КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА

Содержание
  1. ТехноПро обеспечивает нормирование по любым методикам
  2. Пример методики
  3. Ввод методики проектирования
  4. Автоматическое проектирование
  5. 2.3 Расчет припусков на обработку
  6. 2.4 Расчет массы заготовки и Ким
  7. 2.5 Разработать маршрутный технологический процесс
  8. Коэффициент использования материалов: формула расчета, пример
  9. Производство как процесс
  10. Показатели производственных факторов
  11. Коэффициент использования материала
  12. Плановый
  13. Фактический
  14. Норма расхода материала
  15. Факторы улучшения эффективности
  16. Пример
  17. Как снизить коэффициент использования материала с помощью 3D-печати металлами
  18. Почему коэффициент использования материала часто оказывается высоким
  19. Снижение массы: субтрактивное или аддитивное производство?
  20. Максимальная экономия затрат с использованием 3D-печати металлами
  21. В каких отраслях 3D-печать металлами позволяет снизить коэффициент использования материала

ТехноПро обеспечивает нормирование по любым методикам

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА

Всем, кто учился в технических учебных заведениях, знакомы «классические» справочники технолога с рекомендациями по расчетам режимов обработки,  норм времени, расхода материалов.

Кроме таких, широко известных трудов, институты и головные предприятия отраслей разрабатывают и внедряют свои методики нормирования.

В результате, на российских предприятиях используется большое разнообразие технологических расчетов, в том числе и разработанных заводскими специалистами (расчет норм времени).

В результате, при переходе к автоматизированному проектированию руководство предприятия должно решить непростую задачу – как перевести в программный вид методики, давно и хорошо себя зарекомендовавшие в производстве? Кто возьмется за программирование, сколько необходимо привлечь программистов, как эти программы будут стыковаться с приобретаемыми САПР ТП?

Учитывая текущую ситуацию с кадрами, руководству большинства предприятий не приходится рассчитывать на силы собственных программистов. Так, где же выход? Неужели придется оставить расчетные методики «ручными» или удовлетвориться их переводом в вид «электронных» таблиц?

Выход есть: необходимо приобрести систему автоматизации технологического проектирования «ТехноПро». Система снабжается библиотеками с многочисленными модулями технологических расчетов по всем переделам.

Если реализованная в модулях методика расчетов не полностью совпадает с принятой на предприятии, то ее можно модифицировать без привлечения программистов или разработчиков.

Если нужной методики нет в библиотеке, то ее можно создать в «ТехноПро» (расчет норм времени), также без участия программистов или разработчиков системы.

Иными словами, система «ТехноПро» обеспечивает возможность корректировки или дополнения методик проектирования и расчетов при любых изменениях в объектах или средствах производства.

Пример методики

Рассмотрим добавление в библиотеку «ТехноПро» прогрессивной методики на примере технологического расчета нормы расхода материала на деталь при раскрое пруткового проката.

Основным показателем прогрессивности норм расхода материалов является коэффициент использования. Чем ближе коэффициент использования к единице, тем более прогрессивна выбранная технология изготовления той или иной детали. Коэффициент использования металла (КИМ) определяется, как отношение массы детали (чистого веса) к норме расхода металла на изготовление детали.

Ки.м. = Gg / Hg
Исходными данными для расчета норм расхода являются:

1. Масса (чистый вес) детали, в кг.2. Материал, твердость детали.3. Технологический процесс изготовления детали – с оснащением, применяемым в операциях и переходах.4.

Средняя расчетная длина прутка (в мм) принимаемая по среднеотраслевым нормативам «Средняя длина прутков нормальной (торговой) длины черного металлопроката».5.

Количество индивидуальных заготовок:• При раскрое пруткового проката на индивидуальные заготовки К=1

• При изготовлении детали из групповой заготовки К>1

Исходные данные вводятся в виде параметров «ТехноПро». Расчетная методика создается в виде необходимых таблиц данных, логических и арифметических выражений. Технологические процессы (ТП) вводятся в виде единого параметризованного «Общего» ТП (ОТП).

Ввод методики проектирования

Для ввода табличных данных используется программа «ТехТаблица», которая позволяет создать дерево классификации таблиц, структуру каждой таблицы и ввести данные (рис. 1). Для создания таблицы достаточно навыков работы в Windows. При заполнении таблиц данными можно использовать программы сканирования и распознавания бумажных документов.

Рис. 1. Дерево классификации и фрагмент таблицы

Для ввода логических и арифметических выражений в «ТехноПро» используется «Построитель условий» (рис. 2). Построитель позволяет связать между собой логическими или арифметическими операторами любые параметры: изделия, оснащения, операций, переходов, таблиц. Для работы с построителем построителю достаточно знать названия элементов, составляющих технологические процессы.

Рис. 2. Ввод условия проверки объема партии деталей на превышение 100 шт.

В «ТехноПро» можно описывать сложные причинно-следственные связи, так как каждое условие содержит проверяемую и выполняемую части, каждый логический и арифметический блок увязывается с другими блоками операторами «Если», «Иначе», «ИначеЕсли». Такое представление знаний в виде продукционной модели признано наиболее приближенным к естественному мышлению человека.

На рис. 3 приведен пример описания получения из таблицы «Припуск на зажим для токарных станков» значения припуска [Pr] , в зависимости от типа приспособления «Цанга» или «Патрон». Полученное значение [Pr] используется для расчета общей длины заготовки.

Рис. 3. Проверка типа приспособления с выбором данных из таблицы

Имеется возможность создания «локальных» условий с дальнейшим их вызовом из «глобальных» условий с помощью оператора «ВыполнитьУсл» (рис.4).

Рис. 4. Пример использования вызова выполнения условий

Уникальным свойством системы «ТехноПро» является возможность автоматического проектирования технологических процессов. Основой автоматического проектирования являются параметризованные «Общие» технологические процессы (ОТП). На рис.

5 приведено описание параметрического перехода отрезки заготовки в операции «Токарная».

При автоматическом формировании технологического процесса система «ТехноПро» выполнит, указанные в переходе условия: «Расход черных металлов», «Партия деталей» и «Диаметр заготовки».

Рис. 5. Параметрический переход с условиями

Условие «Партия деталей» (рис. 2) указано для перехода отрезки операции «Токарная» и для перехода операции «Заготовительная», но только с отрицанием. Таким образом, задана взаимозаменяемость переходов и операций.

Автоматическое проектирование

После проведения подготовительной работы, описанной в предыдущем разделе, можно начинать пользоваться плодами труда. Для того, чтобы «ТехноПро» сформировала технологический процесс и выполнила расчеты достаточно задать исходные данные и запустить процесс проектирования. Исходные данные могут быть получены с электронных чертежей или считаны с бумажных.

Например, введены исходные данные общих сведений (по чертежу): материал детали «Ст 3 ГОСТ 2590-71»; масса детали М=0,15 кг; твердость детали «Gв =>120 кг/мм2»; габаритные размеры детали D=24H10 мм; L=45 мм (рис. 6). Исходные данные описания конструкции, в том числе включают указание количества индивидуальных заготовок К=1.

Рис. 6. Часть исходных данных для автоматического проектирования

После нажатия кнопки «Сформировать» запускается процесса проектирования ТП. В ходе его выполнения, в зависимости от объема партии «ТехноПро» вставляет в проектируемый ТП операцию «Заготовительная» или переход отрезки в операции «Токарная».

В зависимости от применяемого в операции оснащения (патрона или цанги, резца или полотна) рассчитываются параметры, требуемые для вычисления норм расхода и норм времени.

Выбираются из таблиц: припуск на отрезку индивидуальной заготовки Пр; припуск на зажим Пз. Рассчитывается величина концевого отхода при раскрое прутка.

Определяется коэффициент по некратности Кн, учитывающий концевые отходы металлопроката при раскрое заготовок из прутков нормальной длины.

Определяется диаметр заготовки Dз и длина заготовки Lз с расчетом межоперационных припусков. Автоматически заполняется графа «Профиль и размеры». Рассчитываются: норма расхода металла Нg (кг) и коэффициент использования металла КИМ (рис. 7).

Рис. 7. Операции ТП и рассчитанные параметры расхода материала

Сформированный технологический процесс и значения рассчитанных параметров можно выдать в виде требуемых форм технологических документов.

Источник: https://www.tehnopro.com/1-o-kompanii/stati-i-publikacii/articles/normirovanie-metod/

2.3 Расчет припусков на обработку

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА

Общимприпуском на обработку называется слойматериала, удаляемый с поверхностиисходной заготовки в процессемеханообработки с целью полученияготовой детали.

2.4 Расчет массы заготовки и Ким

П– постоянная

D– максимальный диаметр заготовки

–максимальнаядлина заготовки

j– плотность металла

П= 3,14

j=

Коэффициентиспользования материала (Ким) определяетсяпосле выбора заготовки. Основнымпоказателем прогрессивности нормрасхода материалов является коэффициентиспользования.

Чем ближе коэффициентиспользования к единице, тем болеепрогрессивна выбранная технологияизготовления той или иной детали.

Коэффициент использования металла(КИМ) определяется, как отношение массыдетали (чистого веса) к норме расходаметалла на изготовление детали.

,

где– масса детали;

–массазаготовки.

Исходнымиданными для расчета норм расходаявляются:

1.Масса (чистый вес) детали, в кг.2.Материал, твердость детали.3.Технологический процесс изготовлениядетали — с оснащением, применяемым воперациях и переходах. Полученные коэффициенты характеризуютколичество металла ушедшего в стружку.Если КИМ=0,65%, то 65% металла ушло в деталь,а остальные 35% в стружку.

; X%материала ушло в деталь, X%в стружку.

; X%материала ушло в деталь, X%в стружку.

2.5 Разработать маршрутный технологический процесс

№ ОперацииНазвание операцииОборудование
 005 Токарная с ЧПУСтанок токарный сЧПУ 16А20Ф31
 010 Токарная с ЧПУ Станок токарный с ЧПУ 16А20Ф31
 015 Токарная с ЧПУ Станок токарный с ЧПУ 16А20Ф31
 020 Шлицефрезерная Станок шлицефре-зерный 5А352
 025 Фрезерная Станок шпоночно-фрезерный 692 Д
 030 Слесарная Верстак
 035 Моечная
 040 Шлифовальная Круглошлифовальныйстанок 3Б151
 045 Шлифовальная Круглошлифовальныйстанок 3Б151
 050 Шлифовальная Круглошлифовальныйстанок 3Б151
 055 Шлицешлифовальная Станок шлицешлифовальный 3451Г
 060 Шлицешлифовальная Станок шлицешлифовальный 3451Г
 065 Разметка
 070 Сверлильная Станок вертикально-сверлильный 2Н125
 075 Слесарная Верстак
 080 Моечная
 085 Контрольная

Источник: https://studfile.net/preview/2621172/page:5/

Коэффициент использования материалов: формула расчета, пример

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА

Основной целью деятельности любого коммерческого учреждения является максимизация прибыли. Это означает необходимость сокращения издержек.

Коэффициент использования материалов – показатель, который позволяет оценить рациональность последних, их необходимость для получения конечного результата. Если фирма тратит слишком много ресурсов впустую, то она не может быть успешной.

Максимизация прибыли возможна в условиях конкуренции только за счет минимизации издержек.

Производство как процесс

Определение коэффициента использования материалов позволяет оценить, является ли выпуск продукции эффективным и рациональным. Затем, если показатель нас не удовлетворяет, мы должны попытаться изменить ситуацию.

Однако это совершенно невозможно, если не иметь представления о производственном процессе. Поэтому для начала рассмотрим его на примере машиностроительной отрасли.

Она удобна для анализа, поскольку производственный процесс на большинстве предприятий данного направления является сходным.

На первой стадии происходит создание из сырья и материалов заготовок. Уже здесь мы можем столкнуться с издержками. Чем больше сырья тратится впустую, тем сильнее коэффициент использования материалов будет отклоняться от единицы.

Вторая стадия связана с обработкой заготовок и приданием им требуемой конфигурации. Естественно, это также сопряжено с издержками. Причем они зависят от эффективности начального этапа.

На третьей стадии происходит уже предварительная и непосредственная сборка изделий.

Показатели производственных факторов

Выпускаемая продукция может характеризоваться как в физических единицах, так и в стоимостном выражении. Все понимают, что фирма может продолжать свое функционирование тогда, когда ее доход превышает затраты. Однако с чем связаны последние? Рассмотрим трехфакторную модель.

Для того чтобы выпустить продукцию, нам нужны орудия труда. Это наши основные фонды. Рациональность и эффективность производства зависит от того, как мы их используем: интенсивно или экстенсивно. Характеризует же эффективность данных факторов фондоотдача.

Используется и обратный данному показатель.

Также для выпуска продукции нужны предметы труда. Это наши оборотные фонды. Вот как раз их и характеризует коэффициент использования материалов. Эффективность же указывает показатель, уже упомянутый при описании основных фондов. Это материалоотдача.

Наконец, важным фактором производства является рабочая сила. Она также может использоваться экстенсивно и интенсивно. И это влияет на наши издержки. Показателем эффективности рабочей силы является производительность персонала и трудоемкость продукции.

Это также обратные показатели.

Коэффициент использования материала

Формула данного показателя характеризует фактор оборотных фондов. Также использование предметов труда отражает выход готовой продукции. Последний показатель, как правило, применяют в отраслях, где происходит первичная обработка сырья.

В обрабатывающей же промышленности чаще рассчитывают коэффициент использования материалов. Отражают, какой процент сырья должен был содержаться в готовой продукции, и как все выглядит в реальности. Выделяют два вида коэффициентов использования.

Плановый

Первый вид показателя, как это ясно из названия, является прогнозным. Он используется при планировании дальнейшей деятельности и построении стратегии развития. Формула выглядит следующим образом: Кпл = Мч/Мн.

В ней используются следующие условные обозначения: Кпл – это плановый коэффициент использования, Мч – чистый вес изделия, Мн – расход материалов по установленным нормам. Как видно из формулы, он слабо отражает реальную ситуацию. Норма устанавливается для гипотетической ситуации.

На самом деле мы можем столкнуться с гораздо большими, чем планировалось, издержками.

Фактический

Данный показатель уже реальнее характеризует использование предметов труда. Введем условные обозначения. Пусть Кф – это фактический коэффициент использования, Мч – чистый вест изделия, как и в предыдущем случае, а Мф – реально израсходованный материал. Тогда формула будет выглядеть следующим образом: Кф = Мч/Мф.

Легко заметить, что в обоих случаях коэффициент может принимать значения от 0 и до 1. Однако единице в реальности он равен быть не может. Всегда какая-то часть материала растрачивается, но не содержится в готовой продукции.

Но важно понимать, что его часть можно использовать повторно или переработать, что рассматриваемый коэффициент не учитывает.

Поэтому производственный процесс всегда нужно анализировать комплексно, а не просто сосредотачиваться на цифрах.

Норма расхода материала

Это еще один важный показатель, который характеризует условия в отрасли. Введем условные обозначения. Пусть С – это норма расхода материала, а Кф – число единиц фактически выпущенной продукции. Для формулы нам также понадобится фактический коэффициент использования материалов – Мф. Пусть Нед – это норма расхода на единицу выпущенной продукции. Тогда С = (Мф/Кф*Нед)*100%.

Факторы улучшения эффективности

Рациональное использование материалов позволяет фирме максимизировать прибыль. Однако многое зависит от ситуации по отрасли в целом.

На норму расхода материалов влияют следующие факторы:

  • Совершенствование технологии производственного процесса. Если предприятие и отрасль развиваются, то со временем получается всем меньше брака на единицу выпускаемой продукции. А это означает, что материал начинает использоваться более рационально, а издержки уменьшаются.
  • Совершенствование технической подготовки производственного процесса. Здесь речь идет об улучшении конструкций деталей, выбора заготовок и материала.
  • Совершенствование организации производственного процесса. Сюда можно включить развитие кооперации между отделами, углубление специализации, улучшение процессов планирования.

Пример

Рассмотрим раскрой ДСП для изготовления деталей. Чем он рациональнее, тем меньше материала мы тратим впустую. Коэффициент использования в данном случае будет равен соотношению площадей штампуемой детали и заготовки. Чем лучше раскрой ДСП, тем ближе к единице данный показатель. Но каким же он должен быть?

Мы никак не можем изменить площадь штампуемой детали. Ее размеры четко установлены. Однако мы можем повлиять на площадь заготовки. Она определяется путем умножения шага между деталями на длину полосы.

Чем экономичнее расположены контуры будущих заготовок, тем меньше промежутки между ними. А это означает уменьшение расхода материала. Таким образом, из одного и того же количества сырья предприятие сможет сделать больше продукции.

Издержки уменьшатся, а прибыль возрастет.

Источник: https://FB.ru/article/292009/koeffitsient-ispolzovaniya-materialov-formula-rascheta-primer

Как снизить коэффициент использования материала с помощью 3D-печати металлами

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА

Почему коэффициент использования материала часто оказывается высоким | Снижение массы: субтрактивное или аддитивное производство? | Максимальная экономия затрат с помощью 3D-печати металлами | В каких отраслях 3D-печать металлами позволяет снизить коэффициент использования материала

Снижение массы является общей целью проектирования во многих отраслях промышленности, и на то есть веские основания. Достижение этой цели может обеспечить значительное снижение эксплуатационных расходов, а зачастую – и улучшение характеристик изделия с точки зрения скорости и гибкости производства.

Проблема заключается в том, что изготовление легких компонентов часто оказывается очень нелегким делом, особенно когда речь идет о металлах.

Традиционные методы механической обработки часто ведут к неэкономичному дисбалансу между массой исходных материалов, необходимых для изготовления конкретного компонента, и массой самого этого компонента – соотношение, которое принято называть «коэффициентом использования материала» (Buy-to-Fly Ratio).

Задача устранения этого дисбаланса и сокращения затрат исходных материалов все явственнее встает и для аддитивного производства, особенно для 3D-печати металлами. Рассмотрим причины появления этого дисбаланса, преимущества, получаемые при его устранении, и наиболее подходящие компоненты и области применения.

Эта статья содержит фрагменты экспертного материала компании Materialise, который вы можете скачать бесплатно по ссылке

Почему коэффициент использования материала часто оказывается высоким

Традиционные субтрактивные методы производства (такие как обработка цельной заготовки), широко используемые в различных отраслях, от промышленной автоматики до аэрокосмической индустрии, всегда предполагают умеренную или высокую долю отходов. При производстве конечной детали механической обработкой может быть удалено до 98% заготовки, зачастую высококачественной и дорогостоящей.

В результате этого коэффициент использования материала, представляющий собой отношение массы необработанного материала к окончательной массе детали, часто оказывается высоким. В оптимальном случае этот коэффициент должен быть близок к 1, однако в действительности во многих отраслях он обычно находится в диапазоне от 6:1 до 30:12 и выше, в зависимости от области применения.

Снижение массы: субтрактивное или аддитивное производство?

Обработка цельной заготовки на станке всегда влечет за собой отходы материала. Послойное построение изделия с получением профиля, близкого к заданному, на металлическом 3D-принтере позволяет существенно уменьшить количество отходов.

Несмотря на то что 3D-печать иногда требуется выполнять с небольшим «запасом», обработанная начерно деталь будет очень мало отличаться от окончательного изделия, что ведет к снижению затрат на расходный материал и уменьшению коэффициента его использования.

Это означает, например, что у двух визуально и структурно идентичных – по массе, форме и материалу – деталей коэффициент использования материала может быть, соответственно, равен 20:1 и 2:1 при использовании субтрактивного метода в первом случае, и аддитивного – во втором.

Одним словом, для создания точно такой же детали путем 3D-печати металлами потребуется гораздо меньше расходных материалов даже без перепроектирования.

Фактически, в общем случае, 3D-печать металлами выглядит предпочтительнее по соотношению «цена-качество», чем механическая обработка, когда исходный коэффициент использования материала больше 10:1.

Детали, которые раньше можно было изготовить только с монолитным заполнением, – например, титановые или алюминиевые вставки, используемые в аэрокосмической отрасли, – теперь могут содержать внутренние полости или иметь ячеистую структуру.

Учитывая, что стоимость вывода на орбиту каждого килограмма груза обходится в 20 000 долларов, каждый сэкономленный грамм имеет значение.

Возможность детализации внутренней структуры также означает, что узлы, которые раньше включали в себя несколько компонентов с большим коэффициентом использования материала, теперь могут быть изготовлены в виде одной цельной детали.

На фото показана в разрезе ячеистая внутренняя структура титановой вставки для космических аппаратов (совместная разработка Materialise и Atos)

Максимальная экономия затрат с использованием 3D-печати металлами

В число общедоступных и широко используемых в аддитивном производстве материалов сегодня входят нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, суперсплавы на основе кобальта, хрома и никеля, инструментальные и мартенситно-стареющие стали, технически чистый титан и титановые сплавы, медные сплавы и драгоценные металлы.

В сочетании с существенным сокращением количества расходных материалов, необходимых для процесса аддитивного производства, это обеспечивает значительную экономическую выгоду.

Снижение затрат на любой необработанный материал до 60-90% – уже серьезное достижение; однако если речь идет о более чем двукратном уменьшении расходов на высококачественные/драгоценные металлы, то положение дел меняется в корне.

В каких отраслях 3D-печать металлами позволяет снизить коэффициент использования материала

Аэрокосмическая промышленность

Требующие меньших затрат на производство, более легкие и в то же время высокопрочные детали позволяют снизить общую массу летательного аппарата, что, в свою очередь, способствует повышению топливной эффективности.

Крайне важно и то, что 3D-печать позволяет создавать детали из хорошо изученных металлов (но с использованием альтернативной, более экономически эффективной конструкции), поскольку они уже признаны «годными к полетам».

Автомобильная промышленность

Использование топологической оптимизации и 3D-печати металлами для обеспечения максимальной прочности при минимальной массе – возможность, которую в настоящее время исследуют многие производители. 

Промышленная автоматика

В этой отрасли сведение к минимуму потребности в расходных материалах при 3D-печати готовых деталей из алюминия, нержавеющей стали и других широко используемых металлов обеспечивает низкий уровень затрат, а также повышает рентабельность кастомизации.

Инструментальное производство

По мнению отраслевых аналитиков, в период до 2020 года 3D-печать будет одним из трех наиболее влиятельных трендов на мировом рынке станкостроения и литья пластмасс под давлением. Отчасти – из-за колоссальных возможностей по снижению коэффициента использования материала. Во многих случаях 3D-печать позволяет снизить расход материалов на 30%.

Контрактное производство

Для снижения себестоимости реализованной продукции предприятия-подрядчики должны минимизировать количество отходов на этапе производства и по возможности уменьшить вес изделий, чтобы транспортные издержки не «съедали» всю прибыль.

Экономия затрат при использовании 3D-печати металлами не ограничивается только оптимальным коэффициентом использования материала. Чтобы в полной мере использовать преимущества 3D-печати металлами, ознакомьтесь с возможностями проектирования для аддитивного производства.

Чтобы узнать о возможностях использования 3D-печати металлами в ваших проектах, свяжитесь с экспертами компании iQB Technologies:  +7 (495) 269-62-22, info@iqb.ru или оставьте онлайн-заявку.

Источник: https://blog.iqb.ru/materialise-buy-to-fly-ratio/

Все термины
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: