Конструкция электрического аппарата может быть охарактеризована самыми различными показателями и параметрами, нередко чрезвычайно сильно отличающимися друг от друга для разных типов аппаратов. Наиболее общими и достаточно полно характеризующими аппарат являются технико-экономические показатели, которые позволяют сравнивать между собой самые разные по назначению электрические аппараты.
Технико-экономическая оценка не может быть сведена к одному какому-либо показателю, так как конструкция аппарата должна быть охарактеризована не только количественно, но и качественно.
Все технико-экономические показатели можно подразделить на две группы показателей: абсолютные и относительные.
В качестве абсолютных показателей обычно употребляют массу всего аппарата, или так называемую конструктивную — чистую — массу, а также массу основных материалов, идущих на изготовление аппарата. Он может выражаться как суммарной массой всех материалов, так и массой по различным видам материалов (изоляционных, цветных и черных металлов и др.)
Весьма важным показателем, характеризующим как затраты материала, так и трудоемкость изготовления, является себестоимость в рублях.
Место, занимаемое аппаратом, характеризуется его габаритами, которые также являются технико-экономическим показателем. При этом весьма часто употребляются не только линейные размеры (длина, ширина, высота), но и площадь, занимаемая аппаратом, и его объем.
В качестве основного абсолютного технико-экономического показателя обычно указывается расход энергии в единицу времени, потребляемой аппаратом, или ее стоимость; если аппарат не предназначен для длительного включения, то указывается мощность, необходимая для его работы.
Абсолютные показатели весьма наглядно характеризуют аппарат внешне, но пользоваться ими для сравнения даже однотипных аппаратов, имеющих разную конструкцию или разные токовые параметры, нельзя.
Для сравнения различных аппаратов с точки зрения технико-экономических параметров применяются относительные показатели; наиболее распространенными из них являются:
- удельная трудоемкость — трудоемкость в нормо-часах всего аппарата, отнесенная к единице основного параметра;
- удельная материалоемкость, или плотность — масса аппарата, отнесенная к единице основного параметра;
- удельная себестоимость — себестоимость аппарата, отнесенная к единице основного параметра; этот показатель аналогичен удельной трудоемкости;
- удельный объем — полный габаритный объем аппарата, отнесенный к единице основного параметра;
- удельная мощность, или удельный расход энергии — мощность или расход энергии, необходимые для работы аппарата, отнесенные к единице основного параметра.
Как видно, эта группа удельных технико-экономических параметров является отношением к одному из основных параметров аппарата, например к длительному току, напряжению, мощности, проходящей через аппарат. Совершенно ясно, что при помощи таких величин можно сравнивать аппараты как с разными параметрами, так и различной конструкции.
Иногда эти параметры берут в отношении площади, занимаемой аппаратом. Эти величины характеризуют степень использования объема и площади:
- стоимость единицы массы — стоимость, отнесенная к массе аппарата;
- коэффициент использования материалов — отношение массы материалов, необходимых для изготовления аппарата (т. е. масса заготовок деталей до их обработки), к чистой массе аппарата; этот параметр характеризует технологичность данной конструкции.
§ 2. 4. Технико-экономическое обоснование новой конструкции
Экономичность — важнейший и наиболее общий принцип конструирования, поэтому даже элементарные методы технико-экономического анализа могут оказать большую помощь в правильной оценке создаваемой конструкции или в выборе наилучшего варианта. Для такого анализа пользуются, как правило, относительными технико-экономическими показателями, и только в случаях, когда есть подобный аппарат на такие же параметры, можно пользоваться абсолютными показателями.
При этом необходимо иметь в виду, что не всегда можно учесть экономический эффект от типизации конструкции и улучшения ее эксплуатационных свойств, так как этот эффект иногда невозможно выразить цифрами.
Для сравнительной оценки необходимо собрать и сравнить данные по аналогичным известным конструкциям как отечественным, так и зарубежным. Располагая этими показателями, приведенными к наглядному и удобному для использования виду, можно уверенно вести проектирование нового аппарата, не рискуя получить конструкцию, неудовлетворительную по сравнению с существующими. Наиболее характерными показателями для такого сравнения являются материалоемкость и трудоемкость. Особенно существенное значение имеет учет этих показателей при проектировании серии. В этом случае рекомендуется строить зависимости материалоемкости и трудоемкости от основного параметра аппарата. Во всех случаях получаемые зависимости должны иметь плавный характер,
Рис. 2.4. Типичная зависимость технико-экономических показателей от времени выпуска хотя по мере увеличения параметра они могут повышаться (как, например, при принятии за основной параметр напряжения) или понижаться (как, например, при принятии за основной параметр длительного тока или проходной мощности). Нарушение плавного характера этих кривых, появление резких скачков свидетельствуют, как правило, о неблагополучии конструкции для параметра с данной величиной и требуют внимательного анализа этой конструкции.
При проектировании нового аппарата необходимо также следить за тем, чтобы срок его окупаемости не превышал значения нормативного срока окупаемости. Кроме того, с целью контроля трудоемкости полезно определить отношение заработной платы (З) к стоимости материалов (М). Так как аппаратостроение является производством материалоемким, а не трудоемким, то с учетом косвенных расходов
(2.17)
а без их учета
(2.18)
Анализируя кривые материалоемкости и трудоемкости в зависимости от продолжительности выпуска, можно примерно определить момент модернизации данного аппарата или его замены новой разработкой (рис. 2.4).
При непрерывном возрастании количества выпущенных аппаратов во времени материалоемкость и трудоемкость уменьшаются. Это снижение объясняется совершенствованием технологических процессов, улучшением организации производства, некоторой модернизацией конструкции в процессе производства. Однако с течением времени все эти резервы используются и дальнейшего снижения материалоемкости и трудоемкости не происходит. Возникает необходимость либо проводить коренную модернизацию аппарата, либо готовить к производству новый тип, который обладает лучшими технико-экономическими показателями по сравнению со старым и открывает новые возможности для изыскания ресурсов снижения себестоимости.
