Методологические основы и методы обеспечения экономичности изделий машиностроения на стадиях научно-исследовательских и опытно-конструкторных разработок

В решениях ХХУ1 съезда КПСС, последующих Пленумов ЦК КПСС, постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР по хозяйственным вопросам большое значение придается развитию науки и техники которые должны еще в большей степени содействовать ускорению перевода экономики на путь интенсификации. На февральском (1984 г.) Пленуме ЦК КПСС товарищ К. У. Черненко отметил: «Что касается основных направлений развития нашей экономики, они четко определены партией* Интенсификация, ускоренное внедрение в производство достижений науки и техники, осуществление крупных комплексных программ — все это в конечном счете должно поднять на качественно новый уровень производительные силы нашего общества» .

В современный период все большее значение приобретает ориентация научно-технического прогресса на экономию и рациональное использование материальных и трудовых ресурсов, что неразрывно связано с задачей повышения технического уровня, экономичности и качества создаваемой техники. Разработка и внедрение новых изделий являются ведущим фактором в обеспечении экономии материальных ресурсов. В некоторых отраслях, например в электротехнической промышленности, на долю этого фактора приходится около 70% сэкономленных материальных ресурсов, разработка и внедрение технологических мероприятий дают 20% экономии материальных ресурсов, а внедрение новых материалов — 10%,.

В практике работы машиностроительных предприятий накоплен значительный опыт по обеспечению выпуска экономичной и высококачественной продукции, снижению расхода материальных, энергетических и трудовых ресурсов на базе применения последних достижений науки и техники. Например, в вагоностроении в результате прове.

I/ И""" внеочередного Пленума Центрального Комитета КПСС, 13 февраля 1984 г. — М.: Политиздат, 1984, с. 14. денных исследований за последние 10 лет удалось снизить массу несущих конструкций грузовых вагонов на 20−25 $, значительно повысить коррозиестойкость отдельных деталей, снизить расход листового проката до 200 кг на вагон. За последние годы в машиностроении снижена удельная материалоемкость некоторых видов подъемно-транспортного оборудования, дизелей и дизельгенерато-ров, автомобилей и тракторов, экскаваторов, металлургического оборудования и т. д.

Вместе с тем можно привести ряд примеров, когда наше оборудование имеет неоправданно большую массу. Тяжелее зарубежных аналогов некоторые отечественные кузнечно-прессовые машины, отдельные модели автомобилей и тракторов, цистерны, оборудование для легкой и пищевой промышленности, дизельные двигатели и т. д.

Экономичность, если ее понимать в широком смысле, характеризует возможную степень сокращения расхода различных ресурсов в сферах производства и эксплуатации изделий. Экономичный, как сказано в Словаре русского языка С. И. Ожегова, означает выгодный, дающий возможность что-нибудь сэкономить.

Экономичность техники закладывается, как известно, на стадиях научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИСЖР). Именно здесь наибольшие возможности для реализации прогрессивных идей по созданию облегченных, технологически и функционально простых, удобных в обслуживании, надежных и долговечных образцов техники. В то же время это наиболее ответственный период жизненного цикла изделия, так как ошибки и просчеты, допускаемые при проектировании и подготовке производства, оборачиваются значительными потерями при последующем серийном (массовом) выпуске и в сфере эксплуатации. Отсюда следует, что на стадиях НИОКР должен действовать надежный инструмент обеспечения экономичности разрабатываемых изделий.

Обеспечение, с одной стороны, высокого качества создаваемой техники, высоких потребительских свойств, а с другой стороны, ее экономичности в сферах производства и потребления — сложная, многогранная проблема, и решаться она может многими путями* Здесь следует выделить два главных направления: I/ совершенствование системы управления и хозяйственного механизма в сфере науки, проектирования и опытного производства и 2/ совершенствование технологии НИОКР.

К первому направлению относятся вопросы совершенствования планирования и нормирования НИОКР, научно-технического прогнозирования, создания оптимальных организационных структур в НИИ, КБ, НПО и проектных организациях, оценки деятельности, финансирования и стимулирования подразделений и организаций, занятых созданием и внедрением новой техники.

Второе направление включает такие вопросы, как организация информационного обеспечения НИОКР, разработка методов активизации творческой деятельности, примененение передовых методов выполнения исследовательских и проектно-конструкторских работ, автоматизация конструирования и инженерных расчетов на базе ЭВМ, создание оптимальных регламентов прохождения НИОКР, совершенствование методов и приемов экономико-аналитических работ*.

Главным методическим инструментом обеспечения экономичности образцов машин при их проектировании служит системный экономический анализ технических решений, вопросы методологии и организации которого составляют содержание настоящего диссертационного исследования*.

Эффективность конечного результата НИОКР определяется глубиной и уровнем технико-экономических исследований, постановкой сравнительного анализа возможно большего числа технических вариантов, правильной оценкой и обоснованием каждого решения, принимаемого на стадиях НИОКР. Практика убедительно показала важную роль экономико-аналитических работ при создании новых и совершенствовании выпускаемых изделий. Наглядным свидетельством тому служит опыт внедрения функционально-стоимостного анализа (ФСА) на ряде предприятий электротехнической промышленности, машиностроения для легкой и пищевой промышленности, энергетического машиностроения и других отраслей. Например, каждый рубль, вложенный в работы по ФСА, обеспечивает в электротехнической промышленности снижение себестоимости в среднем на 8 руб. и трудоемкости на 0,6 нормо-часа, экономит 2,8 кг черных и 1,4 кг цветных металлов.

В нашей стране выполнены глубокие теоретические исследования в области анализа эффективности новой техники, методологии технико-экономических обоснований, проблем научно-технического прогнозирования и другим вопросам.

Вопросы технико-экономического анализа (ТЭА) создаваемых конструкций машин исследованы в работах Л. В. Барташева, К.М. Ве-ликанова, Л.И. Гамрата-Курека, М. И. Ипатова, В. А, Козловского, Г. А* Краюкина, Д. С. Львова, В. В. Новожилова, А. В. Проскурякова, К*Ф. Цузыни, С. А. Саркисяна, Е. К. Смирнищсого, Д. Э. Старика и др. Система работ по ТЭА и связанной с ним технико-экономической оптимизации параметров машин формировалась у нас главным образом под влиянием проблемы определения и обоснования экономической эффективности новой техники.

В последние годы благодаря трудам М. Г. Карпунина, Б.И.Май-данчика, Н. К. Моисеевой, Е. А. Олейникова и других сформировалась общая теоретическая база ФСА, происходит интенсивное практическое освоение этого вида аналитической деятельности.

Тем не менее в методологии экономического анализа технических решений остается еще ряд нерешенных вопросов и данное научное направление остается перспективным и актуальным. В настоящее время научный и методический уровень экономико-аналитических работ в отраслевых научно-технических организациях (QHT0), НПО и на предприятиях еще не отвечает современным требованиям. Методы и приемы экономического анализа решений используются еще недостаточно полно и системно" многие воцросы организации экономико-аналитических работ остаются нерешенными. Недостатки в постановке экономико-аналитических работ приводят к преобладанию интуитивного подхода при выборе технических решений, снижают качество научных исследований и проектных разработок, а в итоге эффективность разрабатываемых образцов техники.

Отмеченные выше соображения доказывают актуальность"теоретическую и практическую значимость решения проблемы обеспечения экономичности создаваемых изделий машиностроения на основе рациональной организации и научно обоснованной методики экономико-аналитических работ.

Диссертационное исследование имеет целью разработать методологию и практические методы системного экономического анализа технических решений как средства обеспечения экономичности создаваемых образцов техники на стадиях НИОКР.

Исходя из поставленной цели в работе решаются следующие задачи: определить содержание и цели экономико-аналитической деятельности как составной части технологии НИОКРопределить методологические принципы экономического анализа общих и локальных технических решений в процессе разработки новых изделийисследовать существующие и разработать новые методы для сравнительной технико-экономической оценки вариантов технических решений, предложить рекомендации по выбору того или иного метода на стадиях НИОКРразработать принципы и методы точностного анализа моделей технико-экономических расчетов и построения систем допусков на технико-экономические показатели, характеризующие эффективность создаваемых образцов машинразработать организационную систему обеспечения экономичности новой техники, определить цели, принципы построения, функциональную и организационную структуры системыисследовать организационные предпосылки дальнейшего развития экономико-аналитической деятельности на стадиях НИОКР и разработать рекомендации по совершенствованию нормирования трудоемкости экономико-аналитических работ, оценке их научно-методического уровня и эффективности.

Методологической основой диссертационного исследования являются произведения классиков марксизма-ленинизма, посвященные проблемам экономической теории, материалы и решения съездов партии и Пленумов ЦК КПСС, постановления партии и правительства по вопросам социально-экономического развития народного хозяйства страны.

Теоретические обобщения и разработка научно-прикладных рекомендаций основаны на результатах исследований и работ советских и зарубежных ученых в области измерения и анализа экономической эффективности новой техники и НИОКР, технико-экономического и функционально-стоимостного анализа, управления качеством продукции, научно-технического прогнозирования, теории организации и планирования НИОКР.

При разработке практических расчетно-аналитических методов использовались методы системного анализа, исследования операций, квалиметрии, корреляционного моделирования, кластерного анализа, теории графов, оптимального программирования, теории ошибок. При алгоритмизации задач для обработки на ЭВМ привлекались специфические математические приемы из области численного анализа математической логики, векторного анализа и др.

Объектом исследования является система организации, планирования и управления НИОКР в ОНТО, НПО и ПО машиностроения. Среди последних основное внимание уделено организациям и объединениям, создающим новое технологическое оборудование и играющим решающую роль в техническом перевооружении общественного производства. Выбор объекта предопределился также профилем научной специализации автора и опытом его работы.

Конкретным предметом исследования являются экономик о-аналитические работы по выбору и обоснованию оптимальных технических решений на стадиях НИОКР.

Диссертация содержит результаты научных исследований и практических разработок, выполненных автором за период I974−1984 гг. в Московском автомеханическом институте при методической консультационной помощи кафедры экономики, организации и управления НИОКР Ленинградского инженерно-экономического института имени П. Тольятти в содружестве с организациями и объединениями автомобильной промышленности, машиностроения для легкой и пищевой промышленности, станкостроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и электротехнической промышленности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Исследования, выполненные в диссертационной работе, позволили получить следующие теоретические и практические результаты.

1. Определены содержание и методологические принципы системного экономического анализа технических решений на стадиях НИОКР как средства обеспечения экономичности создаваемых образцов новой техники.

Установлены цели, содержание и структура экономико-аналитической деятельности в составе технологии НИОКР.

Раскрыты отличительные признаки двух видов анализа технических решений: технико-экономического и функционально-стоимостного, показаны их место и задачи в системе экономико-аналитических работ на стадиях НИОКР.

2. Уточнены выражения показателя минимума суммарных приведенных затрат за срок службы машины применительно к задачам выбора общих и локальных технических решений. Данный показатель рассматривается как условие оптимальности при сравнительном анализе вариантов решений.

Разработан метод анализа приращений, позволяющий соблюдать требование минимизации приведенных затрат при сравнении вариантов технических решений в условиях ограниченной информации на начальных стадиях НИОКР. Показаны особенности применения этого метода в задачах выбора общих и локальных решений.

3. В результате проведенных исследований выдвинуты новые положения в области теории функционально-стоимостного анализа для стадий разработки новых изделий: уточнено понятие функции с точки зрения структуры потребительной стоимости и содержания ее основных составляющихпредложена уточненная классификация функций, исследуемых при проектировании новых машинразработаны методические правила функционально-структурного анализа на стадиях НИОКРпредложена классификация функциональных затратпоказана необходимость согласования результатов ФСА и надежностного анализа в решении задачи оптимальной избыточности изделия.

4. Для выделения предпочтительных технических решений, конструктивно слабо проработанных, предложен метод моделирования предпочтений с использованием дискретных оценок по нескольким оценочным показателям.

Преимущества метода состоят в следующем: удобная форма постановки вопросов при выяснении предпочтенийприменяемая имитация процесса выбора позволяет выявить действительные, а не декларативные предпочтенияметод предусматривает проверку гипотезы о предпочтительном варианте на статистическую достоверность, что повышает обоснованность конечного результата.

Практическая пригодность метода проверена на задачах выбора эскизных схем технологических машин, конструктивных элементов средств автоматизации и других устройств.

5. Разработан комплекс методов и приемов, позволяющих усовершенствовать и расширить возможности известных методов сравнительной технико-экономической оценки вариантов общих технических решений: алгоритм кластеризации образцов машин для обеспечения однородности выборок, что служит условием построения правильных экономико-математических моделейметод моделирования связей между техническими параметрами с применением теории подобия, этот метод позволяет повысить точность прогнозирования сильно влияющих на ТЭП параметров в условиях малочисленных множеств динамически подобных конструкций машин, а также проверить по критерию подобия принадлежность новой конструкции к тому или иному семейству подобных конструкцийметод соотносительных коэффициентов для более точного определения коэффициентов весомости отдельных свойств и моделирования нелинейной переводной функции при экспертном оценивании ТЭП проектируемых машин.

Отмеченные методы апробированы при технико-экономическом анализе ряда образцов кузнечно-прессовых машин.

На основе анализа возможностей отдельных методов технико-экономической оценки вариантов, с одной стороны, и полноты, состава и характера формируемой в ходе проектирования информации, с другой, разработаны рекомендации по применению данных методов для решения задач ТЭА и ФСА на стадиях НИОКР с учетом вида задачи анализа и условий ее решения.

6. Исследованы методические особенности и определены принципы оценки и анализа вариантов локальных технических решений. Предложена классификация свойств и технических параметров ЛТР. Обоснованы требования к методам технико-экономической оценки ЛТР.

Разработан метод сокращенного нормативного калькулирования для оперативной оценки экономичности вариантов ЛТР в процессе проектирования конструкций машин. Расчетная методика сокращенного нормативного калькулирования опробована на деталях и узлах технологического оборудования, создаваемого в условиях мелкосерийного и единичного производства. Метод позволяет надежно оценивать такие подетальные показатели, как станкоемкость и трудоемкость, с погрешностью не ниже 20%, что вполне приемлемо для целей ФСА на стадиях НИОКР.

7. Определены основные положения точностного анализа математических моделей технико-экономических расчетов на стадиях НИОКР.

Исследованы условия и факторы снижения погрешностей у ТЭП, имеющих суммарную и разностную математическую формы.

Систематизированы, проанализированы и уточнены методы оценивания погрешностей у исходных данных применительно к технико-экономическим расчетам на стадиях НИОКР. В практике экономико-аналитических работ рекомендуется использовать следующие методы: анализ интервалов, анализ округленных чисел, анализ таблиц, метод экспертных оценок.

8. Разработаны принципиальные положения построения систем допусков (допустимых погрешностей) для технико-экономических показателей, оцениваемых на стадиях НИОКР.

Исходя из принципа функциональной взаимозаменяемости доказана правомерность построения систем допусков только для совокупности функционально однородных технико-экономических показателей. Разработана система допусков при расчете трудоемкости обработки детали, которая включает 5 классов точности.

Разработана также система допусков на расчет технологической себестоимости сборочных единиц проектируемого оборудования. Эта система предусматривает б классов точности.

9. На базе разработок по точностному анализу предложены решения следующих задач: оптимального резервирования проектной себестоимости создаваемого изделия, определения реально достигнутой точности в практике расчетов эффективности новой техники, определения зависимости отдачи капиталовложений на создание новой техники от точности расчетов.

Оптимальное резервирование проектной себестоимости по отношению к ее средней расчетной величине находится из условия минимизации суммарных вероятных потерь, возникающих от ошибок как завышения, так и занижения. Для конкретных условий проектирования технологического оборудования выполнен аналитический расчет решения данной задачи.

Предложенный подход к определению реально достигнутой точности расчетов экономической эффективности новой техники заключается в том, что получаемое статистическим анализом распределение вложений в отдельные разработки по величине их эффективности рассматривается как усеченное распределение. Резкость «усечения» распределения по нижней границе эффективности может служить мерой для оценки рассеяния, а следовательно, погрешности расчета показателя эффективности. Выполненные расчеты по большой совокупности разработок показали, что оценка затрат на новую технику на завершающих стадиях НИОКР составляет около 6%. Данный подход позволил также определить повышение отдачи вложений при повышении точности технико-экономических расчетов. Так, для совокупности из 282 разработок снижение ошибки в 1,5 раза означает получение дополнительной экономии в размере 340 тыс. рублей.

10. На основе обобщения опыта организации экономико-аналитических работ на стадиях НИОКР в ОНТО и объединениях предложена и разработана концепция организационной системы обеспечения экономичности новой техники (СОЭНТ), интегрирующей все виды экономико-аналитических работ в их взаимосвязи с основными исследовательскими и управленческими работами и создающая предпосылки целенаправленного управления издержками, которые связаны с созданием и внедрением новой техники.

11. Разработана методика для нормирования трудоемкости экономико-аналитических работ, создающая условия для рационального планирования этих работ, равномерного распределения их между исполнителями. Методика построена на методе оценки комплексного показателя объема работ в баллах с учетом ряда факторов. Методика апробирована на ФСА-разработках, выполненных предприятиями Минлегпшцемаша.

12. Под руководством автора разработана методика для укрупненного нормирования стоимостных объемов ОКР, отличающаяся тем, что в ней объемные показатели рассчитываются раздельно и независимо для двух групп работ: I/аналитических, исследовательских, поисковых и информационных, объем которых определяется сложностью и новизной поставленной задачи проектирования- 2/ конструкторских и чертежно-графических, объем которых зависит от количества конструктивных элементов в машине. Состав факторов, порядок расчета и нормативы различны для указанных групп работ*.

В основу методики положен метод определения комплексного показателя объема работ в единицах сложности и использования удельных нормативов затрат на единицу сложности. Тем самым устранено влияние на нормированный объем аналитических работ количества предметных элементов конструкции.

Методика апробирована в практике проектирования специального технологического оборудования в НПО «НИИтракторосельхозмаш» .

13. Разработаны рекомендации по оценке научно-методического уровня экономико-аналитических работ, а также их долевого участия в распределении экономического эффекта от внедрения конечных результатов НИОКР. Это позволяет обоснованно оценивать эффективность экономико-аналитических работ и тем самым правильно решать вопросы их планирования, финансирования и стимулирования.

Сформулированные и обоснованные в диссертационной работе теоретические положения можно рассматривать в совокупности как развитие нового научного направления: методология и организация системного экономического анализа технических решений на стадиях НИОКР, нацеленного на обеспечение экономичности создаваемой техники.

Практическая реализация результатов диссертационного исследования осуществлена в следующих направлениях.

Предложения автора по классификации функций, оценке качества их исполнения, порядке проведения ФСА конкретных изделий и методике расчета экономических показателей вошли составной частью в «Основные положения методики проведения функционально-стоимостного анализа», одобренные постановлением ГКНТ от 29 июня 1982 г.

При непосредственном участии автора разработана Отраслевая инструкция по проведению функционально-стоимостного анализа серийно выпускаемых изделий, утвержденная приказом министра машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов от 4 ноября 1981 г. В результате внедрения Отраслевой инструкции и организационных мероприятий прирост годовой экономии от работ ФСА составил 609,5 тыс. рублей.

При непосредственном участии автора разработаны «Методические рекомендации по организации и проведению функционально-стоимостного анализа на предприятиях и в объединениях автомобильной промышленности», утвержденные Минавтопромом 25 декабря 1982 г.

По методике автора проведен ФСА для конкретных изделий автотракторного электрооборудования, внедрение результатов которого обеспечил экономию металла и снижение трудоемкости с годовым экономическим эффектом 93 тыс. рублей.

Разработанная на основе диссертационного исследования концепция системы обеспечения экономичности новой техники реализована в ПО «Воронежтяжмехпресс» в рамках комплексной системы повышения эффективности производства и качества работы путем внедрения базового СТП, определяющего функции, структуру и порядок функционирования соответствующей подсистемы.

Разработаны рекомендации по системной организации экономико-аналитических работ в ПО и ОНТО автомобильной промышленности, которые одобрены Минавтопромом и приняты к использованию.

Рекомендации по совершенствованию планирования и нормированил экономико-аналитических работ на стадиях НИОКР нашли отражение в проекте методики по определению объемов НИОКР, подготовленной к утверждению в НПО «НИИтракторосельхозмаш» .

Разработанная автором Методика расчета технологической себестоимости конструкций разрабатываемых машин для сравнительного анализа вариантов и контроля их экономичности принята к применению на ряде предприятий автомобильной промышленности, станкостроения и энергетического машиностроения.

Результаты диссертационного исследования использованы при подготовке новой учебной программы по организационно-экономическим дисциплинам для студентов машиностроительных вузов, а также в написанных автором главах учебников по экономике и организации машиностроительного производства.

Апробация и внедрение результатов диссертационного исследования в объединениях и научно-технических организациях различных отраслей машиностроения подтверждают научную обоснованность и практическую пригодность разработанной методологии экономико-аналитической деятельности на стадиях НИОКР и свидетельствуют о целесообразности ее использования для решения важной народнохозяйственной проблемы ускорения темпов научно-технического прогресса и интенсификации на его основе экономики народного хозяйства.