Конспект лекций по курсу «основы конструирования, моделирования и проектирования производственных процессов» (4-редакция, исправленная и дополненная)

Вид материала

Конспект

Подобный материал:

• Конспект первых лекций по дисциплине " основы автоматизированного схемотехнического, 492.96kb.
• Методические рекомендации к лабораторным работам по курсу «Основы проектирования, 616.07kb.
• Программа дополнительной подготовки по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы, 88.13kb.
• Курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования и конструирования», 63.79kb.
• Инженерно-физический метод синтеза технических решений преобразователей энергии, 818.31kb.
• Инструкция по ведению (редакция вторая, исправленная и дополненная), 347.54kb.
• Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (Вторая редакция,, 4556.05kb.
• Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (Вторая редакция,, 5645.83kb.
• Конспект некоторых лекций по курсу «Технологии компьютерного моделирования», 274.29kb.
• Основы компьютерного проектирования и моделирования рэс, 34.5kb.

Тема 3. Технико-экономические аспекты конструирования

и проектирования.

Лекция 5. Экономическая эффективность создания и внедрения новой техники

5.1. Технико-экономическое обоснование внедрения новой техники.

Первый этап разработки и постановки на производство практически любой продукции - разработка технического задания (ТЗ), который включает разработку технико-экономического обоснования (ТЭО).

В типовое ТЭО входят следующие разделы:

• актуальность проблемы;
  
• основание для выполнения работ;
  
• существующее состояние вопроса в отрасли или состояние рынка сбыта;
  
• характеристика исполнителя (исполнителей) - разработчика, предполагаемого изготовителя;
  
• краткая техническая характеристика изделия;
  
• объемы внедрения (предполагаемая потребность);
  
• экономическая эффективность;
  
• стоимость и этапы выполнения разработки.
  

5.2. Источники экономической эффективности создания новой техники.

Как правило, необходимость создания новой техники вызвана желанием усовершенствовать процесс производства с целью минимизации затрат и, следовательно, достижения лучших экономических показателей предприятия.

На начальных этапах разработки, предшествующих конструированию, делается ТЭО создания новой техники. На этом этапе выделяются источники экономической эффективности внедрения разрабатываемого устройства или системы (раздел “экономическая эффективность” ТЭО).

Типовыми, наиболее часто встречающимися источниками экономической эффективности создания и внедрения новой техники являются:

• увеличение объема выпускаемой продукции;
  
• повышение качества выпускаемой продукции (ведет к возможности увеличения цены на продукцию);
  
• экономия ресурсов (сырьевых или энергетических), затрачиваемых на производство единицы продукции;
  
• повышение производительности труда (сокращение трудозатрат на производство единицы продукции);
  
• снижение стоимости новой техники по сравнению с используемой (базовой);
  
• снижение затрат на эксплуатацию новой техники (сравнительно с базовой).
  

5.3. Определение цены новой техники и экономического эффекта от ее внедрения.

Учитывая экономические интересы разработчиков и потребителей новой техники, договорная цена на новую научно-техническую продукцию должна располагаться между нижним и верхним ее пределами.


Ц_Н < Ц_Д < Ц_В , (5.1)


где Ц_Н - нижний предел цены, учитывающий собственные расходы, услуги сторонних организаций и нормативную (или минимальную) прибыль;

Ц_В - верхний предел цены.

Величина Ц_Д и ее положение в интервале зависит от долей экономического эффекта, принадлежащих создателям и потребителям новой техники.

Нижний предел цены определяется по укрупненной калькуляции затрат и стоимости работ при создании единицы изделия.

Для определения верхнего предела цены необходимо определить хозрасчетный эффект предприятия-потребителя Э_Х за весь расчетный период эксплуатации Т_Э путем сравнения затрат при новом и заменяемом оборудовании, например, по следующей формуле:

, (5.2)

где:

И_Т - экономия издержек производства (без отчислений на реновацию) за период Т_Э;

П_К - прирост прибыли за счет улучшения качества продукции;

Э_СП - экономия на смежных процессах;

Л_Т - ликвидационные суммы, полученные от реализации замененного оборудования по его остаточной стоимости;

К_Т - капитальные затраты по балансовой стоимости на приобретение нового оборудования с учетом транспортно-заготовительных расходов;

К_{Т доп} - дополнительные единовременные затраты, связанные с внедрением новой техники.

Верхний предел цены нового оборудования определяется из (4.2) путем приравнивания Э_Х к нулю.

Поскольку К_Т = Ц_В  К_ТР , где К_ТР - коэффициент транспортно-заготовительных расходов, то

. (5.3)

Следует отметить, что количество, состав и величина слагаемых в числителе приведенного выражения зависят от конкретных условий предприятия, типа внедряемой техники и источников экономической эффективности, принятых во внимание при расчете.

Договорная цена определяется по формуле:

, (5.4)

где  - общая доля эффекта организаций разработчиков и предприятия-изготовителя.

Распределяемый экономический эффект на единицу оборудования в расчете на один год эксплуатации определяется согласно формуле:

. (5.5)

В качестве примера рассмотрим типичную ситуацию – приобретение промышленным предприятием новой техники для замены устаревшей, морально или физически изношенной, и проведем расчет верхнего предела цены и договорной цены.

Шахта собирается приобрести угледобывающий комплекс. Производительность нового комплекса в среднем - П_Н = 300 тонн в смену. Производительность заменяемого комплекса в среднем - П_Б = 290 тонн в смену. Повышение цены рядового угля за счет улучшения фракционного состава и снижения зольности - от Ц_ПБ = 178 до Ц_ПН = 181грн. за 1т. Суточный режим работы шахты - 3 добычных и 1 ремонтная смена. Режим работы шахты по году - непрерывный. Расходы на электроэнергию за счет повышенной энерговооруженности комплекса возрастут на ∆И_Э = 10 тыс.грн. в месяц. Расходы на ремонт и обслуживание сократятся на ∆И_Р = 3 тыс.грн. в месяц. Экономия на смежных процессах (транспортирование и погрузка) должна составить Э_СП = 20 тыс.грн. в месяц. Предполагаемые затраты на монтаж-демонтаж - К_ТДОП = 125 тыс.грн. Стоимость сдачи на металлолом узлов и деталей заменяемого комплекса - Л_Т = 63 тыс.грн. Коэффициент транспортно-заготовительных расходов – К_ТР = 1,1. Срок службы комплекса - Т_Э = 3 года.

Необходимо определить верхний предел цены комплекса и договорную цену при условии, что его стоимость на заводе-изготовителе с учетом планового уровня рентабельности составляет Ц_Н = 4,5 млн. грн., а доля экономического эффекта разработчика и изготовителя составляет α = 50%.

На первом этапе расчета следует определить источники экономической эффективности, которые необходимо принять во внимание.

В данном случае это:

• увеличение объема выпускаемой продукции;
  
• повышение качества выпускаемой продукции;
  
• экономия на смежных процессах;
  
• экономия издержек производства (затраты на ремонт и электроэнергию).
  

Далее необходимо произвести расчет экономического эффекта за весь срок службы оборудования по каждому из указанных источников.

1. эффект от увеличения объема выпускаемой продукции:
   

Э_ОВП = Ц_ПБ × ( П_Н – П_Б) × n_C × n_СУТ × Т_Э = 178 × (300 – 290) × 3 × 365 × 3 = 5847300 грн.,

где n_C – количество добычных смен в сутки (для всех расчетных вариантов n_C = 3;

n_СУТ – количество рабочих дней в году (для непрерывного режима работы предприятия n_СУТ = 365).

2. эффект от улучшения качества выпускаемой продукции:
   

П_К = (Ц_ПН - Ц_ПБ) × П_Н × n_C × n_СУТ × Т_Э = (181 – 178) ×300 × 3 × 365 × 3 = 2956500 грн.

3. эффект от экономии издержек производства (затраты на ремонт):
   

∆И_РТ = ∆И_Р × n_М × Т_Э = 3000 × 12 × 3 = 108000 грн.,

где n_М – количество календарных месяцев в году.

4. эффект от экономии издержек производства (затраты на электроэнергию):
   

∆И_ЭТ = ∆И_Э × n_М × Т_Э = (- 10000) × 12 × 3 = - 360000 грн.

5. эффект от экономии на смежных процессах:
   

Э_СПТ = Э_СП × n_М × Т_Э = 20000 × 12 × 3 = 720000 грн.

Кроме того, по условиям задачи имеются единовременные затраты и доходы, связанные с внедрением новой техники: ликвидационная сумма Л_т = 63000 грн. и затраты на демонтаж заменяемого и монтах нового оборудования К_ТДОП = 125000 грн. Эти суммы включаются в выражение для определения верхнего предела цены непосредственно.

Для определения верхнего предела цены воспользуемся выражением (5.3), учитывая коэффициент транспортно-заготовительных расходов К_ТР:


5847300 + 2956500 + 108000 – 360000 + 720000 + 63000 - 125000

Ц_В= ______________________________________________________= 8372545,45 грн.

1,1


В завершение для определения договорной цены используем выражение (5.4):


Ц_Д = 4500000 × (1 – 0,5) + 8372545,45 × 0,5 = 6436272,73 грн.


Лекция 6. Этапы создания продукции. Виды и состав конструкторской документации

6.1. Этапы создания элементов и систем.

Продукция, подлежащая разработке и постановке на производство, должна удовлетворять требованиям заказчика и обеспечивать возможность ее эффективного применения потребителем.

Разработка продукции осуществляется по договору с заказчиком или по инициативе разработчика. Разработка продукции может выполняться по конкурсу (если имеется несколько потенциальных разработчиков).

Результаты разработки как вид научно-технической продукции передаются заказчику или, по его указанию, изготовителю для производства промышленной продукции. Функции заказчика может выполнять государственная, частная или общественная организация (предприятие):

• потребитель, которому будет поставляться заказываемая продукция;
  
• организация, которой поручено представлять интересы потребителей (министерство, ведомство или указанная ими организация, торговая организация);
  
• изготовитель, который намечает выпускать продукцию по заказываемой им документации;
  
• разработчик конечной продукции по отношению к разработчику материалов и комплектующих изделий.
  

Разработчик на основе исходных требований заказчика, изучения спроса, условий применения, тенденций развития и имеющегося научно-технического задела проводит необходимые научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы, включая патентные исследования, функционально-стоимостной анализ, моделирование, художественное конструирование и другие методы создания продукции. При этом следует руководствоваться нормативно-техническими и другими документами, в которых установлены значения показателей, определяющих технический уровень продукции, требования сопротивляемости внешним воздействиям, заменяемости и совместимости составных частей и продукции в целом, безопасности, охраны здоровья и природы.

Разработка и постановка продукции на производство в общем случае предусматривает:

• разработку ТЗ;
  
• разработку технической и нормативно-технической документации;
  
• изготовление и испытания образцов продукции;
  
• приемку результатов разработки;
  
• подготовку и освоение производства.
  

Отдельные из указанных этапов работ можно совмещать, а также изменять их последовательность и дополнять другими работами в зависимости от специфики продукции, организации ее производства и наличия научно-технического задела у разработчика.

6.2. Разработка ТЗ.

ТЗ является основным исходным документом для разработки продукции. Оно должно содержать технико-экономические требования к продукции, определяющие ее потребительские свойства и эффективность применения, перечень документов, требующих совместного рассмотрения, порядок сдачи и приемки результатов разработки, а при необходимости - требования к подготовке и освоению производства.

Конкретное содержание ТЗ определяют заказчик и разработчик, а при инициативной разработке - только разработчик.

К разработке ТЗ могут привлекаться другие заинтересованные организации (предприятия): изготовитель, торговая организация, организация-проектировщик, монтажно-наладочная организация и др.

Для подтверждения отдельных требований к продукции, например, по безопасности, экологии, а также оценки технического уровня продукции ТЗ может быть направлено разработчиком или заказчиком на заключение (экспертизу) в сторонние организации.

В качестве ТЗ допускается также использовать любой документ (контракт, протокол, эскиз и др.), содержащий необходимые и достаточные требования для разработки и признанный заказчиком и разработчиком, а также образец продукции, предназначенный для воспроизведения.

При инициативной разработке продукции промышленного назначения типовое ТЗ обычно состоит всего лишь из следующих разделов:

- наименование и область применения.

- цель и назначение разработки.

- технические требования к изделию.

При согласии заказчика и разработчика в ТЗ на последующих этапах разработки могут быть внесены изменения и дополнения.

6.3. Разработка документации, изготовление и испытания образцов продукции.

Разработку конструкторской, технологической и программной документации на изделия проводят по правилам, установленными соответствующими стандартами.

К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта. Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные и рабочие. К первым относятся техническое предложение, эскизный и технический проекты.

Техническое предложение выполняется для выявления дополнительных или уточненных требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.). На основе предварительной конструкторской проработки и анализа различных вариантов изделия ТЗ может быть уточнено и дополнено. Техническое предложение включает проверку изделия на патентную чистоту, оформление патентов, оценку качества рассматриваемых вариантов и выбор оптимального варианта для обеспечения наилучшего технического и экономического эффекта (иногда по изготовленному макету).

Эскизный проект разрабатывают для установления принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений, дающих общее представление о работе и устройстве изделия. По эскизной документации изготавливают и испытывают макет.

На этапе технического проекта принимаются окончательные технические решения с подробной разработкой общих видов, чертежей деталей и схем изделия, позволяющих оценить его соответствие требованиям ТЗ, технологичность, удобство эксплуатации и т.п. Технический проект служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации.

В процессе разработки документации выбор и проверка новых технических решений, обеспечивающих достижение основных потребительских свойств продукции, должны осуществляться при лабораторных, стендовых и других исследовательских испытаниях моделей, макетов, натурных составных частей изделий и экспериментальных образцов продукции в целом в условиях, как правило, имитирующих реальные условия эксплуатации.

По усмотрению разработчика допускается совмещать или не проводить отдельные виды работ различных стадий.

На стадии создания рабочей документации выполняются следующие работы:

• разработка конструкторских документов, предназначенных для изготовления и испытаний опытного образца;
  
• изготовление и испытания опытного образца;
  
• корректировка конструкторских документов по результатам испытаний опытного образца;
  
• приемочные испытания опытного образца;
  
• корректировка конструкторской документации по результатам приемочных испытаний;
  
• изготовление и испытания установочной серии;
  
• корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и испытаний установочной серии.
  

Приемочные испытания проводит разработчик совместно с заказчиком или приемочная комиссия. По требованию заказчика или по решению разработчика приемочные испытания могут быть поручены специализированной испытательной организации или предполагаемому изготовителю.

В приемочных испытаниях, независимо от места их проведения, вправе принять участие изготовитель и органы, осуществляющие надзор за безопасностью, охраной здоровья и природы, которые должны быть заблаговременно информированы о предстоящих испытаниях.

Некоторые виды продукции, например, средства измерения, подвергаются государственным приемочным испытаниям, проводимым с обязательным участием представителей Госстандарта. В этом случае положительные результаты испытаний служат основанием для занесения изделия в Госреестр Украины.

Разработчик на основе требований ТЗ и стандартов, касающихся данного вида продукции, с учетом результатов испытаний в установленных случаях разрабатывает проект нормативно-технического документа на конкретную продукцию (технические условия или стандарт) или отражает все требования к качеству продукции в технической документации.

6.4. Приемка результатов разработки.

Оценку выполненной разработки и принятие решения о производстве и (или) применении продукции проводит приемочная комиссия, в состав которой входят представители заказчика (основного потребителя), разработчика, изготовителя. При необходимости к работе комиссии могут быть привлечены эксперты сторонних организаций, а также органы, осуществляющие надзор за безопасностью, охраной здоровья и природы.

На приемочную комиссию разработчик представляет ТЗ, проект технических условий (ТУ) или стандарт ТУ, конструкторские и (или) технологические документы, требующие совместного рассмотрения, результаты испытаний и другие материалы, подтверждающие соответствие разработанной продукции этим документам и удостоверяющие ее технический уровень и конкурентоспособность, а также, как правило, опытные или экспериментальные образцы продукции, а если их изготовление не было предусмотрено, - единичную продукцию.

По результатам рассмотрения представленных материалов комиссия составляет акт, в котором указывает:

• соответствие разработанной (изготовленной) продукции заданным требованиям и рекомендации о ее производстве (сдаче потребителю);
  
• результаты оценки технического уровня продукции;
  
• рекомендации об изготовлении установочной серии (для серийной и массовой продукции) и ее объем;
  
• замечания и предложения по доработке продукции (при необходимости).
  

Утверждение председателем акта приемочной комиссии означает окончание разработки, прекращение действия ТЗ, согласование представленных нормативно-технических и эксплуатационных документов, а также разрешение на производство или использование продукции.

При отрицательной оценке результатов разработки в целом в акте указывают направления дальнейших работ и условия повторного представления результатов или нецелесообразность продолжения работ.

6.5. Подготовка и освоение производства.

Для обеспечения готовности предприятия к серийному выпуску продукции изготовитель с привлечением, при необходимости, разработчика проводит подготовку и освоение производства.

Подготовку производства начинают, как правило, параллельно с разработкой технической документации и изготовлением опытного образца.

Освоение производства, если оно не было выполнено ранее, проводят в процессе изготовления установочной серии (промышленной партии). При этом выполняют мероприятия по отработке технологии и подготовке персонала к выпуску продукции со стабильными свойствами и в заданном объеме.

Для подтверждения готовности производства к серийному выпуску продукции изготовитель проверяет полноту технологического процесса, качество и стабильность выполнения технологических операций и проводит квалификационные испытания образцов установочной серии.

Квалификационные испытания проводят также при постановке на производство продукции, ранее освоенной на другом предприятии или изготовляемой по лицензии.

Испытания должны подтвердить, что отклонения основных параметров продукции, связанные с технологией производства, не выходят за допускаемые пределы и недостатки продукции, выявленные приемочной комиссией, устранены.

При положительных результатах квалификационных испытаний освоение производства считается законченным, а изготовленная продукция может поставляться заказчику (потребителю) по утвержденной документации.

6.6. Виды и состав документации при конструировании элементов и систем.

Комплектность конструкторских документов для каждой стадии разработки конструкторской документации устанавливают государственные стандарты (ДСТУ) и ТЗ на разрабатываемое изделие.

На стадии разработки рабочей документации обязательными являются документы:

• чертеж детали, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля;
  
• сборочный чертеж, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки и контроля;
  
• спецификация - документ, определяющий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта.
  

К обязательным проектным документам относятся следующие:

ведомости технического предложения, эскизного проекта, технического проекта - перечни соответствующих документов;

пояснительная записка;

чертеж общего вида, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его основных частей и поясняющий принцип работы изделия.

По усмотрению заказчика при конструировании разрабатывают:

1) графические конструкторские документы и схемы:

• габаритный чертеж - контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами;
  
• электромонтажный чертеж - документ, содержащий данные, необходимые для выполнения электрического монтажа изделий;
  
• монтажный чертеж - контурное (упрощенное) изображение изделия с данными для его установки (монтажа) на месте применения;
  
• упаковочный чертеж - документ, содержащий данные, необходимые для упаковки изделия;
  
• схемы - документы, на которых показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними;
  

2) текстовые документы:

• технические условия - требования к изделию, его изготовлению, контролю, приемке и поставке;
  
• патентный формуляр - сведения о патентной чистоте изделия и отечественных патентах, использованных при его разработке;
  
• инструкция - документ, содержащий указания и правила, используемые при изготовлении изделия (сборке, регулировке, контроле, приемке и т.п.);
  
• ведомости: спецификаций, ссылочных документов, покупных изделий, держателей подлинников и т.д.;
  
• таблицы, расчеты, документы прочие, программа и методика испытаний;
  
• документы эксплуатационные для изучения изделия и правил его эксплуатации (применение, техническое обслуживание, транспортирование, хранение): техническое описание, руководство по эксплуатации (РЭ), инструкция по техническому обслуживанию, формуляр, паспорт, ведомость эксплуатационных документов - служат также для сообщения потребителю гарантированных предприятием-изготовителем технических параметров и для ведения им учета технического состояния и эксплуатации изделия;
  
• ведомости ЗИП (комплекта запасных частей и приборов) - составляют по мере необходимости
  

Пример содержания ТУ на продукцию промышленного назначения:

1. Технические требования.

1.1. Общие требования.

1.2. Требования к функциям, выполняемым изделием.

1.3. Основные параметры и размеры.

1.4. Характеристики.

1.5. Комплектность.

1.6. Маркировка и пломбирование.

1.7. Упаковка.

2. Требования безопасности.

3. Правила приемки.

4.Методы контроля.

5. Транспортирование и хранение.

6. Указания по эксплуатации.

7. Гарантии изготовителя.

Приложение 1. Перечень НТД, на которые даны ссылки в ТУ.

Приложение 2. Перечень оборудования, необходимого для контроля изделия.

Пример содержания РЭ на продукцию промышленного назначения:

1. Введение.

2. Технические данные.

3. Горнотехнические условия применения.

4. Указания о мерах безопасности.

5. Состав поставки.

6. Тара, упаковка и правила хранения.

7. Описание устройства, принципа работы и конструкции.

7.1. Описание устройства и принципа работы.

7.2. Описание крнструкции.

7.3. Описание принципиальных электрических схем.

8. Средства обеспечения взрывозащиты.

9. Приемка и распаковка у получателя.

10. Маркировка и пломбирование.

11. Подготовка к монтажу и работк.

12. Монтаж и включение.

13. Регламент технического обслуживания, планового текущего ремонта и устранения возможных неисправностей и отказов.

Приложение: чертежи и схемы.


На программную продукцию также существует целый перечень документации. Некоторые из них:

• текст программы;
  
• описание программы;
  
• руководство системного программиста;
  
• руководство программиста;
  
• руководство оператора.
  

Государственный стандарт устанавливает также наименование конструкторских документов в зависимости от способов их выполнения:

• оригиналы, выполненные на любом материале и предназначенные для изготовления по ним подлинников;
  
• подлинники, выполненные на любом материале, позволяющем многократное воспроизведение с них копий;
  
• дубликаты, копии подлинников, обеспечивающие идентичность воспроизведения подлинника, выполненные на любом материале, позволяющем снятие с них копий;
  
• копии, выполненные способом, обеспечивающим их идентичность подлиннику (дубликату), и предназначенные для непосредственного использования во всех видах работ.
  

Изменения в конструкторские документы имеет право вносить только предприятие-держатель подлинников. Любое изменение документа сопровождается одновременным выпуском извещения об изменении. Изменения в копии документов, находящихся в производстве, допускается вносить на основании предварительного извещения, которое действует в производстве до его погашения извещением или до аннулирования.