8.Строительство нового или реконструкция действующего пред­ приятия.

9.Экономическая эффективность от использования нового техниче­

ского решения.

Прогнозировать можно и отдельные параметры объекта, например массы. В ряде конструкций особое значение приобретает необходимость ограничения массы на ранних стадиях проектирования. Для этого анализи­ руют аналогичные конструкции и устанавливают математическую зависи­ мость массы от основных параметров объекта. При этом следует учесть влияние на массу повышения конструктивной сложности отдельных сбо­ рочных единиц, а также коэффициента прогрессивного снижения массы конструкции совершенствованием методов расчета и конструирования, применением прогрессивных материалов, заготовок и т.д.

Контрольные вопросы

1.Для него необходимо применять научное прогнозирование?

2.В чем суть метода экстраполяции?

3.Раскройте содержание метода экспертных оценок.

4.Изложите суть метода моделирования.

5.Объясните общую схему процесса прогнозирования.

7. Жизненный цикл технического объекта

Любой технический объект с течением времени физически и мо­ рально устаревает и заменяется новым, более совершенным [24]. Так, ме­ таллорежущие станки, рассчитанные на работу с инструментом из быст­ рорежущих сталей, после внедрения металлокерамических резцов оказа­ лись в техническом отношении устаревшими, поскольку их мощность, скорость резания и прочность не обеспечивали достигнутых к этому вре­ мени эксплуатационных показателей инструмента, т.е. произошел не фи­ зический, а моральный износ станков.

Различают две формы морального устаревания технических объек­ тов. Первая форма обусловливается удешевлением производства оборудо­ вания. Действие этой формы износа проявляется в том, что у потребителя уменьшается сравнительная фондоотдача, т.е. величина отношения стои­ мости произведенных оборудованием работ к стоимости самого оборудо­ вания. Вторая форма морального износа связана с появлением другого, заменяющего его оборудования с более высокими техническими показа­ телями. В настоящее время на предприятиях с современным менеджмен­ том все заметнее проявляется тенденция по замене физически работоспо­ собного и в ряде случаев еще достаточно нового, но морально устаревше­ го, громоздкого (а значит, и материалоёмкого) оборудования со сложными пространственными кинематическими схемами, обеспечивающими вза­ имное синхронное движение заготовок, рабочего органа, инструмента, на прогрессивное автоматизированное, высокопроизводительное и высоко­ точное оборудование с использованием силовых приводов прямого дейст­ вия, управляемых встроенным компьютером.

Это, разумеется, не означает, что с появлением новых моделей обо­ рудования предыдущие всегда обесцениваются до такой степени, что их следует сдать в металлолом, однако экономически целесообразный срок службы оборудования должен определяться и моральным старением.

С точки зрения морального износа любое оборудование имеет опре­ деленные «циклы жизни». Весь «цикл жизни» технического объекта со­ стоит из четырех крупных этапов: разработка, изготовление, использова­ ние по назначению (эксплуатация) и ликвидация (утилизация). (Совре­ менными стандартами ISO 9000 выделено 9 этапов. Однако для наших це-

лей достаточно рассмотреть 4 этапа.) Каждый из этих этапов содержит це­ лый ряд стадий, операций и приемов. Блок-схема (рис. 7.1) отображает посредством элементарных процессов этапы создания и использования технического объекта.

Как для планирования разработки, так и для последующего исполь­ зования технического объекта важно знать в подробностях весь «цикл жизни» ТО и влияющие на него факторы. Еще сравнительно недавно раз­ работчик (проектант) принимал непосредственное участие лишь на первой стадии «жизненного цикла» и сопровождал (отслеживал) вторую стадию - производство.

УУ У у—У

Рис. 7.1. М одель «цикла ж изни» технического объекта: I - т ехнические

т ребования, отчет по исследованиям, т ехнико-экономическое обоснование; I I - описание ТО, схема, перечень сост авны х частей, расчет ы ; II I - планы -граф ики, технологические карты, оборудование; I V - хранение ТО и подготовка к поставкам; V -м о н т а ж и от ладка ТО у заказчика на мест е работ ы

Сейчас разработчик обязан принимать участие (хотя бы как консуль­ тант) на всех стадиях «жизненного цикла», включая этапы эксплуатации и утилизации. Уже в проекте он должен будет предусмотреть, через какой период оборудование принудительно снять с эксплуатации; как, каким об­ разом проводить его утилизацию, какие детали и узлы отправить в пере­ плавку, какие в переработку и на какие цели повторно использовать и т.д. Этап эксплуатации для проектанта важен с точки зрения отслеживания и управления качеством продукции. Следовательно, в конструкции необхо­ димо предусмотреть возможность проведения диагностики его состояния, не выводя оборудование из эксплуатации.

Этап разработки в «цикле жизни» подробно будет рассмотрен в сле­ дующих главах. А типичный «цикл жизни» оборудования в сфере воспро­ изводства представлен на рис. 7.2. Сбыт продукта (любого товара) после его появления быстро увеличивается (участок А), достигает максимума (В), когда рынок насыщается, а затем сбыт начинает сокращаться.

Рис. 7.2. «Ц икл ж изни» оборудования в сф ере воспроизводст ва

Хотя формы кривой сбыта и кривой прибыли аналогичны, они не совпадают по фазе, так как уменьшение прибыли (от точки А) наблюдает­ ся раньше, чем происходит сокращение сбыта. Это объясняется тем, что максимальный размер прибыли (точка А) соответствует точке максималь­ ного наклона кривой сбыта. Как только прирост сбыта начинает умень­ шаться, можно ожидать уменьшения прибыли. Из рисунка видно, что с появлением новой конкурентоспособной продукции сбыт (кривая «объем

сбыта») быстро увеличивается, достигает максимума и по мере насыще­ ния потребительского рынка начинает сокращаться. Аналогично изменя­ ется прибыль (кривая «прибыль») предприятия-изготовителя. Максимумы кривых сбыта и прибыли, как правило, не совпадают во времени вследст­ вие инерции производства.

В сфере эксплуатации (рис. 7.3) типичный «цикл жизни» объекта определяется разностью между величиной прибыли (кривая 1), образую­ щейся у потребителя, и эксплуатационными затратами (кривая 2).

Рис. 7.3. «Цикл ж изни» оборудования в сфере эксплуат ации

Как видно из графика, с течением времени эта разность убывает и с критического момента Гкр эксплуатация оборудования становится убы­ точной. При этом возрастание эксплуатационных затрат в основном обу­ словливается физическим износом оборудования, вызывающим необхо­ димость ремонтно-восстановительных работ, замены изношенных частей, более частых регулировок и наладок. Чем выше качество изготовленного оборудования, тем медленнее растут эксплуатационные затраты. В случа­ ях, когда оборудование используются в какой-либо отрасли промышлен­ ности впервые и в связи с этим их конструкции еще не достигли достаточ­ ной степени зрелости и совершенства, момент Гкр наступает раньше.

До недавних пор стратегия рынка строилась на основе кривой сбыта, хотя очевидно, что стратегию производства лучше строить на основе кри­ вой прибыли, так как в этом случае можно составить долгосрочный про­ гноз. Однако на многих предприятиях отсутствуют графики прибыли, ко­ торые необходимо построить вплоть до периода убывания сбыта. Приме­ нение компьютерных программ способствует улучшению организации

8. Модель технического объекта

При проектировании нового технического объекта разработчики анализируют, изобретают, принимают решения. Инженерный анализ про­ ектной ситуации —одна из важнейших процедур поиска и обоснования нового технического решения. При выполнении этой процедуры часто прибегают к моделированию, в котором исследованию подвергают уже не сам проектируемый объект, а его модель.

Есть несколько формализованных определений, раскрывающих суть термина «модель». Приведем из них два наиболее полные.

Моделью называется техническая или знаковая система, искусст­ венная конструкция, определенные свойства которой согласованы с ос­ новными свойствами оригинала и из поведения которой могут быть по­ лучены объективно верные выводы о поведении или некоторых качествах оригинала.

Л.Б. Чернов [50] предложил следующую формулировку: «Модель представляет собой реально существующий или мысленно представляе­ мый объект, который, замещая в познавательных процессах оригинал, находится с ним в определенном отношении (подобии), вследствие чего изучение модели позволяет получить информацию об оригинале».

Модели подразделяются на физические, вещественно-математиче­ ские, логико-математические, механические, фотооптические, аналоговые, цифровые, знаковые, а также на макеты (см. рис.8.1). ГОСТ 15.101-98 опре­ деляет макет как упрощенное воспроизведение в определенном масштабе изделия или его части, на котором исследуются отдельные характеристи­ ки изделия, а также оценивается правильность принятых технических и художественных решений. Знаковыми моделями являются карты, форму­ лы, рассматриваемые в качестве аналога какого-либо явления.

Иначе говоря, цветные плакаты, чертежи, макеты образцов, испыта­ ния в аэродинамической трубе, цифровые шкалы для отражения объек­ тивной оценки или субъективного мнения, математические модели теплопереноса и собственные описания проектантом «проблемы» или «реше­ ния» —все это модели некой реальности, которая подвергается исследова­ нию и изменению, но при этом непосредственно не присутствует.

горитмов и т.п. Математическая модель в информационном отношении принципиально беднее объекта, поэтому для успешного использования она должна быть адекватна объекту в интересующей разработчика облас­ ти изменения параметров. Кроме того, она должна быть экономичной. При математическом моделировании на компьютере статистическая оцен­ ка адекватности затруднена. В связи с этим предлагаются два показателя качества модели: погрешность как косвенная оценка адекватности и вы­ числительная сложность, определяемая объемом и трудоемкостью вычис­ лений с помощью модели, а также затратами на получение модели. Эти показатели, как и соответствующие свойства, противоречивы. Одним из способов разрешения противоречия является применение на разных этапах проектирования моделей, различных по точности и сложности.

При наличии мощных технических средств реализации теоретических исследований компьютеров и ЭВМ роль математического моделирования в работе современного проектанта становится весьма значительной. Подроб­ но вопросы, связанные с математическим моделированием, рассматривают­ ся при изучении дисциплины «Математическое моделирование».

3. Физические модели. С их помощью можно оценить требования критерии качества путем реализации и испытания самого ТО или его уменьшенных (иногда увеличенных) и часто упрощенных образцов.

Еще до изготовления натурного дорогостоящего образца оборудова­ ния принято в целях проверки соответствия требованиям выполнять (на основе физических критериев подобия) его уменьшенную модель (но не менее чем в соотношении 1:10!), чтобы испытать ее в разных условиях эксплуатации, в том числе и на запредельных режимах. Например, таким образом изучается динамика и характеристики установок, работающих в условиях обтекания их газовыми или гидравлическими потоками, —само­ летов, дирижаблей, кораблей, подводных лодок, торпед и т.д.

Моделирование характеризуется тем, что анализ исходных данных ведут на моделях, выполненных в соответствии с требованиями теории подобия. При этом при соблюдении физического подобия геометрическое подобие не сохраняется. Метод базируется на целесообразном абстраги­ ровании процессов развития событий в будущем.

Натурное моделирование —самый эффективный, но и самый дорогой метод физического моделирования. К результатам натурного моделирова-