Вимоги до області експерименту

До області експерименту входять:

· об’єкт дослідження;

· вхідні фактори;

· вихідні параметри.

Вимоги до об’єкту досліджень:

· результати дослідів повинні бути відтворюваними;

· об’єкт досліджень повинен бути керованим.

Відтворюваність об’єкту досліджень обумовлена можливістю за одних і тих же початкових умов отримати значення вихідних величин у межах похибки. Якщо при постійних значеннях вхідних факторів, величина функції відгуку залежатиме від часу проведення експерименту (у різні дні досліджень отримано суттєво відмінні результати), то це означає, що об’єкт досліджень є невідтворюваним. Ймовірною причиною цього явища є неправильний вибір елементів області експерименту.

Вимоги до вхідного фактору:

· керованість;

· можливість зміни і фіксування;

· забезпечення високої точності замірів.

Вимоги до групи факторів:

· некорельованість;

· сумісність.

Одною із головних вимог до групи вхідних факторів, величини яких цілеспрямовано змінюється у процесі досліджень є їх незалежність (некорельованість). Якщо зміна величина одного із таких чинників призводить до зміни величини іншого, то отримати об’єктивні результати експерименту неможливо.

Вимоги до вихідного параметру:

· кількісний вигляд;

· вираження одним числом;

· заданому набору значень має відповідати одне число;

· точність величини;

· універсальність;

· простота обчислення.

Класична методика наукових досліджень у царині деревооброблення ґрунтується на використанні критеріїв ефективності (вихідних параметрів) того чи іншого процесу. До сьогодні у якості цих критеріїв використовували технологічні або економічні показники.

Наприклад, у процесах абразивного оброблення деревини і деревних матеріалів для оцінки ефективності використовують наступні технологічні критерії:

· продуктивність Q:

, см³/с, (9.1) або , г/с, (9.2)

де V_з..м. – об’єм знятого матеріалу, см³;

G_{з.м .} – маса знятого матеріалу, г;

t – час оброблення, с.

· питома продуктивність q:

, см³/см²·с, (9.3) або , г/ см²·с, (9.4)

де S – площа поверхні оброблюваного матеріалу, см²;

· стійкість оброблюваного інструмента С, хв. (як правило, стійкість оцінюється часом роботи інструмента до граничного спрацювання);

· якість оброблюваної поверхні, яка оцінюється наявністю дефектів та висотою мікронерівностей;

· питомі нормальна Р_питу та дотична Р_питх складові сили різання:

, Н/мм, (9.5) Н/мм, (9.6)

де Р _у – нормальна складова сили різання, н;

Р_х – дотична складова сили різання, н;

В – ширина оброблюваної поверхні, мм.

· здатність ріжучої поверхні інструмента впроваджуватись в оброблюваний матеріал під дією нормальної складової сили різання:

, см³/Н, (9.7)

де λ - коефіцієнт ріжучої здатності інструмента;

· коефіцієнт оброблення К_м:

(9.8)

· продуктивність обладнання (наприклад калібрувального):

, п.м/змін., (9.9)

де Тз – тривалість зміни, хв;

Т_з.пр. – сумарний час заміни інструмента, приведений до загальної кількості правок, хв.;

К_р – коефіцієнт використання робочого часу;

К_м - коефіцієнт використання машинного часу.

Використання тільки окремих критеріїв для оцінки ефективності із списку вищенаведених не дає можливість отримати повну картину процесу і як наслідок ускладнює проведення оптимізації. Так наприклад, висота мікронерівностей оброблюваної поверхні без поєднання із зносостійкістю оцінює тільки можливість отримання оброблюваної поверхні з мінімальною шорсткістю, але не дає змогу окреслити шляхи зменшення витрати інструмента.

Метод вибору великої кількості технологічних чинників для оцінки ефективності процесу шліфування позбавлений вище наведених недоліків, але з другої сторони призводить до суттєвого збільшення складності і трудомісткості досліджень, а інколи і унеможливлює здійснення оптимізації. Окрім цього, метод технологічного оцінювання процесу не дозволяє співставити матеріально-фінансові затрати для покращення власне технологічних параметрів. Для вирішення цієї проблеми часто пропонується використання економічного оцінювання процесів механічного оброблення за допомогою наступних критеріїв:

¨ загальна економічна ефективність Е_к :

Е_к=Е_т.з.+Е_ш.і.+Е_к.в.+Е_т.з, грн., (9.10)

де Е_{т. з} – економія трудових затрат, зумовлена зменшенням робочого часу на виконання певної програми виробництва, грн.;

Е_ш.і – економія інструмента, зумовлена збільшенням його зносостійкості за визначений період, грн.;

Е_к.в – економія (збільшення) капітальних вкладень, грн.;

Е_т.з – економія текучих затрат від зменшення собівартості оброблення;

¨ річний економічний ефект від пропонованих заходів Ер:

Е_р= [(С_д+Е_н·К_д.к.в.)-(С_п+ Е_н·К_д.п.в)]·А_{річ .}, грн. (9.11)

де С_д – питома собівартість процесу оброблення до проведення заходів з удосконалення, грн.;

С_п – питома собівартість процесу оброблення після проведення заходів з удосконалення, грн.;

Е_н – нормативний коефіцієнт порівняльної ефективності додаткових капітальних вкладень, грн.;

К_д.к.в – питомі капітальні вкладення до проведення заходів, грн.;

К_д.п.в – питомі капітальні вкладення після проведення заходів, грн.;

А_річ – річний об’єм оброблення, шт.;

¨ коефіцієнт економічності К_е:

, п.м./хв. грн., (9.12)

де П – продуктивність роботи обладнання за зміну, п.м./зміну;

С – собівартість одного погонного метра шліфування, грн.;

¨ чиста поточна теперішня вартість NPV:

, грн., (9.13)

де СF_t – надходження грошових потоків у кінці періоду t, грн.;

k – бажана норма прибутковості (рентабельності), %;

n – кількість періодів;

I₀ – початкові вкладення (інвестиції), грн.;

¨ найменші поточні (дисконтовані витрати) В

, грн., (9.14)

де I_t – інвестиції, що здійснюються у період t, грн.;

C_t – поточні витрати (технологічна собівартість), грн.;

¨ інвестиції І₀ :

, грн., (9.15)

де В₀ – вартість обладнання, грн.;

В_{м.в .} – витрати на встановлення, грн.;

В_п – вартість площ під обладнання, грн.;

В_і – вартість інструмента, грн.;

¨ поточні витрати С_t:

, грн., (9.16)

де В_е – вартість електроенергії на технологічні цілі, грн.;

З_в.р. – зарплата виробничих робітників, грн.;

Н_з – нарахування на зарплату, грн.;

В_у.е. – витрати на утримання та експлуатацію обладнання, грн.;

¨ питомі інвестиції k:

, грн. год/п.м., (9.17)

де Q – об’єм інвестування;

П – продуктивність обладнання, п.м./год.;

¨ мінімальні питомі інвестиції І_з:

, грн., (9.18)

де С – питома собівартість шліфування, грн.;

Е_н – нормативний коефіцієнт освоєння інвестиційного фонду.

Незаперечним фактом є те, що технологічні процеси оброблення деревини та виготовлення меблів, на сьогодні, в Україні базуються на покращенні кількісних показників продуктивності та забезпеченні параметрів якості продукції.

Таким чином, методика використання технологічних критеріїв оцінки ефективності процесів механічного оброблення деревини дозволяє розробити заходи, що покращать якість оброблюваної поверхні, збільшать ріжучу здатність інструмента і продуктивність процесів за рахунок зміни величини режимних параметрів, вибору структурних та конструктивних показників інструмента, удосконаленню конструкції обладнання тощо.

Методика співставлення витрат, що необхідно здійснити на момент впровадження результатів досліджень і грошових надходжень, на які можна очікувати в майбутньому (випадок застосування комплексних технологічно-економічних критеріїв оцінки ефективності процесу), сутність якого, як правило, полягає у визначенні різниці між сумою грошових надходжень, дисконтових до поточної їхньої вартості і сумою необхідних дисконтових витрат дозволяє розробити заходи, аналогічні випадку використання технологічних критеріїв оцінки ефективності процесу оброблення за умови мінімальних витрат на реалізацію та максимальних прогнозованих надходжень.

Нами зроблений висновок про те, що дві вище описаних методики, не зважаючи на їх широке застосування у дослідженнях процесів механічного оброблення деревини і деревних матеріалів, потребують доопрацювання і удосконалення.

Сутність цієї тези спричинена наступними міркуваннями.

1. Концепція сталого розвитку, що визнана світом, як модель майбутнього існування не знаходить широкого застосування у нашій державі. Якщо брати до уваги значну енергомісткість та екологічну небезпеку саме процесів деревооброблення та виготовлення меблевих виробів, то розвиток теорії еколого-енергооощадного оброблення деревини та виробництва меблів набуває надзвичайно актуального і безальтернативного значення.

2. В умовах обмеженості матеріальних ресурсів (в першу чергу йдеться про ресурси сировини та електроенергії) і необмеженості матеріальних потреб (ситуація ще більш ускладнюється невпинним збільшенням населення земної кулі) вести мову тільки про техніко-економічну ефективність будь-якого технологічного процесу, яка, як правило, передбачає збільшення продуктивності за умови мінімізації інвестицій, виражених у грошовому еквіваленті, не тільки за своєю суттю не вірно, але й недопустимо.

3. Друга половина ХХ сторіччя відзначається підвищеними темпами виготовлення замінників масивної деревини для потреб промисловості з метою заощадження природних запасів деревини, які мають окрім важливого сировинного значення беззаперечне екологічне. Початок ХХІ сторіччя змістив акценти в сторону економії вже “малоцінної” деревної сировини для виготовлення деревнопохідних замінників.

Виходячи з вище викладеного, ефективність процесів механічного оброблення деревини і деревних матеріалів не логічно оцінювати швидкістю зняття оброблюваного матеріалу, який має вирішальне глобально-екологічне значення. Очевидно більш правильним є використання з метою оцінки ефективності процесу критеріїв, які б враховували мінімальну кількість знятого матеріалу за умови максимуму зносостійкості інструмента і мінімуму загальних інвестиційних затрат.