Хорошев А.Н. - Основы системного проектирования технических объектов (1037544), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Возможно изображение структурной схемы в масштабе. Такую модель относят к структурно-параметрической. Ее примером служит кинематическая схема механизма, на которой размеры упрощенно изображенных звеньев (длины линий-стержней, радиусы колес-окружностей и т.д.) нанесены в масштабе, что позволяет дать численную оценку некоторым исследуемым характеристикам.

4.4. Параметры разрабатываемых объектов

Параметры подразделяются на входные, внутренние и выходные.

Входные (внешние) параметры отражают внешние требования к объекту, их величины или характер изменения с той или иной точностью известны. Часть этих параметров, существенно влияющих на состояние и характеристики объекта, называют управляющими.

Внутренние параметры характеризуют состояние и свойства самого объекта. Их значения вначале неизвестны и определяются в процессе исследований модели.

Часть входных параметров и рассчитанных внутренних параметров объекта может использоваться в качестве исходных данных для другого, взаимосвязанного, объекта или его модели. Такие параметры называются выходными параметрами для рассмотренного объекта и входными — для вновь рассматриваемого.

Например, для объекта «лифт» входными параметрами будут, например, высота подъема и масса груза, срок службы (они задаются, приходят извне), а внутренними, например, диаметр и материал троса, размеры кабины лифта (они определяются, характеризуют объект и вначале неизвестны). Для объекта «шахта лифта» размеры кабины лифта будут входными параметрами и, следовательно, — выходными параметрами для объекта «лифт».

В зависимости от того, что характеризуют параметры — реальный объект или его модель, параметры подразделяют на нормированные и действительные.

Нормированный параметр (или более правильно — нормированное значение параметра) — это теоретическое значение, которое характеризует признаки модели. Выражается предельными допустимыми значениями параметра. Изделие, параметры которого будут находиться внутри интервала, образованного этими предельно-допустимыми значениями, считается работоспособным и может использоваться по назначению. Например, длина стержня, указанная на чертеже, составляет 98...104 мм. Это — нормированное значение параметра, а 98 и 104 — предельно допустимые его значения.

Если одно из предельных значений равно нулю или бесконечности, то оно не указывается, а подразумевается. Например, твердость поверхности детали не менее НВ180, что означает 180...∞». Или, например, предельная величина поднимаемого груза — до 200кг, что соответствует 0...200.

Действительный параметр (или более правильно — действительное значение параметра) характеризует признаки конкретного реального изделия. Его определяют путем испытаний или измерительного эксперимента с точностью, достаточной для контроля этого параметра. Обычно каждое замеренное действительное значение уникально, т.к. его величина зависит от внешних условий, условий изготовления, способа и точности измерения и многих других факторов. С целью повышения достоверности знания значения параметра проводят ряд измерений, результаты которых будут иметь разброс внутри какого-то интервала. Поэтому действительное значение параметра задают диапазоном. Совпадение действительных значений одних и тех же параметров изделий из их партии возможно только в пределах точности измерения или для целочисленных величин. Например, измерениями была установлена длина стержня 97.98 мм. Это — действительное значение параметра, истинное значение которого лежит внутри диапазона, заданного суммарной погрешностью измерения. Повышение точности измерений сужает данный диапазон, например, до 97,6.98,1 мм.

Для удобства записи используют номинальный параметр (номинальное значение параметра), т.е. такое его значение, которое служит возможным началом отсчета действительных и предельно допустимых отклонений. Субъективно назначается человеком либо является результатом операций с такими же номинальными параметрами. Например, длину стержня, указанную на чертеже, можно записать как 101±3 мм. Здесь 101 — номинальное значение, ±3 — отклонения, задающие предельные значения параметра (98.104). В приведенном примере номинальное значение выбрано из середины интервала и, как следствие, отклонения будут симметричными. Если в качестве номинального значения принять «круглую» величину 100, то форма записи данного нормированного параметра примет, например, следующий вид 100⁺⁴_-2 , где +4 — величина верхнего предельного отклонения (100+4), -2 — нижнего (100+(-2)).

Слово «номинальный» происходит от латинского слова «nominalis» (переводится как «именной») и имеет значение «таковой по одному названью», «только называющийся, но не выполняющий своего назначения, фиктивный».

Часто, хотя это и не корректно, оперируют только с номинальными значениями параметров, например, указывая длину стержня как 100 мм. Очевидно, что решать уравнения с параметрами, заданными в таком виде, удобнее, хотя теряется ощущение точности не только исходных данных, но и результата вычислений.

Разброс действительных значений параметров неизбежен. Но изделие считается годным, если действительные значения его параметров попадают в интервал, задаваемый предельными значениями нормируемого параметра. Если величина интервала равна нулю, т.е. указано только номинальное значение нормируемого параметра, то попасть в такой интервал практически невозможно и каждое изделие по этому параметру будет бракованным.

Поэтому в документации (особенно предназначенной для других пользователей — заказчика, исполнителя, покупателя, других специалистов) принято приводить нормированные значения параметров, а не указывать только их номинальные значения.

Параметр — это обобщенное название определенного физического, геометрического или иного свойства объекта. В конкретном случае это могут быть размер (действительный размер, номинальный размер, допустимый размер), скорость (действительная, номинальная, допустимая) и т.д.

Изучением видов параметров, измерений, методов и средств обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности занимается метрология.

4.5. Требования, предъявляемые к проектируемым объектам

Процесс проектирования всегда подчинен необходимости удовлетворения интересов двух групп людей: производителей и потребителей продукции (товаров, работ, услуг). Каждый производитель стремится получить максимум выгоды от выпуска и реализации своей продукции. Однако реализация возможна только при условии существования спроса на такую продукцию, т.е. наличия ее потребителя. В свою очередь, каждый потребитель желает с минимальными хлопотами и затратами получить нужный ему товар с максимальными потребительскими свойствами.

Основы удовлетворения обоюдных интересов производителя и потребителя закладываются на этапе проектирования. Здесь окончательно формируется перечень требований к разрабатываемому объекту, которые во многом будут определять направления и особенности ведения разработки и должны учитывать свойства будущей продукции во всем их многообразии и взаимосвязи, на всех этапах жизненного цикла, с учетом перспектив развития науки, техники и общества.

К типовым требованиям к научно-технической продукции относят требования функциональные (показатели назначения), надежности, технологичности, стандартизации и унификации, ограничения вредных воздействий (эргономичность и экологичность), эстетичность, экономичность, патентно-правовые. Требования к другим видам продукции во многом совпадают с перечисленными.

Особо стоит отметить, что если продукция предназначается для реализации отдельным гражданам или каким-то образом может быть им продана, то такая продукция должна удовлетворять дополнительным требованиям, устанавливаемым Законом Российской Федерации «О защите прав потребителей».

Систематизированный перечень требований представлен на рис.10. При этом существует еще две группы требований, явно не выделяемые, но способные сильно повлиять на принимаемое решение и ход работ. Это — политические цели и морально-этические принципы и устои. Они связаны с общественным сознанием и изучаются соответствующими науками. Часто их учитывают косвенно, предусматривая социальные последствия от внедрения результатов разработки на ближнюю и дальнюю перспективы.

Рис.10. Состав возможных требований, предъявляемых к проектируемым объектам

4.5.1. Экономические требования

4.5.1.1. Требования производителя

В большинстве случаев под выгодой производителя подразумевается доход (иными словами, масса прибыли, т.е. суммарное ее количество), полученный за всю реализованную продукцию. Выгода может быть нематериальной, например, в виде общественного признания и уважения.

С другой стороны, результативность реализации (востребованность) продукции — это та обратная связь, которая подтверждает правильность поставленной задачи проектирования и эффективность полученного результата. По результатам реализации подводят итог всей проектно-производственной деятельности, принимают окончательные решения о внесении уточнений в проектно-технологическую документацию.

Прибыль производителя продукции определяется как разность между ее продажной ценой и полной себестоимостью. Прибыль зависит от многих факторов, ее стремятся максимизировать. Более точно прибыль можно охарактеризовать нормой прибыли и степенью рентабельности производства и реализации. Рентабельность характеризует эффективность использования ресурсов предприятия и равна отношению прибыли к общей стоимости основных и оборотных фондов (оборудование, материалы, денежные средства и другая собственность предприятия, имеющая отношение к выпуску продукции). В торговле рентабельность исчисляется как отношение прибыли к объему товарооборота. Норма прибыли по своему содержанию близка к понятию степени рентабельности.

Цена продукции различается на оптовую и розничную, отличающиеся величиной и видом торговых скидок. Для увеличения прибыли цена должна быть как можно больше. Будем рассматривать только технические способы ее повышения, не касаясь вопросов монополизации рынка, введения правовых, таможенных, протекционистских, силовых и других мер. Эти меры не требуют напряженной работы научно-технической мысли, дают временный успех и ведут к снижению профессионализма и оскудению интеллектуальных ресурсов.

Цена и ценность продукции повышается с ростом ее потребительских свойств. Но уровень их привлекательности определяется не абсолютными показателями, а в сравнении с показателями аналогичной продукции. Поэтому возможность первым выйти на рынок с новым изделием (при условии, что товар, обладающий новыми свойствами или повышенными показателями, нужен потребителям) означает получение конкурентного преимущества.

Создание новых видов продукции может быть результатом собственных научных исследований (НИР) и опытно-конструкторских работ (ОКР), либо результатом приобретения патента (получение монопольного права собственности) или лицензии (получение права на коммерческое использование). И то, и другое нуждаются в проведении патентных исследований. Их цель:

• подтверждение новизны и степени конкурентоспособности технического решения, которое будет использоваться в новой продукции;

• определение возможности патентования собственного технического решения с целью его защиты от копирования конкурентами (повышение конкурентоспособности), либо поиск возможности такого видоизменения или улучшения чужого запатентованного решения, чтобы в итоге получить свой патент на подобное решение;

• предупредить несанкционированное (по незнанию) использование чужого запатентованного решения.

Использование запатентованного технического решения без согласия его собственника допустимо, если выпуск продукции не преследует коммерческие цели (например, для себя), либо предполагается ее реализация в стране, где патент на данное изобретение еще не зарегистрирован, либо закончился срок его действия.

Эффект, подобный от создания новых видов продукции, также достигается благодаря сокращению периода времени ее разработки и производства.

Период разработки. Он соответствует отрезку времени от получения задания до момента запуска разработанного объекта в отлаженное производство. Период может минимизироваться (закончить работу как можно быстрее) или выступать в виде определенного рубежа-ограничения (когда необходимо успеть к определенному сроку).

С периодом разработки тесно связаны сроки морального и физического устаревания продукции, вызываемые соответственно моральным и физическим износом.

Моральному износу подвержены как уже эксплуатируемые изделия, так и еще разрабатываемая продукция. Данный износ вызывается снижением потребительской стоимости ниже уровня рентабельности производства (невыгодно производить). Это происходит при появлении на рынке аналогичных по функциям, но более дешевых изделий, либо новых изделий, более эффективных, надежных, красивых и т.д., способных выполнять прежние задачи. Моральный износ — следствие научных открытий и изобретений, новых технологий, изменения моды и т.п. Каждому типу изделий соответствует свой срок морального износа. Так, в последнее время новое техническое решение устаревает за 3...8 лет. Например, вычислительная техника — за 3...4 года, металлорежущие станки типа обрабатывающего центра — 5...6 лет, боевой самолет — около 15 лет, пассажирский самолет — порядка 25 лет.

Физический износ связан с ростом затрат на поддержание работоспособности изделия и определяется сроком, после которого последующая эксплуатация изделия становится экономически невыгодна (изделие нерентабельно в эксплуатации).

Физический и моральный износ не распространяется на произведения искусства, исторические памятники и т.п. В странах с наполненным рынком и материально обеспеченным населением не допускают, чтобы срок физического износа превышал срок морального износа.

Сокращение времени разработки позволяет также отодвинуть срок морального устаревания продукции, что увеличивает массу прибыли благодаря возможности выпустить и реализовать большее количество этой продукции.

Ускорение разработки возможно привлечением дополнительных ресурсов (финансовых, материально-технических, людских, но следует быть осторожным, так чтобы затраты на увеличение ресурсов окупились последующими доходами) и максимальным внедрением стандартизации, унификации и преемственности.

Себестоимость продукции характеризует все затраты производителя, связанные с ее выпуском, реализацией и последующим обслуживанием. Правильнее рассматривать себестоимость, отнесенную к единице продукции. Это позволяет проводить сравнение эффективности выпуска аналогичных видов продукции разными производителями. Снижение себестоимости — основной путь увеличения доходов. Себестоимость может быть охарактеризована с двух сторон — социально-технической и экономической. Состав социальнотехнических требований рассмотрим в следующем разделе.

Себестоимость включает следующие затраты:

• на персонал. Затраты зависят от количества и квалификации людей, привлекаемых к работе, что определяется предстоящей ее сложностью, умением управлять персоналом (подбор и расстановка кадров, распределение обязанностей и работ);

• на материалы, сырье и комплектующие. Целесообразность их выбора может оцениваться как по исходной стоимости (затратам на приобретение), так (и это точнее) — по положительному эффекту от их применения. Например, применение дешевых материалов может привести к созданию массивных изделий и, в итоге, к большим затратам на приобретение материала. Удобны относительные показатели, например, удельная прочность и удельная стоимость материала;

• на энергию. Характеризуют энергопотребление производственного оборудования и энергоэффективность производственного процесса. Применение энергоемких производств (термообработка, электромеханические методы, литье и т.п.) должно оправдываться получением высоких характеристик изделия и свойств его частей (высокотвердые поверхности, сложные по форме детали и т.д.);

• на изготовление и сборку. Включают затраты на аренду или приобретение и содержание производственного помещения и оборудования, уплату соответствующих налогов (например, на имущество предприятий). Чем дороже используемое оборудование, тем эффективнее должна быть его работа (увеличение коэффициента загрузки за счет повышения серийности);

• на реализацию. Связаны с затратами на транспортировку и хранение, предпродажную подготовку и другие. Важное место в формировании цены и спроса отводится рекламе. Следует помнить, что реклама поддерживается реальными и достаточно высокими экономическими и социально-техническими характеристиками выпускаемой продукции.

4.5.1.2. Требования потребителя

Характеристики

Список файлов книги