книги из ГПНТБ / Когут, А. Е. Выбор экономичных параметров машин при конструировании

Причем темпы прироста в машиностроении значительно вьшіе, чем по производству продукции промышленности в целом. Так, если за период с 1965 по 1970 гг. средние темпы прироста, опреде­ ляемые как отношение абсолютного прироста к предыдущему уровню, по продукции машиностроения составили 12,1%, то по промышленности в целом только 8,5%, т. е. больше в 1,42 раза. Изменение темпов роста по упомянутым видам продукции пока­ зано на диаграмме (рис. 3).

Производство быстрыми темпами огромного количества машин позволило значительно повысить фондовооруженность труда и его производительность. При росте численности рабочих и служащих за период 1965— 1970 гг. на 17% и положительном изменении фон­

Подчеркивая существенную значимость широкого применения машин в материальном производстве, необходимо отметить, что изменение производительности труда и других важнейших эконо­ мических показателей зависит не только от количества этих машин, но во многом и от их качества, которое формируется на стадии конструирования. Поэтому правильное, экономически обоснован­ ное формирование качества новых моделей машин является важ­ ной задачей, совершенствование решения которой позволит созда­ вать высокоэффективные конструкции. Под к а ч е с т в о м м а ш и н в данной работе понимается совокупность объективных, имманентно присущих ей свойств, связанных общим законом взаимодействия.

С в о й с т в а выражаются через определенные показатели, к числу которых относятся, например, мощность, грузоподъем­ ность, скорость, давление, прочность, температура, цвет, форма, силуэт и т. п. Причем отдельные свойства характеризуют изделие только с какой-либо одной QTopoHbi, тогда как качество дает пред­

20

ставление в целом. Свойства всегда являются более элементар­ ными, чем качество. В качестве воплощена неразрывная связь всех свойств машины.

Эти свойства выражаются через определенные показатели, классификация которых приведена на рис. 4.

Такие экономические показатели, как себестоимость машины, ее цена, капитальные вложения и др., не являются собственно показателями качества. Не отражают качество машин и показа­ тели, характеризующиестепень соответствия изделия ГОСТам,

Рис. 4. Классификация показателей качества машин

величину брака и т. д. Они скорее отражают качество работы предприятий и организаций. При рассмотрении показателей качества всегда предполагается их количественная определен­ ность. Показатели качества, выраженные в количественной форме, и образуют п а р а м е т р ы машины.

По машинам производственного назначения, которые являются объектом рассмотрения настоящей работы, определяющая роль принадлежит группе технических параметров. Поэтому здесь и в дальнейшем им уделяется основное внимание.

Параметры машины подразделяются на частные и комплекс­ ные. Ч а с т н ы е характеризуют одну сторону изделия, к о м ­ п л е к с н ы е — совокупность свойств. С помощью параметров машины осуществляется измерение ее уровня. При этом можно использовать два метода: дифференциальный и комплексный.

21

ставлены как в абсолютном, так и сравнительном виде. Например, частными параметрами строительного башенного крана являются величина грузоподъемности, скорости подъема крюка и передви­ жения крана, вес и значения других показателей.

Частный параметр ka , принятый в сравнении с базой, пред­ ставляет отдельную сравнительную характеристику машины, т. е .1

Сфера применения дифференциального метода весьма огра­ ничена, так как с его помощью можно судить не об изделии в це­ лом, а лишь об отдельных его сторонах. Возникает необходимость в комплексной количественной характеристике изделий. Но это не означает, что надо идти по пути их искусственного конструи­ рования, сводить содержание комплексных показателей к сумме или произведению относительных и тем более абсолютных зна­ чений частных технических показателей, скорректированных на так называемые коэффициенты значимости, основанные на экс­ пертных оценках или других субъективных методах.

Подобное упрощение связей между частными техническими параметрами искажает достоверную характеристику уровня ка­ чества изделий машиностроения.

На наш взгляд, искусственное создание комплексных техни­ ческих показателей для машин производственного назначения вообще лишено смысла, так как их абсолютный уровень может быть объективно измерен с помощью такой обобщающей характе­ ристики, как потенциальная производительность машины Qan,

понимаемая как максимально возможный объем продукции, производимый машиной за весь период ее функционирования. Именно в Qan находят отражение значения всех частных техни­

ческих показателей машины (грузоподъемность, скорость, без­ отказность и др.).

Отношение или разность численного значения Q3n исследуемой машины и Q3(t6 машины, принятой за базу сравнения, образует

Измерение технического уровня машины может осуществляться в различных целях, а именно: определения степени технического совершенства изделия: степени соответствия численного значения параметров изделия параметрам, установленным в стандартах;

1 Индексы а и ср в формуле (1) и далее обозначают абсолютное и сравнителъ' ное значение принятого показателя.

22

степени соответствия параметров исследуемого изделия конкрет­ ным требованиям сферы потребления и в других подобных целях. При измерении сравнительного уровня изделий машиностроения за базу могут приниматься не только параметры сравниваемой машины, но и численные значения показателей, задаваемые сферой потребления, а также величины показателей стандартов, технических условий и других нормативных документов.

Необходимо отметить, что проблема формирования параметров изделий машиностроения является не только предметом исследо­ вания технических дисциплин, но прежде всего экономики. Эконо­ мическая сторона этой проблемы проявляется главным образом в том, что формирование параметров проектируемых машин про­ изводится'в обществе, как указывал К- Маркс, из анализа данных экономических образований, отражающих отношение людей в сфере материального производства. Общественные потребности играют при этом значительную роль.

Иначе говоря, численное значение показателей машин зависит от экономических отношений общества и его потребностей и фор­ мируется под их влиянием.

С другой стороны, параметры создаваемых машин оказывают значительное влияние на экономическую эффективность обществен­ ного производства путем экономии живого труда, предметов и средств труда. Поэтому обществу для наилучшего управления народным хозяйством и определения оптимального уровня пара­ метров машин важно знать степень этого влияния.

При формировании параметров машин и определении степени их влияния на экономику возникает задача экономической оценки этих параметров. Применение показателей, используемых при измерении технического уровня, уже не пригодно для этих целей, так как они не позволяют определить прогрессивность (эффектив­ ность) изделия, а также решить вопрос о целесообразности его создания и применения.

При проведении экономического анализа появляется необхо­ димость в экономических оценках, т. е. показателях, позволяющих оценить машину с экономической точки зрения.

Экономические оценки так же, как и параметры, подразде­ ляются на частные и комплексные, абсолютные и сравнительные. Например, ч а с т н ы м п о к а з а т : л е м абсолютной экономи­

(работы), производимой с ее помощью.

Численное значение этого показателя определяется в соот­

23

где Sy — величина полных совокупных затрат общественного труда, связанных с производством и эксплуатацией машины, при­ ходящаяся на единицу продукции (работы), производимой с ее помощью; Sn — величина полных совокупных затрат обществен­ ного труда, связанных с производством и эксплуатацией машины за весь срок службы, руб./период; R„ — объем полезной по ка­ честву и количеству продукции (работы), производимой с помощью машины, за весь срок службы /, ед./пернод.

Показатель Sy, принятый в сравнении с базовым Sy б, отра­ жает сравнительную экономическую оценку уровня качества ма­ шины Sy. ср, т. е.:

Смешение технического и экономического аспектов приводит к конструированию так называемых комплексных технико-эко­ номических показателей, построенных вне научного анализа причинных связей их составляющих.

В результате рекомендуются комплексные показатели, ос­ нованные на формальном суммировании (или иных арифметиче­ ских действиях) технических, экономических, эргономических, эстетических и других показателей, порой даже не характери­ зующих качество самого готового изделия, а отражающих ка­ чество работы организаций и предприятий, создающих это изделие.

тель (наиболее характерный для каждой группы изделий техни­ ческий параметр); Я с — показатель стандартизации (выражается суммой коэффициентов стандартизации, применяемости и повто­ ряемости); Яп_„ а — показатель патентно-правовой защиты; Яэ — технико-эстетический показатель; к и к2, к3, кіг к5— коэффици­ енты значимости (весомости) показателей.

Основные недостатки приведенного показателя и ему подоб­ ных заключаются в двойном учете технических показателей. Один раз непосредственно, второй раз через экономические пока­ затели, численное значение которых, как известно, формируется под влиянием первых. Например, в величине себестоимостиединицы продукции, производимой с помощью определенной машины, находят отражение и мощность, и скорость, и безот-

24

казнйсть, й к. п. Д., и даже при правильном расчете эргономиче­ ские и эстетические параметры изделия. Поэтому учитывать их дважды просто неверно. Во-вторых, введение так называемых коэффициентов весомости, не обоснованных с общественно-эконо­ мической точки зрения, открывает широкую дорогу субъекти­ визму, так как нахождение их численных значений базируется не на научных теориях, а на личном опыте и психологических чув­ ствах отдельных экспертов.

Кроме того, ошибочно допускается суммирование показателей, имеющих различную размерность: производится сложение абсо­ лютных и относительных показателей, частных и групповых, что недопустимо.

Сторонники описываемых показателей делают попытки их усовершенствования, предлагая суммировать не абсолютные, размеренные значения технических и экономических показателей, а их относительные, безразмерные величины.

Однако в результате такой модернизации достигается лишь возможность арифметического сложения разнородных по внутрен­ нему содержанию показателей, и не более. В то время как основной вопрос о логической допустимости и тем более целесообразности самого процесса суммирования или совершения другого арифме­ тического действия с техническими и экономическими показате­ лями остается научно необоснованным.

Применение подобных показателей в итоге не позволяет ни объективно измерить уровень качества, ни произвести его досто­ верную экономическую оценку, а следовательно, правильно уста­ новить прогрессивность изделия и целесообразность его создания.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАШИН

Для успешного формирования параметров машин важное зна­ чение имеет изучение закономерностей их развития. Их досто­ верное познание позволяет установить оптимальные пути дости­ жения необходимого обществу качества, осуществить прогнози­ рование его дальнейших изменений й выработать эффективную систему управления параметрами машиностроительной продукции на стадии ее конструирования.

Параметры машин постоянно развиваются. Это наглядно видно хотя бы по данным диаграмм, характеризующих изменение мощности тепловых турбин и гидротурбин, произведенных оте­ чественной промышленностью (рис. 5). Если в 20-х годах мощность одной турбины не превышала 10 000 кВт, то сегодня она составит для тепловых турбин 1 600.000 кВт и для гидравлических тур­ бин 1 500 000 кВт. Подобная тенденция в изменении параметров, и прежде всего мощности, наблюдается в развитии и других видов машин. Например, только за последние 30—40 лет мощность ме­ таллорежущих станков возросла в 5^-10 раз, а точность в ряде

25

Случаев до 50 раз с одновременным увеличением периода стабильного сохранения в процессе эксплуатации гарантийных норм точности.

За короткий период развития советского самолетостроения мощность применяемых двигателей увеличилась более чем в 600 раз при значительном повышении их надежности и долговечности. Происходит также увеличение технической скорости самолетов, численное значение которой достигнет в скором времени 2500— 3000 км/ч. Растет и будет возрастать скорость и на других видах транспорта.

Однако далеко не так очевидны причины изменения параметров создаваемых машин, источники и закономерности их развития.

193019311932 т о m s 19521957196119631970

Рис. 5. Изменение мощности тепловых турбин (а) и гидротурбин (б)

Опричинах изменения параметров техники вообще и машин

вчастности высказываются различные мнения. Ряд исследователей видят основную причину в развитии знаний, науки [23]. Нередко

впоисках причины обращаются к техническому творчеству, изо­ бретательству, стремясь найти ее именно здесь. Конечно, наличие определенных знаний так же, как техническое творчество, крайне необходимы для успешного изменения параметров машин, по­ скольку с их помощью осуществляется процесс совершенствова­ ния и создания машин нового качества. Однако абсолютизировать их роль в этом процессе, рассматривать их вне детерминации со­ циально-экономическими отношениями, а тем более отождествлять с причиной развития качества машинной техники будет неверно. «Преувеличение роли сознания, науки, чисто технического твор­ чества и изобретательства, абсолютизация их значения, — спра­

ведливо пишет профессор Ю. С. Мелещенко,— представляют собой те гносеологические причины, которые неизбежно приводят к идеа­ листическим взглядам на развитие техники, часто приобретающим откровенно религиозный характер» [30].

Проблема определения первопричины развития параметров машин подлинно по-научному может быть решена на основе

26

положений материалистической диалектики и в первую очередь ее основного закона единства и борьбы противоположностей, который В. И. Ленин называл сутью, ядром диалектики. В соот­ ветствии с этим законом, движущим механизмом всякого разви­ тия, саморазвития является взаимодействие противоположных сторон, имманентно присущих предметам, явлениям, процессам. Причем противоположности не просто сосуществуют, а находятся в состоянии противоречия, борьбы между собой. Борьба противо­ положностей и образует внутреннее содержание — движущий ме­ ханизм развития действительности, в том числе и качества из­ делий.

Если процесс развития параметров машин рассматривать как явление общественное, то в самом общем виде главную причину этого развития, его движущий механизм составляет противоре­ чие между постоянно возникающими и растущими потребностями общества, с одной стороны, и достигнутым уровнем его техниче­ ского развития, с другой стороны.

Принцип действия этого механизма применительно к машинам промышленного назначения отчетливо показан К. Марксом на примере переходного периода от мануфактурного производства к крупной промышленности. «Огромные массы железа, которые приходилось теперь ковать, сваривать, резать, сверлить и фор­ мовать, в свою очередь требовали таких циклопических машин, создать которые мануфактурное машиностроение было не в силах» [3]. Таким образом, именно практика диктует необходимость

потребности, которые уже не могут быть удовлетворены старыми средствами. Причем эти потребности в значительной степени обу­ словлены взаимной связью и развитием всех отраслей промышлен­ ности. «Переворот в способе производства, совершившийся в одной сфере промышленности, обуславливает переворот в других сфе­ рах»,— писал К. Маркс [3], подчеркивая взаимное влияние различных отраслей на формирование уровня производственных потребностей.

Сказанное прежде всего относится к таким отраслям промыш­ ленности, которые переплетаются между собой как фазы одного общего процесса, хотя общественное разделение труда до такой степени изолировало их, что каждая из них производит самостоя­ тельный вид продукции. Например, машинное прядение выдвинуло необходимость машинного ткачества, а следовательно, и необ­ ходимость создания ткацких машин с высокими качественными параметрами.

Если имеются движущие силы, то должны быть и источники, их питающие. Применительно к процессу развития параметров машин такими источниками являются: творческий труд людей, их научные знания, культурно-технический уровень работников и другие факторы. При этом, чем выше их уровень, тем больше

27

имеется возможностей для прогрессивного развития параметров машинной техники.

Правильное определение первопричины и источников развития параметров машин имеет не только познавательное, но и важное практическое значение. Так как при формировании параметров оно нацеливает специалистов на тщательное изучение и анализ потребностей и возможностей общественного производства.

Формирование параметров машин в соответствии с обществен­ ной потребностью и производство этих машин в необходимом ко­ личестве является важнейшим условием достижения необходимой обществу эффективности. Изменение параметров определенных моделей машин или конструирование и создание их новых видов при отсутствии производственной необходимости вообще не имеет смысла. Более того, с экономических позиций оно даже вредно, так как снижает эффективность общественного производства за счет напрасной траты средств на конструирование и изготовление ненужных обществу машин. К сожалению, это обстоятельство не всегда учитывается на практике. В результате наряду с недоис­ пользованием (по времени и техническим параметрам) действую­ щего парка оборудования проектируются и изготовляются новые модели машин с еще более высокими качественными характери­ стиками, которые опять остаются полностью неиспользованными. Так, проведенный профессором Д. С. Львовым анализ свыше 100 тыс. деталей, обрабатываемых на самой распространенной модели станка 1К62, показал, что его возможности используются: по мощности и числу оборотов не более чем на 50—60%, по числу скоростей на 40—45%, а по продольной подаче только на 17—20% [42]. Аналогичное положение наблюдается и при использовании других видов машин.

В то же время ряд моделей машин, выпускаемых отечественной промышленностью, обладает низкой надежностью и долговеч­ ностью. В результате значительное время машины бездействуют, простаивая в ремонтах. Например, величина простоев в ремонте машин, применяемых на строительных объектах Ленинграда и Ленинградской области, составляет около 40—50% рабочего вре­ мени (табл. 2). А по отдельным их видам (скреперы, автогрейдеры и др.) численное значение этого показателя достигает 60— 70%.

Такое положение характерно и для других видов машин и оборудования, причем не только для условий Ленинграда, но и других районов. По данным профессора А. П. Вавилова, в СССР

на ремонтные работы ежегодно расходуется около 14 млрд. руб. [14]. Каждый четвертый станочник занят ремонтом оборудования. На ремонт металлорежущих станков в целом по стране расхо­ дуется ежегодно примерно 120 000 т чугуна, столько же стали, много цветных металлов. Правда, большие затраты на ремонт машин во многом объясняются серьезными недостатками в орга­ низации использования и ремонта машин. Однако основной перво-

28

Т а б л и ц а 2

Данные о затратах времени на ремонт машин

причиной все же является недостаточный уровень их надежности и долговечности.

Нередко машины недоиспользуются и по времени. Например, в Ленинградской промышленности коэффициент сменности по металлообрабатывающему оборудованию из года в год падает (табл. 3). При этом следует иметь в виду, что указанный коэффи­ циент не содержит внутрисменных потерь рабочего времени, с учетом которых величина, характеризующая фактическое ис­ пользование оборудования, будет еще меньше.

Низкий коэффициент использования не только по металлооб­ рабатывающему оборудованию, но и по другим видам машин. Например, коэффициент использования-режимного фонда вре­ мени (определяемый путем отношения отработанных машиночасов к режимному фонду времени в машино-часах) для строи­ тельно-дорожных машин за три года (1967—1969) не превышал 0,5 ц соответственно был равен в 196-7 г. 0,47, в 1968 г. 0,5,'в 1969 г. 0,49 (табл. 4).

О недоиспользовании машин свидетельствует также значитель­ ный объем неустановленного оборудования, излишнего, и в том числе нового (табл. 5, 6).

Например, по данным переписи на 1 января 1970 г., только в Ленинграде и Ленинградской области оказалось в наличии не­ установленного электротехнического оборудования 14 067 единиц. Велико число других видов неустановленных и излишних машин, среди которых имеется дорогостоящее импортное оборудование,

.29