Технико-экономическое обоснование выбора проектного решения (стр. 1 из 6)
Ниже приводятся две главы из книги – Глебов И.Т., Глухих В.В., Назаров И.В. Научно-техническое творчество: Учеб. пособие. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т., 2002.– 264 с.
Глебов Иван Тихонович
Технико-экономическое обоснование
выбора проектного решения
19. Эффективность проектных решений
19.1. Основные технико-экономические параметры
Все параметры технического объекта можно поделить на две группы по зависимости их от окружающей среды.
Параметры первой группы называют показателями технического уровня. К ним относят показатели массовые, геометрические, компоновочные. Они не зависят от окружающей среды.
Параметры второй группы называют квалиметрическими (квалитет – качество) или основными характеристиками. К ним относят показатели производительности, долговечности, надежности, эксплуатабельности, управляемости, стоимости и др. Эти показатели зависят от окружающей среды [43].
Основными показателями, которые характеризуют процесс разработки и эксплуатации технического объекта, являются время, стоимость и надежность (рис. 33).Эти показатели тесно связаны между собой. Развитие процессов идет по спирали.
Прогнозируя технические решения, следует иметь в виду, что их сложность непрерывно возрастает, и поэтому время, необходимое на их разработку, тоже увеличивается. Кроме того, растет время на изготовление и наладку технических объектов.
Усложнение технических объектов приводит к росту затрат общества на их разработку и эксплуатацию. Чем больше новизна разрабатываемого технического решения, тем выше затраты общества на его разработку и промышленное освоение. Особенно возрастает стоимость ремонта и обслуживания. Например, стоимость изготовления трактора ДТ-75 меньше стоимости его ремонта за срок службы 8…9 лет в 2,5 раза.
Для уменьшения расходов на эксплуатацию необходимо повысить надежность технического объекта в период его использования. Связь показателей “время – стоимость – надежность” может быть и обратно пропорциональной. Например, если разрабатывается технический объект с заданными показателями надежности в заданное время, то придется увеличить стоимость изготовления за счет увеличения трудовых ресурсов или использования дорогостоящих, но надежных, компонентов. Если нет возможности увеличить ресурсы на изготовление, то придется попуститься надежностью за счет увеличения срока разработки.
Эффективность использования технического решения определяют по формуле 
,где П – прирост прибыли;
З – прирост затрат.
Если Э < 3, то за рубежом, например, все работы по разработке нового технического решения прекращаются [13]
19.2. Критерии развития технических объектов
19.2.1. Классификация критериев
Критерии развития – это те параметры технического объекта, которые на протяжении длительного времени монотонно изменяются, приближаясь к своему пределу, и выступают мерой совершенства и прогрессивности.
Технические объекты совершенствуются в направлении улучшения критериев. Поскольку качество любой машины оценивается по нескольким критериям, то принцип прогрессивного развития заключается в улучшении одних и не ухудшении других критериев.
Схема классификации критериев развития приведена на рис. 34 [30].Для оценки качества машин используют четыре группы критериев развития: функциональные, технологические, экономические и антропологические.
19.2.2. Функциональные критерии развития
Функциональные критерии развития характеризуют производительность, точность и надежность станков. Критерий производительности зависит от ряда параметров (скорость, частота вращения валов, количество шпинделей и т.п.), влияющих на производительность станка.
Точность изготовления изделий регулируется квалитетами.
Критерий надежности отражает свойство машины выполнять определенные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или необходимой наработки [13]. Надежность машины включает показатели безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости, долговечности. Количественными критериями надежности служат вероятность безотказной работы, число отказов (или интенсивность отказов) и наработка на отказ.
19.2.3. Технологические критерии развития
Технологические критерии развития характеризуют возможность экономии живого труда при изготовлении и подготовке к эксплуатации машин.
Критерий трудоемкости изготовления машины находят как частное от деления суммарной трудоемкости АТС проектирования, изготовления и подготовки к эксплуатации изделия на главный показатель эффективности Q:
Кт = Атс/Q.
В качестве главного показателя эффективности машины можно принять установленную мощность приводов, кВт, или другой показатель.
Критерий технологических возможностей отражает простоту и принципиальную возможность изготовления машины. Характеризуется он коэффициентом технологических возможностей Ктв.
Значение коэффициента 0 £ Ктв £ 1, и чем он больше, тем больше сохраняются известные решения в машине, тем в большей степени используются покупные и унифицированные элементы, многократно проверенные в работе и изготовлении.
Конструктор часто стремится удовлетворить высокие требования к машине известными, традиционными структурами, используя конструктивные решения, уже отработанные на известных образцах. Такой подход требует минимума затрат времени и средств, но влечет за собой нежелательные последствия.
При излишнем увлечении преемственностью, заимствованием, унификацией, попыткой воспользоваться тем, что уже создано и опробовано, невозможно обеспечить требуемого роста уровня показателей машин, невозможно лидировать на мировом рынке. Спроектированные таким образом машины быстро морально стареют и через короткое время нуждаются в дополнительной модернизации.
Однако это не значит, что надо разрабатывать только новые машины. Как правило, желаемого результата можно достичь при комбинации известных решений с новыми структурными решениями, построенными на современных физических и технологических принципах.
Обычно в новые современные машины из ранее разработанных прототипов переносится в среднем до 50% конструктивных решений без переделок или с частичными изменениями. При этом высокие значения показателей преемственности достигаются в основном за счет второстепенных структурных элементов, переносимых из одного поколения машин в другое. Основные подсистемы при этом, как правило, создаются заново [43].
Критерий использования металлов Ким характеризует технологический процесс изготовления деталей машины и равен отношению массы машины G к массе израсходованных материалов Р (при этом покупные комплектующие элементы не учитываются): Ким = G/P .
Значение Ким в целом не превышает 0,55.
Критерий расчленения машины на элементы служит мерой оптимальности расчленения машины на узлы и детали с целью упрощения технологии разработки, доводки, изготовления, ремонта, модернизации, унификации и стандартизации.
Чем меньше в машине сборочных единиц и деталей, тем меньше ее масса, выше жесткость и надежность, меньше трудоемкость механической обработки и сборки.
Большее расчленение машины на сборочные единицы и детали тоже имеет свои преимущества. Большее расчленение машины с новыми элементами позволяет сократить время и трудоемкость разработки и доводки машины в целом. В процессе разработки и доводки нового станка экономичнее и проще устранять недостатки отдельных более простых узлов и деталей. Расширяются возможности унификации и стандартизации.
19.2.4. Экономические критерии развития
Критерий металлоемкости Км равен отношению массы машины Gк к ее главному показателю эффективности Q (установленная мощность, кВт, максимальная ширина обработки, см, для фуговальных, рейсмусовых и других станков, производительность, шт./мин, м/мин и т.д.): Км = Gк/Q.
Критерий энергоемкости Кэ находится как отношение затраченной энергии при эксплуатации в единицу времени W к одному из показателей эффективности Q: Кэ = W/Q .
Критерий затрат на информационное обеспечение Кио определяется как отношение затрат S на приобретение и эксплуатацию вычислительной техники, разработку программного или информационного обеспечения к одному из показателей эффективности Q: Кио = S/Q.
Критерий габаритных размеров Кг равен отношению габаритных размеров машины V к ее эффективности Q : Кг = V/Q .
Чем меньше значение Кг , тем меньше машина занимает производственную площадь, тем меньше расход материалов на ее изготовление.
19.2.5. Антропологические критерии развития
Антропологические критерии развития обеспечивают максимальную приспособленность машины к человеку, снижение дискомфорта, повышение положительных эмоций.
Критерий эргономичности характеризует использование в системе человек-машина физических, психологических и интеллектуальных возможностей человека. Критерий равен отношению реализуемой эффективности системы человек–машина к максимально возможной эффективности этой системы.