ГлавнаяПоказатели проекта конструкций, характеризующие его качество с точки зрения трудоемкости, можно разбить на две группы: показатели, характеризующие сооружение в целом; показатели, характеризующие отдельный конструктивный элемент.
К первой группе показателей принадлежат: количество конструкций; степень типизации и стандартизации, определяющая в свою очередь серийность; вес сооружения, отнесенный к геометрическому измерителю (например, к 1 м2 площади здания или единице высоты башни).
Ко второй группе показателей относят: количество деталей, сборочных марок, отверстий, сварных швов; показатели, характеризующие трудоемкость резки, строгания, и т. д.
а) Производственные показатели первой группы
Количество конструкций является одним из основных показателей, определяющих трудоемкость изготовления сооружения. Оно зависит от компоновочного решения, и в первую очередь от размера ячейки. В последнее время наметилась вполне определенная тенденция, направленная на укрупнение ячейки, что отвечает принципу концентрации материала. При уменьшении количества конструкций снижаются затраты труда на сборку и сварку и сокращается количество деталей, определяющих трудоемкость конструкции.
Укрупнение планировочных парам не всегда приводит к уменьшению веса, поэтому выбор оптимальных размеров ячейки должен производиться с учетом веса, трудоемкости и стоимости изготовления и монтажа.
Следует отметить также, что уменьшение количества конструкций и связанное с этим снижение затрат труда вступает в некоторое противоречие с показателем, характеризующим серийность изготовления; однако влияние серийности, несмотря на его важность, не является определяющим для трудоемкости изготовления, и поэтому направление к уменьшению количества конструкций должно остаться главным.
Повышение серийности (повторяемости) конструкций должно осуществляться за счет типизации и стандартизации.
Типизация — создание сооружений одинакового типа с модулированными параметрами, с использованием унифицированных конструктивных элементов деталей и узлов. Применение типовых конструкций приводит к снижению трудоемкости изготовления за счет возможности усовершенствования стационарных типовых технологических процессов с применением кондукторов и приспособлений, сокращения объема проектирования и, главное, благодаря увеличению повторяемости изготовления однотипных конструктивных элементов.
Ведущими проектными организациями проводится значительная работа по типизации стальных конструкций. В настоящее время созданы типовые проекты предприятий металлургической промышленности: доменных комплексов, мартеновских и конвертерных цехов и т. д. Типизированы многие специальные конструкции и сооружения: резервуары объемом до 10 тыс. м3, газгольдеры объемом до 30 тыс. м3, опоры линий электропередач, радио- и телебашни и мачты. Однако объем применения типовых проектов еще не велик, и работа по типизации конструкций продолжается.
Более высоким этапом типизации является нормализация и стандартизация конструкций. При этом конструктивные решения наиболее тщательно прорабатываются в направлении максимального удовлетворения требований технологичности и снижения трудоемкости. Применение стандартных или нормализованных конструкций создает максимальную повторяемость одинаковых конструкций и деталей, что приводит к изготовлению их крупными сериями и создает предпосылки для перехода к поточному способу изготовления конструкций. Примером разработки стандартных конструкций являются железнодорожные пролетные строения, телевизионные башни, малогабаритные резервуары.
Из конструкций промышленных зданий типизированы в стадии КМД наиболее часто применяемые фермы, фонари, подкрановые балки, связи и т. д. При работе над этими конструкциями за последние годы значительно снижено количество типоразмеров.
Как уже отмечалось, основным результатом применения типовых и нормализованных конструкций является повышение серийности при изготовлении, что в свою очередь приводит к сокращению трудозатрат за счет уменьшения подготовительно-заключительного времени (размер которого на одну конструкцию или деталь уменьшается пропорционально увеличению серии), сокращения перерывов между изготавливаемыми партиями, приобретения навыков рабочих на изготовление данных деталей и конструкций, применения приспособлений, которые тем совершеннее, чем больше величина серии. При определенном объеме серии становится рентабельным переход к изготовлению на поточных линиях.
Следующим производственным показателем трудоемкости изготовления сооружения является его вес, определяющий объем операций, связанных с перемещением конструкций и деталей в процессе изготовления (подача к станку, укладка в рабочее положение, уборка от станка и перемещение к другому станку и т. д.). Вес характеризует также размеры конструкций и деталей и влияет на трудоемкость резки и сборки и т. п. Снижение веса, при котором не происходит усложнения конструкций, всегда приводит к снижению трудоемкости (на конструкцию).
б) Производственные показатели второй группы
Количество деталей — один из основных показателей, определяющих трудоемкость изготовления конструкций. От количества деталей зависит объем многих технологических операций: разметки, наметки, резки, строжки, вторичной правки, сборки и косвенно трудоемкость сварки и образования отверстий. Конструктивная форма, размеры, вес и технология изготовления деталей основных и вспомогательных неодинаковы, и, следовательно, их влияние на трудоемкость также различно. Удельная (на единицу веса) трудоемкость вспомогательных деталей значительно выше удельной трудоемкости основных деталей.
Уменьшение общего количества деталей может быть осуществлено в основном за счет вспомогательных деталей, количество которых в значительной степени зависит от проектировщика. Количество основных деталей может быть уменьшено за счет применения в конструкциях мерного проката и при изменении конструктивной формы: упрощении геометрической схемы конструкции, замене составных сечений цельными и т. п.
Количество сборочных марок и количество деталей тесно связаны. Отношение количества деталей к количеству сборочных марок в конструкциях промышленных зданий достаточно постоянно (табл. V.1). Поэтому определение влияния этого показателя на трудоемкость можно совместить с показателем количества деталей.
Количество отверстий в сварных конструкциях невелико, но их влияние на трудоемкость обработки значительно, так как даже при наличии небольшого количества отверстий в деталях требуются существенные затраты вспомогательного времени на установку деталей для сверления и пробивки отверстий. Поэтому в проектах по возможности следует особенно избегать одиночных отверстий в деталях.
Количество сварных швов (или количество наплавленного металла) — один из основных показателей, так как он определяет трудоемкость сварки, составляющей 30—35% всех трудозатрат на изготовление конструкций. Количество сварных швов зависит от нагрузок, основного геометрического параметра (пролета, высоты), конструктивного решения (сплошная или решетчатая конструкция), типа швов, формы обработки кромок, способа сварки.
Показатели, характеризующие трудоемкость резки, строгания и других операций изготовления, определяются объемами работ, складывающимися в результате конструирования. Решающее значение для трудоемкости этих операций имеет вес конструкции. Из приведенного анализа видно, что производственные показатели могут быть сведены к следующим основным:
- по первой группе — вес, количество конструкций и серийность;
- по второй группе — вес, количество деталей, отверстий и сварных швов.
в) Влияние технологии изготовления на трудоемкость
Размер трудовых затрат зависит не только от конструктивной формы, но и от применяемой технологии изготовления. Конструктивная форма и технология тесно взаимодействуют. Конструктивная форма определяет технологию, и, наоборот, развивающаяся прогрессивная технология изготовления требует соответствующей конструктивной формы. Так, например, внедрение автоматической сварки потребовало соответствующего изменения конструкции балок и колонн, основой которых в настоящее время является сварной двутавр; применение кондукторного образования отверстий предполагает стандартный рисунок отверстий, с другой стороны, применение нормализованных конструкций, изготавливаемых большими сериями, предполагает переход на изготовление их на поточных линиях. Эти примеры можно было бы умножить.
На заводах металлических конструкций уровень механизации технологических процессов и организации труда различен, поэтому фактическая трудоемкость изготовления конструкций также различна. Однако это различие не очень существенно, особенно на заводах, построенных по типовым проектам, в которых заложены рациональная схема изготовления и современное оборудование.
Определение трудоемкости изготовления конструкций при вариантном проектировании должно учитывать не только производственные показатели конструкции, характеризующие конструктивную форму, но и технологию изготовления. При этом следует предусматривать наиболее прогрессивную технологию, соответствующую конструктивной форме анализируемой конструкции. Следовательно, трудоемкость изготовления, определяемая для сравнения вариантов, должна соответствовать среднепрогрессивным фактическим затратам труда на предприятиях. Показатели трудоемкости, вообще говоря, не являются стабильными во времени, имея тенденцию к уменьшению за счет повышения уровня механизации технологических процессов, сокращения непроизводительных затрат и т. д. В этом отношении они отличаются от показателей веса и других производственных показателей, характеризующих конструктивную форму и потому являющихся более постоянными.
Так, размер трудозатрат, принятый при разработке методики определения трудоемкости в работе автора, соответствовал уровню производительности труда в 1959—1960 гг. и был более высоким, чем в дальнейшей работе и методике ВНИИМонтажспецстроя. Последние две работы отражают уровень производительности труда, достигнутый на передовых заводах в 1964—1965 гг., и отличаются главным образом в трудоемкости обработки профильной стали и сборки конструкций. Производительность труда на обработке листовой стали и сварке осталась почти без изменения.
Однако следует подчеркнуть, что сравнительный анализ конструкций по трудоемкости изготовления может производиться на любом (одинаковом для сравниваемых конструкций) уровне производительности труда, так как главная цель такого сравнения — выявить относительную эффективность рассматриваемых вариантов.
Для сравнительного анализа важен не абсолютный уровень затрат труда, а относительный, что упрощает решение задачи.