Контрольная работа по «Методам оценки технического уровня машин»

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

Лысьвенский филиал

Пермского государственного технического университета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине

«Методы оценки технического уровня машин»

 

Вариант № 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент

группа 

 

Проверил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лысьва 20__

 

Задание 1:

 

Произвести  оценку ТУ нового токарного станка, выпуск которого планируется начать в январе следующего года. Исходные данные представлены в таблице 2 (варианты выдаются преподавателем).

Цель работы:

- Выработка навыков  и умений по численному определению  технического уровня машин и другой технической продукции;

- Изучение методов оценки технического  уровня продукции;

- Освоение частных методик определения единичных показателей качества изделий;

- Получение навыков  расчета показателей качества  и технического уровня конкурентоспособных изделий.

 

План исследований

Оценка ТУ изделий включает следующие  этапы работы:

- выбор номенклатуры показателей  ТУ изделия;

- определение коэффициентов весомости показателей качества экспертным методом.

- определение методов  расчета значений показателей  ТУ;

- расчет значений показателей  ТУ;

- оценка ТУ и разработка  рекомендаций для принятия управленческих  решений.

 

 

Этап 1 Выбор номенклатуры показателей ТУ нового станка.

 

Задание 1-го этапа

Произвести  выбор номенклатуры показателей  качества для оценки технического уровня токарного станка, используя приведенный  в табл. 3 перечень показателей. Выделить среди выбранных показателей единичные и комплексные показатели качества. Построить дерево свойств. Количество единичных показателей, входящих в состав комплексного показателя, не должно превышать 4-х. Общее число единичных показателей – 15.

 

Оформление результатов  выбора показателей качества:

 

Для последующих расчетов выбранные показатели качества свести в табл.2, записывая сначала комплексный  показатель, а затем единичные  показатели, входящие в него. В эту же таблицу занести результаты количественной оценки единичных показателей качества оцениваемого станка и базового образца.

 

Таблица 2

 

№ п/п	Наименование показателей	Значение показателя станков				yi
		Базового Рiбаз	Нового Рi (по вариантам)
			В.1	В.2	В.3
1	2	3	4	5	6	7
1 2 3 4   5 6 7 8 9 10   11 12   13   14 15 16 17	Производительность, шт/ч Точность обработки по параметру А, мм Точность обработки по параметру В, мм Шероховатость обработанной поверхности, мкм Срок службы до капитального ремонта, лет Гарантийный срок, лет Коэффициент блочности, ед Удельная трудоемкость, нормо-ч/кВт Удельная материалоемкость, кг/кВт Соответствие конструкции требованиям  техники безопасности, баллы Уровень шума, дБ Внешний вид, окраска, упаковка, качество отделки, баллы Применяемость унифицированных и  стандартных сборочных единиц, % Показатель патентной защиты, ед Показатель патентной чистоты, ед Цена станка, тыс. руб Эксплуатационные расходы, руб/ч	12 0,3 0,06   3,0 10 2,0 1,0 380 800   5 80   4   60 0,13 1,0 800 16	14 0,4 0,05   2,5 10 2,0 1,0 360 780   5 75   5   65 0,15 1,0 1000 17	16 0,3 0,06   2,0 11 2,5 1,0 390 850   5 70   5   60 0,16 1,0 750 18	13 0,2 0,07   2,8 9 2,0 1,0 350 800   5 85   4   55 0,18 1,0 900 15

 

Дополнительные данные:

- Действительный годовой фонд  времени работы станков – 4015 час

- Коэффициент загрузки  станков  – 0,75

 

Рис.1. Дерево свойств

 

 

Этап 2 Определение коэффициентов весомости показателей качества экспертным методом.

 

Коэффициент весомости – это количественная характеристика значимости данного показателя качества среди других показателей. Всегда должно соблюдаться правило:

где

q_i – коэффициент весомости i-того показателя качества;

n – количество показателей качества.

Коэффициенты весомости  определяют расчетным или экспертным методом.

 

На основе результатов  оценки показателей качества, в виде ранжированного ряда, имеем следующие показатели, сведенные в табличной форме:

 

Ранг эксперт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1

Q10

Q6

Q7

Q15

Q8

Q13

Q5

Q14

Q9

Q1

Q2

Q3

Q4

Q11

Q12

2

Q6

Q11

Q8

Q12

Q1

Q7

Q14

Q13

Q10

Q4

Q3

Q2

Q9

Q5

Q15

3

Q4

Q8

Q9

Q15

Q12

Q6

Q14

Q11

Q7

Q3

Q2

Q10

Q13

Q5

Q1

4

Q8

Q9

Q12

Q7

Q15

Q14

Q11

Q13

Q10

Q6

Q5

Q4

Q3

Q2

Q1

 

Место объекта в ранжированном  ряду называется рангом. Численное значение ранга в ряду возрастающей шкалы порядка увеличивается от 1 до 15 (в данном примере).

 

2. Определим суммы рангов S_i каждого из показателей свойств экспертной оценки

R_ij - ранг i-того показателя, назначенного j-м экспертом.

 

Для Q₁ ;          

Для Q₂ ;          

и т.д.   ; 

  ; 

  ; 

  ; 

  ; 

  ;

 

3. Построим обобщенный ранжированный ряд по суммарным рангам (т.е. учитывается мнение всех экспертов)

 

Q₁₂< Q₈< Q₇< Q₉< Q₆< Q₁₅< Q₁₄< Q₁₁< Q₁₃< Q₄< Q₁₀< Q₅< Q₃< Q₂< Q₁

4. Определим коэффициенты весомости показателей качества по формуле

,

где q_i – коэффициент весомости i-того показателя качества;

S_i – сумма рангов i-тых показателей качества, назначенных всеми экспертами;

R_ij - ранг i-того показателя, назначенного j-м экспертом;

n – число экспертов;

m – число показателей качества.

 

Используя результаты п.2, найдем

 

Далее определим:

    ;

    ;

    ;

    ;

    ;

 

 

Этап 3 Расчет значений показателей технического уровня станка

 

Оценку технического уровня можно произвести тремя методами:

- дифференциальным;

- методом комплексной оценки;

- методом интегральной оценки.

 

Метод 1 Оценка ТУ станка дифференциальным методом

 

По данному методу оценки ТУ рассчитываются отдельные  относительные показатели ТУ продукции  по формулам

 или   (i = 1, 2,….., m)

где m – число принятых для оценки ТУ показателей;

P_i, P_iбаз – значение i-того показателя качества оцениваемого изделия и базового образца.

Вторая формула применяется  в том случае, когда абсолютное значение показателя характеризует  ухудшение качества продукции, например, материалоемкость, расход ресурсов, содержание вредных примесей в отходах и др.

 

Результаты вычисления значений относительных показателей качества сведем в таблицу 5 (5 столбец).

 

Выводы 

По всем показателям  качества технический уровень станка выше или равен уровню базового образца. Поэтому новый станок по результатам оценки дифференциальным методом следует отнести к продукции, превосходящей мировому уровню «П».

 

Метод 2 Оценка ТУ станка комплексным методом

 

Технический уровень  при комплексной оценке определяют по формуле

где

Y – показатель технического уровня изделия;

U и U_баз- комплексные показатели качества изделия и базового образца соответственно.

 

Вся сложность заключается  в объективном нахождении комплексного (обобщенного) показателя. В связи  с этим метод распадается на три  подвида, в зависимости от того, как выражен комплексный показатель (это зависит от целей оценки):

 

1. По главному показателю.

Как правило, это несколько  важнейших показателей назначения. Например:  для шин грузовиков - пробег (в км); для самих грузовиков – годовая производительность (т/км). Для линий разлива, упаковки – производительность (тыс.шт./год). Функциональная зависимость должна быть определена заранее (до проведения самой оценки). Для сложной продукции (массового производства) данный способ применить трудно.

 

2. По интегральному показателю. (см. далее способ 3)

 

3. По средневзвешенным  показателям.

Применяют, когда не подходят предыдущие два вида комплексной  оценки, но возможно определить коэффициент весомости исходных показателей.

Вычисляют комплексный  средневзвешенный арифметический (U) или средневзвешенный геометрический (V) показатель качества.

(1)  (2)

где

q_i – коэффициент весомости показателя качества;

y_i – относительный показатель качества.

Формула (2) считается  более точной, применяется она в том случае, если qi значительно отличаются друг от друга.

 

Результаты вычислений представлены в таблице 5 (перемножаем  значения в 5-ом и 6-ом столбцах таблицы, записываем произведения в 7-ой столбец, затем результаты складываем). Для нашего случая U = 2,491 > 1.

 

Вывод.  Результаты показывают, что новый станок по ТУ превосходит мировому уровню «П».

 

 

Таблица 5

№ п/п	Наименование  показателей	Pi баз	Pi	yi	qi	yiqi
1	2	3	4	5	6	7
1 2 3 4	Показатели назначения Производительность, шт/ч Точность обработки по параметру  А, мм Точность обработки по параметру  В, мм Шероховатость обработанной поверхности, мкм	12 0,3 0,06 3,0	14 0,4 0,05 2,5	1,167 1,333 0,083 0,083	0,058 0,071 0,075 0,102	0,068 0,095 0,063 0,085
5 6	Показатели надежности Срок службы до капитального ремонта, лет Гарантийный срок, лет	10 2,0	10 2,0	1,0 1,0	0,075 0,083	0,075 0,083
7 8 9	Показатели технологичности Коэффициент блочности, ед Удельная трудоемкость, нормо-ч/кВт Удельная материалоемкость, кг/кВт	1,0 380 800	1,0 360 780	1,0 0,947 0,975	0,092 0,106 0,075	0,092 0,100 0,073
10   11	Эргономические показатели Соответствие конструкции требованиям  техники безопасности, баллы Уровень шума, децибелы (дБ)	5 80	5 75	1,0 0,938	0,029 0,025	0,029 0,023
12	Эстетические показатели Внешний вид, окраска, упаковка, качество отделки, баллы	4	4	1,0	0,40	0,400
13	Показатели стандартизации и унификации Применяемость унифицированных и  стандартных сборочных единиц, %	60	65	1,083	0,060	0,650
14 15	Патентно-правовые показатели Показатель патентной защиты, ед Показатель патентной чистоты, ед	0,13 1,0	0,15 1,0	1,154 1,0	0,048 0,600	0,055 0,600
Комплексный средний арифметический – U						2,491

 

 

Метод 3 Оценка ТУ станка интегральным методом

 

Интегральный показатель ТУ оцениваемого изделия находят как частное отделение интегрального показателя качества оцениваемого изделия на соответствующее базовое значение.

Интегральный показатель качества Р_ин – это итоговый комплексный показатель, характеризующий в наиболее общей форме эффективность работы изделия.

,

где

W – полезный эффект, например, количество единиц продукции, обработанной или изготовленной за весь срок эксплуатации изделия (станка);

К_с – суммарные капиталовложения, включающие оптовую цену на изделие, затраты на установку, наладку и др. работы;

З_э – эксплуатационные затраты за весь срок службы изделия (до капитального ремонта).

Данная формула действительна  для определения интегрального  показателя качества изделия со сроком службы до одного года. При сроке службы изделия более одного года Р_ин вычисляют по формуле

,

где

φ(t) – поправочный  коэффициент, зависящий от срока  службы изделия (таблица 6);

t – срок службы

 

Выполним расчет для  нашего примера.

;

,

где

П – производительность станка, шт/ч;

F – годовой фонд времени работы, ч;

К_з – коэффициент загрузки станка, К_з = 0,75;

Т – срок службы станка до капитального ремонта, лет;

Э – эксплуатационные расходы, руб/ч. (Э_баз = 16 руб/час, Э = 17 руб/час)

Из таблицы 5 находим φ(t) для Т = 10 лет - φ(t) = 0,174

для Т = 10 лет - φ(t) = 0,174

для оцениваемого станка:

W = 14·4015·0,75·10 = 421575 шт;

З_э = 17·4015·0,75·10 = 511912 руб;

В данном случае К_с это цена станка К_с = 1 000 000 руб

Для базового станка

W_баз = 12·4015·0,75·10 = 361350 шт;

З_эбаз = 16·4015·0,75·10 = 481800 руб;

К_с = 800000 руб

 

 

Результат интегрированной  оценки подтвердил вывод, сделанный по результатам оценки ТУ дифференциальным методом. Технический уровень рассматриваемого в примере станка превосходит мировой уровень «П».

 

 

 

Задание 2 Обобщенная сопоставительная оценка ТУ изделия

 

Выполнить сопоставительный анализ и определить общую оценку технического уровня нового станка по отношению к базовому уровню. Новое изделие удовлетворяет требованиям ГОСТ и нормативно - технической документации. Для оценки технического уровня нового станка была сформирована группа из 10-ти образцов – аналогов, за базовые образцы предлагается принять А₄, А₇, А₈. Значения показателей ТУ нового станка (по вариантам) и образцов – аналогов сведены в таблицу 7.

Таблица 7

№ п/п	Наименование показателей	Усл. Обозн	А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10	И1
1	Производительность, шт/ч	Q1	12	13	18	10	16	18	17	15	13	11	18
2	Точность обработки по параметру В, мкм	Q2	0,06	0,05	0,07	0,06	0,08	0,10	0,06	0,06	0,10	0,08	0,06
3	Шероховатость, мкм	Q3	3,5	3,0	3,0	2,0	4,0	3,0	2,0	2,0	3,0	4,0	2,0
4	Срок службы, лет	Q4	10	11	10	11	10	10	11	11	12	11	11
5	Удельная материалоемкость, кг/кВт	Q5	800	900	800	830	850	900	850	750	870	750	800
6	Соответствие конструкции требованиям ТБ, баллы	Q6	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
7	Показатель патентной чистоты, ед.	Q7	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

 

Попарным сопоставлением установлены в качестве базовых  образцы А₄, А₇, А₈

 

1 этап Изделие соответствует всем требованиям нормативно-технической документации.

 

2 этап Сопоставляем изделие с каждым базовым образцом и делаем соответствующие оценки:

 

- новое изделие по ТУ превосходит базовые образцы А₄, А₇, А₈ (по показателю Q₁);

- новое изделие по  ТУ превосходит базовый образец  А₈ (по показателю Q₅);

- новое изделие по ТУ уступает базовым образцам А₄, А₇ (по показателю Q₅).

Сопоставление изделия  со всей совокупностью базовых образцов не позволяет сделать однозначную оценку его уровня качества (смотри возможные оценки)

После исключения из рассмотрения показателей, имеющих одинаковые значения и у изделия, и у базовых  образцов, возникает ситуация, когда  число базовых образцов больше числа оценочных показателей качества (остались показатели Q₁, Q₅). Поэтому переходим к 3-ему этапу

 

3 этап Строим двумерную область базового ТУ и выясняем технический уровень изделия по отношению к базовому (рисунок 2).

Рассматриваемое изделие находится выше области базового технического уровня, поэтому можно сделать следующий вывод:

 

Изделие превышает базовый технический уровень.

 

Рисунок 2. Область базового технического уровня