3.2 Вариант - Определение экономической эффективности нир, направленных на повышение качества изделий машиностроения.

- определяют области использования изделий, являющихся объектом научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы;

- определяют цели и альтернативы научных и технических решений, строят «дерево целей»;

- вырабатывают критерии оценки альтернативных решений;

- разрабатывают (или используют) модели исследуемых процессов;

- рассчитывают затраты, проводят анализ и делают выводы.

– разработка целей, альтернатив, критериев, моделей, затрат для исследуемой системы.

Наиболее эффективным методом подобного технико-экономического исследования является системный анализ, основные этапы которого – разработка целей, альтернатив, критериев, моделей, затрат для исследуемой системы.

На начальном этапе анализа разрабатывается «дерево целей». Генеральной целью, являющейся корнем дерева, будет цель функционирования анализируемого изделия. Критерий достижения генеральной цели для практически любых изделий можно выразить соотношением

Э/S→max ,

где Э – эффект, достигаемый при использовании изделия в народном хозяйстве

S – затраты, связанные с его использованием.

Приведенный критерий определяет альтернативы достижения генеральной цели. Так, альтернативами достижения генеральной цели, или целями следующего уровня, становятся: наличие (увеличение) достигаемого эффекта и ограничение (уменьшение) затрат.

Глубина анализ определяется числом уровней ранжирования целей и альтернатив.

Другими элементами анализа являются модели и затраты. Применяемые для анализа экономико-математические модели должны носить оптимизационный характер. Постановка оптимизационной задачи и последующий расчёт экономического эффекта сводится, в общем случае, к следующему.

Известно, что с ростом качества изделий происходит увеличение затрат S_r связанных, с его производством, однако изделие повышенного качества имеет меньшие эксплуатационные затраты (S_Э).

Зависимость себестоимости изделия S_п от определенного показателя качества простейшем случае можно аппроксимировать формулой:

.

Параметр a, определяющий крутизну роста кривой себестоимости S_n(x), будет различным для конкретных НИР. Ом может быть определен обратным вычислением, т.е.

(5.3)

Функцию S_l(x) в первом приближении можно аппроксимировать линейной зависимостью

(5.4)

Параметры l и d характеризует уровень и степень эксплуатационных расходов в зависимости от увеличения оптимизируемого показателя качества Х. Они определяются обратным вычислением для конкретных точек на графике, т.е.

(5.5)

Cуммарные затраты, связанные с использованием изделия повышенного качества, представляют сумму производственных и эксплуатационных затрат.

,

Где S - суммарные затраты.

Уменьшенное значение этой зависимости определит оптимальное значение |x₀| рассматриваемого показателя.

В этом случае суммарные затраты составят

сравнительная экономическая эффективность может быть определена как разность между базовым вариантом и оптимальным.

где Э - сравнительная экономическая эффективность, применения изделия повышенного качества;

- суммарные затраты по базовому варианту;

- суммарные затраты по оптимальному варианту.

Следует отметить, что предлагаемые зависимости можно использовать в качестве экономико-математических моделей выбора альтернативных вариантов, В этом случае в роли оптимизируемого показателя будет выступать критерия достижения соответствующей цели.

Реализуя нижеизложенные теоретические положения, магистрант в организационно-экономической части диссертации должен выполнить следующее:

• разработать "дерево целей" использования изделия, повышенного качества, сформулировав цели я альтернативы не менее трех уровней

• установить критерии достижения целей каждого уровня;

• провести оптимизационные расчеты (по крайней мере, по одному показателе качества или критерий);

• выполнить расчет экономическое эффективности планируемой НИР;

• вынести на демонстрационный лист "дерево целей" и итоги вычислений экономической эффективности НИР.

Реализация предлагаемого подхода определяется особенностями изделия, показателем (или показателями) качества изделия, т.е. специфической направленностью НИР. Поэтому в данных методических указаниях нет возможности изложить все варианты задания организационно-экономической части данного профиля.

ПРИМЕР ПРОВЕДЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

В качестве примера рассмотрим проведение системного анализа темы НИР, направленной на разработку гироскопических навигационных приборов повышенного качества.

Системный анализ объекта научной разработки следует начинать с его технико-экономической характеристики, из всей совокупности применяемых гироскопических приборов я устройств наиболее широко используются навигационные гироприборы. Они устанавливаются на различных транспортных средствах: кораблях, самолетах, ракетах, наземных средствах транспорта. Главная задача навигационного прибора - определение места положения транспортного средства. Принципиально эта задача решается на основе двух методов или их сочетания. Во-первых, на основе использования навигационных ориентиров я, во-вторых, счислением! Первый метод обладает большей точностью, но требует создания ориентиров, т.е. постройки маяков, корректирующих радиолокационных станций я, что наиболее важно, условий, которые позволяли бы получить пеленг, метод счисления не требует ориентиров и полностью обеспечивается гироскопическими приборами для установленного района функционирования транспортного средства. Геометрический размер этого района определяется основными качественными показателями прибора - его точностью и надежностью.

На рис.5.1 представлено «дерево целей» функционирования навигационных гироскопических приборов, на котором выделено три уровня целей.

Рис.5.1. Дерево целей функционирования навигационных

гироскопических приборов

Генеральная цель функционирования навигационных гироприборов (I) неразрывно связана с основной целью функционирования транспортных устройств, повышением их эффективности.

Критерий достижения этой цели может быть выражен формулой (5.1).

Цели второго уровня:

1. - повышение навигационных качеств гироприборов;

2. - снижение затрат.

Критерием достижения цели 2.1 является своевременное попадание транспортного средства в конечный пункт транспортировки, что формально можно выразить так:

(5.10).

где - фактические время достижения пункта транспортирования

- минимально* расчетное время достижения пункт* транспортирования.

Критерием достижения цели 2.2 можно считать снижение затрат, связанных с производством а эксплуатацией гироприборов, и затрат, независимых от качественных показателей.

Цель 2.1 имеет пять альтернатив (цели третьего уровня):

3.1 - увеличение геометрических размеров конечного пункта транспортировки;

3.2 - увеличение количества транспортных посылок;

3.3 - строительство корректирующих радиолокационных станций;

3.4 - повышение точности навигационных гироприборов;

3.5 - повышение надежности навигационных гироприборов;

Взаимодействие этих целей и их критерии представлены на рис. 5.2.

Рис 5.2. Альтернативы повышения навигационных качеств

Задача формулируется так: из пункта А (рис.5.2) доставляется груз в пункт Б, который рассоложен на расстоянии от пункта А, т.е. - это расчетный путь между пунктами А и Б.

Конечный пункт В в реальной жизни не является математической точкой, а имеет форму круга, радиус которого зависит от вида транспортного средства и вида конечного пункта. Например, для само­лета пункт Б определяется не аэродромом посадки, а радиусом дейст­вия приводной радиолокационной станции. Поэтому альтернативе 3.4 (повышение точности навигационных гироприборов) противопоставляется альтернатива 3.1 (увеличение геометрических размеров конечного пунк­та транспортировки). При этом следует отметить, что увеличение ра­диуса пропорционально увеличивает капитальные и эксплуатацион­ные затраты на создание и содержание приводных станций, но снижает требования к точности, предъявляемые к гироприборам. Критерий це­ли 3.1 можно выразить как . Следовательно, увеличение точности навигационных гироприборов приводит к получению экономического эффекта за счет экономии капитальных и эксплуатационных затрат на создание и содержание приводных радиолокационных станций повышенного радиуса действия.

Если задача доставки груза из пункта А в пункт В решается беспилотными транспортными средствами одноразового пользования, при этом абсолютное максимально возможное отклонение (см.рис.5.2), соответствующее углу отклонения , превышает величину радиуса , то цель 2.1 может быть достигнута за счет альтернативы 3.2 (увеличение количества посылок). Количество транспортных посылок можно рассчитать, основываясь на том, что частота попадания располагается относительно точки В симметрично по закону нормального распределения, при этом

, (5.11)

где - среднеквадратичное отклонение.

Согласно закону нормального распределения вероятность попадания транспортного средства в зону, ограниченную окружность радиусом , может быть определена по формуле

, (5.12)

где - вероятность попадания в зону, ограниченную радиусом ;

- функция Лапласа при аргументе ;

- количество транспортных посылок.

Отсюда можно определить необходимое количество транспортных посылок при заданной вероятности

(5.13)

Анализируя приведенную формулу, можно прийти к выводу, что увеличение точности навигационных гироприборов сокращает количество транспортных посылок, например, при необходима одна транспортная посылка с вероятностью попадания, равной 1.

Определение экономической эффективности НИР

Экономическую эффективность НИР, направленной на повышение точности навигационных гироскопических приборов, реализуемых в области одноразовых беспилотных транспортных средств, можно определить по следующей формуле:

, (5.14)

где - экономическая эффективность темы НИР;

- стоимость транспортного средства и доставляемого груза с учетом затрат, связанных с его базированием, и без учета себестоимости гироприбора;

- себестоимость прибора базовой точности;

- количество транспортных посылок с использованием гироприбора базовой точности;

- себестоимость гироприбора повышенной точности;

- количество транспортных посылок с использованием гироприбора повышенной точности.

Величину можно определить по формуле

, (5.15)

где - коэффициент, учитывающий долю себестоимости гироприбора базовой точности в величине . Устанавливается по базовому варианту.

Альтернатива 3.4 сопоставляется с альтернативой 3.3 (строительство корректирующих станций). На рис.5.2 корректирующая станция обозначена буквами КС. Из рис5.2 видно, что расположенная через интервал корректирующая станция, имеющая зону охвата , нивелирует отклонения от заданного курса на угол . Экономическая эффективность темы НИР, реализуемая в этом направлении, определяется по формуле

, (5.16)

где - экономическая эффективность темы НИР;

- затраты, связанные с созданием и содержанием корректирующей станции (определяется по базовому варианту);

- себестоимость гироприбора базовой точности;

- себестоимость гироприбора повышенной точности;

- число корректирующих станций при использовании гироприбора базовой точности;

- число корректирующих станций при использовании гироприбора повышенной точности.

Число корректирующих станций можно определить делением на , округляя до целого числа в большую сторону.

Экономическую эффективность темы НИР, реализуемую для беспилотных транспортных средств в условиях невозможности использования альтернатив 3.1 и 3.3, можно определить, используя приведенные выше экономико-математические модели. Эта ситуация соответствует альтернативе 3.4 (повышение точности навигационных гироскопических приборов). Для этого необходимо определить величину оптимизируемого показателя . Он может быть найден по формуле

, (5.17)

где - оптимизируемый показатель;

- расчетный путь между пунктами А и Б;

- фактический путь.

Выполнив простейшие преобразования, получим значение оптимизируемого показателя, включив в зависимость показатель точности гироприбора (угол ), т.е.

. (5.18)

Если исполнители подобной темы НИР располагает достоверными технико-экономическими показателями о сфере использования гироприборов, то экономическую эффективность можно определить по общепри­нятой методике (см. рис.5.2).

Экономическую эффективность НИР, направленных на реали­зацию альтернативы 3.5 (повышение надежности навигационных гироскопических приборов) в общем случае можно определить по следующей формуле:

, (5.19)

где - экономическая эффективность темы НИР, направленной на по­вышение надежности;

и - материальный ущерб до и после повышения надежности;

и - суммарные затраты, включающие приведенную стоимость гиросистемы и расходы на ее эксплуатацию соответственно до и после повышения надежности.

Однако во многих случаях величину материального ущерба от вы­хода из строя гироприбора определить невозможно. В этом случае ре­комендуется использовать приведенные выше экономико-математические модели, принимая в качестве оптимизируемого показателя вероятность отказа гироприбора. Расчеты следует проводить с использованием программы по указанной ранее процедуре.

Цель второго уровня 2.2 (снижение затрат) имеет две альтерна­тивы: З.6 (снижение затрат в эксплуатации) и 3.7 (снижение затрат в производстве). Экономическая эффективность НИР, направленных на решение этих проблем, очевидна и ее расчет выполняется по общепринятой методике.

На четвертом уровне находится восемь альтернатив целей третьего уровня.

Альтернативы 4.1 (увеличение точности отдельных элементов гироприборов) и 4.2 (устранение систематических погрешностей), а также альтернативы 4.3 (повышение безотказности), 4.4 (повышение долговечности), 4.5 (повышение ремонтопригодности) являются альтернативами целей третьего уровня. Экономическая эффективность темы НИР, направленных на реализацию этих целей, определяется либо по методи­ке, приведенной выше, с большей детализацией затрат (например, для альтернатив 4.1, 4.2, 4.3), либо по общепринятой методике (для осталь­ных альтернатив).

Альтернативы 4.6 (уменьшение материалоемкости приборов), 4.7 (уменьшение трудоемкости навигационных гироскопических приборов), 4.8 (уменьшение брака) являются альтернативами цели третьего уровня. Экономическая эффективность тем HИP, направленных на решения этих проблем, определяется по обычной методике.

7