Реферат: Технико-экономическое обоснование выбора проектного решения

Ниже приводятся две главы из книги – Глебов И.Т., Глухих В.В., Назаров И.В. Научно-техническоетворчество: Учеб. пособие. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т., 2002.–264 с.

Глебов Иван Тихонович

Технико-экономическое обоснование выбора проектного решения19.Эффективность проектных решений19.1. Основные технико-экономические параметры

Всепараметры технического объекта можно поделить на две группы по зависимости ихот окружающей среды.

Параметрыпервой группы называют показателями техническогоуровня. К ним относят показатели массовые, геометрические, компоновочные.Они не зависят от окружающей среды.

Параметрывторой группы называют квалиметрическими(квалитет – качество) или основными характеристиками. К ним относят показателипроизводительности, 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 связанымежду собой. Развитие процессов идет по спирали.

Прогнозируя технические решения, следуетиметь в виду, что их сложность непрерывно возрастает, и поэтому время, необходимоена их разработку, тоже увеличивается. Кроме того, растет время на изготовлениеи наладку технических объектов.

Усложнение технических объектов приводит кросту затрат общества на их разработку и эксплуатацию. Чем больше новизнаразрабатываемого технического решения, тем выше затраты общества на егоразработку и промышленное освоение.Особенно возрастает стоимость ремонта и обслуживания. Например, стоимостьизготовления трактора ДТ-75 меньше стоимости его ремонта за срок службы 8…9 летв 2,5 раза.

Для уменьшения расходов на эксплуатациюнеобходимо повысить надежность технического объекта в период его использования.Связь показателей “время – стоимость – надежность” может быть и обратнопропорциональной. Например, если разрабатывается технический объект с заданнымипоказателями надежности в заданное время, то придется увеличить стоимость изготовленияза счет увеличения трудовых ресурсов или использования дорогостоящих, нонадежных, компонентов. Если нет возможности увеличить ресурсы на изготовление,то придется попуститься надежностью за счет увеличения срока разработки.

Надежность

Надежность обслуживания технического решения

Надежность

технического

решения

Вероятность общественной потребности в техническом

решении

Время

разработки

Стоимость

разработки

Время

изготовления

Время

обслуживания

Срок

службы

Стоимость

изготовления

Стоимость

изготовления

Стоимость

Время

Рис. 33. Показатели процесса разработки и

обслуживания технического решения

<img src="/cache/referats/18938/image001.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1659 _x0000_s1654 _x0000_s1607 _x0000_s1612 _x0000_s1657 _x0000_s1652 _x0000_s1649 _x0000_s1648 _x0000_s1650 _x0000_s1651 _x0000_s1608 _x0000_s1609 _x0000_s1610 _x0000_s1611 _x0000_s1615 _x0000_s1613 _x0000_s1614 _x0000_s1616 _x0000_s1617 _x0000_s1618 _x0000_s1619 _x0000_s1620 _x0000_s1621 _x0000_s1623 _x0000_s1624 _x0000_s1625 _x0000_s1626 _x0000_s1627 _x0000_s1628 _x0000_s1629 _x0000_s1630 _x0000_s1631 _x0000_s1632 _x0000_s1633 _x0000_s1634 _x0000_s1635 _x0000_s1636 _x0000_s1637 _x0000_s1638 _x0000_s1639 _x0000_s1640 _x0000_s1641 _x0000_s1642 _x0000_s1643 _x0000_s1644 _x0000_s1645 _x0000_s1646 _x0000_s1647 _x0000_s1655">Эффективность использованиятехнического решения определяют по формуле

где П – прирост прибыли;

З – прирост затрат.

ЕслиЭ <

3, то за рубежом, например, все работы поразработке нового технического решения прекращаются [13]19.2. Критерии развитиятехнических объектов19.2.1.Классификация критериев

Критерии развития – это те параметрытехнического объекта, которые на протяжении длительного времени монотонноизменяются, приближаясь к своему пределу, и выступают мерой совершенства ипрогрессивности.

Техническиеобъекты совершенствуются в направлении улучшения критериев. Поскольку качестволюбой машины оценивается по нескольким критериям, то принцип прогрессивногоразвития заключается в улучшении одних и не ухудшении других критериев.

Функциональ–ные критерии

Антропологические критерии

Производи-

тельность

Трудоемкость изготовления

Затраты

материалов

Эргономичность

Точность

Технологические

возможности

Затраты

энергии

Красота

Надежность

Использование материалов

Затраты на подготовку и получение информации

Безопасность

Экологичность

Габаритные размеры

Расчленение на элементы

Специальные

Рис. 34. Схема классификации критериев развития

<img src="/cache/referats/18938/image004.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1789 _x0000_s1525 _x0000_s1526 _x0000_s1527 _x0000_s1528 _x0000_s1529 _x0000_s1530 _x0000_s1533 _x0000_s1534 _x0000_s1531 _x0000_s1532 _x0000_s1535 _x0000_s1536 _x0000_s1537 _x0000_s1539 _x0000_s1540 _x0000_s1541 _x0000_s1461 _x0000_s1463 _x0000_s1462 _x0000_s1344 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1464 _x0000_s1465 _x0000_s1466 _x0000_s1467 _x0000_s1468 _x0000_s1469 _x0000_s1471 _x0000_s1472 _x0000_s1474 _x0000_s1475 _x0000_s1476 _x0000_s1477 _x0000_s1478 _x0000_s1479 _x0000_s1480 _x0000_s1481 _x0000_s1482 _x0000_s1483 _x0000_s1484 _x0000_s1485 _x0000_s1486 _x0000_s1487 _x0000_s1488 _x0000_s1489 _x0000_s1490 _x0000_s1491 _x0000_s1492 _x0000_s1493 _x0000_s1494 _x0000_s1495 _x0000_s1496 _x0000_s1497 _x0000_s1498 _x0000_s1499 _x0000_s1500 _x0000_s1501 _x0000_s1502 _x0000_s1503 _x0000_s1504 _x0000_s1505 _x0000_s1506 _x0000_s1507 _x0000_s1508 _x0000_s1509 _x0000_s1510 _x0000_s1511 _x0000_s1512 _x0000_s1513 _x0000_s1514 _x0000_s1515 _x0000_s1516 _x0000_s1517 _x0000_s1518 _x0000_s1522 _x0000_s1523 _x0000_s1524 _x0000_s1538 _x0000_s1519 _x0000_s1520 _x0000_s1521 _x0000_s1543">Схема классификациикритериев развития приведена на рис. 34 [30].

Дляоценки качества машин используют четыре группы критериев развития:функциональные, технологические, экономические и антропологические.

19.2.2.Функциональные критерии развития

Функциональные критерииразвитияхарактеризуют производительность, точность и надежность станков. Критерий производительностизависит от ряда параметров (скорость, частота вращения валов, количествошпинделей и т.п.), влияющих на производительность станка.

Точностьизготовления изделий регулируется квалитетами.

Критерий надежностиотражает свойство машинывыполнять определенные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданныхпределах в течение требуемого промежутка времени или необходимой наработки[13]. Надежность машины включает показатели безотказности, ремонтопригодности,сохраняемости, долговечности. Количественными критериями надежности служатвероятность безотказной работы, число отказов (или интенсивность отказов) инаработка на отказ.

19.2.3.Технологические критерии развития

Технологическиекритерии развитияхарактеризуют возможность экономии живого труда при изготовлении иподготовке к эксплуатации машин.

Критерий трудоемкостиизготовления машины находяткак частное от деления суммарной трудоемкости АТС проектирования,изготовления и подготовки к эксплуатации изделия на главный показатель эффективностиQ:

Кт= Атс/Q.

В качестве главногопоказателя эффективности машины можно принять установленную мощность приводов,кВт, или другой показатель.

Критерий технологических возможностейотражает простоту и принципиальнуювозможность изготовления машины. Характеризуется он коэффициентом технологическихвозможностей Ктв.

Значение коэффициента 0 £

Ктв £1, и чем он больше, тем больше сохраняются известныерешения в машине, тем в большей степени используются покупные и унифицированныеэлементы, многократно проверенные в работе и изготовлении.

Конструктор часто стремитсяудовлетворить высокие требования к машине известными, традиционнымиструктурами, используя конструктивные решения, уже отработанные на известныхобразцах. Такой подход требует минимума затрат времени и средств, но влечет засобой нежелательные последствия.

При излишнем увлечениипреемственностью, заимствованием, унификацией, попыткой воспользоваться тем,что уже создано и опробовано, невозможно обеспечить требуемого роста уровняпоказателей машин, невозможно лидировать на мировом рынке. Спроектированныетаким образом машины быстро морально стареют и через короткое время нуждаются вдополнительной модернизации.

Однако это не значит, чтонадо разрабатывать только новые машины. Как правило, желаемого результата можнодостичь при комбинации известных решений с новыми структурными решениями,построенными на современных физических и технологических принципах.

Обычно в новые современныемашины из ранее разработанных прототипов переносится в среднем до 50%конструктивных решений без переделок или с частичными изменениями. При этомвысокие значения показателейпреемственности достигаются в основном за счет второстепенных структурныхэлементов, переносимых из одного поколения машин в другое. Основные подсистемы при этом, как правило, создаются заново [43].

Критерий использования металловКим характеризует технологический процесс изготовления деталей машины иравен отношению массы машины G к массе израсходованных материалов Р (при этомпокупные комплектующие элементы не учитываются): Ким = G/P .

Значение Ким в целом не превышает 0,55.

Критерий расчленения машины на элементыслужит мерой оптимальностирасчленения машины на узлы и детали с целью упрощения технологии разработки,доводки, изготовления, ремонта, модернизации, унификации и стандартизации.

Чем меньше в машинесборочных единиц и деталей, тем меньше ее масса, выше жесткость и надежность,меньше трудоемкость механической обработки и сборки.

Большее расчленение машинына сборочные единицы и детали тоже имеет свои преимущества. Большее расчленениемашины с новыми элементами позволяет сократить время и трудоемкость разработкии доводки машины в целом. В процессе разработки и доводки нового станкаэкономичнее и проще устранять недостатки отдельных более простых узлов идеталей. 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 ширинаобработки, см, для фуговальных, рейсмусовых и других станков, производительность, шт./мин, м/мин и т.д.): Км = Gк/Q.

Критерий энергоемкостиКэ находится какотношение затраченной энергии при эксплуатации в единицу времени W к одному изпоказателей эффективности Q: Кэ = W/Q .

Критерий затрат наинформационное обеспечениеКио определяется как отношение затрат S на приобретение иэксплуатацию вычислительной техники, разработку программного или информационногообеспечения к одному из показателей эффективности Q: Кио = S/Q.

Критерий габаритных размеровКг равенотношению габаритных размеров машины Vк ее эффективности Q: Кг = V/Q .

Чемменьше значение Кг, тем меньше машина занимает производственную площадь, тем меньше расход материаловна ее изготовление.

19.2.5.Антропологические критерии развития

Антропологические критерии развитияобеспечивают максимальную приспособленностьмашины к человеку, снижение дискомфорта, повышение положительных эмоций.

Критерий эргономичностихарактеризует использованиев системе человек-машина физических, психологических и интеллектуальныхвозможностей человека. Критерий равен отношению реализуемой эффективностисистемы человек–машина к максимально возможной эффективности этой системы.

Критерии красоты,безопасности и экологичности характеризуют внешний вид машины, еебезопасность и способность не причинять вреда окружающей среде.

19.2.6. Критерии для оценки деревообрабатывающих машин

Общее количество критериев,применяемых для оценки деревообрабатывающих машин, можно разделить на двегруппы: общие для всех случаев (глобальные) и критерии, характерные для частныхслучаев [44].

Из числа глобальных наиболее важными считаютследующие:

– повышение уровняавтоматизации основных технологических операций;

– повышение уровнямеханизации и автоматизации вспомогательныхопераций;

– повышение непрерывности процесса обработки;

– увеличение надежностиработы станка;

– снижение уровнятрудозатрат живого труда в изделии;

– снижение общейтрудоемкости изделия;

– повышение уровнятехнологичности станка;

– снижение материалоемкости(металлоемкости) станка;

– достижение оптимальногорасчленения станка на части;

– снижениеэнергопотребления;

– уменьшение габаритовстанка;

– улучшение условийэксплуатации и обслуживания станка;

– повышение безопасностиработы и обслуживания станка;

– улучшение внешнего вида(красоты) станка;

– повышение экологичностистанка.

В качестве частных критериев, часто используемыхпри оценке станков и их узлов, назовем следующие:

– высокая скорость резания;

– широкий диапазонрегулирования подачи;

– плавность регулированияподачи;

– точность и стабильностьбазирования;

– точность обработки;

– качество обработки;

– устойчивость к вибрациям;

– высокая износостойкость;

– защищенность отперегрузок;

– низкий уровень шума;

– отсутствие монотонности вработе оператора;

– легкость обслуживания;

– простота системыуправления;

– отсутствие«капризных» механизмов, требующих частой наладки;

– простота и удобствоналадки станка.

Для каждого конкретногослучая проектирования технической системы конструктор подбирает переченькритериев развития из списка глобальных и частных критериев. Основой для выбораслужат требования, предъявляемые к проектируемой системе. При этом уже настадии выбора проектного решения конструктор стремится, чтобы система максимальноудовлетворяла всем выбранным критериям.

Контрольные вопросыизадания

1.

Как называют параметрытехнического объекта, зависимые и независимые от окружающей среды?

2.

Что такое критерии развития?

3.

Приведите классификациюкритериев развития.

4.

Как критерии развитияучитывают преемственность технических объектов?

5.

Поясните сущность критериярасчленения технического объекта на элементы.

6.

Что учитывают эргономическиекритерии развития?

7.

Какие критерии называютобщими и частными?19.3. Оптимизация технических решений19.3.1.Общие сведения

Длярешения задачи оптимизации необходимо иметь множество возможных (альтернативных)решений Y (рис. 35). В этом множестве можно выделитьмножество допустимых решений Yд. Решение называютдопустимым, если оно удовлетворяет ограничениям (требованиям, предъявляемым кобъекту): ресурсным, социальным и т.д. При этом

Yд Í

где символ Í

означает, что множество Yд есть часть или совпадает смножеством Y возможных решений. Вмножестве допустимых решений можно выделить множество эффективных решений Yэ, которое включает в себянесравнимые между собой наилучшие решения:

Yэ Í

Yд.

Решение Yэ называется оптимальным, если оно обеспечиваетэкстремум (максимум, минимум) одновременно всех критериев. Оптимальное решениенаходится в множестве эффективных решений:

Yо Í

Yэ.

Поскольку все критерииодновременно не могут принять экстремальные значения, то при решениимногокритериальной задачи находят только рациональное решение.

Yд

Yэ

Yо

Рис. 35. Типы решений

<img src="/cache/referats/18938/image008.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1682 _x0000_s1666 _x0000_s1667 _x0000_s1668 _x0000_s1669 _x0000_s1670 _x0000_s1671 _x0000_s1672 _x0000_s1673 _x0000_s1674 _x0000_s1675 _x0000_s1676 _x0000_s1677 _x0000_s1678 _x0000_s1679 _x0000_s1680 _x0000_s1681">Такимобразом, задача оптимизации направлена на определение наилучшего (рационального)решения, путем последовательного сужения множеств

Y, Yд, Yэв соответствии с допустимыми ограничениями и принятыми критериями [45, 46]:

Yо Í

Yэ ÍYд ÍY.

Чембольше подобрано альтернативных вариантов, и чем более удачно подобраныкритерии, тем больше вероятность того, что найденное решение будет самым лучшим.

Винженерной практике оптимизации можно отметить два правила:

–

получение желаемого эффектапри минимуме затрат;

–

получение максимальногоэффекта при использовании заданных ограниченных ресурсов.

Эти правила обрели значениеэкономических законов.

Субъектомвсякого решения является лицо, принимающее решение (ЛПР). Это собирательноепонятие, включающее как одно индивидуальное лицо, так и группу лиц (групповое ЛПР)

[47].

ЛРП осуществляет выборрешения. Выбор – это ключевая процедура процесса оптимизации. Выбор может бытькритериальный, волевой и случайный.

С помощью критериев решаютсяодно- и многокритериальные задачи. Выбор с помощью критериев – самый точный.

Волевой выбор решенияпредставляет собой осознанный и ответственный выбор в условиях, когдаотсутствует полный комплекс критериев.

Случайный выбор применяетсяпри полном незнании критериев оценки. Им можно пользоваться, когда областьдопустимых решений минимальна.

19.3.2.Концепция принятия решений

Концепция принятия решений представляетсобою систему взглядов, котораяопределяет общую направленность и методику принятия решений.

Концепция включает следующиепункты [47].

1.

В задаче принятия решенийЛПР выполняет основную роль. Онопринимает решения на основе своих предпочтений и несет за них ответственность.

2.

Эксперты выполняютвспомогательную роль. Они несут ответственность только за свои рекомендации.

3.

Измерение качества решенийосуществляется на основе формирования альтернативных вариантов и их сравнительнойоценки. Для оценки нужны альтернативные варианты, хотя бы два. Сравнительнаяоценка решений является единственным способом измерения предпочтительности вусловиях отсутствия эталонов.

4.

В условиях неопределенностиможет не существовать единственного оптимального решения. Для ЛПР, имеющихразличные предпочтения, решения будут разными.19.3.3.Ранжирование

Дляоблегчения процесса выбора, исследуемые варианты оцениваются количественно икачественно. Количественное измерение важности и предпочтительности вариантов решенийвыполняется методом ранжирования.

Ранжирование – это процедураупорядочения.

Выполняется она ЛПР. При ранжировании варианты решений расставляются в порядкепредпочтения по отношению к каждому критерию.

Еслисреди вариантов нет эквивалентных (равнозначных) решений, то из них можносоставить последовательность

<img src="/cache/referats/18938/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> (37)

где вариант х1более предпочтителен из всех вариантов;

вариант х2 менее предпочтителен х1, но предпочтительнее всех остальных и т.д.

Отношение (1) можно записать отношением чисел

с1>

с2 >с3 >… >сm.

Возможна обратная последовательность чисел

с1 <

с2 <с3 <… <сm. (38)

Если наиболее предпочтительному вариантуприсвоить число 1, то получим числовую последовательность

1 <

2 <3 <…<m. (39)

Здесь числа 1, 2, 3,…mназывают рангами.

При ранжировании наиболее предпочтительномуварианту присваивается ранг, равный единице, второму по предпочтительности –ранг, равный двум и т.д. Для эквивалентных вариантов назначаются одинаковыеранги, равные среднему арифметическому значению рангов. В этом случае,например, ранги r1 = r2 = r3 = (3+4+5)/3 = 4.

19.3.4.Выбор эффективных решений

Выборрешений – это заключительный и наиболее ответственный этап процесса принятиярешений. Выбор выполняют путем последовательного сужения области решений иуменьшения неопределенностей. При этом множество допустимых вариантов решенийсужается до множества эффективных вариантов решений. Процедура эта выполняетсяследующим образом.

Пустьмножество допустимых решений содержит варианты Y1, Y2,… Y8. Для оценки вариантовподобраны критерии вариантов А1, А2,… А6.

Дляопределения эффективных решений значения всех критериев развития по вариантамприводят к рангам, и результаты заносят в таблицу (табл. 21).

Таблица 21

Ранжированиевариантов решений по критериям

Решения

Критерии развития

А1

А2

А3

А4

А5

А6

Сначаларанжируют варианты решений по критерию А1.Для этого надо определить: в каком решении критерий А1 наилучшим образом реализован. В приведенном примерепредпочтение отдано варианту Y1, и ему присвоен ранг 1.Остальные варианты решений менее предпочтительны, и им присвоены ранги впределах 2…5. Затем решения ранжируют последовательно по остальным критериям.

Определение областиэффективных решенийделается путем попарного сравнения вариантов решений. Сравнение выполняютсяпо принципу Парето, согласно которому одно решение Yiпредпочтительнее другого решения Yj, если выполняется векторное отношение “не хуже”:

(уi1, уi2,… уiq,) ³

(уj1, уj2,… уjq,).

Таким образом, одно решение предпочтительнеедругого, если все значения рангов первого решения не хуже значенийсоответствующих рангов второго решения и, по крайней мере, для одного критерияимеет место строгое предпочтение.

Будемсравнивать решения попарно. Сравниваем ранги решений Y1 и Y2.Первое решение будет предпочтительнее второго, так как его ранги выше, а шестойранг не хуже чем у второго. Второе решение исключается из дальнейшегорассмотрения.

Затемсравниваем Y1 и Y3. Все ранги первого решениявыше, чем у третьего, но второй рангхуже и поэтому третье решение исключить из рассмотрения нельзя.

Сравниваяпопарно остальные решения, приходим к выводу, что все они хуже, чем реше

еще рефераты

Еще работы по промышленности и производству

Реферат по промышленности и производству

Ответы на билеты к гос. экзамену по специальности "Безопасность технологических процессов и производств"

29 Августа 2013

Реферат по промышленности и производству

Ответы на билеты к гос.экзамену (2005г.)

29 Августа 2013

Реферат по промышленности и производству

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР)

29 Августа 2013

Реферат по промышленности и производству

Металохозяйственные товары

29 Августа 2013