Развивать на основе перспективных научно-технических достижений типизацию технологий, углублять отраслевую и межотраслевую унификацию машин, узлов и деталей... Добиваться максимальной унификации узлов и деталей. Осуществить меры по созданию машин, оборудования и приборов на основе унифицированных блочно-модульных и базовых конструкций.
Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года
Современное производство, как известно, требует высокой стандартизации. В противном случае «техническая жизнь» начинает напоминать хаос...
Недостаточная стандартизация и унификация приводит, например, к тому, что в начале одиннадцатой пятилетки в нашей стране более чем на двух тысячах предприятий выпускалось 250 миллионов зубчатых колес по ста тысячам типоразмеров, вырабатывалось 11,2 миллиона шкивов по 26 тысячам типоразмеров на тысяче заводов, 6 миллионов муфт приводов по 500 типоразмерам более чем на двух тысячах предприятий. В результате низкой унификации ежегодные потери только на производство этих изделий составляют около 600 миллионов рублей
Согласно данным печати и специальным исследованиям, производится 89 различных моделей велосипедов, в том числе 50 детских, выпускающихся тридцатью девятью заводами десяти министерств. Производится 34 модели электробритв на одиннадцати заводах пяти министерств, 24 модели электроутюгов, 35 моделей холодильников, 45 моделей телевизоров, 34 марки магнитофонов, 52 — радиоприемников и радиол, 45 марок — стиральных машин, 1650 моделей часов (из них 1100 ручных), в том числе 48 только новых моделей, 36 — электрокаминов, 57 — фотоаппаратов и кинокамер. Всего же в потреблении у населения находится более миллиарда (!) изделий культурно-бытового и хозяйственного назначения свыше сорока пяти тысяч наименований.
В то же время специалисты определили, что, например, для удовлетворения самого взыскательного вкуса и требований спортивных, туристских и иных вместо 39 моделей велосипедов для взрослых достаточно всего 8—10 моделей.
Разумеется, унификация и стандартизация не должны распространяться на эстетическое оформление. Так, например, если бы 45 моделей телевизоров отличались лишь внешней отделкой корпуса и панели управления, то это бы еще ничего. Но они разнятся и элементной базой, ее компоновкой, конструкцией ряда других составных частей. Но ведь тип телевизора определяется размером электронной трубки по диагонали. А трубок в этих моделях всего восемь типов!
Низкий уровень электронной и электротехнической унификации приводит к тому, что. скажем, объединение «Мосэлектроприбор» держит «под рукой» запасные части не трехсот-четырехсот наименований, что было бы логично, а свыше сорока тысяч. И думаете, этого хватает с лихвой? Нет, вы ошибаетесь. Иной стиральной машины даже здесь не починить. А как быть в Арзамасе, Тобольске, Каратау, где приборы так же разнообразны, но деталей сорока тысяч названий нет и не предвидится?
В машиностроительном производстве также немало проблем, связанных с унификацией. 1702 обследованные сталеплавильные печи принадлежали к 272 типам, 1828 турбин электростанций — 292, 131 доменная печь — 49 видам. Но ведь это фактически переход к индивидуальному производству, особенно в сфере ремонта и эксплуатации со всеми отрицательными последствиями.
Для модернизации варианта комбайна «Нива» разработано более тысячи технологических процессов, освоено около 150 новых узлов и деталей! Без изменения не осталось почти ни одного узла, большой объем работ выполнен заводами специнструмента и техоснастки, нестандартного оборудования. На все возражения, что, мол, без этого модернизация невозможна, можно сказать лишь одно: сопоставимы ли ее масштабы с реальными качественными изменениями, которые в результате претерпел комбайн? Видимо, не вполне. В противном случае не нужно было бы создавать два новых комбайна — «Дон-1200» и «Дон-1500».
Примеры, показывающие нужность, просто острую необходимость унификации для современного производства, можно продолжать довольно долго. Но в этом, наверное, нет уже нужны. Сказанного с лихвой хватит, чтобы человеку, не занимавшемуся никогда проблемами стандартов, понять, что они нужны. Но цель статьи не в этом. Она, скорее, в том, чтобы попытаться проанализировать ситуацию, которая создастся в том случае, когда все или почти все будет унифицировано (а это сегодня идеал современного инженера). И вот, когда это случится, настанет новый качественный этап развития техники. Тот этап, к которому нужно готовиться.
Но прежде чем ответить на вопрос, что же это будет за этап, к чему он приведет инженера, технолога, исследователя, занимающегося техническими проблемами, прежде нужно, наверное, выяснить, что же такое унификация?
Казалось бы, простой вопрос... Но, если мы прибегнем для ответа на него к помощи словарей, энциклопедий, справочников, заглянем в них, да и в другие источники, то, к большому удивлению, обнаружим, что определений этому понятию существует... более тридцати! И, смеем вас уверить, все они что-то говорят об унификации, но в целом получается такая картина: если начать унифицировать продукцию по этим определениям, унифицированной она не станет.
Достигнуть научно обоснованного определения, видимо, можно, исходя из теории множеств и в категориях «элемент — система».
В этих категориях унификацию можно определить как сокращение разнообразия элементов относительно разнообразия систем, в которых они применяются.
Под «элементом» понимается часть более сложного целого, и эту часть далее «делить» нельзя. Элемент системы задается наименованием или «вектором» признаков, по..росту описанием качественных показателей (прочность, материалоемкость, износостойкость).
Система — это совокупность элементов, образующих определенное целостное единство, обусловленное назначением системы. Часто такая совокупность элементов, объединенная в систему, и продуцирует общий результат. Основной принцип унификации — это повышение разнообразия систем прн минимуме унифицированных элементов.
В этом отношении природа — величайший созидатель и «унификатор». Из ста пяти открытых к настоящему времени элементов ею «отобрано» всего двенадцать, составляющих 99,5 процента земной коры и атмосферы, и «сконструировано» более полумиллиона известных ныне веществ (систем). Более того. Заглядывая в необъятные просторы Вселенной, астрофизики установили, что доступные обозрению галактики на 98 процентов состоят всего из двух наиболее простых и легких элементов периодической системы — водорода и гелия. Достигнутое природой в процессе длительной эволюции пока недоступно даже строительству, хотя кирпич как первичный строительный элемент и приближается к такому совершенству. Известно, что в отечественном зодчестве такой шедевр архитектуры, как собор Василия Блаженного в Москве, построен всего из восемнадцати типов кирпича, а церковь Вознесения и звонница в Коломенском — всего из девяти типов. Как унифицировать унификацию?
Этот вопрос кажется парадоксальным. Но введение стандартов начинается с программы, с принципов, которые позволят осуществить тот или иной тип унификации. В типы также входят составные «унифицированные» элементы. Так что это могут быть за типы?
Наиболее прогрессивный вид унификации — набор составных элементов, из которых можно создать несколько типов изделий. Известно о новаторских методах в ортопедии и травматологии лауреата Ленинской премии профессора Г. А. Илизарова. Сегодня аппарат Илизарова — это набор деталей типа детского конструктора, то есть унифицированный набор для создания методом комбинации систем разного назначения.
Другой пример унификации — наборы универсальной технологической оснастки (УСП). Из них, компонуя детали оснастки, можно собирать приспособления для обработки деталей на любом металлорежущем оборудовании (фрезерные, сверлильные, строгальные, токарные и другие станки). По сути такие наборы — попытка создать примитивные модульные комплексы.
Модульное формирование техники — это весьма широкое понятие. Однако, если выделить основное в МФТ, оно описывается двумя основными признаками.
Во-первых, это совокупность унифицированных и оригинальных элементов, предназначенных для создания систем различного назначения. Скажем, одну часть машины вы собираете из готовых элементов. А другую делаете по индивидуальному, проекту.
Во-вторых, модульная техника использует принцип кратных линейных размеров, значения которых образуют так называемые параметрические ряды. Эти ряды построены по определенному признаку. Например, на основе одного из рядов предпочтительных чисел, то есть тех чисел, которые позволяют создавать взаимо-сочетающиеся элементы машин. Скажем, все элементы машин могут сочетаться 2:1 или 3:5.
За рубежом автостроители ведут разработку и производство прицепов-тяжеловозов большой грузоподъемности с числом осей от двух до тридцати и более на основе модулей — унифицированных тележек, стороны которых сочетаются как 1:2. Тележки могут соединяться как последовательно одна за другой, так и примыкать одна к другой боковыми сторонами. Естественно, что места стыковки соответствуют определенному параметрическому ряду.
Широко распространенное понятие «блочно-модульное конструирование» по существу пример МФТ. Тут унифицированные составные части (модули) соответствуют блочному принципу. Поэтому модулем можно называть как сравнительно небольшой узел промышленного робота, например захватное приспособление или механизм перемещения, состоящие всего из двадцати — тридцати деталей, так и среднюю часть судна, состоящую из многих тысяч деталей.
В практике МФТ, например в электронной промышленности, электронные модули разделены на три уровня: ЭМ 1 — ячейка, ЭМ 2 — блок, ЭМ 3 — шкаф, стеллаж, стойка. А в башенном краностроении модулями называют двадцать девять основных составных частей (кабина, пульт управления, силовая установка, ходовое устройство и т. д.), из которых можно «слепить» все существующие у нас в стране восемь основных типов кранов.
Блочно-модульное конструирование входит в планы работ большинства машиностроительных министерств. В программах унификации этих министерств осмысляются размерные, типоразмерные, параметрические ряды и в первую очередь составные части изделий, а также типы машин.
Если учесть, что в стране ежегодно ставится на производство около четырех тысяч новых машин, оборудования и приборов и еще сто шестьдесят тысяч подвергается модернизации, то особенно важно сокращать составные части изделий и внедрять программы унификаций. Это уже делается, например в роботостроении.
За годы одиннадцатой пятилетки у нас в стране изготовлено 26,3 тысячи роботов. Внедрили же более 20 тысяч. (По этому показателю Советский Союз вышел на одно из первых мест в мире.
Итак, унификация возможна. Уже есть четкие принципы стандартизации. Что же случится в век стандартов? Конечно, нельзя всего тут предсказать... Но давайте посмотрим, что будет с трудом того же инженера-конструктора.
В самом недалеком будущем конструкторская работа станет иной. Сндя за дисплеем АРМа (автоматизированное рабочее место конструктора), подключенного к ЭВМ со значительной внешней памятью, конструктор, используя уже разработанные типы элементов изделий, будет комбинировать их. Быстро он сможет» перебрать десятки и сотни вариантов будущей машины или прибора и выбрать лучший.
Конструктору не нужно будет заново проектировать элементы. Уже сегодня инженер не разрабатывает заново подшипник качения, а заимствует его из каталога.
Машиностроителям пока еще далеко до полной и даже частичной унификации. У нас она в загоне потому, что устарела оценка труда конструктора. Ему дают премию за машину, созданную из «своих», оригинальных узлов. А иа самом деле надо поощрять конструктора за то, что он создал из стандартных, хорошо отработанных узлов еще одну новую, более высокопроизводительную машину.
На основе созданной конструкции будет разрабатываться оптимальная технология и технологическая оснастка. И все это при минимуме элементов. Функции конструктора и технолога тут объединятся.
Сейчас, когда конструктор использует «осколки» унификации, например, подшипники качения, муфты, цепи, звездочки, редукторы общего назначения, крепежные изделия, да и то не уверен в возможности их сторонней поставки, перспектива всеобщего унификационного рая кажется весьма отдаленной. Однако это не так. Уже сейчас многие заводы ряда ведущих отраслей могут предоставить конструктору все нужные элементы для комбинирования.
Разумеется, в каждой отрасли нельзя создать исчерпывающий банк деталей. Нужны и оригинальные разработки, особенно при воплощении в конструкциях крупных изобретений и открытий.
По данным зарубежной печати, внедрение систем автоматизированного проектирования сокращает сроки проектирования в два-три раза, а время подготовки производства — в три—пять раз при одновременном падении затрат на 50—80 процентов. Стоимость проектирования при одновременном значительном повышении его качества снижается на 30 процентов, а численность проектировщиков, что особенно примечательно,— на 60 процентов.
Ученые оценивают возможный результат оптимальной унификации только колесных и гусеничных машин и транспортных средств общего и специального назначения, выпускаемых заводами Минавтопрома, Минсельхозмаша и Минстройдормаша примерно в 7—9 миллиардов рублей в год.
Какой же вывод напрашивается из всего сказанного? Как следует развивать унификацию? XXVII съезд КПСС подчеркнул значение человеческого фактора для производства. Применительно к унификации человеческий фактор — это преодоление стереотипа мышления. Десятилетиями в умах инженеров и рабочих воспитывалось вполне обоснованное стремление к созданию нового. Однако это «новое» далеко не всегда прогрессивно. Часто инженер разрабатывал изделие даже хуже известного стандартного, но зато — «свое». Вал листажа при проектировании и модернизации техники, сиюминутный выигрыш для предприятия без учета общего народнохозяйственного эффекта н выигрыша в сфере эксплуатации и потребления продукции подменял подлинную эффективность применения унифицированных составных частей изделий.
Так сложилось мнение, что если ты что-то позаимствовал, то ты — не творец. Об этом красноречиво свидетельствуют проведенные недавно опросы инженерных работников. Кстати, такое мнение поддерживается еще и неуверенностью в своевременности поставок составных и комплектующих изделий заводами-изготовителями.
Следовательно, начинать нужно именно с преодоления консерватизма, изучения основ унификации еще со школьной скамьи или, по крайней мере, с третьего курса каждого технического вуза — с первого курсового проекта. Следовало бы предлагать студенту не разрабатывать заново какой-то узел или агрегат, например редуктор, а, взяв за основу серийно выпускаемое изделие, перекомпоновать его в новое, с иными качествами.
Учебный процесс познания при такой постановке не только не проиграет, но и выиграет, так как заставит проводить расчет дважды и научит широко и грамотно применять стандартные и унифицированные составные части. Установка «плохое, но свое» не будет воспитываться в сознании инженера.
Сегодня наша промышленность часто решает сиюминутные задачи, самые насущные и неотложные вопросы или те из них, которые наиболее легко разрешимы в данной ситуации. Осмысление более важных по ценности конечного результата, но и более трудоемких задач часто откладывается на неопределенный срок. Этот психологический механизм проявляется и в ситуации, сложившейся сейчас в области унификации, которая, кстати, требует очень больших материальных ресурсов. Нужна скорейшая переориентация с решения текущих задач унификации на перспективные, хотя более сложные и трудоемкие, но более значимые и проблемные.
И эта задача сегодня решается. Сорок первым внеочередным заседанием сессии СЭВ принята «Комплексная программа научно-технического прогресса стран — членов СЭВ до 2000 года». Программа включает межгосударственные работы по унификации технических средств робототехнических комплексов, контейнеров, тары и другого.
Унификация сегодня меняет наше представление о труде инженера и конструктора. Современный конструктор — это не человек, который придумывает заново оригинальнейшие узлы и детали, а широко мыслящий исследователь, ставящий перед собой задачу создания новой конструкции на базе уже готовых элементов, комбинирование которыми приводит к новым качественным результатам. Прежнее понимание конструкторской деятельности даже вредно, поскольку оно во многом непрофессионально н ведет к изобретению уже изобретенного, причем часто в худшем варианте. Промышленность выходит сегодня на рубежи, когда ускорение в ней может быть достигнуто лишь с помощью долгосрочного стратегического планирования на основе унификации и новых принципов конструкторской деятельности.
Разумеется, мы не утверждаем, что конструктор будущего станет лишь заимствовать только уже созданные узлы и агрегаты машии. Его творческая деятельность, особенно при использовании открытий или принципиально новых изобретений не уменьшится, а возрастет. Однако создавая новую конструкцию, он должен будет позаботиться, чтобы она могла найти применение не только в данной, проектируемой им машине, но и в ряде аналогичных. Тем самым конструктор будет пополнять «банк» узлов и агрегатов для последующих разработок.