аналізі легше зосередитися на головній функції розглядуваного елемента, чітко побачити його позитивні і негативні сторони. Об’єкт не буде заслоняти елемент, що вимагає найбільшої уваги. При цьому легше відшукати обґрунтовані рішення.
Кожен елемент аналізується з усіх точок зору: конструктивної – забезпечення покладених на елемент функцій, технологічної й економічної – забезпечення найпростішого способу виготовлення елемента, виконання вимог, що гарантують високу якість роботи елемента в складі об’єкта.
Ретельному аналізу піддаються елементи основної групи. Вони розглядаються з урахуванням усіх вимог, що пред’явлені до деталі. Це – конструктивно-експлуатаційні характеристики, взаємозамінність, правильна простановка допусків, забезпечення вимог експлуатації й ін. Одночасно розглядаються питання економіки і технології: правильність вибору конструкторських, технологічних, метрологічних баз, можливість застосування мінімальної кількості спеціального інструмента при виготовленні деталі, досягнення необхідної точності й інші питання, зв’язані з обробкою деталі і трудомісткістю її виготовлення.
У більшості випадків група основних елементів відпрацьовується конструкторами досить ретельно в процесі створення деталі. Проте індивідуальне відпрацьовування будь-якого елемента сприяє підвищенню якості і зниженню собівартості продукції. На відміну від основної, допоміжна група під час основного конструювання відпрацьовується слабко, а іноді так і залишається невідпрацьованою. Це означає, що резерв економії закладений головним чином в елементах допоміжної групи, хоча буває, що і відпрацьовування елементів основної групи приносить дуже відчутні економічні результати.
Після відпрацьовування і повного обґрунтування усіх елементів і їх функцій варто провести ретельну контрольну перевірку. При її проведенні уточнюється, як на роботу деталі і виробу в цілому уплинуть внесені в конструкцію зміни. Проводиться усебічна перевірка результатів відпрацьовування з метою забезпечення гарантій збереження якісних параметрів, раніше закладених функцій конструкцій (докладніше див. [24, 28, 29]).