Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ , 4
ГЛАВА 1.АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К РАЗРАБОТКЕ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ' И ИХ ДЕТАЛЕЙ 12
1.1.Состояние грузового автомобилестроения России в рыночных условиях 12
1.2.Анализ методов проектирования и оценки технико-экономической эффективности новой техники 34
1.3.Роль предпроектной стадии в разработке конкурентоспособного грузового автомобиля 51
1.4.Анализ методов оценки конкурентоспособности грузовых автомобилей 55
1.5.Развитие методов технико-экономической оптимизации конструкций 63
1.6. Выводы по главе и задачи исследования 70
ГЛАВА 2.ВЫБОР, ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ,ОЦЕНКА
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ НА РАННИХ СТАДИЯХ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ . 73
2.1.Маркетинговые исследования рынка на предпроектном этапе разработки грузового автомобиля . .73
2.2.Составление технического задания на разработку грузового автомобиля * • 3 2
2.3. Оптимизация параметров автомобиля на ранних стадиях проектирования . , ,91
2.4.Выбор двигателя грузового автомобиля на стадии разработки ТЗ 95
2.5.Применение интегрального показателя для корректировки конструктивных параметров автомобиля 99
2.5.1.Определение допустимой удельной трудоемкости на техническое обслуживание и ремонт , і о і
2.6.Оценка конкурентоспособности автомобиля на стадии проектирования 108
2.6.1.Интегральный показатель конкурентоспособности грузового автомобиля 118
2.6.2. Оценка конкурентоспособности грузового автомобиля по его профилю 1 23
2.6.3. Оценка конкурентоспособности автомобилей по ресурсу 124
2.6.4. Моделирование конкурентоспособности автомобилей на стадии проектирования 128
2.7. Выводы по главе 131
ГЛАВА 3.МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ ПО ЗАДАННОМУ РЕСУРСУ 133
3.1.Определение нормативной долговечности деталей автомобиля .133
3.2. Методика проектирования детали по нормативам долговечности в стендовых условиях 135
3.2.1. Определение эксплуатационного ресурса детали на основе долговечности, полученной в стендовых условиях 143
3.3. Расчет геометрических параметров несущих деталей ходовой системы 145
3.4. Проектировочный расчет зубчатых колес мостов 149
3.5.Проектировочный расчет валов и подшипников главной передачи 151
3.6.Испытание и доводка деталей и агрегатов автомобиля .153
3.6.1.Ускоренная оценка конструктивно-технологических решений на этапе доводки агрегата 156
3.6.2.Испытание деталей трансмиссии на постоянном уровне нагрузок 165
3.6.3.Ускоренная оценка долговечности несущих систем 170
3.7.Определение усталостных характеристик деталей 180
3.8.Нагруженность деталей в дорожных условиях 182
3.9.Ускоренная оценка ресурса конструкций в стендовых условиях 189
3.10.Обоснование норм прочности деталей по результатам стендовых испытаний 194
3.10.1.Нормирование прочности балок передних мостов 197
3.10.2.Нормирование прочности деталей передних ведущих мостов полноприводных автомобилей 204
3.11. Выводы по главе 209
ГЛАВА 4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ, ЦЕНЫ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАТРАТ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ 213
4.1. Расчет себестоимости грузового автомобиля 214
4.1.1. Анализ методов расчета себестоимости автомобиля .214
4.1.2. Комбинированный метод расчета себестоимости автомобиля 218
4.2. Методика определения цены автомобиля 220
4.3. Расчет эксплуатационных затрат грузового автомобиля на стадии проектирования . . 224
4.3.1.Расчет затрат автомобиля на горюче-смазочные материалы .225
4.3.2. Затраты на восстановление износа и ремонта шин . 233
4.3.3. Прогнозирование затрат на техническое обслуживание и эксплуатационные ремонты 237
4.3.4. Расчет заработной платы водителя 242
4.3.5. Накладные расходы 244
4.3.6. Суммарные затраты на годовые налоги 245
4.3.7. Классификация текущих затрат 246
4.4. Выводы по главе 252
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 253
5.1. Оценка экономической эффективности грузового автомобиля в эксплуатации . 254
5.2. Оценка экономической эффективности нового автомобиля у производителя на ранних этапах проектирования 265
5.3. Технико-экономическая оценка нового автомобиля в статике 268
5.4. Выводы по главе 274
ГЛАВА 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБЬЕМА ПРОИЗВОДСТВА ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В НАЦИОНАЛЬНОМ МАСШТАБЕ 275
6.1. Регрессионная модель роста обьема производства грузовых автомобилей 276
6.2. Прогнозирование обьема выпуска грузовых автомобилей по различным сегментам рынка 287
6.3. Выводы по главе 297
ГЛАВА 7.КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И ОЦЕНКА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 298
7.1. Исследование влияния конструктивно-технологических параметров на долговечность шаровой опоры . 298
7.1.1.Влияние радиуса галтели в зоне перехода стержня во фланец 298
7.1.2.Влияние остаточных напряжений на долговечность шаровых опор 301
7.1.3.Влияние поверхностного пластического деформирования на долговечность шаровых опор 306
7.1.4.Влияние термообработки на долговечность шаровых опор 307
7.1.5.Влияние текстуры шаровой опоры на ее долговечность 309
7.1.6.Исследование влияния разношаговой резьбы на долговечность шпилек . • • • » 311
7.1.7.Повышение долговечности шпилек методом электромеханической обработки .резьбы 316
7.2. Оценка технико-экономической эффективности конструктивно- технологических новшеств на основе расчета денежнего потока 318
7.3. Статическая оценка влияния конструктивно-технологических решений на технико-экономическую эффективность автомобиля 328
7.3.1.Влияние на экономическую эффективность технического мероприятия,направленного на повышение надёжности агрегата,детали 328
7.3.2.Влияние конструктивно-технологических мероприятий на экономию топлива и смазочных материалов 330
7.3.3.Оценка применения шин новой модели 333
7.4. Оценка влияния отдельных факторов на затраты, связанные с ремонтом и техобслуживанием автомобиля 334
7.5. Выводы по главе 337
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ВЫВОДЫ, РЕКОМЕНДАЦИИ 339
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 344
ПРИЛОЖЕНИЯ .356
Введение к работе
В рыночных условиях хозяйствования благополучие хозяйствующего субьекта зависит прежде всего от того, насколько она ориентирована на удовлетворение потребностей покупателей.Управление фирмой в условиях рынка в корне отличаются от условий работы при жестко централизованно планированой экономике,на первый план выходит маркетинговая концепция управления, провозглашающая ориентацию производства на удовлетворение конкретных потребностей потребителей. Маркетинг пронизывает все стороны деятельности фирмы:НИР, разработку новых товаров,производство, распределение товаров, рекламу, стимулирование продаж, сервис продукции в эксплуатации,ценовую и товарную политику.
Связь между потребителем и производителем осуществляется посредством товара и он является основным определяющим фактором произойдет ли контакт между ними. Связь может произойти только при удовлетворении товара потребностям покупателя, поэтому производитель должен придерживаться маркетинговой концепции при разработке товара. Товар-сердцевина жизнедеятельности фирмы, и если он не соответствует требованиям покупателей, никакие усилия по его реализации не приведут к положительным коммерческим результатам.В рыночной экономике фирма должна приложить больше усилия не на продажу того, что выпустила, а на прозводство той продукции, которая без усилий будет продано.
В жизненном цикле продукции состоящем, согласно международных стандартов качества ИСО 9000-9004, из 11 этапов (рис. 0.1) ключевую позицию занимает маркетинг, т.к. "петля качества" начинается с маркетинговых исследований [108]. Благодаря маркетингу фирмы выявляют потребности покупателей, их требования к товару, разрабатывают и производят то, что нужно потребителю. Маркетинг диктует характер и масштабы производства. Вообще, не стоит начинать разработку продукции, не изучив требований к ней потребителей.
Новая модель должна быть экономической эффективной и конкурентоспособной с точки зрения потребителя, поэтому ее разработка должна вестись на основе соответствия этим критериям.Подход к проектированию на основе оценки экономической эффективности и конкурентоспособности автомобилей можно назвать маркетинговой концепцией (МК) разработки. Вопрос МК разработки конкурентоспособных товаров, т.е. философия созидания ориентированнная на потребителя, в настоящее время является наименее разработанной областью в маркетинговом подходе к управлению предприятием.На современном уровне развития науки и техники практически любое техническое решение можед1 быть реализована в конструкции. Применение того или иного технического решения должно быть обосновано экономически. Вопросы проектирования и доводки конструкций по критерию технико-экономической эффективности.конкурентоспособности пока еще разра ботаны недостаточно,а вот вопросы исследования рынка, рекламы, стимулирования продаж, ценообразования, распределение товара по каналам сбыта довольно полно освещены в литературе, например [4,63,85,107,108, 165,170,171,177,185,193,213].
Разработка нового товара и его производство являются решающим звеном в деятельности фирмы,т.к. на этом этапе создается новая стоимость, объект обмена, определяющий в дальнейшем успех или провал товара фирмы на рынке. МК к разработке товара зависит прежде всего от вида товара. Товары делятся на потребительские и промышленного назначения. В данной работе рассмотрены только товары второй группы,которые в свою очередь можно разделить по сложности на простые и технически сложные, по объему выпуска единичные,серийные.массовые. Каждая из этих групп товаров с точки зрения разработки имеет свои особенности. Например, разработку и производство ручки для двери не сравнить с разработкой прокатного стана или сверхзвукового лайнера, грузового автомобиля. Также МК к разработке единичного товара, например конверторной печи для плавки стали, в корне отличается от товара серийного производства, например грузового автомобиля. Это отличие заключается в трудозатратах на проектирование, доводку и подготовку производства, сложности этих работ, назначении товара, т.е. товар предназначается конкретному одному потребителю или широкому кругу, в возможности пробного выпуска нового товара на рынок,в степени концентрированности производства у производителя, в тенденциях использования результатов НТП в разработках в данной области товаров и в их технологии производства, в динамике потребительского спроса на данный товар. В настоящее время для постановки на производство нового автомобиля требуется минимум 1...1.5 млрд.$ капвложений и не одна фирма не допустит потерю таких сумм, бездушно подходя к разработке нового товара.Применение МК при разработки сложных технических систем является обязательным условием.
Исследования отечественных и зарубежных ученых позволили существенно повысить технико-экономический уровень ныне выпускаемых ГА. Однако, отдельные модели автомобилей по качественным,ценовым параметрам не соответствуют требованиям потребителей. До сих пор не разработаны методические основы проектирования и доводки ГА,обеспечивающие при минимальных трудовых и материальных затратах им конкурентоспособность и экономическую эффективность. Неудачный выбор технико-экономических параметров (ТЭП) на стадии разработки, низкий качественный уровень,высокие издержки производства приводят к существенным экономическим потерям в эксплуатации, низкой конкурентоспособности новой модели.Отсутствие научно обоснованных норм прочности деталей ГА затрудняет создание конструкций необходимой надежности и оптимальной ресурсоемкости.
Пока не разработаны единые методы оценки конкурентоспособности ГА, а ее моделирование на стадии проектирования практически не исполь -зуется.Отечественные автомобили по этому показателю существенно уступают зарубежным. Конкурентоспособность изделия закладывается в техническом задании (ТЗ), поэтому в предпроектном этапе необходимо осуществление маркетинговых исследований рынка и определение на их основе технических, эксплуатационных, производственных и экономических показателей разрабатываемой модели. С целью обеспечения конкурентоспособности, принятые в ТЗ параметры ГА, необходимо подвергать многокритериальной оптимизации с применением достоверных критериев качества, экономико-математических моделей и программных средств.
Стадия разработки особенно ответственно для фирм ориентированных на выпуск сложнотехнических изделий массового производства, к каковым относятся транспортные средства, в частности грузовые автомобили (ГА). С точки зрения маркетинга ГА имеют следующие особенности: длительный срок разработки, включающий длительный необходимый этап - доводку, сравнительно быструю (6...8 лет) обновляемость, развитый рынок конкурентной продукции, широкий диапазон условий эксплуатации, большое многообразие моделей, развитую тенденцию "верности традициям" у покупателей, наличие требования соответствия многочисленным внутренним и международным нормативам и правилам, зависимость совершенства конструкции от уровня развития многих смежных отраслей промышленности, ограниченность для многих покупателей альтернативной замены другим видом грузового транспорта, особые требования удобства для обслуживающего персонала - водителя и т. др. МК при разработке товара должна учесть эти особенности ГА как товара. Кроме того, из-за сложности производства постоянные затраты на производство ГА получаются большими и минимальный объем безубыточности получается большим, поэтому до принятия решения производства необходимо сравнить критический объем с прогнозируемым объемом спроса рынка.
Детали ГА в эксплуатации подвергаются переменным во времени нагрузкам, поэтому они должны проектироваться с учетом этого фактора.Однако, отсутствие на этапе проектирования законов эксплуатационного нагружения деталей новой модели, характеристик сопротивления усталости, их вероятностный характер не позволяют проектировать деталей строго соответствующих эксплуатационным требованиям. В то же время при проектировании недостаточно используется накопленный богатый опыт в автопромышленности в области стендовых испытаний аналогичных деталей. Пока не разработаны нормы прочности деталей автомобилей, применение которых позволило бы существенно повысить надежность ГА.
Разработки новых моделей автомобилей при отсутствии конкуренции осуществлялись часто по директивным указаниям, без тщательного анализа требований потребителей. Проектирование многих новых конструкций сводилось к повышению технико-эксплуатационных показателей серийно выпускаемых автомобилей, к их модернизации, прежде всего в направлении повышения грузоподъемности и скорости движения.Требования потребителей, условия эксплуатации, конкурентные возможности новой модели при разработки отодвигались на второй план.
С переходом экономики страны на рыночные рельсы ситуация практически во всех отраслях производства в корне изменилась. В первой главе данной работы рассмотрено состояние автомобильной промышленности России в переходной период к рыночной экономике. Указаны причины обвального падения производства грузовых автомобилей в России в 90-х годах, анализированы классические подходы к разработке новых автомобилей. Эти анализы показывают, что для разработки конкурентоспособных автомобилей необходимо принять на вооружение маркетинговую концепцию, при примении которых значительно меняются и методы разработки новых изделий, появляются новые процедуры по изучению рынков, анализа конкурентоспособности новых моделей по цене и качеству. Кроме того, новое изделие инвестиционного назначения должно оцениваться с точки зрения и потребителя и производителя на экономическую эффективность. При этом оценочные критерий должны удовлетворять требованиям всех хозяйствующих субь-ектов рынка. Применямые в планово-распределительной экономике оценочные критерии такие, как приведенные затраты, нормативный коэффициент экономической эффективности,коэффициент окупаемости дополнительных капитальных вложений, годовой экономический эффект в рыночных условиях не применимы, поэтому возникает проблема оценки технико-экономической эффективности новой техники и внедряемых конструкторско-технологичес-ких новшеств. В связи с этим диссертация, посвященная к разработке концепции проектирования деталей и узлов ГА на основе оценки их технико-экономической эффективности и конкурентоспособности весьма актуальна.
Цель работы-разработка концепции проектирования и доводки деталей, узлов грузовых автомобилей на основе оценки их технико-экономической эффективности и конкурентоспособности.
В диссертации освещена концепция разработки деталей и узлов грузовых автомобилей на основе оценки их технико-экономической эффективности и конкурентоспособности. До решения технических вопросов проектирования должны быть решены коммерческие вопросы по новому изделию, т.е. необходимо выяснить что, кому, сколько и какой грузовой автомобиль нужен потребителю. Ответы на эти вопросы должны быть прояснены в предпроектном этапе разработки новой продукции. Кроме того, до начала технической организации разработки нового изделия надо провести технико-экономический анализ (ТЭА) и оценку конкурентоспособности, и только при ее положительном решении составляется техническое задание.
Методы ТЭА новой конструкции и выбора оптимальных значений основных технико-экономических показателей (ТЭП) разработаны в II-VII главах данной работы. ТЭА пронизывает все этапы проектирования доводки автомобиля.Во II главе разработаны комплексные и интегральные критерии -оценки конкурентоспособности, моделирования ее на этапах проектирования. Разработана методика определения себестоимости и цены автомобиля на стадии проектирования. Обоснованы формулы расчета затрат на топливо. техническое обслуживание и ремонт, смазку, на зарплату водителя, шины, накладные расходы при эксплуатации автомобиля. Формулы расчета затрат на топливо, смазку, шины выведены исходя из физической сути явлений происходящих в эксплуатации автомобиля. Оптимизация технико-эксплуатационных параметров на стадии проектирования основана на применении технико-экономической целевой функций оценки автомобиля у потребителя. Разработаны методы оценки технико-экономической эффективности ГА у потребителя и производителя в динамическом и статическом аспекте, а также оперативной динамической и статической оценки экономической эффективности конструкторско-технологических решений внедряемых в конструкцию.
Научную новизну работы составляют следующие разработки:
- концепция проектирования и доводки деталей и узлов грузовых автомобилей по критериям усталостной долговечности,на основе новых методов стендовых испытаний и обеспечения экономической эффективности, конкурентоспособности;
-усовершенствованная методика многокритериальной технико-экономической оптимизации на ранних стадиях проектирования технико-эксплуатационных параметровяпроектируемой модели с использованием критерия дисконтированные удельные эксплуатационные затраты за срок службы автомобиля;
-теоретическое обоснование критериев и методов определения комплексной и интегральной оценки конкурентоспособности грузовых автомоби-лей;
-метод ускоренного определения характеристик сопротивления усталости (ХСУ) деталей по результатам испытаний при регулярном нагружении небольшого числа изделий;
-статистические закономерности долговечности деталей грузовых автомобилей;
-обоснование норм прочности деталей автомобилей на основе; сопоставления эксплуатационной и стендовой долговечности,статической прочности, жесткости и алгоритм ускоренной доводки;
- усовершенствованные методы динамической и статической оценки технико-экономической эффективности автомобилей, конструкторско-технологических решений и новый критерий-дисконтированные чистые расходы;
- математические модели оценки себестоимости, максимальной цены автомобиля,годовых эксплуатационных затрат на топливо (в том числе автомобиля работающего в газодизельном цикле),смазочно-охлаждающие жидкости, шины, техническое обслуживание и ремонт, заработную плату водителя, накладных расходов;
-дискрептивная модель прогнозирования обьема выпуска грузовых автомобилей в стране и подход к определению спроса на отдельные виды грузовых автомобилей с учетом макроэкономических показателей национальной экономики.
Практическая значимость полученных результатов состоит в реальном использовании их при разработке новых, модернизации серийных ГА, внедрении конструкторско-технологических новшеств. Созданные экспериментально-исследовательский комплекс, методы ускоренной доводки конструкций позволят сократить время разработки новых моделей, обеспечить с минимальными затратами их соответствие требованиям потребителей.Разработанные нормы прочности и могуть быть использованы при проектировании надежной и эффективной отечественной техники. Предложенная методика разработки ГА способствует оценки их экономической эффективности и конкурентоспособности на ранних этапах проектирования. Полученные формулы расчета себестоимости, максимальной цены, прогноза обьема выпуска позволят более обьективно планировать свою деятельность производителю ГА, а формулы определения эксплуатационных затрат потребителю их.
Основные научные положения, которые выносятся на защиту:
- концепция разработки деталей и узлов грузового автомобиля на основе оценки его технико-экономической эффективности и конкурентоспособности;
- методика технико-экономической оптимизации основных технико-эксплуатационных параметров разрабатываемого автомобиля на ранних стадиях проектирования на основе использования дисконтированных удельных эксплуатационных затрат и производительности за весь срок службы автомобиля;
-критерии оценки конкурентоспособности и методы их определения;
- подход к ускоренной стендово-дорожной доводке новой модели с использованием норм прочности и долговечности.полученных по статистическим закономерностям распределения эксплуатационного ресурса и стендовой долговечности отдельных деталей и агрегатов аналогичных грузовых автомобилей.результатов режимометрирования деталей на полигоне;
- метод ускоренного определения характеристик сопротивления усталости (ХСУ) деталей на основе использования ХСУ материала детали и коэффициента снижения предела выносливости, полученной расчетно-экспери-ментальным путем по результатам гармонических испытаний 3 5 деталей на одном или двух уровнях нагружения;
- статический и динамический методы оценки технико-экономической эффективности новых автомобилей, конструкторско-технологических новшеств, внедряемых в конструкцию, базирующиеся на расчете дисконтированного денежного потока за срок эксплуатации инвестиций;
- вновь полученные формулы расчета годовых эксплуатационных зат
рат автомобиля на топливо,в том числе автомобиля работающего в газодизельном цикле,смазочно-охлаждающие материалы, шины,заработную плату водителя, заработную плату водителя, накладных расходов, корреляционные соотношения расчета удельной трудоемкости и затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт;
- методы расчета себестоимости модернизированного автомобиля на основе раздельного учета затрат на модернизируемые собственного изготовления и покупные детали, агрегаты и максимальной цены нового автомобиля на основе сравнения дохода от альтернативных вариантов вложения капитала;
- конструкторско-технологические мероприятия направленные на повышение долговечности деталей ведущих управляемых мостов.
