Формирование параметров конкурентоспособного грузового автомобиля на стадии разработки технического задания

Актуальность исследований. Проблемы повышения конкурентоспособности, завоевания сильных рыночных позиций крайне важны, актуальны и даже, можно сказать, болезненны для подавляющего большинства российских предприятий. Глобализация экономики, вступление России в ВТО, усиление конкуренции на товарных рынках ставят задачу фундаментального переосмысления процессов создания автомобилей, переноса усилий по обеспечению их конкурентоспособности на ранние стадии проектирования, перехода от функционального подхода управления НИОКР в процессный.

Конкурентоспособный автомобиль может быть создан только при принятии оптимальных решений на каждой стадии разработки. В жизненном цикле обеспечения конкурентоспособности сложнотехнических изделий особое место занимает стадия разработки, на которой закладываются экономичность, качество и конкурентоспособность изделия. Экономичность, качество и конкурентоспособность автомобиля в существенной степени определяется именно правильным выбором его параметров при разработке. Основные усилия производителя в жизненном цикле товара должны быть направлены на этап создания, тогда товар будет продаваться без усилий. В условиях рыночной экономики предприятия необходимо вооружить методикой комплексной оценки конкурентоспособности продукции уже на стадии разработки. Это позволило бы избежать неоправданных затрат вследствие просчетов конструкторов, провалов изделия на рынке и, как следствие, банкротства предприятий.

Всякий опытный образец изделия, выполненный в металле, будучи прогрессивным по отношению к предшествующему изделию, все же содержит элементы консерватизма. Вносить изменения в конструкцию в изготовленный образец намного труднее, чем делать это своевременно в соответствующей проектной документации. Необходимы такие методы рационализации, которые позволили бы уже на стадии проектирования выбирать оптимальные агрегаты и параметры автомобиля.

В отечественной практике разработки новых конструкций очень редко применяются технико-экономический анализ (ТЭА) и рационализация параметров создаваемой техники, что приводит к большим потерям времени, людских ресурсов при устранении недостатков и к постановке в серийное производство неэффективных машин.

На стадии разработки происходит трансформация требований потребителей в техническую документацию. Основная часть процессов проектирования, кроме творческих, может быть стандартизована. Технология разработки новой продукции должна обеспечивать реализацию принципа «делать правильно с первого раза». Ошибки, допущенные при разработке, трудно исправить, а само исправление требует значительных затрат и времени. На современном уровне развития науки и техники большинство технических решений могут быть реализованы в конструкции, но их использование должно быть экономически обосновано. В мире накоплен большой опыт разработки автомобилей, проведены обширные исследования. Несмотря на это, в машиностроении пока нет научно обоснованного метода проектирования автомобилей, который учел бы интересы всех участников процесса производства и эксплуатации новой модели, общепринятые методы разработки автомобилей несовершенны: недостаточно используются инструменты стратегического маркетинга, на предпроектном этапе не производится детальный анализ требований потребителей, в техническом задании (ТЗ) принимаются параметры, которые не всегда рациональны с точки зрения потребителя, недостаточно используются результаты НТП, не в полной мере ведутся работы по оптимизации конструкции, что негативно отражается на уровне конкурентоспособности новой техники. В результате потребители несут огромные эксплуатационные затраты на техническое обслуживание (ТО) и ремонт автомобилей. Так, трудоемкость содержания в технически исправном состоянии автомобилей в 6−8 раз больше трудоемкости их изготовления, а за весь амортизационный период — в 60−70 раз. В связи с тем, что сложная технико-коммерческая проблема разработки конкурентоспособных грузовых автомобилей (ГА) не полностью решена, тема диссертации является актуальной.

Объектом исследования является грузовой автомобиль, а предметом исследования — методы формирования параметров конкурентоспособного грузового автомобиля в техническом задании.

Цель работы — разработка методики формирования параметров конкурентоспособного автомобиля на стадии разработки технического задания.

Методы исследования: теория комплексно-системного подхода к проектированию машинтеория экономико-математического моделированиятеория принятия решенийтеория многопараметрической оптимизациитеория системрасчет и дисконтирование денежных потоковкластерный анализимитационное моделированиетеория технико-экономического анализа и оценки качества, конкурентоспособности изделийтеории квалиметрии, исследований операций.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Алгоритм формирования параметров грузового автомобиля в техническом задании, заключающийся в последовательной сравнительной оценке в три этапа принятых на предпроектной стадии технико-экономических параметров по критериям чистая текущая стоимость, коэффициент качества, коэффициент конкурентоспособности аналогов. При этом соблюдается принцип перехода на следующий этап только после достижения критерия, превышающего показатель аналога, позволяющий обеспечить новой модели конкурентоспособность на выбранном сегменте рынка.

2. Методика выбора рациональных агрегатов новой модели, заключающаяся в выборе альтернативных агрегатов и расчете чистой текущей стоимости (ЧТС) автомобиля с этими агрегатами в одних и тех же условиях эксплуатации и выбирается тот агрегат, при установке которого ЧТС автомобиля больше, чем у конкурентов. При наличии в оптимальной зоне, формируемой критерием ЧТС и главным параметром, нескольких агрегатов определяется их коэффициент качества и выбирается агрегат с наибольшим коэффициентом качества. Методика позволяет обеспечить автомобилю большую экономическую эффективность, чем у конкурента, сократить временные и материальные затраты на разработку.

3. Новый метод оценки конкурентоспособности грузового автомобиля, осуществляемый в следующей последовательности: 1) показатели качества изделия по схожим признакам объединяются в группы- 2) методом профилей определяются групповые комплексные показатели качества- 3) суммированием произведения комплексных показателей качества и их коэффициентов весомости, определяемых методом анализа иерархий, рассчитывается интегральный коэффициент качества изделия- 4) рассчитывается коэффициент конкурентоспособности или путем отношения коэффициента качества к цене автомобиля, или отношением цены, определенной из функции зависимости цены от качества для аналогов, к цене новой модели.

4. Пятифакторная регрессионная модель определения цены грузовых автомобилей в зависимости от грузоподъемности, снаряженной массы, мощности двигателя, максимальной скорости и динамического фактора на первой передаче, позволяющая прогнозировать цену на стадии разработки технического задания новой модели, когда известны только основные параметры машины.

5. Новые формулы, определяющие степень влияния параметров автомобиля и условий эксплуатации на долговечность шин и годовую трудоемкость технического обслуживания, позволяющие при разработке оперативно оценить влияние конструкторско-технологических решений на потребительские свойства автомобиля.

Достоверность научных положений диссертации подтверждается полнотой и обстоятельностью анализа методов разработки изделийкорректным применением теории систем и принципов разработки конкурентоспособных изделийкорректностью выбора исходных допущений и ограничений при определении оценочных критериев новой модели и конкурентовадекватностью используемого алгоритма выбора параметров изделия исследуемой областиудовлетворительным совпадением результатов расчета по предложенным методам и формулам с результатами расчетов по существующим формулам и результатами экспериментальных исследованийприменением апробированного научно-методического аппарата регрессионного анализа, апробацией основных положений работы в научных публикациях автора и на научно-технических конференциях.

Практическая ценность работы определяется прикладным характером научных положений, алгоритмов, выводов, рекомендаций, которые могут быть использованы на предприятиях автомобилестроения при реализации функции управления процессом разработки конкурентоспособных ГА. Методика формирования технико-экономических параметров грузового автомобиля на этапе разработки технического задания способствует обеспечению экономической эффективности, качества, конкурентоспособности проектируемой модели с минимальными трудовыми, материальными и временными затратами. Алгоритм принятия параметров ГА и методика выбора рациональных агрегатов позволяют разработчику принять правильные решения, оптимизировать параметры автомобиля имитационным моделированием. В ходе разработки оценочных методов, их апробации получены результаты, имеющие самостоятельную ценность: определены степень влияния 28 технико-эксплуатационных параметров на цену развозного автомобиля К-43ХХпроизведено измерение качества и конкурентоспособности 14 моделей шин, 5 седанов бизнес-класса, 3 магистральных тягачей, 7 моделей дизельных двигателей.

Реализация результатов работы. Комплексно-системная технология создания новой модели ГА, а также методы оценки экономической эффективности, качества и конкурентоспособности, выбора агрегатов автомобиля, однокритериальной многопараметрической оптимизации параметров используются при выполнении планов НИОКР ОАО «КАМАЗ», внедрены в практику разработки новых моделей ГА в ОАО «КОМ», применяются в учебном процессе в Камской государственной инженерно-экономической академии.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Современные тенденции развития автомобилестроения России» (Тольятти, 2004, 2005), «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2004), «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, 2005), «Студенчество. Интеллект. Будущее» (Набережные Челны, 2005), «МАМИ» (Москва, 2005). Диссертация неоднократно докладывалась на кафедре «Автомобили и автомобильные перевозки» Камской государственной инженерно-экономической академии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 28 печатных трудов, из них 11 статей в центральных журналах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 140 наименованийсодержит 150 страниц машинописного текста, 13 рисунков, 29 таблиц, приложения приведены на 24 страницах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Анализ методов проектирования машиностроительной продукции, оценки качества и конкурентоспособности показал, что основным недостатком большинства процессов разработки является то, что недостаточно полно учитываются требования потребителя, практически ни в одном из существующих процессов проектирования не определен порядок выбора параметров при формировании технического задания, нет универсальных методов, позволяющих объективно оценить качество и конкурентоспособность товаров на этапах их жизненного цикла.

2. Предложен алгоритм формирования параметров грузового автомобиля в техническом задании, заключающийся в последовательной сравнительной оценке в три этапа принятых в предпроектной стадии технико-экономических параметров по критериям чистая текущая стоимость, коэффициент качества, коэффициент конкурентоспособности аналогов. При этом соблюдается принцип перехода на следующий этап только после достижения критерия, превышающего показатель аналога, позволяющий обеспечить новой модели конкурентоспособность на выбранном сегменте рынка.

Принятые на основе данного алгоритма ТЭП позволяют обеспечить конкурентные преимущества новой модели на ранних стадиях проектирования на выбранном сегменте рынка, так как при решении технико-коммерческих проблем интересы потребителя поставлены на первое местопо интегральному показателю качество/цена модель не уступает аналогамна всех этапах разработки автомобиля, начиная с маркетинговых исследований, применяются самые передовые методы моделирования, оптимизации, оценки экономической эффективности, качества и конкурентоспособностипроектирование ведется с учетом перспективных показателей, которые будут достигнуты к началу освоения новой моделиразработка технического задания ведется с учетом времени выхода новой модели на рынокпредварительно выбранные параметры проходят трехуровневую рационализацию, и переход от одного уровня к другому осуществляется только при превосходстве выбранного критерия над аналогами. Данный алгоритм апробирован на примере развозного автомобиля К-43ХХ — для этой модели выбраны технико-экономические параметры, обеспечивающие превосходство над конкурентами по потребительским свойствам.

Оценка соответствия ТЭП новой модели, принятых по вышеприведенному алгоритму, техническому заданию проводится по предложенному алгоритму ускоренной стендово-дорожной доводки опытной конструкции, учитывающему все этапы доводочных работ и порядок их выполнения.

3. Разработана методика выбора рациональных агрегатов новой модели, заключающаяся в выборе альтернативных агрегатов и расчете ЧТС автомобиля с этими агрегатами в одних и тех же условиях эксплуатации. При этом выбирается тот агрегат, при установке которого ЧТС автомобиля больше, чем у конкурентов. При попадании в оптимальную зону нескольких агрегатов определяется их коэффициент качества и выбирается агрегат с наибольшим коэффициентом качества. Методика позволяет обеспечить автомобилю большую экономическую эффективность, чем у конкурента, сократить временные и материальные затраты на разработку. По данной методике для развозного автомобиля К-43ХХ из возможных 8 моделей выбран двигатель Cummins В 145 20. Этот двигатель обеспечивает автомобилю максимальную скорость 100 км/ч, соответствует нормативам Евро-2 и обеспечивает наибольшее значение ЧТС.

4. Предложен новый метод оценки конкурентоспособности грузового автомобиля, осуществляемый в следующей последовательности: 1) показатели качества изделия по схожим признакам объединяются в группы- 2) методом профилей определяются групповые комплексные показатели качества- 3) суммированием произведения комплексных показателей качества и их коэффициентов весомости, определяемых методом анализа иерархий, рассчитывается интегральный коэффициент качества изделия- 4) рассчитывается коэффициент конкурентоспособности или путем отношения коэффициента качества к цене автомобиля, или отношением цены, определенной из функции зависимости цены от качества для аналогов, к цене новой модели. Метод позволяет в кратчайшие сроки с минимальными затратами объективно оценить конкурентоспособность модели на ранних стадиях разработки. Расчет коэффициента конкурентоспособности, в отличие от многих известных методов измерения, производится строго лишь по его индивидуальным параметрам, т. е. нет необходимости выбора базового изделия. По данной методике определены качество и конкурентоспособность 7 двигателей, 14 шин, 5 седанов бизнес-класса и 3 магистральных тягачей. Результаты оценок практически совпадают с мнениями экспертов и результатами оценки по методу «профилей».

В целях оценки качества и конкурентоспособности развозных грузовых автомобилей предложены 70 показателей, которые значимы с точки зрения потребителя. Показатели классифицированы на семь групп таким образом, что внутри групп они равнозначны между собой: размерные, силовые, динамические, экономические, нормативно-правовые, эргономика и дизайн, комплектация. Такая классификация параметров облегчает проведение маркетинговых исследований и составление технического задания, позволяет сравнивать параметры аналогов по тем или иным потребительским свойствам.

5. Разработана пятифакторная регрессионная модель определения цены ГА в зависимости от грузоподъемности, снаряженной массы, мощности двигателя, максимальной скорости и динамического фактора на первой передаче, позволяющая прогнозировать цену на стадиях разработки ТЗ новой модели, когда известны только основные параметры машины. Модель соответствует всем критериям достоверности. Отклонение цены автомобиля ГАЗ-ЗЗЮ «Валдай», определенной по предложенной модели, от заводской цены составило 6,3%.

6. Определено влияние 28 технико-эксплуатационных параметров на конкурентную цену среднетоннажного автомобиля К-43ХХ, грузоподъемностью 5,5 тонн, и установлены их коэффициенты мультипликации, что позволяет управлять конкурентоспособностью проектируемой модели. Согласно расчетам, наибольшие значения коэффициентов мультипликации принадлежат таким параметрам, как грузоподъемность автомобиля (4,11), стоимость и расход топлива (-2,1%), КПД двигателя (2,1%), коэффициент технической готовности (2%), снаряженная масса (-1,62%), КПД трансмиссии (1,66%), коэффициент сопротивления качению (-1,64%),.

7. Предложены новые формулы, определяющие степень влияния параметров автомобиля и условий эксплуатации на долговечность шин и годовую трудоемкость технического обслуживания, позволяющие при разработке оперативно оценить влияние конструкторско-технологических решений на потребительские свойства автомобиля. По усовершенствованной формуле для 20 шин двух моделей был рассчитан их ресурс. Отклонение расчетных значений ресурса от экспериментальных составило 3%. По предложенным формулам была рассчитана годовая трудоемкость ТО автомобиля КамАЗ-6520, составившая 380 чел-ч, и ее изменение при замене двигателя КамАЗ-740.51−320 на двигатель ЯМЗ-238Д, согласно расчетам, приведет к увеличению трудоемкости на 1 чел-ч.