Оптимизация типоразмерных рядов МГиКМ

Основные понятия и определения

Одной из наиболее актуальных и сложных проблем проектирования новой техники является проблема выбора оптимальной частоты параметрического ряда машин, лежащего в основе разработки перспективного типажа машин. Такой ряд представляет собой совокупность определенного количества числовых значений технических признаков функционально однородной группы машин.

Типоразмер машины определяется числовым значением ее главного параметра, характеризующим во многом потребительские свойства машины. Для многоцелевых колесных машин, например, это будет номинальная грузоподъемность, для тракторов - мощность или номинальное тяговое усилие, для погрузчиков, скреперов, экскаваторов — емкость ковша, для автогрейдеров и уплотняющих катков — масса, для крапов — грузоподъемность и т.д. Таким образом, главный (системообразующий) параметр, как правило, сам по себе непосредственно еще не определяет ни производительности, ни конструкции, ни тем более остальных параметров, в том числе и эксплуатационных свойств машины. Поэтому в качестве главных параметров часто предлагается считать такие параметры, которые более четко определяют типоразмер и конструкцию машины. Например, для транспортных колесных машин главным параметром может являться статическая максимальная нагрузка па ось; этот параметр при расчетном коэффициенте сцепления для шип, отвечающим расчетным условиям эксплуатации, определяет тяговое усилие оси и, следовательно, вращающий момент, передаваемый на ведущую ось, а последний в сочетании с колесной формулой и скоростью позволяет определить мощность двигателя и полную массу машины.

Будем называть оптимальным параметрическим (типоразмерным) рядом такой ряд машин, который обеспечивает выполнение запланированного объема работ с минимальными хозяйственными затратами.

Задача оптимизации состоит в том, чтобы найти оптимальное число п различных значений главного параметра и его оптимальные значения для данного класса машин, удовлетворяющие требованиям потребителей и современным экономическим показателям.

Суммарные текущие затраты и капиталовложения для всех машин, входящих в данный ряд, зависят от количества машин каждого типоразмера или от их годового выпуска Дгод (масштаб производства).

Следует отметить, что годовой выпуск или серийность производства машин оказывает существенное влияние на величину капиталовложений. Это влияние может быть учтено так называемым коэффициентом серийности 5С, на который нужно умножить величину капиталовложения Кн, соответствующих какому-то нормативному значению годового выпуска машин.

Так, по данным М.И. Ипатова, для грузовых автомобилей при годовом выпуске Дгод = 25 000 шт. можно считать, что 5С = 1; при иных значениях Дгод коэффициент серийности изменяется согласно табл. 5.2, т.е. чем меньше серийность производства, тем выше значение коэффициента 5С и тем, следовательно, больше капиталовложения.

Таблица 5.2

Зависимость коэффициента серийности от годового выпуска

Т'год

5С

Т'год

?Фгод

5 000

1,75

75 000

0,710

150 000

0,565

10 000

1,40

100 000

0,645

200 000

0,515

50 000

0,815

125 000

0,600

300 000

0,45

192

Для выбора оптимальной структуры выпуска машин соответствующих типоразмеров, прежде всего, необходимо определить годовой объем работ, подлежащих выполнению этими машинами. В основу определения годового объема работ (2год могут быть положены следующие соображения.

Во-первых, нужно учесть, что для выполнения плановых объемов тех или иных работ, например для перевозки или перегрузки грузов, используются ранее выпущенные машины и повлиять на изменение их структуры и количества уже невозможно независимо от того, были в свое время допущены ошибки при расчете потребной структуры данного парка машин или нет. Поэтому при расчете объема работ, который должна выполнить новая техника, следует учитывать лишь годовой прирост объема работ, соответствующих началу серийного выпуска новой техникой. Пусть, например, годовой объем перевозок груза на такой-то год составил 3 %.

Во-вторых, необходимо учесть, что определенное количество старой техники из-за ее износа и выхода из строя должно быть возмещено новой техникой. Допустим, что количество старых машин, подлежащих замене, соответствует объему работ, равному 7 %.

Исходя из приведенных для примера цифр можно принять, что годовой прирост объема работ, которые должна выполнить новая техника, равен 10 %.

Если, например, годовой объем работ, выраженный в тоннах перевозимого и перегружаемого груза за предыдущий период равнялся 1 500 000 т, то объем работ, выполняемых новой техникой, составит: 1 500 000 • 0,1 = 150 000 т.

Кроме того, при расчете потребного количества новой техники следует иметь в виду, что она может быть более производительной по сравнению с прежней. Поэтому для решения поставленной задачи необходимо учесть и относительные показатели производительности сравниваемых моделей машин. Очевидно, что при прочих равных условиях потребное количество новой техники уменьшится во столько раз, во сколько увеличилась производительность единицы машин или оборудования. Так, если новая машина в 2 раза производительнее машины старой модели, то для переработки

193

одинакового объема работ потребуется вдвое меньше новой техники. При этом, соответственно, в 2 раза возрастает полезный годовой фонд одной машины нового поколения.

Определив, таким образом, общий объем работ, подлежащих выполнению машинами данного функционального назначения, ориентировочно, исходя из потребностей народного хозяйства и современной технологии выполнения соответствующих работ, устанавливают, какие типоразмеры машин нужны. Так, устанавливают примерное соотношение между машинами легкого, среднего и тяжелого классов.

От несоответствия выпуска машин фактической потребности в них государство терпит огромные убытки.

С точки зрения производителей новой техники выгодно иметь крайне ограниченное количество типоразмеров машин. С точки зрения потребителей новой техники желательно иметь достаточно большое разнообразие типоразмеров машин, т.е. потребители заинтересованы в определенном расширении частоты признаков ряда машин. С народнохозяйственной точки зрения целесообразна лишь такая частота параметрического ряда машин, которая обеспечивает минимальные затраты как па производство, так и па эксплуатацию повой техники. Выполнение этого условия должно обеспечиваться оптимальным типоразмерным рядом машин.

Для отыскания оптимальной частоты ряда машин в проектной практике пользуются так называемым сопоставительным методом расчета, для чего определяют величину приведенных затрат для некоторого исходного ряда, построенного в соответствии с портфелем заявок по отдельным типоразмерам машин. Затем анализируется изменение величины приведенных затрат при разряжении или увеличении частоты исходного ряда. Так, если в качестве исходного ряда числовых признаков (главных параметров) машин был признан пятидесятый ряд предпочтительных чисел, то определяется величина приведенных затрат при разряжении или увеличении значений исходного ряда, например, до тридцатого или семидесятого, которая затем сопоставляется с величиной приведенных затрат для исходного ряда. В конечном счете может оказаться, что минимальная величина приведенных затрат соответствует, например, тридцать первому ряду предпочтительных чисел.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >