Тема 3. Види та методи стандартизації

Поряд зі стандартизацією, яка здійснюється на теренах держави, широкого вжитку набули також наступні види стандартизації (від сфери дії):

– галузева стандартизація, яка здійснюється окремими галузями промисловості з метою забезпечення єдності технічних вимог і норм, які висуваються до продукції галузі та створення умов для кооперації і спеціалізації в цій галузі;

– місцева стандартизація, яка проводиться на підприємствах (об’єднаннях) та встановлює вимоги, норми і правила, які застосовуються тільки на даному підприємстві.

В залежності від подальшого впливу на розвиток народного господарства можна вирізнити наступні види стандартизації, яка буде принципово відрізнятись підходами до встановлення в стандартах відповідних норм:

– стандартизація за досягнутим рівнем, яка встановлює показники, які відображають властивості існуючої й освоєної у виробництві продукції (таким чином фіксується досягнутий рівень виробництва). Даний підхід є характерним під час стандартизації показників якості продукції масового виробництва міжгалузевого застосування;

– випереджувальна стандартизація, яка полягає у встановленні підвищених по відношенню до вже досягнутого на практиці рівня норм, вимог до об’єктів стандартизації, які згідно з прогнозами будуть оптимальними в майбутньому. Даний підхід ставить певні задачі перед розробниками та виробниками продукції, спонукаючи їх до вдосконалення об’єктів стандартизації, підвищення продуктивності праці та поліпшення якості виготовленої продукції (надання послуг);

Стандарти повинні відображати науково-технічний прогрес і розроблятися на його основі, вдосконалюватися швидкими темпами. В процесі їх розробки необхідно аналізувати тенденції та прогнозувати розвиток відповідних галузей, виготовлену ними продукцію, її якісні показники. При цьому враховують перевірені практикою результати науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт, патентну інформацію, світову технічну літературу та накопичений промисловий досвід.

Саме такому методу стандартизації відповідає випереджаюча стандартизація.

Випереджаюча стандартизація полягає у встановленні підвищених відносно вже досягнутого на практиці рівня норм, вимог до об’єктів стандартизації (готової продукції, сировини, матеріалів, комплектуючих виробів), які відповідно до прогнозування будуть оптимальними в подальший період.

Тобто, випереджаюча стандартизація передбачає перспективні показники якості продукції.

Суть випереджуючої стандартизації полягає у встановленні у стандартах перспективних норм та вимог до продукції, які згідно з прогнозами будуть оптимальними у майбутньому. Це необхідно для того, щоб під час виробництва нової продукції, її технічний рівень та якість не поступались кращим світовим зразкам. Випереджуюча стандартизація здійснюється шляхом розробки окремих або комплексів стандартів. Особливу увагу приділяють розробці та впровадженню оптимальних показників якості, визначення яких повинно проводитись на основі прогнозування.

Під прогнозуванням показників якості виробів розуміють науково обґрунтоване завбачення кількісних значень цих показників, які можуть бути досягнуті до визначеного моменту часу. Прогнозування може бути короткостроковим (на строк до 5 років), середньостроковим (на строк 5-15 років) і довгостроковим (більше 15 років). Для розробки випереджуючих стандартів, зазвичай, використовують короткострокові та середньострокові прогнози.

Випереджуючі стандарти, які встановлюють перспективні вимоги до якості об’єктів стандартизації, розробляються на основі науково-дослідних, дослідно-конструкторських та дослідно-технологічних робіт, тобто робіт, які виконуються на стадії створення продукції.

Об’єктами випереджаючої стандартизації можуть бути вироби з новими, дуже високими показниками якості, які ще не виготовляються, але їх виготовлення передбачається у майбутньому.

Випереджаюча стандартизація може базуватися на вже освоєних в інших галузях або інших країнах зразках продукції.

За випереджаючої стандартизації зменшується обсяг робіт з перегляду і перевиданню стандартів, оскільки завчасно передбачені ступінчасті строки впровадження більш високих якісних показників продовжують строки дії виданих стандартів.

Приклади: Європейська економічна комісія розробила екологічні стандарти Євро-1, Євро-2, Євро-3 і Євро-4. Випереджаючі стандарти в США на кольорове телебачення, затверджені в 1953 році, сприяли створенню в 1957-1960 рр. масового виробництва телевізорів кольорового зображення.

– комплексна стандартизація, яка залежить від оптимального вирішення конкретної проблеми шляхом здійснення цілеспрямованого і планомірного встановлення та застосування системи взаємопов’язаних вимог як до самого об’єкта комплексної стандартизації, так і до його основних елементів. Даний підхід покликаний забезпечити розробку та впровадження комплексів взаємопов’язаних і узгоджених стандартів, які охоплюють сукупність вимог, які висуваються до об’єктів стандартизації (суспільно технічні норми, системи документації, норми техніки безпеки і охорон праці).

Якість готової продукції залежить від якості проектування (розроблення) продукції і якості її виготовлення, тому для забезпечення високої якості кінцевої продукції необхідною є сувора взаємна узгодженість вимог до якості як на стадії розробки так і на стадії виготовлення продукції.

За великих обсягів виробництва та широких міжгалузевих зв’язках цього можна досягнути тільки методом комплексної стандартизації.

Комплексна стандартизація – цілеспрямоване і планомірне встановлення та застосування системи взаємопов’язаних вимог до об’єкта стандартизації з метою оптимального вирішення конкретної проблеми.

Діючі стандарти встановлюють дуже високі вимоги до показників якості готової продукції. Якість продукції залежить від багатьох факторів: властивостей вихідних матеріалів. конструкції, виконання технологічних операцій і процесів, умов і методів випробувань. транспортування, експлуатації та ін. Таким чином, для підвищення якості продукції недостатньо встановити стандарти на кінцеві параметри готової продукції, потрібно ше стандартизувати усі об’єкти і процеси, які виливають на якість готового виробу (рис. 2).

Для вирішення проблеми підвищення якості продукції слід не тільки визначити оптимальні показники якості кінцевої продукції, але її пов’язати їх з усім комплексом факторів, які впливають на якість виробу. Це можливо лише за умови здійснення комплексної стандартизації.

Слід зауважити, що в Україні до стандартизації застосовується комплексний системний підхід.

Саме комплексна стандартизація передбачає встановлення вимог до показників якості кінцевого продукту на основі комплексної стандартизації показників якості сировини, матеріалів, напівфабрикатів і комплектуючих виробів, які використовуються для виготовлення даної продукції з високими показниками якості.

Комплексна стандартизація забезпечує взаємозв’язок і взаємозалежність суміжних галузей зі спільного виробництва готового продукту, який відповідає вимогам державних стандартів. Наприклад: норми, вимоги, які містяться в стандарті на автомобіль, стосуються металургії, хімічної, електротехнічної та інших галузей промисловості. Якість сучасного автомобіля визначається якістю більше ніж двох тисяч виробів і матеріалів — металів, пластмас, електротехнічних виробів, лаків, фарб, палива та ін. У таких випадках окремі стандарти, навіть якщо в них закладені перспективні показники, не завжди можуть забезпечити потрібні результати.

Рис. 2. Схема об’єктів комплексної стандартизації

 

Таким чином, комплексна стандартизація продукції полягає в цілеспрямованому, планомірному встановленні та застосуванні системи взаємопов’язаних вимог не тільки до готової продукції та методів визначення її якості, але й до всіх елементів, від яких залежить якість готової продукції.

Комплексна стандартизація забезпечує скорочення строків розробки і освоєння виробництва нової продукції, сприяє покращенню її якості.

Основними критеріями вибору об’єктів комплексної стандартизації є техніко-економічна доцільність стандартизації та рівень технічної досконалості продукції. Методичні принципи комплексної стандартизації основані на виявленні взаємозв’язків між показниками якості складових частин виробу і предметів праці (рис. 3).

Принципово новою і важливою особливістю роботи зі стандартизації є організація її за комплексним методом. При цьому створюються не розрізнені стандарти, а їх комплекси, в яких всі вимоги, починаючи від сировини і закінчуючи готовою продукцією, взаємопов’язані і узгоджені між собою.

Прикладом міжгалузевої системи стандартів може бути Державна система стандартизації (ДСС), Система сертифікації продукції (УкрСЕПРО), Єдина система конструкторської документації (ЄСКД), Єдина система технологічної документації (ЄСТД), Єдина система технологічної підготовки виробництва (ЄСТПВ) тощо.

Рис. 3. Методичні принципи комплексної стандартизації

 

Темпи науково-технічного прогресу призвели до різкого скорочення часу між появою наукової ідеї і її реалізацією.

Критерієм зняття з виробництва продукції є економічні переваги виробництва та експлуатації нової продукції того ж самого призначення, більші її технологічні можливості, кращі економічні та інші показники якості.

– параметрична стандартизація, яка є основою для раціонального скорочення номенклатури і кількості типорозмірів виробленої продукції. На її основі розробляють параметричні стандарти, які встановлюють параметри і розміри найбільш раціональних видів, типів і типорозмірів машин, приладів, обладнання тощо. Створення та використання виробів буде найбільш успішним у тому випадку, коли їх параметри будуть погоджені між собою. Узгодження різних параметрів і розмірів методом параметричної стандартизації дає змогу ув’язати між собою різні галузі промисловості, що призведе до великого економічного ефекту у масштабах усього народного господарства країни.

Параметрична стандартизація важлива, адже розвиток народного господарства приводить до подальшого збільшення типів і типорозмірів виробів, шо пов'язано зі створенням нових видів продукції та потребою у широкому розвитку механізації й автоматизації виробництва.

Крім того, для сучасної промисловості властива широка, постійно зростаюча номенклатура вироблених товарів. У ряді випадків має місце випуск надмірно великої номенклатури виробів, що схожі за призначенням і незначно відрізняються конструктивним виконанням і розмірами. Упорядкування номенклатури і кількості типорозмірів виробів є одним із найважливіших завдань стандартизації.

Це знижує серійність виробництва продукції, ускладнює уніфікацію виробів, гальмує розвиток спеціалізації виробництва, подовжує термін опанування нової техніки, збільшує виробничі витрати, порушує номенклатуру запасних частин, здорожує ремонт, підвищує вартість обслуговування прн експлуатації. Тенденція щодо збільшення кількості типів і типорозмірів виробів виникає через неузгодженість різних виробництв та дослідних організацій, шо здійснюють розробку схожих виробів. Упорядкування номенклатури і кількості типорозмірів виробів є одним із найважливіших завдань стандартизації (рис. 4).

Рис. 4. Види параметрів продукції

 

Отже, сутність параметричної стандартизації полягає у тому, що параметри і розміри виробів встановлюють не довільно, а дотримуючись визначених, чітко обґрунтованих рядів переважних чисел. Тому, теоретичною базою сучасної стандартизації є система переважних чисел.

Тобто, будь-які параметри виробу (продуктивність, число обертів, швидкість, потужність. тиск, розміри) керуються певним науково обгрунтованим рядом переважних чисел, тоді виріб буде узгоджуваний з іншими, пов'язаними з ним, видами продукції: електродвигуни – з технологічним обладнанням, вантажопідйомними пристроями: вантажо-підйомні пристрої – з вантажними машинами; вантажні машини – з транспортною тарою: транспортна тара – з споживчою тарою і таке інше.

Параметр продукції – це кількісна характеристика властивостей продукції чи її станів, які визначають призначення продукції та умови її використання. Параметри продукції наводяться в нормативних документах.

Згідно з характерними властивостями виробів розрізняють найбільш важливі параметри продукції:

• розмірні параметри (розмір одягу та взуття, місткість посуду);

• параметри ваги (маса окремих видів спортивного інвентарю):

• параметри, які характеризують продуктивність машин і приладів (продуктивність вентиляторів, швидкість руху транспортних засобів):

• енергетичні параметри (потужність двигуна).

У 1953 р. Міжнародна організація зі стандартизації (IS0) прийняла Міжнародні рекомендації щодо переважних чисел ІSО/РЗ. які стали основою для розроблення параметричних стандартів у багатьох країнах світу. До рекомендацій, крім ряду R₅ увійшли ряди R₁₀; R₂₀; R₄₀; які також отримали назву рядів Ренара. Існують ще два додаткових ряди R₈₀ і R₁₆₀, які використовують тільки в окремих, технічно обґрунтованих випадках.

Переважні числа – це числа, що рекомендовано обирати переважно перед усіма іншими для визначення величин параметрів при створенні виробів. Приклади використання переважних чисел зустрічаються всюди — це розміри взуття і одягу, довжина цвяхів, номінальні значення маси гир, потужність електричних машин тощо

У 1955 р. прийнята рекомендація ІS0/Р17 «Керівництво з використання переважних чисел і рядів переважних чисел». Відповідно в Україні діє ГОСТ 8032.

Ряди переважних чисел повинні відповідати наступним вимогам:

– являти собою раціональну систему градацій, шо відповідає потребам виготовлення та експлуатації виробів;

– бути нескінченними, як у бік малих, так і великих чисел, тобто допускати встановлення безмежної кількості параметрів або розмірів у напрямку як збільшення їх значення, так і зменшення;

– включати усі послідовні десятикратні чи дробові значення кожного числа ряду і одиницю;

– бути простими, щоб їх було легко запам’ятовувати.

Переважним числам властиві певні математичні закономірності. Так. при встановленні розмірів і параметрів виробів широке застосування знайшли ряди чисел, які побудовані на основі арифметичної чи геометричної прогресії.

Найпростіші ряди переважних чисел будуються на основі арифметичної прогресії – такої послідовності чисел, в якій різниця між наступним і попереднім членами залишається постійною, тобто:

а_n= а₁ + d (n - 1),

де: a₁ – перший член прогресії; d – різниця прогресії; n – номер взятого члена.

Позитивним моментом е те, що арифметичний ряд простий, не потребує заокруглення чисел, але його суттєвим недоліком є відносна нерівномірність, у цих рядах є те. що вони прості, не потребують заокруглення чисел. Але суттєвим недоліком є відносна нерівномірність. При сталій абсолютній різниці між членами ряду відносна нерівномірність різко зменшується. Так, відносна різниця між членами арифметичного ряду 1; 2... 10 для чисел 1 і 2 складає 100 %, а для чисел 9-10 усього 11 %. Якщо зміну відносної різниці для членів цього ряду зобразити графічно, то отримаємо залежність, за якою при зростанні абсолютних значень членів арифметичного ряду відносна різниця зменшується.

Ряди переважних чисел, що основані на арифметичній прогресії, мало використовуються у параметричних стандартах. Вони застосовуються, наприклад, у стандартах розмірів взуття, діаметрів підшипників коливання, діаметрів метричних різьблень, модулів зубчастих коліс тощо.

У більшості випадків найбільш придатні для стандартизації параметрів геометричні ряди чисел. Однак геометричних рядів нескінченно багато, тому належить вибирати з них такі, які будуть мати певні переваги перед іншими.

Геометрична прогресія — це ряд чисел, в якому кожне наступне число, яке отримують множенням попереднього на одне і теж число, яке називається знаменником прогресії:

де а – перший член; q^n-1 – знаменник прогресії; n — порядковий номер взятого члена.

Ряд геометричної прогресії являє собою q; qх, qх¹: qх²; qх³; q^n-1; або 1, 2, 4, 8, 16, 32, n...

Геометрична прогресія має ряд корисних властивостей:

1. Відносна різниця між будь-якими сусідніми членами ряду постійна. Будь-який член прогресії більше попереднього на 100 %.

2. Добуток чи частка будь-яких членів прогресії є членом цієї прогресії. Ця властивість використовується при пов’язуванні між собою параметрів, що підлягають стандартизації у межах одного ряду переважних чисел.

Геометричні прогресії дають змогу погоджувати між собою параметри, які зв’язані не тільки лінійною. а також й квадратичною, кубічною та іншими залежностями. Ще в Давній Римській імперії діаметри коліс водопроводів були вибрані згідно з геометричною прогресією. У Франції у 1805 р. розміри типографського шрифту було встановлено також відповідно до геометричної прогресії.

Історія утворення рядів переважних чисел пов’язана з ім’ям офіцера французького інженерного корпусу Шардя Ренара, який у 1877-1879 рр. заклав наукові основи щодо використання переважних чисел для конструювання. Враховуючи перевагу геометричної прогресії, Ренар за основу довжину і побудував ряд. прийнявши такий знаменник прогресії, який забезпечує десятикратне збільшення кожного члена ряду, тобто а Q⁵ =10 а, звідки Q = .

Таким чином, Ренар одержав числовий ряд:

При обчислюванні з точністю до п’ятої цифри цей ряд має вигляд: 1_a; 1,5849_a; 2,5119_a; 3,9811_a; 6,3096_a; 10_a. Для практичного користування ці значення були замінені більш зручними заокругленими величинами. При цьому «а» визначено числом 10к. де к – будь-яке ціле позитивне чи від’ємне число, а також нуль.

В останньому випадку при к = 0 отримують ряд Ренара R₅: 1; 1,6; 2,5; 4; 6.3; 10, який може бути продовжений в обох напрямках. Членами ряду переважних чисел є заокруглені значення членів ряду геометричної прогресії в інтервалі 1... 10. які застосовуються при встановленні градацій геометричних параметрів (табл. 5).

Таблиця 5

Ряди Ренара

Параметри і розміри виробів, шо випускають серійно, встановлюють відповідно до основних рядів переважних чисел. Але допускається використання похідних рядів. їх отримують із основних рядів шляхом відбору 2-, 34-го чи n-го члена основного чи додаткового ряду. Наприклад. R_5/2 – похідний ряд, отриманий з кожного 2-го члена основного ряду R₅. Похідні ряди використовують тоді, коли жоден з основних рядів не задовольняє заданим вимогам і запроваджуються градації числових характеристик, які залежать від параметрів і розмірів, що утворені на базі основних рядів.

Введення в усіх галузях промисловості єдиного порядку встановлення числових значень, параметрів і розмірів для об’єктів стандартизації, а також перехід від одних числових значень параметрів до інших за допомогою системи переважних чисел (параметричних рядів) дозволяє зменшувати кількість типорозмірів, економити матеріали, погоджує і пов'язує між собою різні види виробів, матеріалів, напівфабрикатів, транспортних засобів, виробничого устаткування.

Параметричний ряд – це сукупність числових значень параметрів, яка побудована в певному діапазоні на основі прийнятої системи градацій.

Для визначення параметричного ряду слід враховувати його дві характеристики: діапазон ряду та градацію. Діапазон ряду – це інтервал, обмежений крайніми значеннями членів ряду. Градацією параметричного ряду називають математичну закономірність, що визначає характер інтервалів між членами ряду в певному діапазоні. Вибір оптимальної градації параметричного ряду зводиться до знаходження такого ряду переважних чисел, який найбільшим чином відповідав вимогам народного господарства країни.

Використання системи переважних чисел з різними рядами допускає можливість їх комбінування. Більшість параметричних рядів, включених до чинних параметричних стандартів, побудована на основі ряду К₁₀. Це дає підставу вважати, шо ряд R₁₀ є нині найбільш доцільним для побудови параметричних рядів на машини та устаткування.

Похідні ряди – ряди, які утворюються від основних чи додаткових за допомогою відбору n-х членів.

Параметричний ряд R40 (з округленими значеннями переважних чисел) – 1,0; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,40; 1,50; 1,60; 1,70; 1,80.

Діапазон ряду – 1,0... 1,80.

Градація ряду – 1,06.

Приклад: дискретні недротяні резистори випускаються з параметричного ряду: 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5 Вт. Кожен з них відрізняється за вартістю і розміром.