3. Надежность системы привода и экономические показатели

Критерием оптимизации надежности устройства может быть принят во многих случаях дополнительный экономический эффект. Когда качественные элементы эффекта тождественны у сравниваемых вариантов, тогда под дополнительным экономическим эффектом следует понимать доход в течение некоторого времени, определяемый экономией эксплуатационных расходов, обусловленной повышением надежности привода за счет дополнительных капиталовложений [30].

Экономическая эффективность есть разность приведенных затрат по сравниваемым вариантам 1 и 2:

При где k - капиталовложения (единовременные затраты); C - эксплуатационные расходы; - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; плановая экономия, устанавливаемая обществом в соответствии с заданными темпами накоплений, идущих на расширение воспроизводства фондов; - годовая экономия от внедрения новой техники.

Лучший вариант привода при сравнении вариантов определяем из условия Дополнительный экономический эффект за амортизационный срок службы

Выделяем из себестоимости амортизационные отчисления с нормой Тогда экономия на эксплуатационных расходах без учета амортизационных отчислений увеличится на величину и будет равна Подставим в выражение (179): Так как то

Представляем, что дополнительный экономический эффект наибольший, если интенсивность отказов системы оптимальна:

Повышение надежности привода влияет на общие затраты, идущие на восстановление устройства, выходящего из строя внутри срока службы Кроме того, изменяется годовая экономия от сокращения потерь при простоях автоматической системы.

Величина - экономия в течение года от уменьшения интенсивности отказов i-го элемента

где - интенсивность отказов i-го элемента в базовом варианте; - то же в рассматриваемом варианте; - средняя стоимость восстановления i-го элемента, принимаемая одинаковой для сравниваемых вариантов; - средний ущерб от простоя привода; - экономия на эксплуатационных расходах.

Приращение стоимости элемента при повышении надежности есть функция вида

Параметр численно равен приращению стоимости элемента при снижении интенсивности отказов его в 2,7 раза. Таким образом, дополнительный экономический эффект при изменении составляет

Здесь предполагаем, что амортизационные сроки службы системы в целом и всех ее элементов совпадают. Если это не так, то

где При повышении надежности i-го элемента дополнительный экономический эффект сначала возрастает, а затем падает, т. е. существует максимум Возьмем производную от

откуда

Экономический эффект от повышения надежности всей системы

В процессе оптимизации уровня надежности системы привода большое значение имеет выбор способа повышения надежности элементов. Как правило, меньше всего затрат требует способ разгрузки элементов по мощности. Рассмотрим также другой подход к оптимизации надежности системы привода.

Интенсивность внезапных отказов недублированной системы привода определим по формуле

где - количество базовых элементов; - количество элементов i-го наименования; - коэффициент нагрузки, равный отношению мощности, рассеиваемой в элементе, к номинальной мощности;

Интенсивность отказов i-го элемента есть отношение

где устанавливается статистически.

Среднее время между отказами системы привода есть Оптимальное значение коэффициента принимаемое одинаковым для всех элементов, определим из минимума суммы

где - стоимость системы привода с заданной номинальной мощностью; - средняя стоимость элемента в рассчитанной системе с известной номинальной мощностью; - расходы в единицу времени, вызванные простоем привода; - остальные эксплуатационные расходы; - требуемый срок эксплуатации системы (например, равный сроку окупаемости); - среднее время восстановления между отказами. Первая составляющая характеризует первоначальные капитальные затраты, вторая составляющая - затраты, связанные с заменой отказывающих элементов, третья составляющая - ущерб от простоя привода.

Рис. 81

На рис. 81 изображена зависимость для случая, когда Оптимальное значение коэффициента нагрузки Ему соответствуют ч и число отказов системы привода, равное четырем.