Технико-экономический анализ инженерного проекта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технико-экономический анализ инженерного проекта

Содержание

Технико-экономический анализ: цели и проблемы

Система технико-экономических показателей изделия

Прогнозирование экономических показателей

Технико-экономический анализ: цели и проблемы

Высокий технический уровень проектной разработки объекта (изделия, технологического процесса, материала и др.) не обеспечивает в полной мере целесообразность ее внедрения в производство, так как затраты на создание, капитальные вложения, себестоимость могут оказаться чрезмерно большими с точки зрения потенциального потребителя.

Для принятия в производство новой разработки необходим тщательный технико-экономический анализ (ТЭА), т.е. исследование взаимосвязей технических, организационных и экономических параметров и показателей, позволяющее найти наилучшее проектное решение при выбранном критерии.

ТЭА предусматривает комплексное сравнение по проектным вариантам и с конкурирующими объектами основных технических параметров и экономических показателей, формирующих заданный критерий, для выбора наилучшего вари анта по максимуму (или минимуму) целевой функции.

Теоретические положения ТЭА базируются на работах выдающихся ученых:

Д.Б. Кларка (1847-1938) -- теория предельной полезности;

А. Маршалла (1842-1924) -- теория издержек производства;

В. Леонтьева (1906-1994) -- теория соотношения затрат и выпуска;

Л. Канторовича (1912-1986) -- теория и методы оптимизации проектных решений и др.

Какие же основные проблемы и задачи приходится решать при организации проведения ТЭА проектных решений в системе создания и освоения новой техники (СОНТ)?

Во-первых, своевременность ТЭА с целью исключения потерь, возникающих при его проведении post factum. Анализ должен пронизывать весь процесс СОНТ -- от маркетинговых исследований до освоения производства. Переход от предыдущего к последующему этапу создания техники возможен только при удовлетворении требований заказчика, реализуемых на данном этапе, и при полной уверенности в эффективности принятых решений.

Во-вторых, важна надежность ТЭА, его объективность. Анализ должен основываться на тщательных маркетинговых исследованиях; научно обоснованной методике; независимой вневедомственной экспертизе.

В-третьих, необходимо применять принципы моделирования для обеспечения прямой и обратной связи. Экономико-математические модели должны «встраиваться» в процесс проектирования и приводить к получению оптимальных технико-экономических решений. Это позволит перейти от систем автоматизированного проектирования (САПР) к системам автоматизированного технико-экономического проектирования (САТЭП).

В-четвертых, надо учитывать вероятностный характер рас четов, основанных в большинстве на маркетинговых исследованиях, статистических данных, а также экспертных оценках. В оптимизируемых технических параметрах необходимо предусматривать определенный допуск на неточность расчетов.

В-пятых, учитывать несоответствие между информационной базой, основывающейся, как правило, на статистике и опыте прошлых лет, и прогнозным характером расчетов.

Пути решения перечисленных задач и проблем ТЭА рас смотрены в данном учебном пособии.

Качество проектных решений определяет конкурентоспособность изделия, эффективность его производства и эксплуатации и в значительной степени -- конкурентоспособность производителя или пользователя.

Проектные решения -- решения, касающиеся конструкции объекта (изделия машино- или приборостроения) и технологии его изготовления (этим определением не охватывается весь спектр проектных решений, так как в широком понимании к ним относятся, например, и управленческие решения, которые в данном пособии не рассматриваются). Проектные решения могут приниматься на различных этапах жизненного цикла изделия.

Жизненный цикл -- период времени от начала работ по созданию изделия до его утилизации; он включает такие этапы, как:

* предпроектное исследование;

* проектно-конструкторская и технологическая разработка;

* подготовка и освоение производства;

* производство;

* эксплуатация;

* утилизация.

В процессе предпроектного исследования формируются параметры и показатели технического задания (ТЗ) на проектирование на основе анализа и прогнозирования технического уровня конкурентных изделий, а также на основе изучения, анализа и прогнозирования потребностей рынка. Следовательно, принимаемые решения относятся к номенклатуре и уровню тех показателей, которые должен обеспечить конструктор при разработке изделия в целях соответствия потребностям рынка и конкурентоспособности.

В ТЗ включается очень ограниченный круг показателей, определяющих в основном функциональное назначение изделия. Например, в ТЗ на проектирование автомобиля включаются тип автомобиля; тип двигателя и трансмиссии; грузоподъемность (пассажировместимость); максимальная скорость; объем выпуска; лимитная, т.е. максимально допустимая, цена автомобиля.

На этапе проектно-технологической разработки решения принимаются по:

* принципиальным, функциональным, структурным, кинематическим и прочим схемам изделия;

* уровню надежности;

* уровню унификации;

* уровню, технологичности;

* выбору материалов;

* технологии изготовления и т.п.

Как известно, проектно-технологическая разработка осуществляется поэтапно в соответствии со структурной иерархией объекта (системы, подсистемы, узлы, детали).

Типовое содержание стадий и этапов разработки приведено в табл. 1.

Стадия разработки	Содержание работ
1 Предпроектные исследования	Анализ и прогнозирование уровня техники в данной области и в смежных областях; исследования проблемных вопросов; анализ предполагаемых условий эксплуатации; рекомендации по параметрам изделия и техническим условиям; анализ рынка и установление перспективного объема выпуска.
2 Техническое задание (ТЗ) и техническое предложение	Поиск и изучение патентной, научной и нормативной информации. Разработка и согласование с заинтересованными организациями ТЗ на проектирование. Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки. Выяснение принципиальных путей создания изделия, уточнение общего объема работ, сроков выполнения и затрат.
3 Эскизный проект (ЭП)	Составление и проработка принципиальной и кинематической схем изделия. Компоновка. Проведение основных расчетов. Выбор общих конструктивных и технологических решений. Разработка чертежей общего вида. Проектирование и изготовление макета изделия и его наиболее сложных функциональных частей.
4 Технический проект (ТП)	Доработка чертежей и схем по результатам защиты ЭП. Определение уровня унификации и стандартизации. Расчеты на прочность и надежность. Технологическая отработка. Макетирование составных частей.
S Рабочий проект	Доработка конструктивных и схемных решений по результатам защиты ТП. Создание рабочей документации и передача ее в опытное производство. Изготовление деталей и сборочных единиц. Общая сборка изделия, наладочные работы, Испытания. Корректировка документации по результатам испытаний, Испытания на надежность. Проведение соответствующих экспертиз (патентной, по уровню стандартизации). Передача документации и опытного образца заказчику.

На этапе освоения производства принятые решения уточняются и дорабатываются в соответствии с возможностями производства и результатами испытаний опытных образцов; в документацию вносятся конструкторские и технологические изменения, позволяющие повысить уровень технологичности и унификации и, в целом, качество объекта.

На этапе производства продолжается уточнение конструкции и технологии, направленное главным образом на снижение себестоимости изделия и уменьшение производственного брака.

В процессе эксплуатации разработчики совершенствуют изделие, используя обратную связь (в виде рекламаций потребителя или целенаправленно налаженного сбора статистической информации о поведении объекта в тех или иных условиях), и принимая соответствующие решения по изменению конструктивных, технологических и прочих характеристик.

На любом этапе жизненного цикла проектные решения преследуют одну главную цель -- создать изделие, в наибольшей степени удовлетворяющее конкретного потребителя по техническим и экономическим показателям и обеспечивающее разработчику и производителю снижение затрат или - увеличение прибыли.

Потребитель выбирает изделие среди функциональных аналогов-конкурентов с целью получить максимальный эффект от использования этого изделия. Чем выше качество, чем лучше технические параметры, тем эффект больше. Однако производитель может обеспечить эти лучшие показатели, только вкладывая дополнительные средства в проектирование и изготовление более качественного изделия.

Этот компромисс в условиях рыночной экономики решает цена, которая, с одной стороны, благодаря повышению качества и увеличению объема продаж должна принести прибыль изготовителю; с другой стороны, за счет свойств, более удовлетворяющих потребителя, нежели свойства аналогов-конкурентов, принести прибыль потребителю.

Следовательно, для принятия решения необходимо вы явить интересующие потребителя параметры и показатели и установить, как они влияют друг на друга. Часто даже для технических показателей улучшение одних приводит к ухудшению других, что требует компромиссных решений.

Технико-экономический анализ проектных решений -- это исследование взаимосвязи технических, организационных и экономических параметров и показателей объекта, позволяющее найти наилучшее проектное решение при выбранном критерии. Такое исследование может быть также названо параметрическим ТЭА.

Следовательно, основная предпосылка ТЭА -- возможность альтернативных решений, а задача ТЭА -- обеспечение наилучшего решения при выборе схемы и материала объекта, технологии его изготовления и т.п. на конкретной стадии жизненного цикла изделия.

Конечно, каждый разработчик в силу своего опыта и интуиции всегда стремится к принятию наилучших решений, однако использование определенных правил и приемов позволяет повысить эффективность проектирования. Один из таких приемов -- использование экономико-математического моделирования.

Пример

Проектируется устройство. Необходимо принять решение об уровне его надежности, определяемой числом отказов в единицу времени. Уровень надежности определяет, с одной стороны, цену устройства, с другой -- затраты на устранение неисправностей в процессе эксплуатации.

Эти зависимости могут быть представлены в следующем виде (рис. I):

где х -- число отказов в год, Ц -- цена устройства, Sрем -- годовые затраты на устранение неисправностей,

Тсл -- срок службы устройства, 5 лет.



Приняв в качестве критерия эффективности решения полную цену потребления устройства Цпотр., запишем целевую функцию

Цпотр. = 10000 x^-1 +1000x^3/2Тсл .

Минимизация цены потребления повысит конкурентоспособность изделия и увеличит объем продаж.

Решение. Первая производная от целевой функции по «х»

Ц'потр. = - 10000 х^-2 +7500x^1/2 =0.

Откуда х⁵ = 1,77 и, следовательно, х~ 1,1 отк/год.

Таким образом, формирование математической модели, соответствующей поставленной задаче, включает формализацию критерия в виде целевой функции, выявление и формализацию зависимостей между показателями в виде ограничений и установление граничных условий, т.е. предельно допустимых значений используемых в анализе параметров и показателей.

Ограничения могут быть по своему происхождению теоретическими и статистическими. Теоретические всегда справедливы и для их получения не нужны никакие дополнительные эксперименты (разве лишь математические выкладки). Однако чаще всего на практике между параметрами и показателями нет известной функциональной зависимости. Ее может заменить аналитическая зависимость, полученная в результате сбора и обработки статистических данных.

Принятый критерий может оценивать желательные качества (тогда -- максимизация критерия), или -- нежелательные (минимизация критерия).

Соответственно, получаем целевую функцию полезности или потерь.

Максимум и минимум целевой функции объединяются понятием «экстремум». В практических задачах переменные не могут изменяться от 0 до ; задаются граничные условия, в пределах которых и находится искомое значение показателя, при котором целевая функция приобретает максимальное или минимальное значение. Это значение называют оптимумом. Понятие «оптимум» шире понятия «экстремум». Если экстремум есть не у всех функций, то в практических задачах оптимум есть всегда.

Если в постановке задачи отсутствуют ограничения и граничные условия и задана только целевая функция, то это задача безусловной оптимизации. Для этих задач понятия «оптимум» и «экстремум» совпадают.

Присутствие ограничений и граничных условий формирует задачу условной оптимизации. Увеличение числа ограничений не улучшает, как правило, оптимального решения и часто, при противоречивости требований, может привести к несовместности, т.е. к отсутствию решения задачи, удовлетворяющего всем поставленным условиям.

В качестве критерия могут использоваться как технические, так и экономические показатели. Соответственно, в первом случае одним из ограничений является экономический показатель, во втором -- заданное значение технического показателя или параметра.

Описанное моделирование проектных задач позволяет найти оптимальное проектное решение для конкретных исходных данных и провести анализ чувствительности, т.е. определить устойчивость найденного решения при изменении параметров и показателей, участвующих в модели; использовать системы технико-экономической оптимизации в системах автоматизированного проектирования (САПР) и постепенно перейти к системам автоматизированного технико-экономического проектирования (САТЭП) с разработкой типовых алгоритмов и программ в зависимости от этапа разработки, состава пара метров и показателей, выбранного критерия.

Это потребует создания соответствующих баз данных по технико-экономическим показателям.

Если при формализации критерия эффективности не удается представить его в виде непрерывной функции рассматриваемой совокупности показателей, то задача из оптимизационной превращается в задачу выбора наилучшего варианта из рассмотренных возможных по принятому критерию (такую ситуацию легко рассмотреть на приведенном примере).

Методы и приемы параметрического ТЭА обусловлены наличием исходной информации по этапам создания изделия и связаны с параметрами и показателями, определяющими его технический уровень и качество. Поскольку объектом технико-экономического анализа могут служить как изделия в целом, так и подсистемы, агрегаты, узлы и детали изделия, объем информации увеличивается по ходу создания объекта, благодаря чему появляется возможность проверки и корректирования принятых решений. Процесс технико-экономического проектирования превращается в ряд последовательных итераций по частным критериям, обеспечивающим в итоге

наилучшее решение в соответствии с глобальным критерием, принятым для проекта в целом.

Последовательность и методика проведения параметрического ТЭА не зависят от объекта, поставленной задачи и стадии разработки объекта.

Основные этапы проведения параметрического ТЭА:

* постановка задачи;

* формирование системы технических и экономических показателей;

* выбор критерия;

* сбор и анализ информации; установление области изменения параметров и показателей, а также условий производства и эксплуатации объекта;

* прогнозирование показателей;

* разработка технико-экономических и экономике - математических моделей; формализация критерия;

* выполнение расчетов;

* анализ результатов и оценка чувствительности; систематизация информации и принятие решения.

При проектировании сложных технических систем используют понятие о внешних и внутренних параметрах и показателях.

Внешние характеризуют систему с точки зрения потреби теля (надежность, производительность, помехоустойчивость, скорость передачи информации и пр.), а внутренние оценивают систему и ее иерархию (изделие -- агрегат -- узел -- сборочная единица -- деталь) с точки зрения разработчика. Подобное деление условно, но весьма полезно при выработке технического задания на проектирование и при оптимизации. При этом целесообразно целевую функцию и ограничения на внешние параметры выразить через внутренние параметры и показатели.

Система технико-экономических показателей изделия

Задачей разработчиков является создание устройства заданного функционального назначения, удовлетворяющего требованиям определенного сегмента рынка (требованиям конкретных потребителей) и соответствующего заданным условиям эксплуатации. Следовательно, изделие должно обладать определенными свойствами.

Свойство -- объективная особенность изделия, которая может проявляться при его создании или эксплуатации. Существуют свойства, которые характеризуют изделие как объект проектирования (например, конструктивная преемственность, новизна, сложность, патентная чистота и пр.), как объект производства (материалоемкость, трудоемкость и пр.), как объект эксплуатации (производительность, мощность, скорость, безопасность и т.д.).

Совокупность этих свойств, обусловливающих пригодность к удовлетворению определенных потребностей, формирует качество изделия. Показатель качества -- количественная характеристика одного из свойств. Таким образом, показателями качества могут быть любые показатели и пара метры изделия, определяющие уровень удовлетворения определенных потребностей, т.е. уровень качества.

Одна из классификаций показателей представлена в табл. 2.

Таблица 2

Признак классификации	Показатели
Характеризуемые свойства	Назначения, надежности, технологичности, эргономичности, эстетические, экологические, стандартизации и унификации, безопасности, транспортабельности, патентно-правовые
Единицы измерения	Натуральные Стоимостные
Количество характеризуемых свойств	Единичные (частные) Комплексные (обобщенные)
Форма использования	Абсолютные Относительные
Характер получения	Задаваемые (регламентируемые) Выбираемые Расчетные Прогнозируемые

Относительные показатели качества используются в двух разновидностях:

- в виде отношения между различными абсолютными показателями одного изделия (например, эксплуатационные расходы на единицу мощности, р/вт, или производительности, р/шт.); такие показатели называются удельными, или расходными --х_j,

- в виде отношения абсолютных показателей проектируемого изделия к тем же абсолютным показателям изделия, принятого за базу для сравнения -- х_{i отн},

Единичные показатели относятся только к одному из свойств, комплексные служат для оценки изделия по не скольким наиболее важным свойствам.

Технический уровень изделия -- это относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений ряда показателей, определяющих техническое совершенство оцениваемого изделия, с базовыми значениями. В качестве базовых при этом используют показатели перспективных изделий или лучших образцов отечественной или зарубежной техники, аналогичной по функциональному назначению и условиям эксплуатации.

Сравнивать различные варианты разрабатываемой техники, отличающиеся множеством показателей, по-разному влияющих на технический уровень, весьма сложно. Поэтому стремятся использовать обобщающий показатель в виде главного или средневзвешенного.

Главный показатель отражает, как правило, основное на значение изделия. Желательно, чтобы он был представлен в виде функциональной зависимости от остальных единичных показателей. Если функциональной зависимости не существует, можно оценивать технический уровень только по главному показателю, а остальные учитывать в виде ограничений.

При использовании средневзвешенного (обобщающего) показателя технического уровня Роб формируют условную функцию предпочтения в виде средневзвешенного арифметического - Pоб = b_i х_{i отн} , или средневзвешенного геометрического значения Р =Пх^bi_{i отн} , взвешивая единичные относительные показатели качества х_{i отн}, по их значимости b_i, в суммировании и произведении учитывается все число показателей.

Следовательно, возникают проблемы отбора показателей, включаемых в анализ; определения значимости b_i, каждого показателя в полученной совокупности, исходя из условия

b_i=1; выбора базы сравнения. Все перечисленные задачи решаются с использованием экспертных методов, таких как ранжирование, метод непосредственной оценки, метод парных сравнений, метод последовательных предпочтений и т.п.

Собранная информация об изделии и его показателях может быть отражена в «Карте технического уровня» и использована при постановке на производство новых изделий и снятии устаревших; при анализе динамики качества; при решении задач ТЭА и ценообразования.

Рассмотрим группирование показателей в соответствии с теми свойствами, которые они характеризуют.

Показатели назначения характеризуют изделие как объект эксплуатации и являются определяющими при разработке изделия. Они выражают основные функции изделия и определяют область его применения (производительность, точность, мощность, скорость, быстродействие и т.п.).

Показатели технологичности характеризуют изделие как объект производства (производственная технологичность) и как объект эксплуатации (эксплуатационная технологичность). Это, как правило, расходные показатели, оценивающие расход массы материалов, труда, энергии при изготовлении или использовании изделия. Основные показатели производственной технологичности -- материалоемкость, трудоемкость, энергоемкость и технологическая себестоимость. Общая материалоемкость соответствует норме расхода материала на изделие и определяется как G=Gч + Gо,

где Gч -- конструкционная материалоемкость, соответствующая чистой массе изделия после завершения всех технологических операций и определяемая качеством принятых конструкторских решений;

Gо -- технологическая материалоемкость, соответствующая массе отходов при изготовлении изделия и отражающая качество технологических процессов изготовления изделия. Чем технологичнее конструкция, тем выше коэффициент использования материалов k_им, определяемый как k_им = Gч/ G . Для сравнения технологичности раз личных вариантов конструкции используют показатели удельной материалоемкости, например Gi , = G/x_i , где х_i -- один из основных технических параметров или показателей.

Технологическая трудоемкость определяется временем, затрачиваемым основными производственными рабочими на изготовление единицы продукции, tт, ч/шт.

Технологическая себестоимость -- стоимостной показатель, и представляет собой затраты на осуществление технологических процессов изготовления изделия, Sт , руб./шт.

Эксплуатационная технологичность характеризуется расходом вспомогательных материалов, энергии, топлива, а так же трудоемкостью обслуживания изделия при использовании.

Показатели технологичности очень важны, так как в машиностроении затраты на материалы составляют 50-70%, а затраты на заработную плату 10-20% полной себестоимости изделия.

В ТЗ часто включают базовые значения технологичности, которые определяют по задаваемым удельным показателям.

Однако рассчитать фактические значения материалоемкости и трудоемкости можно только на стадиях технического и рабочего проектирования.

Показатели надежности (вероятность безотказной работы, наработка на отказ, долговечность, ремонтопригодность и др.) во многом определяют эффективность эксплуатации изделия, так как снижение надежности уменьшает результативность работы и увеличивает эксплуатационные затраты. Для неремонтируемых изделий показателем безотказности служит вероятность безотказной работы, для ремонтируемых -- наработка на отказ.

Показатель, характеризующий долговечность по наработке, называется средним ресурсом; показатель, характеризующий долговечность по календарному времени -- средним сроком службы. Ремонтопригодность характеризуется средним временем восстановления и такими показателями, как коэффициент готовности и коэффициент технического использования.

Показатели стандартизации и унификации характеризуют соотношение оригинальных, стандартизованных и заимствованных узлов и деталей, их долю в общей номенклатуре узлов и деталей. Повышение уровня стандартизации и унификации позволяет сократить затраты на разработку конструкции и технологии, расширить области применения массового и серийного производства и, следовательно, снизить себе стоимость изделия, повысить его ремонтопригодность и уменьшить эксплуатационные затраты.

Патентно-правовые показатели включают:

* показатель патентной чистоты, который позволяет судить о возможности беспрепятственной реализации изделия в РФ и за рубежом;

* показатель патентной защиты, позволяющий судить о воплощении в изделии отечественных технических решений, защищенных патентами в РФ и странах предполагаемого экспорта.

Эргономические показатели характеризуют систему «человек-изделие» и включают гигиенические (освещенность, температура, влажность, напряженности магнитного и электрического полей, запыленность, излучение, токсичность, шум, вибрация, перегрузки), антропометрические, физиологические и психологические показатели.

Эстетические показатели отражают информационную выразительность, рациональность формы, целостность композиции, совершенство производственного выполнения и стабильность товарного вида.

Экологические показатели характеризуют особенности продукции, определяющие уровень вредных воздействий на окружающую природную среду, которые возникают при эксплуатации или потреблении продукции (содержание вредных примесей в выбросах, излучение при хранении и транспортировании и т.п.).

Показатели безопасности определяют степень защиты человека при эксплуатации или потреблении продукции, например, вероятность безопасной работы человека в течение определенного времени, сопротивление изоляции токоведущих частей, электрическая прочность высоковольтных цепей и пр.

Показатели транспортабельности характеризуют приспособленность изделия к перемещениям в пространстве, не связанным с эксплуатацией или потреблением, и чаще всего определяются затратами на перемещение.

Эргономические и экологические показатели, а также показатели безопасности должны соответствовать требованиям и нормам российских или международных стандартов. Для многих изделий производственно-технического назначения разработаны нормативные документы по определению круга показателей, используемых при составлении карты технического уровня.

Экономические показатели в той же степени, как и технические, отражают интересы разработчика, производителя или потребителя. К ним могут быть отнесены затраты на разра ботку (создание) изделия; затраты на подготовку и освоение его производства на предприятии-изготовителе; капитальные (единовременные) вложения в производство; капитальные вложения в сфере эксплуатации; себестоимость и цена изделия; текущие эксплуатационные затраты потребителя; затраты на утилизацию и т.п.

При разработке и совершенствовании сложных технических систем (СТС) приходится учитывать десятки показателей. Они классифицируются

* по виду: стандартизационные, конструкционные, производственные, эксплуатационные, экономические;

* по способу получения: задаваемые (стандартами, заказчиком и т.п.), выбираемые или получаемые при компоновке, рассчитываемые;

* по стадиям проектирования, поскольку многие параметры и показатели выявляются постепенно, в процессе проектирования.

Совокупность технических и экономических показателей определяет востребованность изделия рынком, его конкурентоспособность. При этом экономические показатели, как правило, являются функцией технических (например, достижение более высокой производительности, точности, надежности, безопасности и пр. требует соответствующих затрат на разработку и производство). Хотя возможна и иная ситуация: ограниченность денежных или временных ресурсов приводит к низкому уровню технических характеристик. Для выявления связи между показателями в параметрическом ТЭА используется технико-экономическое моделирование. Эти модели устанавливают только наличие связи, например,

S = f(x₁,x₂,…x_n)

где x₁,x₂,…x_n -- технические параметры проектируемого объекта или его элементов, S -- себестоимость объекта. Параметры технико-экономической модели выбирают на основе экспертных оценок с последующим определением тес ноты связей, т.е. степени влияния технического параметра на себестоимость. Используя технико-экономические модели, разрабатывают математические зависимости, формализующие целевую функцию или ограничения в экономике - математической модели. При этом на ранних стадиях проектирования используются упрощенные технико-экономические модели применительно к объекту в целом; в дальнейшем, при увеличении объема статистической или маркетинговой информации по составным частям изделия значениям их технических параметров необходимо переходить к более дифференцированным моделям.

При анализе функциональной и структурной взаимосвязи показателей, а также при определении их значимости можно использовать представление совокупности показателей в виде иерархической структуры, подобной иерархической структуре самого объекта ТЭА. Группирование и иерархия показателей зависят от типа проектного решения, предпочтений потребителей, задач технико-экономического анализа и пр. и выявляются в результате опросов потребителей и экспертного анализа. На рис. 2 и рис. 3 приведены различные подходы к формированию обобщающего показателя технического или технико-экономического уровня. Использование таких схем позволяет более обоснованно определить весомость единичных показателей качества для оценки влияния их динамики на качество объекта в целом.

Рисунок 2. Схема формирования обобщающего показателя технического уровня

В схеме, представленной на рис. 3, технические и экономические показатели включены в единую систему определения обобщающего показателя технико-экономического уровня. Такой подход наиболее правомерен на ранних стадиях проектирования, когда объем информации об изделии крайне мал и прогнозировать экономические показатели можно лишь с очень небольшой точностью.

Рисунок 3. Схема формирования обобщающего показателя технико-экономического уровня автомобиля

При построении иерархических схем параметров и показателей изделия целесообразно следовать следующим правилам:

1) при наличии взаимозависимых показателей один лучше исключить;

2) взаимосвязь показателей вводится в экономико-математическую модель в виде ограничений;

3) показатели, уровень которых устанавливается или ограничивается стандартами или общепринятыми нормами (например, нормы безопасности), вводятся в модель как граничные условия.

На разных этапах жизненного цикла изделия в схему могут быть включены различные показатели, поскольку меняются требования потребителей и условия эксплуатации; по аналогичным причинам может меняться и значимость показателей.

Процесс отбора, ранжирования и определения уровня технических показателей должен осуществляться параллельно с техническим прогнозированием, т.е. определением основных направлений развития изделий данного вида. Техническое, или инженерное проектирование использует как исследовательское (поисковое) прогнозирование, отражающее естественный процесс развития техники, так и нормативное прогнозирование, связанное с постановкой и решением нормативной задачи.

Методы прогнозирования могут быть фактографическими (формализованными) или экспертными. Фактографические методы, основанные на статистических данных (регрессионные модели, факторный анализ, экстраполяция и метод огибающих кривых), позволяют получить прогноз эволюционного развития изделия и не всегда могут предсказать скачкообразные изменения параметров и показателей.

Некоторые структурно-аналитические методы (также относящиеся к формализованным) -- морфологический анализ, сценарный анализ, дерево целей (т.е. анализ иерархий), так же как и экспертные методы позволяют предусмотреть не только эволюционные, но и революционные изменения в развитии качества изделия. Например, используя метод огибающих кривых, можно определить наиболее вероятные сроки перехода к принципиально новым видам продукции или технологии на основе формализованного описания огибающей кривой и последующей экстраполяции тенденций.

Прогнозирование экономических показателей

Одна из сложнейших задач -- определение затрат, связанных с разработкой, изготовлением и эксплуатацией объекта ТЭА, т.е. таких показателей, как себестоимость и цена, капитальные вложения (инвестиции) в разработку и производство, эксплуатационные издержки.

Прогнозирование себестоимости изделия. Метод расчета себестоимости по статьям калькуляции требует, прежде всего, определения материалоемкости по рабочим чертежам и трудоемкости по нормам времени, зафиксированным в технологических картах. Поэтому он может быть использован в ТЭА только на стадии рабочего проектирования и изготовления опытного образца, а также при подготовке и освоении производства. На более ранних этапах проектирования объем ин формации об изделии крайне мал, известны только те пара метры и показатели, которые включаются в ТЗ на разработку в виде технических требований. Однако именно на этапах ТЗ и технического предложения необходимо принять решение о целесообразности создания объекта с определенными свойствами. Следовательно, во-первых, прогнозирование себестоимости нужно рассматривать как процесс последовательного приближения и уточнения, начиная его с самых ранних этапов разработки и вплоть до серийного изготовления изделия. Во-вторых, необходимо располагать такими методами прогнозирования, которые позволили бы при минимуме информации дать ответ с достаточной точностью.

Кроме того, надо учитывать, что величина себестоимости определяется не только техническими характеристиками изделия, но и организационными условиями его производства, объемом выпуска, отраслевыми особенностями, т.е. целым рядом случайных, вероятностных факторов. Поэтому важен анализ фактических затрат на создание аналогичных объектов и после дующее использование методов математической статистики.

Метод удельных весов (метод структурной аналогии) использует статистические данные о структуре себестоимости изделий, аналогичных проектируемому. В основе метода заложены следующие предпосылки:

1) наибольший удельный вес в себестоимости многих ма шин имеют материальные затраты (до 50-70%), и точность их оценки определяет точность прогнозирования себестоимости;

2) структура себестоимости меньше зависит от изменения

конструкционных параметров и показателей, чем сама

себестоимость.

Поэтому для определения себестоимости изделий, похожих по конструкции и выпускаемых в условиях одного типа производства, предлагается использовать следующие зависимости:

где s_m -- сумма затрат на материалы и комплектующие при изготовлении изделия;

у_м -- удельный вес затрат на материалы и комплектую щие в производственной себестоимости изделий-аналогов (во многом величина у_м зависит от типа про изводства; так, если в массовом производстве в среднем у_м = 55-70%, т.е. S ~ 1,5 Sм, то в условиях единичного

производства у_м = 25-30%, т.е. S ~ 4 Sм,;

n„ -- номенклатура используемых материалов;

Gмi, -- норма расхода материалов i-го вида на изделие;

Цмi; -- цена единицы измерения i-го материала;

n_ки -- номенклатура используемых полуфабрикатов и комплектующих изделий

Цкиi -- цена единицы комплектующих изделий i-го вида;

l_киi, -- количество комплектующих изделий i-го вида.

Норма расхода материала определяется, как

где Сч -- масса детали после обработки,

k_им -- коэффициент использования материала.

В основе метода удельных показателей лежит предположение о прямой пропорциональной зависимости между себестоимостью и основным техническим параметром, в качестве которого чаще всего выбирается масса или мощность изделия. Наибольшее применение метод находит для таких изделий машино- и приборостроения, в которых усложнение конструкции связанно, прежде всего, с увеличением числа деталей, с увеличением материалоемкости. Основное преимущество метода в его простоте и быстром получении результата. В специализированных конструкторских организациях создаются нормативы удельных затрат на 1кг или 1т конструкции для машин определенного вида и сходных между собой по конст руктивной сложности, мощности, габаритам.

Себестоимость нового изделия Sн рассчитывается как

Sн = Sy_G G_H

где Sy_G -- удельная себестоимость единицы массы, руб/кг,

G_H -- масса нового изделия, кг. В общем виде модель можно представить следующим образом:

Sн = Syx_i x_i

где x_i -- параметр, определяющий величину себестоимости для данного вида изделий,

Syx_i -- удельная себестоимость, т.е. себестоимость единицы измерения i-го параметра, рассчитываемая по статистическим данным как

Syx_i = (Saj/x_ij) / m

где Saj -- себестоимость j-го изделия-аналога,

x_ij -- значение i-го параметра для j-го изделия,

m -- количество изделий-аналогов, по которым есть необходимая статистика.

Основной недостаток метода -- низкая степень точности. Расчеты на основе метода удельных показателей можно попытаться уточнить, используя дифференцированные удельные показатели -- удельную материалоемкость и удельную трудоемкость. При этом раздельно рассчитывают затраты на материал Sm и заработную плату основных производственных рабочих Lо:

Sm = GнGyЦм_ср

Lо = tyGнCtср

где Gy -- расход материалов на единицу массы конструкции, кг/кг (иначе - средний удельный вес массы материалов в общей массе конструкции для аналогичных изделий);

Gн -- масса конструкции, кг (задана в ТЗ);

Цм_ср -- средняя цена одного кг материалов, используемых в конструкции, руб/кг (ее можно определить как средневзвешенную по аналогичным конструкциям,

n -- число наименований используемых материалов,

Gм_i, -- масса i-го материала,

Цм_i -- цена единицы измерения i-го материала;

ty -- средняя трудоемкость изготовления единицы массы, нормо-часы/кг,

Ctср -- средняя тарифная ставка рабочего, руб/н-час.

Далее можно определить прогнозируемую себестоимость проектируемого изделия Sн, руб/шт., используя стандартную формулу расчета:

где -- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату.

-- коэффициент, учитывающий отчисления в социальные фонды,

k_косв. -- коэффициент косвенных (производственных и управленческих)расходов,

k_ком. -- коэффициент коммерческих (непроизводственных) расходов.

Балльный метод предполагает комплексное использование статистической информации и экспертных методов с помощью следующего алгоритма:

* эксперты согласовывают перечень параметров, оказывающих наибольшее влияние на себестоимость, и ранжируют их по степени влияния;

* предельному значению каждого включенного в перечень показателя в соответствии с итогами ранжирования присваивают определенный балл (например, от двух до пяти), и разрабатывают систему баллов, подобно изображенной на рис. 4. Изменение любого показателя вверх по оси должно соответствовать увеличению себестоимости (метод предполагает линейную зависимость между себестоимостью и показателем);

* по разработанной системе определяют сумму баллов для изделий-аналогов, уже находящихся в производстве, и рассчитывают ценностной множитель -- среднюю стои мость одного балла:

где m -- число изделий-аналогов,

Sa_j-- производственная себестоимость j-го изделия-аналога,

n -- число параметров, используемых для прогнозирования,

ij -- число баллов для j-го изделия по i-му параметру;

Рисунок 4. Система баллов для прогнозирования себестоимости проектируемого объекта

По этой же системе определяют сумму баллов разрабатываемого изделия и рассчитывают его себестоимость как

Правильный выбор и оценка отобранных показателей позволяют получить приемлемую точность прогнозирования себестоимости на ранних стадиях проектирования.

Метод корреляционного моделирования позволяет вы явить комплексное влияние на величину себестоимости целого ряда факторов, причем не только конструкционных, но и производственных и эксплуатационных, имеющих случайный, вероятностный характер. Для оценки таких показателей применяют средние величины, в частности математическое ожидание.

Корреляция -- связь между случайными величинами, при которой математическое ожидание одной из них меняется в зависимости от изменения другой (парная корреляция) или других (множественная корреляция). Сама зависимость между величинами называется регрессией первой величины на вторую, поэтому выявление и изучение этих зависимостей называют регрессионным анализом (например, изучение регрессии себестоимости на мощность, т.е. изучение изменения себе стоимости при изменении мощности).

Для расчета себестоимости проектируемого изделия можно использовать линейные зависимости типа

где х_in -- учитываемые параметры изделия или производственные и эксплуатационные факторы, 1 < i <n;

а_i -- коэффициенты, отражающие степень влияния i-го параметра на себестоимость.

Значения коэффициентов определяют методом наименьших квадратов, используя статистическую информацию об изделиях-аналогах. Полученная зависимость позволяет оценить точность прогнозирования себестоимости методом корреляционного моделирования.

Если изменение себестоимости от рассматриваемых пара метров имеет явно нелинейный характер, используют степенные зависимости типа

Их приводят к линейному виду путем логарифмирования и решают так же, как линейные.

Рассмотренные методы прогнозирования себестоимости на ранних стадиях проектирования основаны на использовании статистической информации об изделиях-аналогах. Поэтому особо важное значение имеет качество исходного статистического материала и, прежде всего, обоснованность выбора параметров и факторов, включаемых в модель, и отсутствие их взаимного влияния; достаточный объем выборки, определяющий надежность и достоверность получаемых зависимостей; однородность данных, т.е. отсутствие аномальных значений.

Для прогнозирования себестоимости сложных изделий и систем используют агрегатный метод, при котором

где n_c --число агрегатов и блоков собственного изготовления;

Sагр_j -- себестоимость отдельных агрегатов, узлов и блоков, определенная перечисленными выше методами;

n_n -- число покупных агрегатов и блоков;

Цагр_j -- оптовая цена покупных комплектующих изделий i-го вида;

k_тз -- коэффициент транспортно-заготовительных расходов;

-- коэффициент, учитывающий расходы на сборку, монтаж и наладку изделия (среднее значение = 1,1-1,25 для крупносерийного производства). Особо отметим, что при прогнозировании себестоимости базой прогноза служит информация за прошедшие периоды времени и поэтому необходима корректировка полученных значений. Если, например, значение определялось несколько лет назад, то и прогнозное значение Sн соответствует тем ценам, нормам и нормативам, которые существовали в то время. Однако при высоких темпах инфляции значение будет определяться не только изменением параметров, но и изменением индексов цен на материалы, комплектующие изделия, тарифов на транспортировку, электроэнергию, ставок заработной платы и т.п. Учесть эти изменения можно, используя данные о структуре себестоимости и соответствующие индексы цен:

где S_a-- значение себестоимости изделия-аналога;

_i -- удельный вес соответствующего элемента себе стоимости (например, удельный вес затрат на материалы в себестоимости изделия _м, удельный вес затрат на комплектующие _ки удельный вес затрат на электроэнергию _э удельный вес заработной платы _зп, удельный вес амортизационных отчислений _ам);

J_2i,J_1i -- индексы цен на материалы, электроэнергию и т.п. в том году, для которого определяется прогнозное значение себестоимости, и в том, для которого определялось базовое значение S_a;

_пр -- удельный вес не изменяющихся затрат.

Прогнозирование единовременных вложений (инвестиций). Рассматриваемое проектное решение может привести при его реализации к единовременным затратам, связанным с разработкой (научно-исследовательские, проектно - конструкторские и технологические работы -- НИОКР), производством и эксплуатацией проектируемого объекта.

Себестоимость научно-технической продукции, являющейся результатом НИОКР, определяется по следующим калькуляционным статьям:

1. Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты для изготовления макетов и опытных образцов, включая расходы на их приобретение и доставку. Стоимость вспомогательных материалов относится на эту статью только в том случае, если их расход связан с выполнением данной темы, в противном случае она относится на статью «Накладные расходы». Из затрат на материалы исключается стоимость возвратных отходов.

2. Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями, которые учитываются в договорных ценах в соответствии с контрагентскими (соисполнительскими) договорами.

3. Спецоборудование для научных (экспериментальных) работ, включая затраты на приобретение и изготовление стендов, испытательных станций, приборов, установок и пр., а также серийных изделий, предназначенных для использования в качестве объектов испытаний и исследований, необходимых для выполнения данной НИОКР.

4. Оплата труда работников, непосредственно занятых созданием научно-технической продукции, включая тарифную заработную плату, а также премии за достигнутые результаты, стимулирующие и компенсирующие выплаты, а также выплаты по договорам гражданско-правового характера, относящимся к выполнению НИОКР.

5. Отчисления на социальные нужды в соответствии с законодательством от суммы затрат на оплату труда работников, непосредственно занятых в НИОКР.

6. Прочие прямые затраты (например, на подготовку научно-технической информации, проведение патентных исследований и экспертиз, услуги всех видов связи, на командировки работников, занятых в данной НИОКР).

7. Накладные расходы, включая управленческие и общехозяйственные расходы основного и вспомогательного производства, и прочие, которые не представляется возможным отнести прямо на конкретный договор.

Научные организации могут предусматривать выделение из состава накладных расходов затрат на содержание и эксплуатацию научно-исследовательского оборудования и установок, если имеется возможность распределить эти затраты между отдельными договорами пропорционально времени за грузки оборудования.

'Накладные расходы распределяются по отдельным договорам пропорционально объемам выполненных работ в договорных ценах; воз можно также распределение накладных расходов пропорционально за тратам на оплату труда работников, непосредственно занятых выполнением данной НИОКР, а также иным способом, отражающим специфику данной организации.

На стадии прогнозирования расходы на выполнение НИОКР можно определить, используя статистическую ин формацию и следующие методы.

1. По средней стоимости одного человеко-дня. Метод применяется при отсутствии тем-аналогов. По от четным данным за прошлые периоды определяется средняя стоимость одного человеко-дня i-го подразделения, включающая расходы по всем калькуляционным статьям:

где n -- число разработок в прошедшем периоде;

Sниокр_ij -- сметная стоимость j-й НИОКР в i-м подразделении;

R_ij -- количество сотрудников i-того подразделения, принимавших участие в j-той НИОКР;

Тдi --директивный (установленный) срок выполнения j-той НИОКР;

Ri -- количество сотрудников в r-том подразделении;

Fдj -- действительный фонд времени одного исполнителя в прошлом периоде.

Теоретическая предпосылка использования системы аналогов заключается в том, что несмотря на оригинальность НИОКР в целом большинство элементов, которые их составляют, повторяются в определенных количественных и качественных соотношениях во всех разработках. Задача, таким об разом, сводится к выявлению этих простейших элементов, их классификации и определению на этой основе сметной стоимости НИОКР.

Зная общую численность работников подразделения и перечень работ в плановом периоде, можно распределить исполнителей по темам и определить стоимость новой разработки:

где n - число подразделений, участвующих в разработке,

Fдⁱ -- действительный фонд времени одного работника в

периоде, соответствующем директивному сроку выполнения НИОКР;

Riн -- численность сотрудников i-го подразделения, принимающих участие в данной НИОКР.

2. По фактическим затратам на выполнение НИОКР в прошлые периоды.

Порядок расчета:

* подбор тем-аналогов, исключение из фактических затрат на их разработку непроизводительных затрат;

* определение экспертным путем степени усложнения но вой разработки по сравнению с аналогом и ввод коэффициента сложности k_сл;

* Расчет Sниокр_н:

где Sниокр_б -- себестоимость базовой НИОКР.

3. По удельному весу калькуляционных статей или отдельных этапов работ. Например, следующим образом:

где Lниокр_н -- фонд заработной платы исполнителей по данной теме;

_зп -- удельный вес заработной платы в общей сумме расходов (без стоимости специального оборудования и контрагентских расходов) для аналогичных исследований;

Sоб -- стоимость специального оборудования для выполнения темы;

S ст-- стоимость контрагентских работ;

Тд -- директивный срок разработки;

Ri -- число исполнителей i-той категории;

m -- число категорий исполнителей;

Li -- оклад исполнителя i-той категории.

При прогнозировании себестоимости ОКР определение за работной платы исполнителей может опираться на существующие во многих отраслях нормативы трудоемкости различных видов конструкторско-технологических работ.

Если НИОКР проводятся не силами производителя, а сторонними организациями, то их результаты (или права на использование этих результатов) приобретаются производителем по соответствующей цене, согласованной в процессе заключения контракта. Прогнозирование такой цены требует проведения маркетинговых исследований с последующим определением возможной прибыли производителя при использовании результатов НИОКР в перспективе.

Инвестиции в производство могут учитывать как основные, так и оборотные средства, на величину которых повлияет принимаемое проектное решение.

Уточненный способ предполагает прямой расчет отдельных элементов инвестиций на основе соответствующей ин формации; например, расчет стоимости технологического оборудования:

где Цоб_i -- цена единицы оборудования, используемого на i-той операции технологического процесса;

...