Научная статья на тему 'Задача сопоставимости параметров при сравнительной оценке качества судовых дизелей и выбор эталона'

Задача сопоставимости параметров при сравнительной оценке качества судовых дизелей и выбор эталона Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
207
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУДОВОЙ ДИЗЕЛЬ / ПАРАМЕТРЫ / ПОКАЗАТЕЛИ / ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ / СТОИМОСТЬ / MARINE DIESEL / PARAMETERS / INDICES / TECHNICAL LEVEL / VALUE

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Музаев Анзор Ахмедович, Дорохов Александр Федорович

Рассматриваются вопросы предварительной оценки технического уровня судовых дизелей на стадии их проектирования и связанные с этим задачи сопоставимости параметров и показателей при выборе эталона. Ориентировочное определение стоимости дизелей по совокупности их основных показателей рассматривается на примере судового малоразмерного дизеля ДС25М. Библиогр. 9.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TASK OF THE COMPARABILITY OF THE PARAMETERS DURING THE COMPARATIVE ESTIMATION OF THE QUALITY OF MARINE DIESELS AND SELECTION OF THE STANDARD

The questions of the preliminary estimation of the technical level of marine diesels at the stage of their designing and the tasks of the comparability of the parameters and indices with the selection of the standard are considered. The approximate determination of the diesels' value on the basis of their basic indices is made by the example of marine small-sized diesel ДС25M.

Текст научной работы на тему «Задача сопоставимости параметров при сравнительной оценке качества судовых дизелей и выбор эталона»

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И МАШИННО-ДВИЖИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

УДК 621.43

А. А. Музаев, А. Ф. Дорохов

ЗАДАЧА СОПОСТАВИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

И ВЫБОР ЭТАЛОНА

Сравнительная оценка качества машин по определенной совокупности их параметров относится к числу задач, с которыми машиностроителям приходится сталкиваться очень часто (при аттестации качества; обосновании планов создания новой техники; анализе конкурентоспособности и т. п.). Независимо от конечных целей общий алгоритм решения задачи один и тот же - для оцениваемой машины подбирается один или несколько аналогов, после чего производится сопоставление числовых значений их показателей; единичные оценки, получаемые таким образом, рассматриваются дифференцированно или сводятся к суммарному показателю и служат основанием для принятия решения об уровне качества и конкурентоспособности этой машины. Наиболее объективная и достоверная оценка могла бы быть получена сравнительнми испытаниями машин-аналогов по единой методике и в одинаковых условиях, а также на основании обобщенных данных об опыте их эксплуатации. Однако на практике часто не имеется ни самих образцов машин, ни исчерпывающих, документально подтвержденных, данных о них, а основными информационными источниками выступают проспектно-каталожные материалы фирм-изготовителей. Более того, фирмы выпускают рекламные проспекты новых моделей ещё на стадии проектирования, до изготовления опытных образцов.

Несопоставимость имеющихся информационных материалов обусловливается не только неодинаковой степенью достоверности, но и различиями в действующих национальных стандартах и нормах. Вследствие этого сравнение некоторых параметров и показателей возможно только после их приведения к сопоставимому виду по внешним условиям, комплектности и т. д. Если в качестве объекта исследования взять судовые дизельные двигатели, то анализ литературных данных показывает, что только из-за атмосферных условий, оговариваемых стандартами многих стран, мощность одного и того же двигателя может варьироваться в пределах до 16 %.

Труднее всего сопоставлять отечественные и зарубежные двигатели по ресурсным показателям, поскольку каждая фирма проводит свой подход к объему, трудоемкости технического обслуживания и ремонта предлагаемых ею машин. Так, например, в одной и той же подборке материалов шведской фирмы «УОЬУО РБКТЛ» можно встретить ожидаемый ресурс до полной переборки дизелей 20 000 часов и рекомендуемый интервал между полными переборками 12 000 часов. Такие расхождения в значениях ресурсов одних и тех же машин, составляющие порой до 100 % и более, могут внести серьезные погрешности в результаты сравнительной оценки технического уровня. Зарубежные фирмы придают большое значение привязке поставляемых двигателей к условиям их эксплуатации. Некоторые фирмы оговаривают преимущественный режим работы двигателя в течение гарантируемого срока службы и климатические условия зоны их эксплуатации.

Отсюда следует, что при комплексной оценке качества конкретной машины прежде всего следует исходить из экспертной оценки значимости (коэффициента весомости) того или иного показателя в зависимости от атмосферных и внешних условий, характерных показателей режима эксплуатации, возможности выполнения квалифицированного и своевременного технического обслуживания и затребованного потребителем ресурса безотказной работы. Экспертный метод определения коэффициентов весомости показателей путем их ранжирования рекомендован в теории и практике квалиметрии [1].

Самый неочевидный из оценочных критериев для многих машин - удельная масса. При существующем многообразии машин по типу и назначению перед конструкторами стоят совершенно различные задачи. Если для авиационных двигателей или двигателей, устанавливае-

мых на судах с подводными крыльями, снижение массы является важнейшим фактором, то, например, для стационарных двигателей или двигателей водоизмещающих судов требуется прежде всего экономичность, надежность, низкий уровень шума и вибрации, чему способствуют более массивные конструкции.

Рекламируемая мощность, как правило, приводится по условиям ИСО без указания потерь мощности на привод вспомогательных механизмов, навешенных на машину, что приводит к дополнительному увеличению мощности на 5... 9 %. В результате рекламируемая мощность зарубежных дизелей значительно превышает фактическую длительную мощность, реализуемую потребителем, следствием чего является занижение удельной массы двигателя. Таким образом, при сравнительных оценках машин, производимых на основе разнородных информационных материалов, вступает в силу большое число факторов несопоставимости, совместное действие которых придает этим оценкам весьма приблизительный характер. Учитывая, что на практике невозможно обеспечить полную сопоставимость по всем параметрам, результаты сравнений не должны рассматриваться как «истина в последней инстанции» - они должны иметь вспомогательное значение.

При оценке технического уровня и качества судовых дизелей широко применяются комплексные показатели, основанные на усреднении относительных показателей учитываемых свойств. Переход от абсолютных показателей К, выраженных в различных единицах измерения, к безразмерным относительным д, обычно осуществляется с привлечением базовых или эталонных показателей К.э, под которыми понимают показатели качества продукции, принятой за базу при сравнительных испытаниях. В общем виде можно записать

д, = Ж, Кэ), 1 = 1, 2, 3, ..., п,

где 1 - порядковый номер показателя свойства; п - число свойств, характеризующих качество. В большинстве современных методик д, определяется как отношение показателя К, к показателю К1э. Очевидно, что при этом единичные оценки свойств и, следовательно, обобщенный показатель качества будут существенно зависеть от принятых эталонных значений. В связи с этим установление последних представляет собой ответственный этап в процессе комплексной оценки качества машин.

В теоретических исследованиях и практических разработках существуют два принципиально разных подхода к определению эталонных значений показателей. В первом случае за эталон принимаются показатели реальной, серийно выпускаемой машины, которые в определенной мере отражают современный мировой уровень [2]. При этом принято считать, что оцениваемая машина сопоставляется с лучшим из существующих аналогов. Однако такой подход правомерен, когда эталонная машина лучше других аналогов по всем учитываемым параметрам. Как показывает опыт, на практике такие случаи крайне редки, поскольку многие показатели качества (масса, ресурс, экономичность, экологические показатели и др.) связаны между собой, и принципиально невозможно сочетание в одном образце всех их наилучших значений.

При другом подходе к выбору эталонных значений за базовый принимается условная гипотетическая машина, обладающая такой совокупностью показателей, которой в действительности не имеет ни один из существующих аналогов. Одна из возможностей создания искусственного эталона заключается в том, что по каждому единичному показателю качества берется среднее, для всей группы аналогов, значение. При этом, в зависимости от цели оценки, сравнивать можно со средним мировым уровнем, средним уровнем по стране, отрасли и т. п. Однако, как и при использовании любого другого статистического метода, одно из важных, но трудно реализуемых в практике оценки качества машины требований - наличие достаточно большой выборки машин-аналогов. Кроме того, применение того или иного вида средней величины потребует специального обоснования [3]. В литературе предлагаются и другие способы выбора эталонных показателей. Так, они могут браться из действующих стандартов и нормативных документов, а в зарубежной практике чаще всего назначаются лицом, разрабатывающим оценку.

Для многих случаев оценки качества машин наиболее предпочтителен принцип формирования гипотетического эталона, в соответствии с которым набор К э включает в себя наилучшие значения по каждому из учитываемых параметров. В числе преимуществ, обусловленных применением такого идеального эталона, можно отметить следующие:

- максимальное соответствие целям управления качеством, поскольку эталонные значения будут стимулировать разработчиков и изготовителей машины к повышению уровня качества продукции по всем показателям;

- возможность избежать произвола в выборе аналога для сравнительной оценки и тем самым повысить её объективность, т. к. существует базовый образец, символизирующий на данный момент наилучшее качество;

- ясное толкование эталона, т. к. качество оцениваемого двигателя рассматривается как степень приближения к идеальному качеству, соответствующему значению обобщенного показателя К^ = 1,0;

- наибольшая универсальность идеального эталона, т. к. его можно в равной мере использовать применительно к любой из машин, аналогичных оцениваемой, обеспечивая при этом сопоставимость результатов;

- наибольшая доступность данных о наилучших показателях, достигнутых на зарубежных машинах общего назначения (прежде всего, по рекламным соображениям).

Следует отметить, что выбор исходных аналогов играет важную роль при всех способах назначения эталона. Накопленный в двигателестроении опыт позволяет сформулировать ряд требований, соблюдение которых необходимо при подборе отечественных и зарубежных аналогов:

- одинаковая область применения аналога и оцениваемого двигателя;

- близкие значения классификационных показателей различия по номинальной мощности и частоте вращения коленчатого вала - они не должны превышать 30 %;

- параметрическая сопоставимость аналогов и оцениваемого двигателя (необходимо приведение сравнительных параметров к сопоставимому виду - в первую очередь это касается таких показателей, как мощность, удельный эффективный расход топлива, удельная масса, ресурс и др.);

- полнота и достоверность информации об аналогах, включая сроки поставки и производство сервисного обслуживания.

Следовательно, наиболее приемлемым для оценки качества машин представляется применение гипотетического эталона, сочетающего в себе наилучшие значения по каждому из показателей. Такой эталон объективен, состоятелен, универсален и удобен в расчетах, а проблема подбора объективного аналога для сопоставления качественных показателей оцениваемой машины методически не представляет каких-либо принципиальных затруднений. Трудности связаны лишь с недостатком информации и необходимостью приведения имеющейся информации к сопоставимому виду.

Нами были отобраны основные показатели главных судовых дизелей малой мощности (агрегатная мощность, среднее эффективное давление, частота вращения коленчатого вала, средняя скорость поршня, удельный расход топлива и масла, массы, габаритные размеры, ресурс) наиболее известных фирм США, Великобритании, Японии, Швеции, Франции, Финляндии, Чехии и других стран, которые могут быть использованы в качестве аналогов по своим классификационным данным и времени постановки на производство. В качестве оцениваемого был принят главный судовой дизель 4ЧСП9,5/11 (ДС25М) производства ОАО «Завод «ДАГДИЗЕЛЬ».

Как принято в мировой практике, и в согласии с требованиями квалиметрии, оценка коэффициентов весомости показателей качества была осуществлена экспертным методом. Экспертная комиссия, состоявшая из авторов статьи и ведущих технических специалистов предприятия-изготовителя, исходя из назначенных квалификационных данных, условий производства и эксплуатации, а также конъюнктуры рынка, пришла к следующим выводам.

В связи с отсутствием данных для аналогов по всем показателям, для дальнейшего анализа использованы следующие основные показатели и усредненные значения коэффициентов их весомости: удельная массовая мощность Л^м, кВт/кг (ш\ = 0,145); литровая мощность Ыл, кВт/л (т2 = 0,09); удельная габаритная мощность - Ыг, кВт/м3 (т3 = 0,055); удельный расход топлива - gе, кг/(кВт • ч) (т4 = 0,22); удельный расход масла - gм, кг/(кВт • ч) (т5 = 0,1); ресурс до первой переборки - Т\, ч (т6 = 0,07); ресурс до капитального ремонта Т2, ч (т7 = 0,06). На основе показателей выбранных двигателей были рассчитаны удельные показатели оцениваемого дизеля, дизелей-аналогов и идеального дизеля. Обобщенный коэффициент качества идеального гипотетического двигателя будет равен сумме коэффициентов весомости семи учитываемых показателей (п = 7), т. е.

К£ э = £ т, = 0,74.

Недостающее до единицы значение суммы, равное 0,26, относится к показателям, для которых практически невозможно найти данные для аналогов (наработка на отказ, себестоимость, трудоемкость и др.).

Обобщенный коэффициент качества оцениваемого двигателя без учета его стоимостного показателя

К = N т\/Им.э + N т2/Л^л.э + N т3/^г.э + gеэ m4Іgе +

+ gм.э m5/gм + Т т6/Т:э + Т2 т7/Т2э = 0,56,

где N - значения удельной массовой, литровой и габаритной мощности; g - значения удельных расходов топлива и масла; Т - значения ресурсов.

Отношение коэффициентов качества, равное:

а = (0,26 + Кх)/(0,26 + Ка) = 0,82

показывает, что оцениваемый двигатель по своему техническому уровню уступает идеальному гипотетическому двигателю 18 %. Однако, если исключить из рассмотрения двигатели более высокого класса оборотности (с частотой вращения коленчатого вала п = 2 800^3 000 мин1, например ЫБ22Ь, ЯС30Б и 4С90) как несопоставимые, то коэффициент качества оцениваемого двигателя К = 0,633, а отношение коэффициентов качества а = 0,893.

Вместе с тем в оценку качества рассматриваемого двигателя не вошел такой показатель, как цена двигателя. Произошло это по причине отсутствия ценовых данных для двигателей, показатели которых были приняты за основу при выборе эталона. Прогнозирование стоимости машины - достаточно актуальная задача, позволяющая на стадии проектирования проводить технико-экономическое обоснование различных конструкторских решений. На ранней стадии проектирования стоимость машины определяется по укрупненным массовым или мощностным показателям. Так, в [4] для приближенной оценки стоимости главных судовых дизелей предлагается эмпирическая зависимость

С = 0,612 №’616,

где С - стоимость двигателя, тыс. руб.; Ые - мощность двигателя, кВт.

Такая методика не обладает достаточной точностью и не удовлетворяет требованиям ценообразования. Сложные взаимосвязи между технико-экономическими показателями и параметрами двигателя обусловливают необходимость применения методов математической статистики для прогнозирования этих показателей.

В [5] получены регрессионные зависимости вида

З = а + ¿1 Де + Ъ2 ge + ¿3 Т2,

где З - удельная себестоимость изготовления, тыс. руб./кВт; а, Ъ1, Ъ2, Ъ3 - коэффициенты уровня регрессии. Следует заметить, что коэффициенты уровня регрессии для двигателей разного эксплуатационного назначения должны быть различными, кроме того, взаимосвязь параметров уравнения в общем случае должна быть нелинейной. В результате исследования стоимостных характеристик главных судовых четырехтактных двигателей [6, 7] получена более совершенная математическая модель для оценки стоимости двигателя:

С = 0,772351 (Де0,86 Т20,47)/(^57 gм0,23), руб. (1)

Результаты расчета по этой модели давали удовлетворительную, для практических целей, точность по сравнению с другими методиками и номенклатурными данными для ряда главных судовых четырехтактных двигателей, однако в связи с изменением покупательной способности рубля данная модель впрямую уже не работает.

В настоящее время, с ужесточением требований к ресурсосбережению и экологическим показателям тепловых двигателей, в формулу расчёта стоимости целесообразно ввести значения массы двигателя М и основных показателей, характеризующих уровень токсичности отработавших газов - СО и КОх. Тогда структура формулы для расчёта стоимости будет иметь

следующий вид:

С = К (ДехМ ТШт gмn СОк ШД руб.,

где х, у, z, т, п, к, I - показатели степени, характеризующие степень влияния каждого из аргументов на стоимость двигателя. Нами была выведена следующая формула для расчёта стоимости судовых четырёхтактных дизелей в пределах значений мощности от 10 до 100 кВт:

А о л о / Лт 0,026 * ./2,136 т"0,509\ // 0,532 0,879 /"ч/"\0,65 0,147\ „ /г /л\

С = 0,242 (Ые’ М Т' )%г gм’ СО Шх’ ), руб., (2)

при этом средняя квадратичная погрешность модели не превышает 7 %. Данная модель позволяет обосновать расчетным путем стоимость двигателя по заданным показателям или определить величину одного из показателей по заданной стоимости и принятым значениям остальных показателей.

Для сравнительного анализа стоимости оцениваемого двигателя, за отсутствием данных по другим аналогам, используем технико-экономические показатели его прототипа - дизеля ДС25М, заводская цена которого в настоящее время составляет 145 000 руб.

Дизель ДС25М характеризуется следующими показателями и параметрами: Ые = 28,4 кВт; п = 1 800 мин-1; М = 420 кг; ge = 0,228 кг/(кВт • ч); gм = 0,00176 кг/(кВт • ч); Т2 = 18 000 ч (взяты

из прайс-листов завода-изготовителя), СО - 5 г/(кВт • ч); КОх - 7 г/(кВт • ч) (взято из требований

МЛКРОЬ).

Параметры модернизированного дизеля, подлежащего анализу, отличаются от параметров дизеля ДС25М только значениями ресурсов Т1 = 2 650 ч и Т2 = 6 500 ч. Снижение абсолютных значений таких важных показателей, как ресурсные, вследствие модернизации двигателя, может показаться нонсенсом, но в данном случае рассматривается вариант приведения показателей технического уровня двигателя к условиям его эксплуатации, когда назначенный производителем ресурс оказывается невостребованным и фактический срок службы до переборки или ремонта не превышает 3 000^5 000 ч [8, 9].

Подставив эти данные в формулу (2), получим стоимость одного и другого двигателя соответственно: С1 = 138 678 руб., С2 = 82 572 руб.

Относительное снижение стоимости двигателя, достигнутое за счет его модернизации,

5С = С2/С1 = 0,595.

Таким образом, каждый кВт • ч энергии, выработанный на модернизированном дизеле и реализованный в хозяйственной деятельности в течение затребованного потребителем ресурса, обойдется на 40 % дешевле, чем та же энергия, выработанная на дизеле ДС25М.

Выводы

Выполненный технико-экономический анализ показал:

— по основным определяющим технико-экономическим показателям серийный дизель ДС25М находится не на самом лучшем уровне отечественных и зарубежных аналогов данного класса, на 18 % уступая идеальному гипотетическому двигателю;

— для дальнейшего повышения технического уровня оцениваемого дизеля его следует форсировать по частоте вращения до значений п = 2 300^2 500 мин1, тем более что это не связано с большими дополнительными затратами в производстве.

Стоимость модернизируемого двигателя, применительно к условиям его эксплуатации, примерно на 40 % ниже стоимости ближайшего аналога и прототипа - дизеля ДС25М. Так как снижение стоимости модернизируемого дизеля обеспечивается за счёт уменьшения ресурсных показателей Т1 и Т2, то следует определить - вследствие удешевления каких этапов производственного процесса изготовления двигателя может быть сокращена невостребованная часть первоначального ресурса. Этими этапами могут быть в первую очередь: уменьшение затрат на изготовление элементов цилиндропоршневой группы (получение заготовок цилиндровых втулок литьём в кокиль против существующего центробежного литья, отказ от закалки зеркала цилиндра, нанесение регулярного микрорельефа); перевод системы охлаждения с двухконтурной схемы на одноконтурную (исключение теплообменника и насоса забортной воды); замена стальных коленчатых валов чугунными и ряд других.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проблемы сопоставимости параметров при сравнительной оценке отечественных и зарубежных дизелей / В. Т. Бордуков и др. // Двигателестроение, 1988. - № 7. - С. 37-39.

2. Единая методика оценки технического уровня продукции машиностроения. - М.: ГКНТ СССР, 1987. - 86 с.

3. Федышин В. И. О выборе эталона при оценке качества ДВС // Двигателестроение. - 1980. - № 7. - С. 48-50.

4. Фомкинкий Л. И., Ерухимович М. Н. Метод технико-экономической оптимизации основных параметров сухогрузных теплоходов на ЭВМ // Тр. ЦНИИЭВТ. - 1974. - Вып. 115. - С. 3-61.

5. Белоедова Л. Г. Некоторые аспекты методологии прогнозирования экономических показателей двигателей // Тр. ЦНИДИ. - 1977. - Вып. 72. - С. 131-139.

6. Рудницкий В. И., Шилин В. А. Математические модели стоимости двигателя для техникоэкономического анализа на этапе проектирования // Двигателестроение. - 1981. - № 4. - С. 50-52.

7. Прогнозирование себестоимости изготовления тракторных и комбайновых дизелей / Ю. Ф. Бойко и др. //Двигателестроение. - 1987. - № 2. - С. 40-43.

8. Дорохов А. Ф., Музаев А. А. Принцип формирования эксплуатационного качества при производстве судовых дизелей // Проблемы машиностроения и надёжность машин. - 1999. - № 6. - С. 54-58.

9. Дорохов А. Ф. Формирование принципа эксплуатационного качества в производстве машин // Вестн. машиностроения. - 2000. - № 6. - С. 55-56.

Статья поступила в редакцию 10.09.2008

TASK OF THE COMPARABILITY OF THE PARAMETERS DURING THE COMPARATIVE ESTIMATION OF THE QUALITY OF MARINE DIESELS AND SELECTION OF THE STANDARD

A. A. Muzaev, A. F. Dorokhov

The questions of the preliminary estimation of the technical level of marine diesels at the stage of their designing and the tasks of the comparability of the parameters and indices with the selection of the standard are considered. The approximate determination of the diesels’ value on the basis of their basic indices is made by the example of marine small-sized diesel ,fl,C25M.

Key words: marine diesel, parameters, indices, technical level, value.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.