Технико-экономическое управление надежностью изделия

Показатели надежности отражают важные качественные особенности изделий. К основным свойствам, характеризующим надежность изделия, относятся:
- безотказность (свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени наработки без вынужденных перерывов);
- долговечность (свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания);
- сохраняемость (свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортировки).

Показатели надежности, по существу, дополняют характеристику технического эффекта, так как предопределяют длительность и вероятность или полноту появления этого эффекта при эксплуатации изделия. Например, суммарный эффект от изделия у потребителя за срок службы Т_сл (в годах) при годовом эффекте в случае безотказной работы Э^г составит

,

где К_эф - коэффициент сохраняемости, учитывающий степень безотказности изделия в эксплуатации.

Таким образом надежность изделия - свойство, безусловно, одно из важнейших для изделия на всех этапах его жизненного цикла (кроме утилизации). С другой стороны, оно имеет четкую технико-экономическую природу. Необходимая надежность конкретного изделия определяется его назначением, и мера надежности - одна из тех характеристик, за которую платит потребитель. В то же время обеспечение необходимого уровня надежности может быть решено многими техническими приемами, реализация каждого из которых требует определенных затрат. В такой постановке возникает задача технико-экономической оптимизации надежности изделия и затрат на ее обеспечение.

Критерием выбора оптимального решения при определении уровня надежности изделия служит минимум суммы приведенных затрат в комплексе "изделие-потребители-смежные звенья":

где j - число объектов комплекса, по которым инвестиции К или (и) текущие затраты (С) различны в зависимости от вариантов выполнения изделия; Е_н - внутренний темп окупаемости инвестиций.

Это уравнение равносильно следующему:

,

где: К₀ - капитальные затраты на повышение надежности (снижение вероятности отказов) изделия; - текущие затраты на повышение надежности; У_тс - годовой ущерб от отказов изделия у потребителя (ремонт, обслуживание); У_п - годовой ущерб в основной деятельности потребителя от отказов изделия; У_сз - годовой ущерб в смежных звеньях от отказов изделия.

Предположим, таким изделием является генератор электроэнергии, поставляемый фирмой для районных электростанций. При его отказах потребителю наносится ущерб не только из-за необходимости дополнительного обслуживания и ремонта генератора, но и из-за снижения качества продукции (напряжение, частота в электросетях), недовыпуска продукции, непроизводительного расхода ресурсов при простое, необходимости иметь резервное оборудование и дополнительные запасы. В свою очередь ущерб в смежных звеньях (у потребителей электроэнергии) может быть особенно велик (им необходимо иметь соответствующие средства защиты, аварийное автономное резервное питание, запас предметов труда и т.д.). Типичная ситуация отображена на графиках рис. 23.

Рис.23. Процесс определения оптимальной надежности:

Y_S - суммарный ущерб, З_п - цена потребления изделия

Предположим, что в исходном варианте изделия показатели его надежности были на уровне Н₁, а цена потребления изделия (инвестиции в него и текущие расходы) была З_п1. Изготовителем разработан модифицированный вариант изделия с повышенной надежностью Н_opt, но цена его потребления З_п.opt > З_п1. В отраженной на графике рис. 23 ситуации потребителю изделия будет выгодно заплатить большую сумму за изделие с повышенной надежностью, так как при этом цена потребления изделия за вычетом суммы ущерба от отказов изделия будет минимальной. Дальнейшее повышение надежности и, следовательно, цены изделия будет невыгодно потребителю. Задача производителя изделия состоит в таком проектировании модифицированного изделия и организации его производства, чтобы обеспечить привлекательную для фирмы-изготовителя норму прибыли. Таким образом, мы еще раз убеждаемся в том, что изготовитель должен системно подойти к ценообразованию на продукцию, изучив экономические характеристики эксплуатации изделия потребителем.

Технически возможны различные методы повышения надежности изделия:
- применение более прочных материалов с более высокими нагрузочными характеристиками, изменение конструктивных решений;
- поэлементное или поканальное резервирование;
- повышение схемной надежности;
- совершенствование технологии изготовления;
- совершенствование системы ремонтов, обслуживания и эксплуа-тации.

По каждому из этих вариантов технологических решений должны быть рассчитаны затраты, а далее целесообразно построить диаграммы "затраты-надежность", аналогичные приведенным на рис. 23. Анализ таких диаграмм позволяет принять решение о методах реализации экономически оптимальной надежности изделия.