3.5 Технико-экономическое обоснование конструкторских работ

Конструкторская подготовка производства (КПП) — это комплекс работ по проектированию новой или модернизации ранее вы­пускаемой продукции. Содержание и объем КПП зависят от цели ее проведения (модернизация или создание нового изделия), типа произ­водства, сложности и назначения изделия.

КПП должна обеспечить создание новых конкурентоспособных из­делий, соответствующих современному уровню науки и техники. Эти требования находят отражение в показателях, характеризующих каче­ство проектируемых изделий, таких как надежность, долговечность, про­изводительность, себестоимость и др.

Основным требованием к организации конструкторской подготов­ки производства является качественное выполнение всего объема про­ектных работ в минимальное время. Разбиение процесса разработки конструкторско-технической документации на отдельные стадии приводит к сокращению времени подготовки производства, поскольку позволяет использовать результаты каждой стадии для оформления заказа на обо­рудование, комплектующие изделия и средства измерения.

Проектным работам предшествует разработка технического задания на проектирование или модернизацию изделия. Порядок выполнения работ по КПП рекомендуется стандартами ЕСКД. ГОСТ определяет следующие стадии конструкторской подготовки производства: техни­ческое предложение, эскизный проект, технический проект и разработ­ка рабочей документации.

На каждой стадии КПП проводится технико-экономический ана­лиз (ТЭА) принимаемых проектных решений, результаты которого по мере получения новой информации уточняются. Критерии принятия проектного решения могут отличаться по сложности в зависимости от задач, решаемых конструктором.

Например, могут использоваться следующие критерии эффектив­ности проектного решения:

- минимум затрат по созданию изделия при заданных технических характеристиках изделия и сроках его проектирования;

- себестоимость изготовления изделия S или ее часть по статьям затрат, меняющимся в зависимости от варианта решения;

- суммарная прибыль производителя

,

17

где Ц - цена изделия;

N_пp - предполагаемый объем продаж;

S - издер­жки производства;

- удельные капитальные затраты производителя

,

18

где К - капитальные вложения производителя;

N_год - планируемый годовой выпуск изделия;

- суммарные затраты в сфере эксплуатации

,

19

где S₃ - годовые текущие затраты в сфере эксплуатации;

Т_э - период эксплуатации изделия;

- удельные приведенные затраты в эксплуатации

,

20

где w - годовая производительность изделия;

- срок окупаемости - период, за который инвестиции и другие зат­раты, связанные с осуществлением проекта, покрываются суммар­ными результатами:

,

21

где - упрощенный показатель срока окупаемости (без учета фактоpa времени);

К- размер инвестиций;

П_ср - средний размер ежегодной прибыли.

Выбор критерия зависит от цели ТЭА, объема исходной информа­ции, от достаточности того или иного критерия для принятия правиль­ного решения.

Сократить время конструкторской подготовки производства и по­высить качество проектируемых изделий также позволяет применение конструкторских решений, базирующихся на принципах унификации и стандартизации.

Основные показатели унификации и стандартизации оцениваются обычно коэффициентами, приведенными в табл. 3.

Таблица 3 - Система основных показателей унификации и стандартизации

Показатель	Расчетная формула	Принятые обозначения
Коэффициент унификации изделия		mун - количество типоразмеров деталей, унифицированных с деталями других изделий; m - общее количество типораз­меров деталей
Коэффициент стандарти­зации изделия		mст - количество типоразмеров стандартных деталей в изделии
Обобщенный показатель унификации и стандартизации изделия
Коэффициент унификации конструкционных эле­ментов (для каждого вида резьбы, паза, фаски и др.)		Nр - число значений размеров конструкционных элементов во всех оригинальных деталях; nэ - суммарное число при­меняемых конструкционных элементов данного вида во всех оригинальных деталях
Коэффициент унифика­ции марок и сортамента применяемых материалов (для каждого вида мате­риала — стали, чугуна, пластмассы и т.д.)		mм — число применяемых марок и сортамента каждого материала; mунст — число наименований оригинальных, унифицирован­ных и стандартных деталей, кро­ме покупных

Чем выше значение , тем конструкция изделия более техноло­гична и тем ниже себестоимость изделия. Снижение себестоимости про­исходит за счет увеличения объема выпуска элементов конструкции од­ного наименования, поскольку уменьшаются условно-постоянные затраты S_у.п., приходящиеся на единицу продукции. В некоторых случа­ях снижаются и переменные затраты S_пер за счет использования более прогрессивной технологии:

,

22

где N_год - годовой объем выпуска, шт.

Высокий уровень унификации обеспечивает конструкторскую пре­емственность нового изделия, которая положительно влияет на произ­водственный процесс изготовления, так как применение деталей и сбо­рочных единиц, проверенных и освоенных в производстве, повышает качество и надежность изделия в целом, сокращает сроки подготовки производства нового изделия.

В конструкторских службах значительный экономический эффект может дать комплекс организационных мероприятий, связанных со стан­дартизацией. Так, создание альбома стандартов предприятия на детали приводит к сокращению затрат инженерного труда на разработку доку­ментации:

,

23

где S_чер - средняя себестоимость разработки одного документа;

N_чер - число неразрабатываемой документации.

Важную роль в обеспечении конкурентоспособности конструкций играет их производственная и эксплуатационная технологичность.

Производственная технологичность достигается, если при удовлетво­рении требованиям назначения конструкция обеспечивает минималь­ные производственные издержки изготовления (минимальную трудо­емкость и материалоемкость) и короткий производственный цикл изготовления с учетом типа производства изделия.

Эксплуатационная технологичность изделия проявляется в сокраще­нии затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт в зависимости от его ремонтопригодности, т. е. возможности предупреж­дать, обнаруживать и устранять отказы и неисправности.

Правила отработки конструкции изделия на технологичность со­держатся в рекомендациях МР186-85 (ВНИИНМАШ) «ЕСТПП. Пра­вила выбора показателей технологичности конструкции изделия. Пра­вила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц. Правила обеспечения технологичности конструкции деталей».

В ГОСТе 14.201-83 «ЕСТПП. Обеспечение технологичности кон­струкций изделий. Общие требования» содержится количественная оценка технологичности, которая предусматривает:

- базовые показатели технологичности, устанавливаемые в техни­ческом задании на проектирование изделия;

затраты S_у.п., приходящиеся на единицу продукции. В некоторых случа­ях снижаются и переменные затраты S_пер за счет использования более прогрессивной технологии:

,

24

где N_год - годовой объем выпуска, шт.

Высокий уровень унификации обеспечивает конструкторскую пре­емственность нового изделия, которая положительно влияет на произ­водственный процесс изготовления, так как применение деталей и сбо­рочных единиц, проверенных и освоенных в производстве, повышает качество и надежность изделия в целом, сокращает сроки подготовки производства нового изделия.

В конструкторских службах значительный экономический эффект может дать комплекс организационных мероприятий, связанных со стан­дартизацией. Так, создание альбома стандартов предприятия на детали приводит к сокращению затрат инженерного труда на разработку доку­ментации:

,

25

где S_чер - средняя себестоимость разработки одного документа;

N_чер - число неразрабатываемой документации.

Важную роль в обеспечении конкурентоспособности конструкций играет их производственная и эксплуатационная технологичность.

Производственная технологичность достигается, если при удовлетво­рении требованиям назначения конструкция обеспечивает минималь­ные производственные издержки изготовления (минимальную трудо­емкость и материалоемкость) и короткий производственный цикл изготовления с учетом типа производства изделия.

Эксплуатационная технологичность изделия проявляется в сокраще­нии затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт в зависимости от его ремонтопригодности, т. е. возможности предупреж­дать, обнаруживать и устранять отказы и неисправности.

Правила отработки конструкции изделия на технологичность со­держатся в рекомендациях МР186-85 (ВНИИНМАШ) «ЕСТПП. Пра­вила выбора показателей технологичности конструкции изделия. Пра­вила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц. Правила обеспечения технологичности конструкции деталей».

В ГОСТе 14.201-83 «ЕСТПП. Обеспечение технологичности кон­струкций изделий. Общие требования» содержится количественная оценка технологичности, которая предусматривает:

- базовые показатели технологичности, устанавливаемые в техни­ческом задании на проектирование изделия;

- показатели технологичности, достигнутые при разработке конст­рукции;

- уровень технологичности.

В стандарте приведен типовой перечень показателей технологично­сти, из числа которых необходимо выбрать минимальное, но достаточ­ное для оценки технологичности изделия количество показателей.

Для определения базовых показателей технологичности необходи­мо учитывать: статистические данные о численных значениях показате­лей технологичности изделий-аналогов, степень сложности проектиру­емой конструкции и снижение трудоемкости за счет внедрения прогрессивных технологических процессов к моменту запуска в произ­водство нового изделия.

Показатели технологичности могут быть:

- абсолютными; к ним относятся масса изделия и его элементов, нор­мы расхода материалов, точность изготовления, общее количество эле­ментов, трудоемкость и др.;

- относительными; это удельные показатели и коэффициенты. Обобщающий показатель производственной технологичности - себестоимость. Поскольку для последующих моделей однотипных из­делий вместе с увеличением показателей назначения (мощности, ско­рости, производительности) обычно имеет тенденцию увеличиваться себестоимость, важно, чтобы себестоимость и цена нового изделия в рас­чете на единицу такого показателя уменьшились, иначе трудно будет обеспечить его конкурентоспособность.

Кроме количественной оценки необходима и качественная оценка технологичности конструкции. Качественная оценка определяет соот­ветствие изделия требованиям, обусловливающим технологичность конструкции применительно к конкретному виду производства (литье, обработка давлением, резание и т.п.) и условиям технического обслужи­вания и ремонта изделий.

В рекомендациях МР186-85 приведен поэлементный метод отра­ботки конструкции на технологичность. Он предусматривает выявле­ние главных элементов, влияющих на качество выполнения рабочих фун­кций изделия в условиях эксплуатации, и отработку на технологичность всех элементов конструкции.

Составной частью системы обеспечения технологичности конструк­ции является организация технологического контроля конструкторской документации, который должен проводиться в процессе ее разработки. В соответствии со спецификой предприятия и характером выпуска­емой продукции многие предприятия разрабатывают свой стандарт (СТП), содержащий рекомендации для повышения технологичности конструкций изделий.

Таблица 4 - Система основных показателей технологичности

Показатели	Расчетная формула	Принятые обозначения
А. Производственные
А.1. Абсолютные
Суммарная материалоем­кость изделия		Gчр - расход материала на заготовки из черных металлов; Gц - то же из цветных металлов; Gн - то же из неметаллических материалов
Суммарная трудоемкость изделия		tз - трудоемкость заготови­тельных работ; tм - то же ме­ханической обработки; tсб - то же сборочных работ; tп - то же прочих работ
Себестоимость изделия
А.2. Относительные
Удельная материалоем­кость изделия		Р - определяющий эксплуатаци­онный параметр изделия (произ­водительность, мощность и т.д.); Gч — чистая масса изделия
Коэффициент использова­ния материалов
Удельная трудоемкость изделия
Удельная себестоимость изделия
Б. Эксплуатационные
Б.I. Абсолютные
Трудоемкость профилак­тического обслуживания		Могут использоваться и другие абсолютные показатели, напри­мер Go6 и Gp - материалоем­кость обслуживания и ремонтов
Трудоемкость эксплуата­ционных ремонтов
Затраты на обслуживание
Затраты на эксплуатаци­онные ремонты
Б.2. Относительные
Удельная трудоемкость профилактического об­служивания изделия		Р - определяющий эксплуатаци­онный параметр изделия (производительность, мощность и т.д.)
Удельная трудоемкость ремонтов
Удельные затраты на про­филактическое обслужи­вание изделия
Удельные затраты на экс­плуатационные ремонты