505 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Экономика и организация
инновационных процессов
в машиностроении
_____________________________________________________________________________
505
обоснованного срока службы машины (ЭОСС) [5]. Он принят в качестве критерия
оптимальности на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации изделия.
Согласно предлагаемой концепции [5 - 7], текущие приведенные затраты на
эксплуатацию изделия
E
определяются формулой:
1
K CE
,
(1)
где
C
– текущая себестоимость эксплуатации машины, у.е.с./у.е.в. (у.е.с. – условные
единицы стоимости; у.е.в. – условные единицы времени эксплуатации
);
K
– затраты на
приобретение изделия (цена машины), у.е.с..
При прямо пропорциональной зависимости себестоимости от времени эксплуатации
уравнение (1) примет следующий вид:
1
K CE
K
,
(2)
где
K
C
– коэффициент текущих затрат на эксплуатацию, у.е.с /(у.е.в)
2
.
Выражения (1) и (2) имеют минимум удельных приведенных затрат потребителя при
определенном сроке эксплуатации изделия
E
T
, который является ЭОСС. После этого срока
эксплуатировать машину становится нерентабельно, и она подлежит замене. Значение
E
T
определяется из (2) путем приравнивания к нулю первой производной:
K
E
CK T
, у.е.в.
(3)
Соотношение (3) устанавливает оптимальную связь между ценой изделия и его
ЭОСС. Для минимизации издержек потребителя машина должна эксплуатироваться в
течение периода, задаваемого выражением (3). Если задан
E
T
и установлены расходы на
эксплуатацию
K
C
, то для минимизации суммарных затрат производителя и потребителя
цена изделия
K
должна иметь вполне определенную величину, превышение или
уменьшение которой приводит к проигрышу либо потребителя, либо производителя вместе с
продавцом [7]. Эта цена является оптимальной (справедливой) и ее можно рассчитать по
выражению:
2
EK
OPT
TC K
(4)
При выполнении условий (3) или (4) экономические интересы потребителя и
производителя изделия совпадают, и они задают ограничения для этапа изготовления
машины в виде ее справедливой цены и для этапа проектирования изделия, потому что
величина
K
C
определяется конструкцией машины.
Этап проектирования изделия должен быть направлен на обеспечение его ЭОСС и
требуемых текущих затрат на эксплуатацию. Оптимальной является конструкция,
спроектированная на принципах равнопрочности, равномерного изнашивания и других
параметрах, которые обеспечивают равномерное распределение эксплуатационных свойств
(равная жесткость, равномерная коррозионная стойкость и др.) [8]. При разработке
конструкции машины необходим активный поиск наиболее оптимальной формы деталей,
узлов и машины в целом и оптимального распределения физико-механических свойств
конструкционного материала. Идеальное изделие может быть спроектировано только путем
одновременной оптимизации формы и материала [9]. Это позволяет принудительно
ограничить срок службы изделия величиной ЭОСС. Тогда перед потребителем встанет
задача своевременного приобретения новой машины, а изготовитель сможет точно
планировать объемы и перспективы своего производства.