книги из ГПНТБ / Черникова П.Д. Технико-экономические расчеты и обоснования в дипломных проектах (при разработке, производстве и эксплуатации новых радиоэлектронных приборов и устройств) [методические рекомендации]

ся нормативная эффективность нового прибора (обору­ дования). При N<N„ применение нового прибора явля-

Рис. 3.3. Зависимость экономии по при­ веденным затратам от изменения цены на отдельные компоненты, используемые для изготовления прибора.

ется неэффективным. Процент использования прибора, при котором обеспечивается нормативная эффективность, определяется из выражения

Вп = N 100.

Чй

Важно также исследовать экономическую эффектив­ ность нового прибора (устройства) в зависимости от из­ менения цен на отдельные материалы и компоненты, ис­ пользуемые для его изготовления. Например, применение интегральных схем в конструкциях новых приборов хотя и приводит к уменьшению веса, габаритов, к увеличению надежности, к сокращению сроков разработки, но пока еще не дает большой народнохозяйственной экономии, так как цены на интегральные схемы пока еще довольно высоки. По мере усовершенствования технологических процессов, механизации и автоматизации процессов про­

50

изводства интегральных схем цена их будет снижаться. В дипломном проекте можно рассчитать и построить гра­ фическую зависимость, например, годовой экономии по приведенным затратам Эгоя от цены интегральных схем Ц и, следовательно, от себестоимости нового прибора, в конструкции которого эти схемы используются. В ре­ зультате можно определить, при каких ценах на инте­ гральные схемы (или на другие компоненты конструк­ ции) новый прибор будет экономически эффективным. На графике рис. 3. 3 приведена такая зависимость (пример условный). Из графика видно, что при ценах на рассмат­ риваемый компонент 15 руб. и ниже новый прибор будет экономически эффективным.

Аналогично можно исследовать зависимость экономи­ ческой эффективности, нового прибора и от других фак­ торов.

■3.2. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ

Во многих случаях обеспечение высокой надежности связано с возрастанием затрат при проектировании и из­ готовлении новых радиоэлектронных приборов. Но тре­ бования к надежности многих видов современной техни­ ки настолько высоки, что ради их удовлетворения часто идут на дополнительные первоначальные затраты.

Необходимость повышения надежности может вы­ звать увеличение стоимости радиоэлектронных приборов (устройств) за счет резервирования, применения радиодеталей повышенного качества, выдерживающих высокие температуры, различные перегрузки и другие воздейст­ вия, вызывающие отказы в работе. В то же время по­ вышение надежности позволяет, как правило, снизить эк­ сплуатационные расходы.

Необходимо принять такой вариант нового прибора (устройства), все затраты по которому, начиная от за­ мысла и исследований до разработки и производства, а также все расходы по эксплуатации и ремонту сводятся к возможному минимуму. Лучшим (оптимальным) по надежности будет вариант, когда обеспечивается мини­ мум приведенных годовых затрат. Достоинством этого показателя является то, что в нем синтезируются как

изменения стоимости самого прибора (аппарата), так и изменения расходов по его эксплуатации:

3,- = 3,- -}- EuKi -+ min.

Если 32< 3 Ь то

АЗ, = 3]_ — 32,

где ■ АЗэ — величина абсолютной экономии приведен­ ных годовых затрат на одно изделие при внедрении второго варианта, руб/год.

. Можно также определить общую экономию годовых приведенных затрат на всем выпуске радиоэлектронных приборов по данному проекту, т. е.

3Г0Л = A33N руб/год,

где N — общее количество радиоэлектронных прибо­ ров, которые будут изготовлены по рассматри­ ваемому проекту за год.

При этом расчет может вестись только по тем элемен­ там затрат, численные значения которых разнятся в со­ поставляемых вариантах приборов различной надеж­ ности.

В оценке экономической эффективности повышения надежности представляет большой интерес расчет коэф­ фициента относительной эффективности дополнительных затрат, связанных с увеличением надежности е<>:

где АР0 — относительное увеличение надежности при­ бора или системы в новом варианте их ис­ полнения;

АЦ — относительное увеличение цены прибора (системы). .

Этот коэффициент показывает, во сколько раз повы­ силась надежность прибора (системы) и во сколько раз увеличилась его стоимость. Если надежность прибора (системы) растет более быстрыми темпами, чем его сто­ имость, то, не производя дальнейшего детального расче­ та, можно уверенно сказать, что повышение надежности нового прибора является экономически эффективным.

52

Если сравниваемые варианты приборов по надежно­ сти имеют также различную годовую производитель­ ность, то экономическая эффективность повышения на­ дежности рассчитывается на основе удельных эксплуата­ ционных расходов и удельных капитальных вложений

(табл. 3.5).

Таблица 3.5

Сопоставление показателей по сравниваемым вариантам радиоэлектронных приборов, различающихся надежностью и производительностью

Удельные же капитальные вложения и эксплуатаци­ онные расходы, как правило, имеют соотношения:

В этом случае более надежная конструкция прибора позволяет получить экономию как на удельных капиталь­ ных вложениях, так и на удельных эксплуатационных расходах:

53

Годовая народнохозяйственная экономия по приве­ денным затратам в этом случае составит

Если же повышение надежности радиоэлектронного прибора связано с возрастанием удельных капитальных вложений

<?2 9г.

що позволяет экономить на удельных эксплуатационных расходах

а< а

92 9i

то необходимо определить срок окупаемости дополни­ тельных капитальных вложений через удельные показа­ тели затрат:

Второй вариант будет эффективнее первого при ус­ ловии, если 7%/, <; Т„. Годовая народнохозяйственная экономия по приведенным затратам составит

Серьезное значение для повышения эксплуатационной надежности радиоэлектронного прибора (аппарата, уста­ новки) имеет увеличение сроков службы его .элементов (радиодеталей) и прежде всего тех, которые наименее долговечны.

При повышении срока службы соответствующего уз­ ла радиоэлектронного прибора экономия на эксплуата­ ционных расходах составит

54

а

т.о руб!год,

где Ci и С2 — себестоимость узла по сравниваемым вариантам;

Т\ и То — сроки службы узла по этим вариантам. В данном случае срок окупаемости дополнительных

капитальных вложении будет

На начальной стадии проектирования часто не изве­ стен срок службы новой детали Т2, и поэтому представ­ ляет интерес узнать, при каком сроке ее службы будет достигнута экономия на эксплуатационных расходах. Очевидно, это будет при условии, если

£г

Т1

откуда

Например, при Сг = 5 руб., С2 = 15 руб.

Г2= — Т1 = ЗТ1.

5

Повышение надежности радиоэлементов следует на­ чинать с установления оптимальных параметров надеж­ ности для конечной продукции (телевизора, приемника, ЭВМ и т. д.) в зависимости от условий ее эксплуатации, ремонтопригодности и других факторов. Только после этого следует определять требуемые сроки службы от­ дельных элементов радиоэлектронного аппарата (при­ бора). Таким образом, не обязательно во что бы то ни стало повышать надежность (долговечность) отдельных элементов радиоизделий. Радиоэлементы, долговечность

55

которых не ограничивает срока службы радиоэлектрон­ ного изделия в целом, не нуждаются в повышении пх надежности, в противном случае это может привести к неоправданным потерям и в условиях производства, и в условиях эксплуатации.

Аналогично определяется экономическая эффектив­ ность повышения долговечности проектируемого прибо­ ра. Однако известно, что увеличение экономически целе­ сообразного срока службы нового прибора приводит к уменьшению нормы амортизации. В связи с этим форму­ лы расчета годовых приведенных затрат и срока окупае­ мости дополнительных капитальных затрат несколько из­ менятся и примут вид [9]:

ваемых приборов выбор варианта и расчет экономиче­ ской эффективности принятого варианта осуществляются также на основе удельных показателей затрат.

Пример 3.5. Выбрать лучший прибор из двух вариантов и оп­ ределить его экономическую эффективность при следующих данных: /Ci = 150 руб.; 3i = 120 руб.; Tci =4 года; /(2=200 руб.; Э2=90 руб.; Тс2 = 8 лет.

Рассчитаем по вариантам коэффициент

56

В результате приведенные затраты по вариантам составят:

Зх = 120 + 0,2-0,685-150 = 140,6 руб/год;

32 = 90 + 0,2-0,680-200= 117,2 руб/год.

Таким образом, более эффективным является второй вариант. Этот же вывод подтверждается и расчетом срока окупаемости, так как Т~/1 < Та:

Л120 — 90

Годовая экономия приведенных затрат, получаемая на одном новом приборе, составит

Д3э = 31 — 3 „ = 140,6— 117,2 = 23,4 руб/год.

Таким образом, повышение надежности и долговечности новых приборов должно преследовать строго определенные, экономически обоснованные задачи.

3.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Количество деталей в конструкции и их соотношение по конструктивному назначению как фактор технологичности

По своему конструктивному назначению детали могут быть распределены на три основные группы:

1)основные детали, служащие для выполнения опре­ деленных функций (кинематической, динамической, элек­ трической и т. п.), непосредственно связанных со слу­ жебным назначением изделия (например, лампы, полу­ проводниковые приборы, интегральные схемы, сопротив­ ления, провода, шестерни и т. д.); обозначим их коли­ чество в изделии через /госн;

2)дополнительные детали, служащие для простран­ ственной компоновки изделия (каркасы, шасси, панели),

атакже такие детали, как крышки, колпаки, кожухи й

Экономичность конструктивного оформления изделия

в целом можно охарактеризовать при помощи показа­ теля

h _ ^доп

"•эк —

^осн

57

При сопоставлении двух конструкций более техноло­ гичной окажется та, у которой показатель k3K будет ни­ же. При расчете показателя крепежные детали не учи­ тываются.

Экономичность конструкции можно повысить также, если уменьшить общее количество деталей в ней, как ос­ новных, так и дополнительных. При разработке электри­ ческой схемы желательно свести к минимуму число ис­ пользуемых в ней номиналов деталей, ламп и других готовых изделий. В этих же целях необходимо применять такие методы изготовления деталей, как холодная вы­ тяжка, литье под давлением, точное литье, прессование деталей из пресспорошка и металлопорошка и т. д., ко­ торые создают предпосылки для сокращения числа детал *й.

Таким образом, конструкция, которая образуется из меньшего количества основных и дополнительных дета­ лей, более технологична.

Конструктивные формы детали как фактор технологичности

Обеспечить технологичность детали можно, если до­ биться, чтобы ее конструктивные формы представляли собой сочетание наиболее простых и удобных для обра­ ботки поверхностей путем, например, штамповки, чекан­ ки, обработки на автоматах, револьверных, фрезерных и других станках. При этом долю сложных деталей, тре­ бующих для своего изготовления специальных или слож­ ных приспособлений, надо по возможности снижать. Упростив форму детали, мы сокращаем время ее обра­ ботки, уменьшаем сроки технической подготовки произ­ водства, а также уменьшаем потребность в специальной технологической оснастке.

Важным признаком технологичности конструкций яв­ ляется уровень требований, предъявляемых к точности исполнения деталей и чистоте обрабатываемых поверх­ ностей. Чем выше требования к точности размеров дета­ лей, тем выше себестоимость их изготовления, так как в этом случае необходима более сложная конструкция инструментов, возникает надобность в более частых и тщательных заточках инструмента, большая вероят­ ность появления брака, необходимо вводить стопроцеит-

58

ный контроль размеров после каждой операции. Так, перевод детали средней сложности из четвертого в тре­ тий класс точности повышает себестоимость штампа в 2—3 раза и снижает, срок его службы в 3—4 раза [20]. Поэтому назначение допусков на размеры каждой дета­ ли и класса чистоты обработки поверхностей должно производиться после глубокого и всестороннего анализа конструируемой детали. В результате такого анализа должны быть выбраны оптимальные классы точности и чистоты обработки деталей, которые обеспечивали бы соответствующие качество и точность изделия в целом при минимальных затратах на его производство.

Следовательно, по данному фактору технологичности показателями сравнения вариантов конструкции могут

быть:

а) количество деталей с удобными поверхностями об­ работки;

б) количество специальных и сложных деталей, тре­ бующих сложной обработки;

в) средний класс точности обработки деталей; г) средний класс чистоты поверхностей обрабатывае­

мых деталей.

Средний класс точности и средний класс чистоты обработки поверхностей следует определять по чертежам как средневзвешенные величины. Определение среднего класса точности и среднего класса чистоты обработки по изделию в целом ведется только по оригинальным дета­ лям (стандартные, нормализованные и унифицированные детали при этом не учитываются).

Преемственность конструкции как фактор технологичности

При сравнении вариантов конструкции по степени конструктивной преемственности могут быть использо­ ваны следующие коэффициенты.

Коэффициент преемственности

(, Ян.с ~Ъ Яуи ^пр »

По

где лн.с — количество нормализованных и стандартизо­ ванных деталей и узлов;

59