Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.07.2019


20.07.2019


18.07.2019


17.07.2019


15.07.2019


13.07.2019


13.07.2019


12.07.2019


11.07.2019


11.07.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

14.02.2015

а) Основные направления типизации проектных решений

Теоретические основы типизации конструкции рассмотрены в ряде работ. В соответствии с основным назначением книги ниже уделено внимание технико-экономическим вопросам типизации в связи с недостаточной изученностью этой части проблемы.
Цели типизации многогранны: отбор наиболее рациональных и экономичных решений, упорядочение и уменьшение объема проектирования, разработка технологичных конструкций с многократной повторяемостью с целью снижения трудоемкости при существующей технологии и создания предпосылок для перехода на поточное производство.
Однако при решении последней задачи в области типизации приходится считаться с двумя противоположными тенденциями: с одной стороны, снижение количества типоразмеров приводит к увеличению расхода материала и его стоимости и, с другой, снижение количества типоразмеров уменьшает трудозатраты при изготовлении и монтаже и стоимость за счет повышения серийности (повторяемости) конструктивно одинаковых элементов.
Так, по данным Б. Г. Ложкина, уменьшение количества типоразмеров в фермах по несущей способности с 6 до 5 приводит к перерасходу стали в размере 1,3%, а с 6 до 3 уже к перерасходу в размере 8%.
Таким образом, решение задачи заключается в отыскании варианта, при котором суммарные затраты будут минимальными.
К сожалению, в настоящее время нет общего решения этой задачи, и приведенные ниже положения являются попыткой приблизительно оценить и сопоставить оба фактора.
Типовые конструкции промышленных зданий должны соответствовать заданным условиям, определяемым конструктивными и технологическими параметрами (пролеты, нагрузки, условия сопряжений с другими конструкциями и др.).
Основным средством типизации конструкций является подчинение этих парам определенным закономерностям в виде рядов, удовлетворяющих, например, закону предпочтительных чисел. Главной задачей типизации, как указывалось, является сокращение типоразмеров до определенного оправданного экономическими соображениями минимума.
Количество типоразмеров может быть выражено формулой
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Институт Проектстальконструкция разработал типовые проекты основных конструкций промышленных зданий, ферм, фонарей, подкрановых балок. Начата работа по типизации конструкций колонн, наиболее трудно поддающихся типизации, благодаря большому количеству парам, которым необходимо удовлетворять: высотные размеры, крановые нагрузки и т. д.
Однако, как отмечает В. В. Кузнецов, работа по типизации конструкций, проводимая до последнего времени, имела недостаточное производственное направление; типовые конструкции имели слишком большое число типоразмеров.
Так, до 1961 г. для ферм типовой проект предусматривал применение односкатных и двускатных покрытий для шага 6 и 12 м (K0 =4) и два варианта применения материала: из стали Ст. 3 и комбинированное с поясами из низколегированной стали и решеткой из стали Ст.3 (Kм=2).
Кровельные плиты применялись для ширины панели по верхнему поясу 3 м (бесшпренгельные) и 1,5 м (шпренгельные); фермы имели два варианта опирания на колонны: по оси колонны и сдвинутое на 250 мм (Кк=8). Количество вариантов, отличающихся по несущей способности, составляло m0=6/8 для диапазона нагрузок 300—700 кГ/м2.
В выпущенном в 1964 г. проекте (серии ПК-01-125) односкатные фермы из-за незначительного объема их применения уже отсутствуют, что позволило сократить количество типоразмеров до 248; при этом не предусматриваются шпренгельные фермы под плиты шириной 1,5 м, оставлен только один тип привязки к колоннам и один вариант ферм по материалу (с поясами из низколегированной стали).
Количество типоразмеров подстропильных ферм по несущей способности составляет 9 из стали марки Ст. 3 и 10 из низколегированной стали. Здесь количество типоразмеров предполагается уменьшить за счет перехода на применение только низколегированной стали. Светоаэрационные фонари в ранее действовавших сериях имели 384 типоразмера. Уменьшение их возможно за счет унификации ветровых нагрузок и других мер, что приводит к перерасходу стали на 2—2,5%, но при этом достигается уменьшение типоразмеров с 384 до 165. За счет унификации кровельных нагрузок количество типоразмеров в дальнейшем может быть сокращено до 72.
Типизация подкрановых балок проведена для кранов от 5 до 75 г всех режимов работы, как разрезной, так и неразрезной системы, из стали марки Ст. 3 и низколегированной стали. Основным параметром типизации в данном случае является высота сечения. Коэффициент градации для каждой высоты стенки принят 1,06, и максимально возможные потери составили 3%, Количество типоразмеров равно 150. В целом по всем перечисленным конструкциям предполагается уменьшить количество типоразмеров в 6 раз (табл. V.5).
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Работа по типизации колонн, как уже указывалось, еще не закончена.
Возможен и другой метод типизации: от детали к конструкции. Это направление использует в своих работах ГПИ Укрпроектстальконструкция, который унифицировал размеры сборочных деталей ферм (фасонок и уголков), в результате чего удалось резко сократить количество их типоразмеров. К сожалению, это интересное направление типизации применяется недостаточно широко.
б) Влияние серийности на трудоемкость изготовления

Увеличение серийности в результате типизации и унификации конструкций и деталей приводит к уменьшению трудозатрат при изготовлении конструкции. Как показывают исследования, уменьшение трудоемкости изготовления происходит за счет уменьшения подготовительно-заключительного и вспомогательного времени на одну конструкцию (деталь) при увеличении серии. Эта зависимость может быть выражена формулой
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

где Tм — основное (машинное) время, расходуемое на одну конструкцию или на одну деталь;
Tп — подготовительно-заключительное и вспомогательное время, затрачиваемое на серию конструкций или деталей;
S — число конструкций (деталей) в серии.
Соотношение между величинами Tм и Tп, определяющее влияние серийности на трудоемкость, изучалось путем проведения производственных наблюдений. Данные этих наблюдений были подтверждены исследованиями, проведенными в 1964 г. институтом Укрпроектстальконструкция на Днепропетровском заводе им. Бабушкина при сборе материалов для проектирования поточной линии по обработке балки и швеллера. Это соотношение оказалось различным для отдельных операций — обработки, сборки и сварки. Оно, очевидно, различно и для отдельных типов конструкций.
В обработке влияние на трудоемкость серийности определяется тем, что все операции — резка, образование отверстий, строжка, вальцовка и др. — выполняются на станках. Машинное время при мелкосерийном производстве на станках меньше, чем основное время на других операциях — сборке и сварке. Поэтому увеличение серии здесь наиболее эффективно, так как оно приводит к существенному увеличению машинного времени и сокращению вспомогательного и подготовительно-заключительного времени.
В сборке уменьшение трудозатрат происходит за счет сокращения времени на настройку сборочного кондуктора (при сборке сплошных конструкций) и на сборку копира (первого элемента) при сборке решетчатых конструкций, а также на изучение чертежей, подбор и изготовление простейших сборочных приспособлений и т.д.
В сварке влияние серийности проявляется меньше, чем в сборке и обработке, так как производительность сварщика зависит не от типа конструкции, а главным образом от типа швов, их протяженности, удобства их наложения и т. д. Влияние серийности более заметно при механизированных способах сварки, чем при ручной, так как увеличение серии приводит к росту удельного веса машинного времени.
Соотношения величин Тм и Tп, характеризующие влияние серийности на трудоемкость, получены при определенной серийности (повторяемости) деталей и конструкций, которую назовем средней «нормальной» серийностью. Статистические данные показывают, что среднее количество деталей, одновременно обрабатываемых по рабочему чертежу, 15—20 в зависимости от профиля детали и типа конструкций. Для дальнейших расчетов примем эту величину равной 20. По тем же данным в среднем одновременно проходят сборку и сварку 7 конструкций.
Приняв эти величины за исходные и используя данные о соотношениях основного (машинного), вспомогательного и подготовительно-заключительного времени, получим уравнения влияния серийности на трудоемкость:
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

В целом по переделу изготовления
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Для того чтобы исключить из формул (V.67) и (V.68) величину Тм, влияние серийности можно представить коэффициентами, которые нами названы коэффициентами серийности Kcep. Очевидно, коэффициент серийности — отвлеченное число, равное:
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Графики изменения коэффициентов серийности представлены на рис. V.18.
в) Эффективность типизации

Как уже упоминалось, сокращение типоразмеров обычно связано с перерасходом стали, в этом случае эффект типизации состоит в уменьшении трудоемкости и стоимости изготовления конструкции. Таким образом, возможность сокращения типоразмеров должна быть определена путем сравнения получаемого удорожания и удешевления конструкции за счет снижения трудоемкости.
Пусть в результате типизации количество типоразмеров сократилось с n0 до n1, а величина серии увеличилась до S0 до S1. Допустим, что
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

т. е. серийность на заводе возросла в том же отношении, в каком произошло уменьшение количества типоразмеров.
Снижение трудоемкости от увеличения серийности
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Подставляя в формулу (V.70) значения величин TS0 и TS1 из формулы (V.68), получим
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Уменьшение стоимости изготовления определим, имея в виду, что
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Сокращение стоимости изготовления
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Эта же формула может быть записана через полную трудоемкость и величину ΔS0-S1:
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Снижение полной стоимости конструкции при уменьшении стоимости изготовления на ΔCS0-S1 изг будет равно:
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Пусть уменьшение типоразмеров конструкций за счет уменьшения величины m0 до m1 связано с перерасходом металла:
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

При этом произойдет увеличение трудоемкости
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

и стоимости
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Поскольку
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

С другой стороны, увеличение повторяемости приводит к снижению стоимости изготовления. Очевидно, увеличение величины m возможно, если будет соблюдено условие
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

При этих данных увеличение стоимости [формула (V .75)]
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Уменьшение стоимости изготовления за счет увеличения серийности по примеру 1 составляет 13%. Снижение полной стоимости конструкции определяем по формуле (V.74). В нашем примере Со.м1 = 556 руб., [С1 изг = 139 руб.
Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Следовательно, уменьшение типоразмеров рассматриваемых ферм с перерасходом стали в 3% возможно, так как связанное с этим увеличение стоимости на 2,7% перекрывается уменьшением стоимости за счет повышения серийности, равным 3,1%.