Единство, взаимосвязь качества и количества измеряются мерой.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова
ВЫБОР ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ПЕРСПЕКТИВНЫХ МОРСКИХ И РЕЧНЫХ СУДОВ
Методические рекомендации
по выполнению практических и расчетно-графических работ
по дисциплине «Энергетические установки перспективных судов»
Направление 26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника
И системотехника объектов морской инфраструктуры»
Санкт-Петербург
Издательство ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова
2017
УДК
ББК
М
Методические рекомендации по выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Энергетические установки перспективных судов», направление 26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»: учеб.-метод. пособие / Сост.: О.К. Безюков. -СПб.: Изд-во ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, 2017. - 62 с.
Рекомендации разработаны для студентов института водного транспорта, обучающихся по направлению 26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» и выполняющих расчетно-графических работ, посвященных выбору дизельных двигателей при комплектовании энергетических установок перспективных морских и речных судов.
Рекомендовано к изданию на заседании кафедры теории и конструкции судовых ДВС. Протокол № 1 от 30 сентября 2017 г.
|
|
|
Рецензент
Лопарев Ю.К., канд. техн. наук, профессор кафедры технологии материалов и материаловедения (ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»).
Ó ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»
Ó Безюков О.К.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | ||
| 1. | Методы оценки технического уровня, качества и конкурентоспособности судов и судового теплоэнергетического оборудования | |
| 1.1 | Методы квалиметрии | |
| 1.2 | Метод анализа размерностей в квалиметрии | |
| 2 | Технический уровнь и качество перспективных морских и речных судов | |
| 3 | Карта технического уровня и качества судовых дизелей | |
| Заключение | ||
| Список литературы | ||
| Приложение: Задание на выполнение расчетно-графической работы |
ВВЕДЕНИЕ
Стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и на дальнейшую перспективу предусматривает:
· сокращение общего научно-технического и технологического отставания России от передовых стран в приоритетных направлениях развития морской техники;
· снижение номенклатуры и объемов поставок из ближнего и дальнего зарубежья судового комплектующего оборудования (СКО) путем создания новых отечественных технологий в сфере судового энергетического машиностроения, совершенствования и развития кооперации с учетом решения вопросов импортозамещения;
|
|
|
· повышение конкурентоспособности гражданской морской техники (ГМТ) для внутреннего рынка и расширение возможностей по поставке российской судостроительной продукции на экспорт.
В этом документе показано, что российскому судостроению целесообразно сосредоточить усилия на создании сложных высокотехнологичных наукоемких судов, которые характеризуются большой степенью использования в них перспективных научных разработок.
Важную роль в достижении целей Стратегии играет совершенствование энергетических установок перспективных морских и речных судов. На их долю приходится 10-35% стоимости судов и до 50-60% их эксплуатационных расходов.
Таким образом, целесообразность внедрения новых перспективных образцов теплоэнергетического оборудования обусловлена необходимость повышения коэффициента полезного действия СЭУ и судна в целом.
Выполнение этих задач возможно только при использовании в процессе проектирования научно-обоснованных методов оценки научно-технического уровня, качества и конкурентоспособности судовой техники.
|
|
|
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ,
КАЧЕСТВА И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ СУДОВ
И СУДОВОГО ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Качество - совокупность существенных признаков, свойств, особенностей, отличающих один предмет или явление от других, имеющее бесконечно много количественных градаций, доступных измерению и наблюдению (По Ф. Энгельсу и С.И. Ожегову).
Качество судостроительной продукции является технической категорией и изучается в ряде технических дисциплин.
Согласно ГОСТ 15467-79 качество продукции - это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
Всю совокупность свойств (качеств) продукции обычно делят на две группы:
· свойства, которые постоянны во времени (механические, электрические, физические свойства вещества);
· свойства нестабильные во времени и меняющиеся в зависимости от факторов, действующих в процессе производства или потребления продукции.
Количество – это философская категория, которая определяет величину, объем и другие свойства предметов, темп протекания тех или иных процессов. Чаще всего количественная определенность выражается числом, которое позволяет охарактеризовать предметы, применить математические методы исследования.
|
|
|
Количество выражает:
· дифференцированность предмета на множество свойств;
· степень отличия свойств предметов и явлений;
· подобие, однородность вещи (предмета) с другими вещами.
Единство, взаимосвязь качества и количества измеряются мерой.
Мера – одна из основных категорий материалистической диалектики, имеет объективный характер, определяет интервал количественных изменений, в границах которого основное качество остается прежним.
Показатель качества продукции – количественная характеристика свойств продукции, входящих в состав ее качества, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания, эксплуатации и потребления.
Методы квалиметрии
В начале 20-го столетия академик А. М. Крылов впервые разработал и применил метод оценки качества судостроительной продукции, который базировался на ряде коэффициентов, сведенных в единую систему и учитывающих неравнозначность каждого свойства рассматриваемых проектов кораблей [79].
В 20-е годы прошлого столетия П. Бриджмен предложил способ сведения к одному показателю нескольких количественных оценок различных параметров, характеризующих качество [145], что стало доказательством принципиальной возможности оценки качества объекта одним количественным показателем, объединяющим различные его свойства и признаки.
В СССР ряд учёных - Г.Г. Азгальдов, А.В. Гличев, 3.Н. Крапивенский, Ю.П. Кураченко, В.П. Панов, М.В. Фёдоров, Д.М. Шпекторов и др. [] создали самостоятельную отрасль знаний - квалиметрию - науку об оценке и улучшении качества продукции.
Квалиме́трия (лат. quales — качество + др.-греч. μετρέω — мерю) — научная дисциплина, предметом которой являются количественные методы оценки качества продукции. Термин предложен группой советских учёных в 1968 году
Объектом изучения квалиметрии является любой предмет или процесс.
В последующие годы это направление в оценке качества успешно развивалось. Были опубликованы монографии [122, 123], в которых предложены общие положения методов оценки качества и технического уровня (ТУ) сложных технических систем (СТС) как в области вооружения и военной техники, так и в гражданской сфере.
В них:
· проведён анализ интегральных и единичных показателей технического уровня;
· разработаны методы принятия решений применительно к задачам оценки качества и технического уровня сложных технических систем;
· приведена процедура поведения экспертиз, которой предшествует формирование основных требований, оценка компетентности и отбор экспертов.
Методы квалиметрии на практике могут эффективно использованы при при проектировании ЭУ перспективных судов путем их комплектования оборудованием, обладающим высоким научно-техническим уровнем, качеством и конкурентосопособностью.
Для определения значений показателей качества продукции судостроения используются следующие методы квалиметрии, классифицируемые по двум группам.
1. По способу получения информации:
· измерительный – основан на использовании технических средств измерения (этим методом измеряют массу, габариты, скорость движения, напряжение);
· расчетный – базируется на использовании информации, получаемой с помощью теоретических или эмпирических зависимостей (применяется на стадии проектирования продукции, например, при определении производительности станочного оборудования по величине подачи);
· регистрационный – основывается на наблюдениях и подсчете числа определенных событий, предметов или затрат (примером применения этого метода может быть определение производительности станка-автомата путем подсчета числа операций, выполняемых в единицу времени);
· органолептический – заключается в определении показателей с помощью органов чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса (например, контроль окраски, наличие царапин).
2. По источнику получения информации:
· традиционный – источником получения информации являются производственные подразделения или лаборатории, позволяющие путем испытаний установить, а в отдельных случаях и проверить, значения показателей, найденных другими методами (например, испытание автомобилей на полигоне, ускоренные испытания двигателей);
· экспертный – дает возможность получения более точных значений величины показателя качества, т.к. анкетный опрос в данном случае проводится с привлечением группы специалистов-экспертов.
Для того, чтобы обеспечить комплектование СЭУ эффективным оборудованием необходимо сравнить значение показателей качества одного и другого вида продукции. На основании сравнения можно будет сделать заключение о том, качество какой продукции будет выше.
Метод оценки уровня качества продукции может быть дифференциальным, комплексным, смешанным.
Дифференциальный метод оценки уровня качества продукции осуществляется сравнением показателей качества оцениваемого вида продукции с соответствующими базовыми или эталонными показателями, т.е. показатель качества оцениваемой продукции P1 сопоставляется с показателем качества базового образца (эталона) P1баз, P2 – с P2баз, …, Pn – с Pnбаз (n – число сравниваемых показателей качества).
Известно, что самыми распространенным методом оценки качества является относительная мера, определенная на основе соотнесения показателей прибора со значениями таких же показателей базового образца (эталона) [8].
Для каждого из показателей рассчитываются относительные показатели качества оцениваемой продукции по формулам:
q1 = Pi/Piбаз (1.1)
q1 =Piбаз/Pi (1.2)
где Pi – числовое значение i-го показателя качества оцениваемой продукции;
Piбаз – числовое значение i-го показателя качества базового образца.
Формула (1.1) используется, когда увеличению абсолютного значения показателя качества соответствует улучшение качества продукции. Такой показатель качества называется «позитивным». По этой формуле можно вычислять относительный показатель качества для мощности, срока службы, производительности, точности, коэффициента полезного действия.
По формуле (1.2) относительный показатель качества определяется тогда, когда увеличение абсолютного значения показателя соответствует ухудшению качества продукции. Такой показатель качества называется «негативным».
В тех случаях, когда значение qi>1, то по данному i-му показателю оцениваемая продукция превосходит базовый образец, если qi=1, то она соответствует базовому образцу, а если qi<1, то она уступает ему.
При использовании дифференциального метода можно не вычислять значения относительных показателей qi.
Достаточно фиксировать результат сопоставления по каждому i-му показателю в качественной форме (продукция по i-му показателю превосходит базовый образец, соответствует или уступает ему). В результате сопоставления показателей дифференциальным методом, могут быть сформулированы следующие результаты оценивания в качественной форме:
· уровень качества оцениваемой продукции выше уровня базового образца, если все значения qi≥1, причем, хотя бы одно значение qi>1 (т.е. продукция по всем показателям не уступает базовому образцу и хотя бы по одному превосходит);
· уровень качества оцениваемой продукции равен уровню базового образца, если все значения qi=1 (т.е. продукция по всем показателям соответствует базовому образцу);
· уровень качества оцениваемой продукции ниже уровня базового образца, если все значения qi≤1, причем, хотя бы одно значение qi<1 (т.е. продукция по всем показателям не превосходит базовый образец и хотя бы по одному показателю уступает ему).
В случаях, когда часть значений относительных показателей качества qi>1, а часть qi<1 (т.е. продукция по одним показателям превосходит базовый образец, а по другим уступает ему), дифференциальный метод не дает результата.
В таких ситуациях все показатели целесообразно разделить по значимости на две группы. В первую группу следует включить показатели, определяющие наиболее существенные свойства продукции, а во вторую – второстепенные. Если в первой группе все относительные показатели больше или равны единице, а во второй – большая часть показателей также не меньше единицы, то можно сказать, что уровень качества оцениваемой продукции не ниже базового образца.
В противном случае оценку уровня качества необходимо проводить другим методом, например комплексным.
Первой разновидностью комплексного метода является использование главного (определяющего) показателя, т.е. показателя, который может, по мнению экспертов, в основном охарактеризовать качество изделия.
Второй разновидностью является метод средневзвешенного показателя.
Средний взвешенный показатель строится как зависимость, аргументами которой являются показатели качества qi и коэффициенты их весомости mi:
Q=S(qi*mi) (1.3)
где S – сумма, произведение или другая функция аргументов с номерами i=1, 2, ..., p.
В качестве показателей qi в формулу входят относительные величины, рассчитываемые по формулам (1.1) и (1.2).
Коэффициенты весомости mi являются безразмерными величинами, удовлетворяющими условию
Smi = 1 (1.4)
Если S mi – сумма, то средний взвешенный показатель имеет вид
Q=S (qi*mi) (1.5)
Приведенные выше выражения могут быть представлены в виде произведения ряда удельных показателей качества:
(1.6)
Недостатком метода средневзвешенного показателя является сложность объективной оценки коэффициентов весомости.
Третьей разновидностью комплексного метода является метод, основанный на интегральном показателе (п. 1.3).
При использовании комплексного метода оценка уровня качества является числом, поэтому вывод о ее результатах очевиден: оцениваемая продукция признается соответствующей уровню качества, определяемому данной группой аналогов, если
Kmin≤Kon≤Kmax (1.7)
где Kon – комплексный показатель качества оцениваемой продукции;
Kmin, Kmax – минимальное и максимальное значение показателя качества аналогов, соответственно.
Если Kon<Kmax, то оцениваемая продукция уступает уровню качества данной группы аналогов, если Kon>Kmax, то она превосходит его.
Дифференциальный и комплексный методы оценки уровня качества продукции не всегда решают поставленные задачи. При оценке сложной продукции, имеющей широкую номенклатуру показателей качества, с помощью дифференциального метода практически невозможно сделать конкретный вывод, а использование только одного комплексного метода не позволяет объективно учесть все значимые свойства оцениваемой продукции.
В этих случаях для оценки уровня качества продукции применяют единичные и комплексные показатели качества, одновременно используя и комплексный, и дифференциальный методы, т.е. оценку производят смешанным методом. Сущность и последовательность оценки этим методом заключается в следующем:
1. Единичные показатели качества объединяют в ряд групп, для которых определяют групповой комплексный показатель качества (наиболее значимые единичные показатели можно в группы не включать, а рассматривать отдельно).
Найденные величины групповых комплексных и отдельно выделенных наиболее важных единичных показателей подвергают сравнению с соответствующими значениями базовых показателей, т.е. применяют принципы дифференциального метода.
Согласно ГОСТ 2.116–84 базовым (эталонным) называется образец продукции, соответствующий передовым научно-техническим достижениям в установленном периоде, как в нашей стране, так и в других промышленно развитых странах. СЭУ перспективных судов должна характеризоваться совокупностью реально достижимых значений показателей качества и соответствует передовым научно-техническим достижениям российского и зарубежного судостроения и судового энергетического машиностроения.
Классификация методов определения эталонов качества была выполнена во ВНИИС и ВНИИмаш в 1970 г. и приведена в Методических указаниях по определению уровня качества промышленной продукции серийного производства. В соответствии с этой классификацией предлагается различать эталоны по назначению и способу их представления [8].
По назначению эталоны (базовые образцы) делятся на три группы:
· эталоны, отражающие достигнутый уровень качества (народнохозяйственный, мировой, высший достигнутый народнохозяйственный или мировой), применяются при оценке качества серийной продукции;
· эталоны, отражающие перспективный народнохозяйственный, или мировой уровень качества, применяются при оценке качества проектируемой продукции с целью создания наилучшего варианта;
· специальные эталоны, применяемые при анализе динамики качества, получении комплексных и интегральных показателей качества и т.д.
По способу представления эталоны могут быть реальными и условными.
Реальные эталоны могут задаваться как конкретными продуктами, так и стандартами качества. Условные эталоны задаются идеальным, планируемым, или максимально (минимально) допустимыми значениями показателей. Эти эталоны создаются путем анализа информации о динамике качества, требований потребителей, возможностей производства и т. д. [8].
При вычислении комплексных показателей в квалиметрии в подавляющем большинстве случаев применяют одну из средневзвешенных формул (арифметическую, геометрическую, гармоническую). При этом считается, что качество может быть определено произведением двух числовых параметров:
· единичного относительного показателя качества;
· коэффициент относительной важности (весовой коэффициент).
Методы определения значения весовых коэффициентов в квалиметрии делятся на следующие три группы [89]:
· экспертные – методы, в которых для определения значений большинства числовых характеристик применяют знания экспертов.
· неэкспертные (аналитические) – методы, в которых преимущественно не привлекаются эксперты, за исключением построения дерева свойств объекта).
· смешанные – это методы, в которых значение некоторой (но не большей) части числовых характеристик объекта определяется экспертным методом, а остальные из них – аналитически.
В настоящее время наиболее распространенным является метод экспертной оценки качества, алгоритм которого представлен на рисунке 1.1.
Формирование группы аналогов и установление значений их показателей. Все включаемые в группу аналоги и оцениваемая продукция должны быть идентичны по назначению и области применения, т.е. должны иметь одинаковые значения классификационных показателей.
В группу входят:
· при оценке разрабатываемой продукции – перспективные и экспериментальные образцы, поступление которых на мировой рынок прогнозируется на период выпуска оцениваемой продукции;
· при оценке выпускаемой продукции – образцы, реализуемые на мировом рынке, значения показателей которых устанавливаются на основе имеющейся на них документации или по результатам испытаний.
3. Выделение базовых образцов из группы аналогов. В качестве базовых образцов выделяют лучшие из группы аналогов на основе метода попарного сопоставления последовательно всех аналогов по значениям оценочных показателей.
Выделение базовых образцов на основе метода попарного сопоставления аналогов осуществляется следующим образом:
· аналог не может быть признан образцом и исключается из последующих сопоставлений, если он уступает другому аналогу по совокупности оценочных показателей, т.е. уступает другому аналогу хотя бы по одному показателю, не превосходя его ни по каким из остальных;
· оба аналога остаются для дальнейшего сопоставления с другими, если по одним показателям лучше первый аналог, а по другим – второй, при этом значения некоторых показателей у аналогов могут совпадать.
В результате попарного сопоставления аналогов остаются аналоги, каждый из которых не уступает ни одному из оставшихся по совокупности оценочных показателей. Оставшиеся аналоги и являются базовыми образцами.
4. Сопоставление оцениваемого образца с базовыми, осуществляемое поэтапно. На первом этапе проверяют соответствие продукции и значений ее показателей международным стандартам, включая ограничения по показателям безопасности, экологии и т.п.; стандартам, техническим условиям и другим действующим нормативным документам на продукцию. Продукция, не соответствующая любому из этих требований, признается уступающей мировому уровню. При выполнении указанных требований переходят ко второму этапу.
На втором этапе сопоставляют оцениваемую продукцию с каждым базовым образцом по значениям оценочных показателей на основе метода попарного сопоставления. При этом сопоставление может привести к одному из следующих результатов:
· оцениваемая продукция уступает базовому образцу, если она уступает ему хотя бы по одному из показателей;
· оцениваемая продукция превосходит базовый образец, если она превосходит его хотя бы по одному показателю, не уступая ему ни по одному из оставшихся показателей;
· оцениваемая продукция равноценна базовому образцу, если значения всех ее показателей совпадают со значениями показателей базового образца.
Если по одним показателям оцениваемая продукция уступает базовому образцу, а по другим его превосходит, то считается, что результат сопоставления не определен.
На рисунке 1.2 показана структурная схема получения экспертных оценок, свидетельствующая о сложности и разнообразии возможных путей их получения.
Рисунок 1.1 – Алгоритм квалиметрической оценки качества объекта
Рисунок 1.2 – Классификация методов получения экспертных оценок [32].
Оценка научно-технического уровня, качества и конкурентоспособности должны быть подвергнуты все технически сложные судовые системы, существенно влияющие как на эффективность, так и безопасность водного транспорта.
Однако, чем больше технических систем используется в экономике, и сложнее их структура, тем труднее проведение экспертных оценок.
Поэтому экспертиза качества по ГОСТ 2.116–84 тысяч возможных вариантов судового оборудования, которые производятся только в России на на десятках предприятиях, с постоянно меняющимся техническим характеристикам, в реальной практике проектирования СЭУ не проводится.
Таким образом, применяемые сегодня методики оценки судов и судового оборудования, разработанные 20 – 30 лет назад, в большинстве случаев, проводятся на основе слабо формализованных и длительных по времени экспертных процедур, снижающих достоверность и не обеспечивающих своевременность получения оценок научно-технического уровня и качества оборудования и затрудняющих процедуру их выбора при проектировании СЭУ.
В результате в настоящее время используется так называемый метод прецедента, когда выбор варианта комплектования осуществляется на основе сложившихся традиций использования того, или иного оборудования хорошо известных проектировщику СЭУ производителей [29].
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 200; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!