CC BY
13ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ И ЕГО ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДЛЯ ВЫБОРА ЛУЧШЕГО ИЗДЕЛИЯ
И.Л. Скрипник, кандидат технических наук, доцент; С.В. Воронин, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. Т.Т. Каверзнева, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Рассматриваются модели, способы расчета основных составляющих комплексного показателя технического уровня, его графического представления. Показывается актуальность, значение, достоинства, адекватность разработанной методики выбора лучшего изделия из представленных по сравнению с действующими в других предметных областях.
Ключевые слова: изделие, качество, технический уровень, методика, модель, новизна, организованность, производство, надежность, стоимость
THE USE OF A COMPREHENSIVE INDICATOR OF THE TECHNICAL LEVEL AND ITS MAIN COMPONENTS TO SELECT THE BEST PRODUCT
I.L. Skripnik; S.V. Voronin.
Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia. T.T. Kaverzneva. PETER the Great Saint-Petersburg polytechnic university
Models, methods of calculation of the main components of the complex indicator of technical level, its graphic representation are considered. The article shows the relevance, value, advantages, adequacy of the developed method of choosing the best product from the presented in comparison with the existing ones in other subject areas.
Keywords: product, quality, technical level, methodology, model, novelty, organization, production, reliability, cost
Для повышения эффективности прогрессивных разработок современных изделий необходимо использовать механизм конкурсного размещения заказов. Установлено, что в качестве критерия оценки разработок выступает технический уровень (ТУ) изделия, а его количественной характеристикой является комплексный показатель ТУ (КПТУ).
Проведенный анализ показал, что основными составляющими, позволяющими в реальных условиях конкурса оценить ТУ современных, прогрессивных изделий (разработок), могут выступать:
- качество подготовки изделия;
- новизна технических решений (НТР);
- функциональная организованность (ФО);
- конструктивная организованность (КО);
- приспособленность к прогрессивной технологии производства на основе технологического аудита;
- надежность образца.
Этот набор основных составляющих КПТУ даст возможность заказывающему органу со всех позиций и стадий (этапов) рассмотреть представленные изделия, что отличает предлагаемый подход оценки ТУ изделий от ныне существующих.
Модель обобщенного показателя качества (ОПК) (рис. 1) как одного из основных, входящих в состав КПТУ составляющих, базируется на разбиении показателей
на существенные, определяющие основное назначение изделия, и несущественные, носящие условно-альтернативный характер, характеризующие второстепенные функции, по степени их влияния на ТУ [1].
Исходя из проведенных исследований, следует, что для изделий должен устанавливаться (планироваться) ОПК, представляющий собой число, полученное на основе анализа характеристик базового, лучшего из мировых аналогов, и разрабатываемого изделия по критерию коэффициента корреляции «стоимость-показатель» - й.
Рис. 1. Модель расчета ОПК
Модель НТР включает в себя производственные и экономические позиции. Она образуется на основе апробированного аппарата проведения патентного поиска с помощью построения определительных таблиц, где качественным характеристикам и их позициям НТР изделий поставлены в соответствие количественные значения Б^у ок (рис. 2).
Характеристики (п) и позиции (ш) Базисный балл Буок
Характеристика i = 1 (или ii)
Позиция j=1 (или j 1)
Бп
Г р = 1 (илири) Бп
р = 2 (илирп) Б13
ПОЗИЦИИ "< д = 3 (илири)
Elm
^ р = m (или р 1щ}
Характеристика i = 2 (или i?)
Г р — 1 (ИЛИ p2i) Б21
р = 2 (или р22) Б22
позиции 4 Р = 3 (или ргз) Б23
- р = т (или р2т) Б;т
....... ......
Характеристика i =п (или in)
Г р — 1 (или pni) БП1
р = 2 (или рп2) Бп:
позиции ^ р = 3 (или рпз) Бцз
^ р = т (или Рпт) Бпт
Рис. 2. Пример построения определительной таблицы
Так как характеристики имеют разную значимость, то необходимо определить
их коэффициент значимости. С этой целью вводятся следующие предположения:
а) нормирующий вес первой характеристики (г1) максимален и равен единице,
последней - нулю;
,.¿+1
б) Ит^— <р,
Г1
где в - число, к которому должен сходиться предел;
в) веса - это убывающая последовательность, показанная как:
|г1| > |г1+1|,при 1 < i < ю;
(1)
(2)
г) значение «веса» между соседними характеристиками должно быть минимальным:
^--> min. (3)
Исходя из этого, функция, определяющая весовые характеристики, будет иметь вид (рис. 3, выражение 4). Выбираем а = 2,1 как наиболее подходящее значение, удовлетворяющее допущениям (1-3).
л _
J-1'
(4)
1
а=1,5 а=2,0 а=2,1 а=2,5 а=3,0 а=5,0
0
1
2
3
4
5
Рис. 3. Зависимость г1 = /(Í; а)
В итоге значение показателя новизны ТР (Кнтр) находится как:
Кнтр ~ 2í = l 2/=1 Б£/ок • ^й^^/ок ,
Í 1, если по í характеристике используется j позиция;
где ШП Б;;ок
и 17ок ф, если по í характеристике не используется j позиция.
В основу построения модели ФО положен способ, основанный на положениях функционально-стоимостного анализа и функционально-физического описания образцов (рис. 4). Для этого вводится показатель ФО, определяемый как:
Кфо=/КактГЛ7КактВ7тКСфТКРф ,
где коэффициенты Кактгл(вт) - актуализации главных (второстепенных) функций; Ксф - сосредоточения главных функций; Крф - расширения, определяемый в зависимости от количества второстепенных и главных функций.
Анализ теории проектирования изделий нового поколения показал, что выбор НТР с их физическими принципами действия предполагает другую конструкцию изделия. Вследствие этого целесообразно так же использовать показатель КО образца, определяемый следующим образом:
К°рг = №2 ,
где к -коэффициент (^ = 1,44); количество N - элементов в образце; М - связей.
Разработка нового образца должна так же основываться на анализе и поиске:
- прогрессивных технологий, соответствующих современному уровню научно-технического прогресса (НТП);
- оборудования, функционирующего в заданных режимах при необходимых условиях эксплуатации;
- современных материалов, обеспечивающих сохранение своих характеристик при воздействии на них неблагоприятных факторов окружающей среды, различного рода техногенных катастроф и аварий;
- направлений, способствующих подготовить высококвалифицированных специалистов, для обеспечения качественного «прорыва» технической мысли в данной предметной области и принятия оптимальных, наилучших решений.
Рис. 4. Примерная модель ФО изделия
Поэтому в расчет КПТУ надо ввести показатель приспособленности образца к прогрессивным технологиям производства, определяемый по выражению [2]:
к = кх •Р! + к2 • р2,
где весовые коэффициенты ^ - технологичности образца включающего в себя особенности применяемых радиоэлектронных и механических частей; - новой технологии производства Л"2.
Если заказывающий орган владеет информацией об особенностях производства, соответствии технологий, инфраструктуры, оборудования, материалов, квалификации инженерно-технических работников современному уровню развития НТП, то это позволит на основе апробированных современных методик технологического аудирования найти несоответствие разработанных изделий требованиям действующих нормативных документов.
Последняя характеристика, входящая в состав КПТУ, может быть выражена через наработку на отказ, рассчитываемая по выражению:
т = 1
^ п
где Яуг - интенсивность отказов ]-ой группы элементов; ]=1, г.
Так как базовые составляющие имеют разную физическую сущность и явной зависимости КПТУ от них не установлено, то предложено проводить расчет КПТУ на основе средневзвешенной оценки этих составляющих. Проведенные исследования показали, что из всех известных оценок, наиболее чувствительной по данному критерию - изменение КПТУ от значений основных характеристик, является средневзвешенная гармоническая вида [3]:
КПТУ = —^ ,
уП
где а] - коэффициент значимости ]-ой составляющей; п - количество базовых составляющих; К] - значение ] составляющей ТУ изделия.
С учетом условия нормировки коэффициентов значимостей (5) и условия глобального экстремума КПТУ, а так же основываясь на предположении, что при меньшей потере ТУ образец по своим характеристикам приближается к лучшему мировому аналогу, лучше КПТУ определять с помощью способа «идеального центра»:
Уу=1 « = 1. (5)
В этом случае полученные их численные значения будут находиться в одной системе отсчета (безразмерные).
Для более объективного принятия решения заказывающему органу необходимо иметь графическое представление полученных значений основных составляющих КПТУ (рис. 5), позволяющее лицу, принимающему решение (ЛИР), исходя из задаваемых критериев, в условиях многоальтернативности, определить лучшее изделие [4].
Предложенный состав основных характеристик, модели и способы их расчета, графоаналитическое представление КПТУ позволило представить методику выбора лучшего изделия (рис. 6).
На принимаемое решение так же влияет модель расчета уточненной стоимости, определяемая на основе действующих смет.
Применение разработанной методики поможет ЛПР определить предпочтительные направления в развитии наиболее важных, на текущий период основных, входящих в состав КПТУ, характеристик.
Модели и способы расчета основных, входящих в состав КПТУ характеристик проверены и апробированы на примере расчета современных приборов приемно-контрольных пожарных.
Рис. 5. Графическое представление характеристик КПТУ
Преимущество данной методики по отношению к действующим - это ее простота, универсальность по отношению к любым изделиям, ёмкость с позиции учета разных факторов и охвата всего жизненного цикла разработки образцов.
Предложенная методика позволяет согласовывать совместное применение методов технико-экономического обоснования (анализа) решений выбора лучшего изделия из представленных ЛПР выработать обоснованные, правильные предложения и решения по дальнейшему их применению в серийном производстве.
1 2 3
Постановка задачи Определение состава базовых Исходные данные
составляющих КПТУ
Модели и способы расчета базовых составляющих КПТУ
£
Модель качества разработки
т
Модель новизны ТР разработок
1
6 Модель функциональной организованности образцов
7 Способ расчета конструктивной организованности образцов
8 Способ расчета показателей приспособленности образцов к прогрессивным технологиям производства
9 Способ расчета показателей надежности
12
Модель расчета уточненной стоимости разработки
10,
Выбор расчетной процедуры оценки КПТУ
11
Выбор размерности КПТУ и его графического представления
Г
Дополнительная информация
ицо принимающее решение
14 Принятие решения по выбору _лучшей разработки
Рис. 6. Методика выбора лучшего изделия
Литература
1. Скрипник И.Л., Воронин С.В. Модель качества разработки изделий пожарной техники // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2017. № 4 (24). C. 35-42.
2. Скрипник И.Л., Воронин С.В. Способ расчета показателя приспособленности образца к прогрессивной технологии производства // Надежность и долговечность машин и механизмов: сб. материалов VIII Всерос. науч.-практ. конф. Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2017. С. 213-215.
3. Скрипник И.Л., Воронин С.В. Расчетная процедура оценки технического уровня разработок изделий пожарной техники // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2017. № 2 (22). С. 36-46.
4. Скрипник И.Л., Воронин С.В. Обоснование размерности комплексного показателя технического уровня и его графическое представление // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2017. № 3 (23). С. 23-27.
References
1. Skripnik I.L., Voronin S.V. Model' kachestva razrabotki izdelij pozharnoj tekhniki // Prirodnye i tekhnogennye riski (fiziko-matematicheskie i prikladnye aspekty). 2017. № 4 (24). C. 35-42.
2. Skripnik I.L., Voronin S.V. Sposob rascheta pokazatelya prisposoblennosti obrazca k progressivnoj tekhnologii proizvodstva // Nadezhnost' i dolgovechnost' mashin i mekhanizmov: sb. materialov VIII Vseros. nauch.-prakt. konf. Ivanovo: Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2017. S. 213-215.
3. Skripnik I.L., Voronin S.V. Raschetnaya procedura ocenki tekhnicheskogo urovnya razrabotok izdelij pozharnoj tekhniki // Prirodnye i tekhnogennye riski (fiziko-matematicheskie i prikladnye aspekty). 2017. № 2 (22). S. 36-46.
4. Skripnik I.L., Voronin S.V. Obosnovanie razmernosti kompleksnogo pokazatelya tekhnicheskogo urovnya i ego graficheskoe predstavlenie // Prirodnye i tekhnogennye riski (fiziko-matematicheskie i prikladnye aspekty). 2017. № 3 (23). S. 23-27.
