какие свойства материалов оценивают экономичность его использования
Показатели экономного использования
Группу показателей экономного использования ресурсов, т.е. сырья, материалов, топлива, энергии и т.д., обычно делят на две подгруппы: первая — показатели экономичности энергопотребления и вторая — показатели экономичности потребления изделием материальных и трудовых ресурсов.
Из показателей экономного использования сырья, материалов, топлива и энергии и трудовых ресурсов на практике наиболее часто используются следующие:
> удельный расход основных видов сырья, материалов, топлива и энергии (на единицу основного показателя качества);
> удельная масса изделия (на единицу основного показателя качества);
> коэффициент использования материальных ресурсов — отношение полезного расхода к расходу на производство единицы продукции;
> коэффициент полезного действия и др.
Эргономические показатели
Эргономика — научная дисциплина, комплексно изучающая соответствие параметров и факторов техники, технологий, условий и процессов труда функциональным возможностям человека и/или группы людей.
Эргономичность техники — это соответствие ее свойств свойствам и характеристикам человека, проявляющимся в процессе труда с помощью технического изделия. Уровень эргономичности — показатель степени соответствия, согласованности, совместимости человека и техники. Низкий уровень эргономичности обусловливает так называемое праксическое состояние работника. Это состояние чрезмерной напряженности и неудовлетворенности процессом и результатом труда, ведущее к снижению производительности труда, увеличению дефектов и брака, возрастанию травматизма и т.д.
Эргономичность техники — целостная характеристика ее специфических свойств, к которым относятся управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость.
Под управляемостью понимается такое взаимодействие человека и изделия, при котором обеспечивается ведущая роль человека за счет его большего быстродействия при управлении работой машины, аппарата или другого изделия. Если работа изделия опережает управленческие действия человека, то это приводит к частичной утрате контроля или к потере управления им, в том числе к аварийной ситуации и эмоциональному стрессу у персонала и другим нежелательным последствиям.
Обслуживаемость — это пространственная доступность регулируемых и заменяемых элементов, что обеспечивает рациональность и легкость действий обслуживающего персонала при монтаже, транспортировке, профилактике, регулировке и ремонтах изделия.
Освояемость — это свойство изделия, обеспечивающее возможность быстрого и легкого овладевания работником знаниями, приобретения умений и навыков работы с техническим изделием.
Обитаемость — эргономическое свойство техники, условия функционирования которой должны быть оптимальными для трудовой деятельности работника (или работников) с данным изделием.
Эргономический показатель технического изделия — это количественная характеристика одного или нескольких эргономических свойств изделия, используемая для определения его соответствия эргономическим требованиям.
К основным эргономическим показателям относят следующие виды показателей:
> антропометрические показатели, характеризующие степень соответствия изделия и его элементов эргономическим требованиям в рабочей зоне (размеры, форма, расположение рукояток, циферблатов, табло, соответствие размерам и форме тела человека и т.д.);
> физиологические и психофизиологические показатели, характеризующие степень соответствия изделия эргономическим требованиям к объему и скорости работы оператора, его силе, способности воспринимать и перерабатывать информацию, в том числе зрительную, слуховую, тактильную (реже — вкусовую и обонятельную), а также приобретать определенные навыки;
> гигиенические показатели, характеризующие влияние среды работы человека на эффективность его деятельности (освещенность вообще и шкал приборов в том числе, температура, влажность, давление, шум, вибрации, перегрузки, запыленность, токсичность, излучения, напряженности электромагнитных полей, условий технологического комфорта и т.д.).
Примеры эргономических показателей изделия: размеры рабочей зоны, усилие (момент) на рукоятке, угол наклона кресла оператора и др.
Общие требования к эргономическим показателям и их классификация по иерархическому предметно-функциональному принципу описаны в ГОСТ 20.39.108-85 «Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора».
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Уточним смысл третьего основного базового понятия материаловедения — свойство, а также производных и составляющих его терминов.
Свойство — важнейшее понятие материаловедения, определяющее области практического применения конкретного вида материала. Возможны следующие его определения. Свойство — это качество или признак, составляющий отличительную особенность материала или соответствующей материальной системы в целом (форм материи, уровня организации вещества или типа вещества, материала и т.д.). Свойство является качественной или количественной характеристикой материальной системы или материала, определяющей их общность или различие с другими материалами или системами.
Существуют три основных группы требований или свойств, определяющих критерии целесообразности выбора того или иного материала для изготовления и эксплуатации конкретного изделия (детали) и конструкции (машины) в целом: эксплуатационные, экономические и технологические.
Эксплуатационные, экономические и технологические свойства
Эксплуатационные свойства материала определяют работоспособность и долговечность изготовленных на их основе изделий, деталей машин и приборов, а также конструкций в целом. Эти свойства определяются комплексом таких механических и физико-химических свойств, как износостойкость и абразивостойкость, жаростойкость и коррозионные стойкость и другие, которые определяют работоспособность изделия и конструкции в целом. Таким образом, физико-химические, механические и ряд других конкретных свойств материала, определяющие вышеперечисленные три группы, следует рассматривать как свойства, производные непосредственно от структуры материала, т.е. определяемые ее специфическими отличиями от других материалов.
Работоспособность — это свойство материала обеспечивать стабильную работу изделия (детали) и конструкции в целом, которая определяется совокупным вкладом механических, физических, физико-химических и химических свойств в общую характеристику эксплутационных возможностей конкретного материала.
Долговечность — это свойство материала и изделия (детали) не разрушаться в течение заданного времени (ресурса).
Работоспособность и надежность материала определяется его качеством.
Качество материала — это совокупность его свойств, обеспечивающих возможность удовлетворения потребностей эксплуатации в соответствии с его практическим использованием в виде соответствующего изделия.
Надежность — свойство материала противостоять хрупкому разрушению.
Конструкционная прочность — это комплекс механических свойств (включающих прочность, жесткость, надежность и долговечность), обеспечивающих стабильную и длительную работу материала и конструкции в целом в условиях эксплуатации при повышенных механических нагрузках.
Стоимостные (экономические) свойства — это характеристики материала, определяющие экономическую целесообразность его практического применения в конкретном изделии и конструкции или конкурентоспособность в целом.
Для сравнения приведем относительную стоимость некоторых металлов (табл. 5.1)
Относительная стоимость некоторых металлов и сплавов
Экономичность товаров
Экономичность как подход к использованию потребительских товаров позволяет беречь природные ресурсы и сырье, частично сократить количество создаваемых при производстве и потреблении товаров отходов. Стремление к экономии денежных средств при покупке и использовании товаров свойственно большинству покупателей (кроме случаев демонстративного потребления у богатых людей).
Сокращение расходов на использование товаров связано с экономичностью товаров, которая обусловливает экономию потребителя на затратах при покупке, эксплуатации, обслуживании, ремонте, утилизации товара. При выборе товара покупатель в первую очередь думает о полезном эффекте, который дает товар, затем о его розничной цене. Если цена товара соответствует индивидуальной потребительной стоимости товара и платежеспособности покупателя, он совершает покупку.
Приобретая товар, покупатель исходит из рациональности покупки. Это субъективная рациональность, которая определяется потребителем путем сопоставления индивидуального полезного эффекта и затрат на покупку.
Однако при покупке технически сложного товара, такого как аудио- или видеотехника, средства связи, офисная техника, транспортные средства, строительные материалы, затраты потребителя не ограничиваются оплатой только покупки. Например, покупка и использование бытового водоочистителя связаны с затратами на приобретение водоочистителя и сменных картриджей для очистки воды. Причем затраты на картриджи существенно превышают затраты на покупку самого водоочистителя.
Приобретение товара должно быть основано на рациональном его выборе, который проходит на основе анализа свойств товаров, выполняющих одну и ту же основную функцию (товары-заменители). Так, для уборки помещения могут быть выбраны: щетка для ручной уборки, электрическая щетка, бытовой пылесос для сухой уборки, бытовой пылесос для влажной уборки, центральный пылесос, робот для уборки помещений. Каждый из этих товаров предназначен для сбора и удаления грязевых частиц и пыли из помещения.
Провести оценку рациональности потребления затруднительно, поскольку затраты времени на работы различаются в зависимости от физиологии человека, пола, возраста, состояния здоровья. Кроме того, степень ценности этих затрат также субъективна.
Показатели экономичности характеризуют затраты на эксплуатацию или потребление товара. Они учитываются при расчете интегрального показателя качества товара.
Затраты потребителя товара складываются из эксплуатационных издержек и капитальных вложений. Эксплуатационные издержки включают в себя издержки на капитальные и средние ремонты, запасные части, смазочные или другие эксплуатационные материалы и т.д.
Капитальные вложения состоят из расходов потребителя на приобретение, монтаж, установку, наладку, настройку товара. В ряде случаев капитальные вложения потребителей расходуются на различные сооружения, необходимость которых обусловлена требованиями
эксплуатации или потребления, например гараж для легкового автомобиля.
Полные затраты потребителя рассчитываются с помощью формулы приведенных затрат. Для этого эксплуатационные издержки суммируются с капитальными вложениями сначала в масштабе года, затем всего срока службы в годах. Экономия на полных затратах потребителей товара определяется посредством вычитания полных затрат но ее использованию из скорректированных полных затрат для аналога. Так, затраты потребителя легкового автомобиля складываются из розничной цены автомобиля, регистрации в ГИБДД, оплаты периодического технического осмотра, транспортного налога, цены обязательной страховки автогражданской ответственности, расходов на топливо и смазочные материалы, расходов на плановое техническое обслуживание и ремонт.
В журнале «Купи Авто» приводятся следующие сведения о затратах потребителей на легковые автомобили за три года эксплуатации (табл. 8.4).
При использовании электробытовых товаров эксплуатационные вложения потребителя связаны с оплатой расходуемой электроэнергии.
(52)
(53)
В европейских странах на основе показателей экономии электроэнергии и воды определяются классы экономичности и энергетической эффективности электробытовых товаров (табл. 8.5).
Показатели энергетической экономичности имеют важное значение для покупателей при выборе и эксплуатации товара, а рациональное использование денежных средств является тенденцией современного потребления товаров. Однако определение среднего потребления электроэнергии бытовыми приборами в конкретных условиях эксплуатации установить сложно, поскольку необходимо анализировать особенности использования товара в быту, количество потребителей в рамках одной семьи и другие данные.
Таблица 8.4
Расходы потребителей на легковые автомобили
Легковые автомобили малого и особо малого классов
Какие свойства материалов оценивают экономичность его использования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оборудование металлообрабатывающее и деревообрабатывающее
Номенклатура. Методы определения и нормирования значений
Metal-working and woodworking equipment. Energy efficiency indicators. Nomenclature. Methods for determining the values and valuations
Дата введения 2012-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков» (ОАО «ЭНИМС»), техническим комитетом по стандартизации ТК 70 «Станки»
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2020 г.
6 В настоящем стандарте реализованы нормы и требования:
Введение
Для преодоления барьеров, сдерживающих развитие энергоэффективности и энергосбережения в Российской Федерации, принят ряд федеральных законов, Указ Президента РФ, постановления Правительства РФ, которые содержат требования и нормы, направленные на повышение энергоэффективности российской экономики. Среди мер, реализующих эти требования, важное место занимает разработка современной нормативной базы. Ранее были выпущены стандарты по энергосбережению, содержащие общие положения по составу показателей энергоэффективности (ГОСТ Р 51541, ГОСТ Р 51380, ГОСТ Р 51387), а также стандарты на промышленное и бытовое оборудование, машины, приборы, регламентирующие показатели энергопотребления (энергоэффективности) этой продукции. Целью настоящего стандарта является установление состава и метода определения показателей энергоэффективности (экономичности электропотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования, развивающего и конкретизирующего положения перечисленных выше законодательных актов и стандартов применительно к указанной группе обрабатывающего оборудования. Применение стандарта при проектировании, испытаниях и эксплуатации обрабатывающего оборудования будет способствовать целенаправленному повышению его энергоэффективности.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования, методы их выбора, определения и нормирования на стадии проектирования и испытания.
Установленные настоящим стандартом показатели включают в нормативные (технические, методические) документы, конструкторскую и эксплутационную* документацию на указанное оборудование и методики его испытания.
Установленные настоящим стандартом показатели применяют для оценки соответствия энергоэффективности оборудования нормативным требованиям (по мере их установления и включения в нормативно-техническую и методическую документацию), для сравнительной оценки оборудования разных моделей, типов и размеров, а также для сертификации по показателям энергоэффективности.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 51380 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям. Общие требования
ГОСТ Р 51387 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения
ГОСТ Р 51541 Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения
3 Термины, определения и сокращения
3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51380, ГОСТ Р 51387, в том числе следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 энергетическая эффективность обрабатывающего оборудования: Характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к этому оборудованию.
3.1.2 показатель энергетической эффективности энергопотребляющего оборудования (экономичности энергопотребления): Абсолютная, удельная или относительная величина потребления или потерь энергетических ресурсов, характеризующая эксплутационные свойства и отражающая техническое совершенство этого оборудования по уровню и степени потребления им энергии при его использовании по прямому функциональному назначению.
3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
4 Общие положения
4.1 Показатели энергосбережения характеризуют деятельность по реализации мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование энергетических ресурсов на всех стадиях жизненного цикла потребителей энергоресурсов.
4.5 Определение показателей энергоэффективности на стадии проектирования оборудования осуществляют расчетно-аналитическим методом на основе информации о режимах обработки заданных деталей (деталей-представителей) с привлечением конструкторско-технологических и статистических данных.
Определение фактических значений показателей проводят экспериментально при испытаниях опытных образцов металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования (приемочных, на производительность, сертификационных) с проведением специальных измерений характеристик для оценки показателей энергоэффективности.
4.6 Назначение тех или иных показателей (из числа установленных настоящим стандартом) для конкретного металлообрабатывающего и/или деревообрабатывающего оборудования осуществляют с учетом:
— применения показателя (при оценке соответствия нормативным требованиям, в т.ч. при сертификации, для сравнительной оценки разных моделей и т.п.);
— технологического назначения оборудования (для токарных работ, шлифования, кузнечно-прессовых работ, электрофизической обработки и т.д.);
— характера обработки (черновая, чистовая, отделочная);
— степени автоматизации оборудования (с ручным управлением, программным управлением, обрабатывающего центра, гибкого производственного модуля и т.п.);
— структуры цикла обработки (последовательности и соотношения времени резания или пластического деформирования и холостого хода).
5 Номенклатура показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования
5.1 Основной показатель
5.1.2 Для сравнения в новой и базовой моделях оборудования определяют относительный удельный расход электроэнергии (коэффициент изменения удельного расхода) 
.
5.2 Дополнительные показатели
5.2.1 КПД оборудования по электроэнергии (цикловой) [1] равен отношению расхода электроэнергии на процесс формообразования (резания, пластического деформирования) к полному расходу электроэнергии оборудованием за цикл обработки тех же деталей.
КПД рекомендуется определять для сопоставления разноразмерных и разнотипных моделей оборудования по экономичности энергопотребления.
5.2.2 Коэффициент использования оборудования по электроэнергии (цикловой) [1] равен отношению фактического расхода электроэнергии оборудованием при обработке заданных деталей к номинальному расходу (произведению суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей на время цикла обработки).
5.2.3 Коэффициент использования оборудования по мощности (цикловой) [1] равен отношению средней (взвешенной) потребляемой за цикл обработки заданных деталей мощности к суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей.
5.3 Формулы для определения значения показателей
5.3.1 Удельный расход электроэнергии (кВт·ч/ед. продукции)
,
5.3.2 КПД оборудования по электроэнергии (цикловой)
,
Технико-экономические характеристики строительных материалов
Оценка экономической эффективности строительных материалов и изделий (равно как и элементов конструкций) при сравнении нескольких вариантов возможных решений производится на единицу измерения (например, на 1 м3 или 1 м2 продукции, на 1000 условных единиц изделия и т. п.), которая отражает конечное потребительское назначение данного вида продукции, по сумме приведенных затрат, учитывающих все расходы на его изготовление (или добычу), транспортирование, хранение, применение и эксплуатацию в течение всего срока службы.
Под эффективными строительными материалами и изделиями понимают такие их виды, производство и применение которых способствует максимальной экономии затрат общественного труда и, прежде всего, снижению стоимости строительства без ухудшения эксплуатационных и эстетических показателей строящихся зданий и сооружений, а также повышению степени механизации и автоматизации труда на заводе и стройке, экономии сырья и топлива, наиболее рациональному использованию капитальных вложений на развитие материально-технической базы строительства.
В проектной практике экономическая эффективность применяемых в строительстве материалов и изделий рассчитывается при сравнении нескольких возможных вариантов решения с использованием взаимозаменяемой продукции, а также для определения рациональной области применения новых материалов и изделий. При сравнении вариантов лучший материал (по эффективности применения) определяется наименьшей суммой приведенных затрат с учетом капитальных вложений в производство данной продукции, себестоимости «в деле» и эксплуатационных расходов.
Важным показателем экономической эффективности материалов и изделий является сроких службы в строительных конструкциях, который определяется, прежде всего, такими рассмотренными выше комплексными свойствами, как долговечность и надежность. В свою очередь, срок службы материалов и изделий определяет основные расходы, связанные с капитальным ремонтом и восстановлением конструкций и отделки зданий и сооружений.
К числу важнейших технико-экономических характеристик строительных материалов и изделий относятся и те, которые прямо или косвенно определяют их соответствие современным индустриальным методам строительства. Так, высокая степень заводской готовности продукции означает, что материал или изделие полностью изготовлены механизированным или автоматизированным способом на предприятии, оснащенном высокопроизводительным оборудованием, а это обеспечивает (по сравнению с построечной доводкой до готовности к применению) повышение качества продукции, рост производительности труда, снижение себестоимости строительства. Например, при увеличении мощности предприятия по производству бетонных и железобетонных конструкций в 4-5 раз себестоимость его продукции снижается на 12-15%, а на заводах по производству мягких кровельных материалов такой же рост выпуска продукции приводит к снижению ее себестоимости на 20-25%.
Производство на специализированных предприятиях (заводах железобетонных изделий, домостроительных комбинатах) укрупненных изделий и элементов конструкций обеспечивает высокую степень сборности, что в условиях типового проектирования на основе каталога унифицированных деталей и механизации труда на заводе и стройке позволяет значительно сократить сроки монтажа зданий и снизить стоимость строительства. Аналогичные результаты достигаются и в процессе отделки зданий применением сборных элементов облицовки (взамен штукатурных и малярных работ), настилкой рулонных покрытий полов в виде полотнищ размером «на комнату» (взамен штучных плиточных материалов и паркета) и т.п. Повышение степени заводской готовности и сборности изделий, в конечном счете, должно способствовать превращению строительной площадки в своеобразный конвейер по выпуску продукции (зданий, сооружений) высокого качества.
В числе технико-экономических характеристик следует обратить особое внимание наматериалоемкость современного индустриального строительства, использующего широкую номенклатуру (около 1000 наименований) конструкционных и отделочных материалов и изделий. Строительство всегда было и остается одной из наиболее материалоемких отраслей народного хозяйства: оно использует свыше 95% продукции предприятий стройиндустрии и промышленности строительных материалов, около 40% вывозимой деловой древесины, около 15-20% продукции металлургической и других отраслей народного хозяйства.
Транспортирование материалов требует огромных материальных и трудовых затрат: общие затраты на все виды перевозок и перемещений строительных материалов и изделий, включая вертикальный транспорт и установку в конструкцию, составляют около 1/3 стоимости зданий и более 60% трудозатрат.
К эффективным конструкционным материалам относят материалы с высокой прочностью и малой плотностью, т.е. такие, которые характеризуются высокими показателями удельной прочности, а также материалы, совмещающие различные функции (например, стеновые материалы с отделанной лицевой поверхностью). Так, применение лицевого кирпича взамен обыкновенного, требующего последующей отделки кладки стен штукатуркой и окраской или облицовки плиточными материалами, обеспечивает экономию не только единовременных расходов и трудозатрат, но и практически снимает последующие эксплуатационные затраты, так как долговечность отделочного слоя; лицевого кирпича равна долговечности; самого материала.
Эффективность конструкционных материалов и изделий оценивают также отношением массы равнозначных несущих конструкций. Так, для определенных областей применения клееной древесины, стали и тяжелого бетона в строительстве одноэтажных производственных зданий это отношение выражается примерно, как 1:2:10, а стоимость некоторых идентичных зданий, построенных из этих материалов, соответственно, как 1:3:4.
Эффективные отделочные материалы характеризуются, с одной стороны, высокими эксплуатационно-техническими и эстетическими свойствами и, прежде всего, их высокой надежностью в течение заданного срока службы, а с другой малой трудоемкостью их применения и простотой ухода в процессе эксплуатации. В общем же задача повышения эффективности применяемых в строительстве конструкционных и отделочных материалов и изделий неотделима от повышения их интегрального качества, т.е. качества продукции в целом.