Оптимизация типоразмерных рядов машин

Одной из наиболее актуальных проблем проектирования новой техники является выбор оптимальной частоты параметрического ряда машин, лежащего в основе разработки перспективного типажа машин. Такой ряд представляет собой совокупность заданного количества числовых значений технических признаков функционально-однородной группы машин. Как правило, типоразмер машины определяется числовым значением ее главного параметра, обусловливающим во многом потребительские свойства машины. Например, для одноковшовых экскаваторов и скреперов это вместимость ковша, для бульдозеров – мощность или номинальное тяговое усилие, для автогрейдеров и катков – масса, для кранов – грузоподъемность.

Оптимальным параметрическим (типоразмерным) рядом можно считать такой ряд машин, который обеспечивает выполнение запланированного объема работ с минимальными затратами. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальное число значений главного параметра для данного класса машин, удовлетворяющих требованиям потребителей и современным экономическим показателям.

Суммарные текущие затраты и капиталовложения для всех машин, входящих в параметрический ряд, зависят от количества машин каждого типоразмера или от их годового выпуска А _{i год}. Следует отметить, что годовой выпуск или серийность производства машин оказывают существенное влияние на величину капиталовложений, но с увеличением серийности производства снижаются капиталовложения.

Для выбора оптимальной структуры выпуска машин соответствующих типоразмеров необходимо, прежде всего, определить годовой объем работ, подлежащих выполнению этими машинами. В основу его определения могут быть положены следующие соображения. Во-первых, нужно учесть, что для выполнения плановых объемов работ используют ранее выпущенные машины. Поэтому при расчете объема работ, который должна выполнить новая техника, следует учитывать лишь годовой прирост объема работ, соответствующих началу серийного выпуска новой техникой. Во-вторых, необходимо учесть, что некотрое количество старой техники из-за ее износа и выхода из строя должно быть заменено новой техникой.

При расчете необходимого количества новой техники следует иметь в виду, что она может быть более производительной по сравнению с прежней техникой. Поэтому для решения поставленной задачи необходимо учесть и относительные показатели производительности сравниваемых моделей машин.

Общий объем работ, подлежащих выполнению машинами данного функционального назначения, определяют, исходя из потребностей народного хозяйства и современных технологий выполнения, а затем ориентировочно устанавливают необходимые типоразмеры машин и примерное соотношение между машинами легкого, среднего и тяжелого классов. Оптимальная частота параметрического ряда машин должна обеспечивать минимальные затраты как на производство, так и на эксплуатацию новой техники.

Для определения оптимальной частоты типоразмерного ряда машин используют различные методы, которые базируются на учете ряда экономических показателей. Например, предполагают равномерное распределение годового выпуска между отдельными значениями главного параметра, например, грузоподъемности q транспортных средств, и определяют, при каком количестве типоразмеров приведенные затраты будут минимальными.

Можно начать расчет приведенных затрат R, считая, что весь объем работ будет выполняться с одним типоразмером, соответствующим максимальному значению главного параметра. Тогда для машины с грузоподъемностью q ₁ = q _max, годовой выпуск будет равен А ₁. В этом случае

,

где S ₁ и K ₁ – соответственно текущие затраты и капиталовложения для машины грузоподъемностью q ₁;

E _н – нормативный коэффициент эффективности.

Затем определяют величину приведенных затрат при равномерном распределении годового выпуска машин A ₁ между двумя значениями q_i (между q ₁ = q _max и некоторым q ₂), т. е. предполагается, что годовой выпуск машин q ₁ и q ₂ равняется А ₁ / 2. Для этого случая суммарная величина приведенных затрат

.

Аналогичным образом вычисляют величину приведенных затрат при равномерной разбивке объема выполняемых работ и годового выпуска машин q ₁, q ₂, …, q_n

.

Результаты расчета сводят в таблицу 1.3 (приведенные цифры носят условный характер).

По данным этой таблицы построен график зависимости суммарных приведенных затрат от количества типоразмеров ряда машин (рисунок 1.4).

Видно, что эта зависимость носит экстремальный характер, который связан с влиянием различных факторов (эксплуатационные расходы, серийность выпуска, затраты на освоение производства и др.). снижение приведенных затрат на начальном участке кривой обусловлено превалирующим влиянием снижения эксплуатационных расходов и капиталовложений. При дальнейшем увеличении числа типоразмеров более существенное влияние начинает оказывать рост капитальных (из-за сокращения серийности выпуска) и дополнительных расходов, связанных с проектированием, подготовкой и освоением производства. Оптимальное число типоразмеров, соответствующее минимальным затратам, для различных машин может существенно различаться.