Структура і зміст життєвого циклу нових технічних систем
Процеси розробки, виготовлення і споживання (експлуатації й утилізації) технічних систем здійснюються у визначених тимчасових і просторових границях. Під впливом науково-технічного прогресу створювані технічні системи періодично повинні обновлятися, тобто характеризуються циклічним характером розвитку [1-4]. Для пояснення явищ, що характеризують тривалість функціонування основних елементів процесу виготовлення, виробництва і споживання технічних систем, використовують поняття життєвого циклу, під яким розуміють тривалість існування технічної системи, починаючи з моменту обґрунтування проведення науково-дослідницьких робіт, зв'язаних з її створенням, і закінчуючи завершенням робіт з утилізації знятої з експлуатації технічної системи (див. табл. 3.1).
Таблиця 3.1 - Основні параметри, що характеризують тимчасові границі стадій життєвого циклу технічної системи
| Структура | Тривалість | |
| (стадії) | Початок | Закінчення |
| 1. Дослідження і розробка | Обґрунтування проведення НДР по конкретній продукції | Акт про здачу дослідного зразка замовникові |
| 2. Виготовлення | Одержання технічної документації по даній технічній системі | Відвантаження останньої машини знятої з виробництва |
| 3. Обіг | Відвантаження споживачеві першого екземпляра технічної системи | Поставка споживачеві останнього екземпляра технічної системи |
| 4. Експлуатація | Одержання споживачем першого екземпляра технічної системи | Зняття з експлуатації останнього екземпляра технічної системи |
| 5. Утилізація | Момент списання першого екземпляра технічної системи з експлуатації | Завершення робіт з утилізації останнього екземпляра знятої з експлуатації технічної системи або передачі її для вторинного використання |
Тривалість життєвого циклу технічних систем - функція перемінна і залежить від факторів двох груп.
До факторів першої групи відносяться:
- технічні: новизна, складність, надійність, продуктивність і т.д.;
- економічні: собівартість, рентабельність, потреба і т.д.;
- організаційні: серійність, характер обслуговування, керування і т.д.
Дія факторів другої групи:
- перехід на випуск нової продукції, зміна технічних вимог замовника;
- поява нових ринків збуту і т.д.
Дія факторів найчастіше суперечлива по своїй спрямованості і результативності, що означає необхідність комплексного вивчення негативних і позитивних сторін впливу кожного з факторів на тривалість життєвого циклу технічних систем.
Зупинимося докладніше на стадії "Обіг" (див. табл. 3.1), коли вироб (технічна система) з'являється на ринку і знаходить свого споживача. Типовий цикл життя технічної системи на цій стадії показаний на рисунку 3.1. Збут продукції (технічної системи) після її появи як нового товару швидко зростає (крива U), досягає максимуму в крапці А, коли ринок насичується, а потім збут починає скорочуватися. Хоча форми кривої збуту U і кривої прибутку V аналогічні, вони не збігаються по фазі, тому що зменшення прибутку спостерігається раніш (крапка В), чим відбувається скорочення збуту. Це пояснюється тим, що максимальний розмір прибутку відповідає крапці А перегину кривої збуту. Як тільки приріст збуту починає зменшуватися, після крапки А можна чекати зменшення прибутку.
Очевидно, що стратегію виробництва необхідно будувати на основі кривої прибутку, а не кривої збуту. Можливе одержання додаткового прибутку W за рахунок освоєння нових нетрадиційних ринків збуту, звичайно в менш економічно розвинутих регіонах.
Додатковий прибуток може бути більший чи менший за основний, або рівний йому .
Незважаючи на деяку ідеалізацію, графіки, показані на рисунку 3.1, можуть служити відправною крапкою для дослідження життєвого циклу технічних систем на такій важливій стадії життєвого циклу, як "Обіг". По характеру кривих можна судити про доцільні терміни припинення виробництва даної технічної системи, про початок пошуків додаткових ринків збуту, робити прогнози щодо перспективності даної моделі і т.д. Повний життєвий цикл ТТС складається з п'яти стадій:
1. Дослідження і розробка: ТДР = 0,12 ТТС;
2. Виготовлення: ТВИГ = 0,04 ТТС;
З. Обіг: ТОБ =0,48 ТТС;
4. Експлуатація: ТЕ = 1,0 ТТС;
5. Утилізація: ТУТ = 0,40 ТТС.
Співвідношення ці орієнтовні, усереднені. Повний життєвий цикл технічної системи неможливо визначити простим підсумовуванням окремих стадій життєвого циклу, тому що окремі стадії цілком або частково накладаються одна на одну. Тому час повного життєвого циклу менше суми часу окремих стадій.
 |
Якщо врахувати накладення стадій, то умовно можна вважати, що:
1. ТДР = 0,12 ТТС;
2. ТВИГ = 0,04 ТТС;
3. ТОБ = 0,48 ТТС;
4. ТЕ = 0,36 ТТС;
5. ТУТ = 0,0 ТТС.
Для цього випадку час повного життєвого циклу буде дорівнювати сумі часу окремих стадій:
ТТС = Σ Тi .
Дійсно,
ТТС = 0,12 ТТС + 0,04 ТТС + 0,48 ТТС + 0,36 ТТС + 0,0 ТТС =
= (0,12 + 0,04 + 0,48 + 0,36 + 0,0)ТТС = ТТС.
Таким чином, знаючи час якої-небудь стадії життєвого циклу технічної системи, можна орієнтовно визначити час повного життєвого циклу технічної системи. Наприклад, якщо відомо, що час стадії "Обіг" дорівнює сумі часу окремих етапів, тобто
ТОБ =åDti (рис. 3.1).
Таблиця 3.2 – Завдання
| № вар. | Δti, міс | Обсяг збуту, | Прибуток, тис. євро | ||||||||||||||
| тис. євро | Основний | Додатковий | |||||||||||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| ||
| 3,8 | 1,9 | 3,9 | 2,1 | 1,9 | 4,5 | 3,3 |
По вихідним даним варіанта № будуємо графіки обсягу збуту та прибутків.
ТОБ = Dt1 + Dt2 + Dt3 + Dt4 + Dt5 = 24+24+24+24+24 =120 місяців, тобто 10 років.
Оскільки ТОБ = 0,48 ТТС, то
ТТС = ТОБ/0,48 = 10/0,48 = 20,83 » 21рік.
Використовуючи відомі методики, можна апроксимувати дослідні дані по обсягу збуту U, прибутку V і додаткового прибутку W наступними однотиповими формулами:
; 
; 
де – UA, VB, WC - максимальні значення функцій у крапках А, В и С відповідно;
tА, tВ, tС - значення часу, що відповідають максимальним значенням функцій U, V і W;
 |
КU, КV, КW - константи, які визначаються по дослідним значенням U, V і W;
t - поточне значення часу.
Рисунок 3.1 – Життєвий цикл заданої технічної системи на стадії "Обіг", побудований за дослідними значеннями
Результати обчислень зручно представляти в табличній формі. Наприклад, криві, представлені на рисунку 3.1, побудовані по вихідним даним, які приведені у таблиці 3.2. Криві, представлені на рисунку 3.2, будуються за результатами обчислень, які проводяться у таблицях 3.3 - 3.8.
Прийнято:
VBД = V2Д; WCД = W4Д;
t В= t2; tС = t4; tА= (t3 + t4)/2
Підсумовуючи останній стовпець таблиці 3.3 знаходять середнє значення константи:
Аналогічно з останніх стовпців таблиць 3.5 і 3.7 одержують
та 
Використовуючи середнє значення констант КVC, КUC, КWC, знаходимо розрахункові значення обсягу збуту UP, основного VP та додаткового WP прибутків.
Таблиці для розрахунків
Таблиця 3.3
| ti, міс | UiД, тис. євро | 
| 
| tA - ti | (tA - ti)2 | 
|
| t0=0 | 3,8 | 8,9 | 2,186 | 3,1•10-4 | ||
| t1=24 | 4,05 | 1,4 | 3,9•10-4 | |||
| t2=48 | 1,98 | 0,58 | 4,5•10-4 | |||
| t3=72 | 1,06 | 0,06 | 4,2•10-4 | |||
| tA=84 | 1,00 | |||||
| t4=96 | 1,07 | 0,068 | -12 | 4,2•10-4 | ||
| t5=120 | 1,90 | 0,64 | -36 | 4,5•10-4 |
Таблиця 3.4
| ti, міс | KUC(tA - ti)2 |
| 
| 
|
| t0=0 | 2,9 | 18,17 | 0,055 | 4,8 |
| t1=24 | 1,48 | 4,4 | 0,227 | 20,2 |
| t2=48 | 0,53 | 1,7 | 0,588 | 52,4 |
| t3=72 | 0,06 | 1,06 | 0,943 | 84,0 |
| tA=84 | 1,0 | 1,0 | 89,0 | |
| t4=96 | 0,06 | 1,06 | 0,943 | 84,0 |
| t5=120 | 0,53 | 1,7 | 0,588 | 52,4 |
Таблиця 3.5
| ti, міс | ViД, тис. євро | 
| 
| tB - ti | (tB - ti)2 | 
|
| t0=0 | 1,9 | 10,0 | 2,3 | 9,98•10-4 | ||
| t1=24 | 3,9 | 4,9 | 1,59 | 27,6•10-4 | ||
| t2=48 | 1,0 | |||||
| t3=72 | 4,0 | 4,75 | 1,56 | -24 | 27,08•10-4 | |
| t4=96 | 2,1 | 9,05 | 2,2 | -48 | 9,55•10-4 | |
| t5=120 | 1,0 | 19,0 | 2,94 | -72 | 5,67•10-4 |
Таблиця 3.6
| ti, міс | KVC(tB - ti)2 | 
| 
| 
|
| t0=0 | 3,68 | 39,65 14^. | 0,025 | 0,48 |
| t1=24 | 0,92 | 2,85 | 0,35 | 6,7 |
| t2=48 | 1,0 | 1.0 | 19,0 | |
| t3=72 | 0,92 | 2,85 | 0,35 | 6,7 |
| t4=96 | 3,68 | 39,65 1*»,А, | 0,025 | 0,48 |
| t5=120 | 8,3 | 0,0025 | 0,04 |
Таблиця 3.7
| ti, мес | WiД, тис. євро | 
| 
| tC - ti | (tC - ti)2 | 
|
| t2=48 | 1,9 | 8,95 | 2,2 | 9,55•10-4 | ||
| t3=72 | 4,5 | 3,77 | 1,5 | 26•10-4 | ||
| t4=96 | 1,00 | |||||
| t5=120 | 3,3 | 5,15 | 1,64 | -24 | 28,5•10-4 |
Таблиця 3.8
| ti,міс | KWC(tC - ti)2 | 
| 
| 
|
| t2=48 | 4,9 | 21,6 | 0,007 | 0,13 |
| t3=72 | 1,23 | 3,42 | 0,29 | 4,93 |
| t4=96 | 1,0 | 1,0 | 17,0 | |
| t5=120 | 1,23 | 2,16 | 0,29 | 4,97 |
За розрахунковими значеннями UP, VP, WP будуємо графіки кривих U, V, W (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – Життєвий цикл заданої технічної системи на стадії "Обіг", побудований за розрахунковими заченнями
Висновок
Судячи з часу повного життєвого циклу (21 рік), дана технічна система досить консервативна. Це може бути прокатний стан, унікальний металорізальний верстат, гідротурбіна, насосна станція, шахтне устаткування, складний хімічний реактор, об'єкт звичайної чи атомної енергетики, тобто складна технічна система, розрахована на тривалий термін експлуатації.
Користуючись вихідними даними свого варіанта, розраховані і побудовані криві обсягу збуту U, прибутку V, додаткового прибутку W. Тривалість стадії "Обіг" життєвого циклу технічної системи 120 місяців, тобто 10 років. Перевірено правильність розрахунку часу повного життєвого циклу технічної системи, визначеного через час стадії "Обіг" і шляхом підсумовування часу окремих стадій.
.
Задача 4