Если объем автоматизации судовых процессов не был определен исходя из приведенных выше факторов, то в решении этого вопроса определяющими будут экономические соображения. Особенно это относится к гражданскому судостроению. Экономический аспект проблем автоматизации представляется при этом следующим образом.

Оборудование и эксплуатация автоматизированного технологического объекта связаны с дополнительными затратами. С другой стороны, автоматизация, как правило, повышает эффективность объекта, которая выражается в виде прибыли для предприятия, которое его эксплуатирует. С чисто экономической точки зрения критерий для,определения оптимального объема автоматизации заключается при этом в установлении такой величины общих затрат, при которой обеспечивается максимальная экономическая эффективность.

Более точно экономически оправданный объем автоматизации может быть определен только на основе детального экономического расчета. Для этого необходимо располагать возможностью учета и количественной оценки всех составляющих стоимости и факторов, обеспечивающих повышение эффективности. Очевидно, такая возможность весьма проблематична.

Ниже предпринимается попытка дать обзор наиболее важных факторов, определяющих стоимость и обеспечивающих повышение эффективности.

Стоимость автоматизации судов. Факторы, определяющие стоимость автоматизации, можно разделить, во-первых, в зависимости от их роли в процессе воспроизводства, например от их влияния на основные капиталовложения, эксплуатационные расходы и т. д. Другой аспект классификации этих факторов вытекает из рассмотрения их временного характера. В соответствии с этим различают фиксированные (постоянные во времени) и переменные (зависимые от времени) составляющие стоимости.

При этом анализ затрат, связанных с автоматизацией судов, должен учитывать прежде всего следующие факторы.

а) Основные капиталовложения. Капиталовложения определяются разовыми финансовыми затратами на закупку необходимых технических средств автоматизации, включая и обслуживающие их принадлежности (блоки питания, кабели, аварийные электрические агрегаты и т. д.). В случае крупных рассредоточенных установок (например, на супертанкерах) стоимость кабельных соединений может составлять при определенных условиях значительную часть от общей стоимости средств автоматизации. Если устройство автоматизации включает в себя вычислительную машину для управления процессами, то к весьма значительной стоимости самой машины, т. е. узлов 11 элементов, добавляются еще затраты на покупку или разработку средств программирования.

Другую часть стоимости составляют затраты на проектирование, Монтаж и ввод в эксплуатацию автоматической системы. При применении традиционных методов автоматизации эта стоимость составляет величину порядка 30—60% общей стоимости аппаратуры. Если же речь идет о первом применении нового метода автоматизации (например, системы оптимизации), или об опытном внедрении вычислительной машины для управления процессами, то финансовые затраты на подготовку к эксплуатации, которая продолжается иногда до 5 лет, могут при определенных обстоятельствах многократно превышать стоимость аппаратуры. Такие случаи внедрения носят обычно опытный характер, поэтому эти затраты на отдельном судне не должны в полной мере включаться в расчет рентабельности.

Наконец, должны еще учитываться так называемые сопутствующие затраты. Сюда относятся наряду с прочими разовые затраты на помещения, необходимые для размещения аппаратуры (помещение для средств управления, помещения для централизованных устройств и т. д.), включая их оборудование (освещение, вентиляцию, кондиционирование воздуха и т. д.). Все эти расходы должны быть целиком отнесены к категории фиксированных стоимостей.

б) Затраты на обслуживание и ремонтные работы. Для поддержания работоспособного состояния и стабильности характеристик любой автоматики4 необходимы определенные затраты на ее обслуживание. В простейшем случае обслуживание ограничивается устранением загрязнений или заменой неожиданно вышедших из строя элементов (аварийный ремонт). Однако в настоящее время потребителей во всех случаях ориентируют на проведение через твердо установленные или произвольные (ориентировочные) интервалы времени профилактических осмотров и ремонтов, прежде чем износ, усталость или старение приведут к выходу из строя (отказу) устройства.

Наряду с обслуживанием и содержанием в исправности восстановление (ремонт) вышедших из строя устройств автоматизации производится на судах в незначительном объеме ввиду ограниченных ремонтных возможностей на борту. Следствием этого является «замораживание» на судне значительных материальных ценностей в виде необходимых запасных устройств, которые в большинстве случаев представляют собой целые функциональные узлы.

Другой статьей эксплуатационных расходов являются затраты на содержание обслуживающего персонала, а также на техническое оборудование необходимых помещений.

Отсюда видно, что затраты на уход и ремонтные работы содержат в себе как твердые, так и переменные во времени составные части.

в) Затраты на расходные средства эксплуатации. Стоимость энергии, расходных материалов и вспомогательных средств, потребляемых во время эксплуатации систем автоматизации, является по своему характеру зависимой от времени и имеет лишь второстепенное значение. Сюда, наряду с прочим, относится стоимость необходимой вспомогательной энергии (электрической, пневматической, а в определенных случаях и гидравлической), а также расходуемой бумаги, красящих лент, чернил для устройств информации и т. д.

В противоположность этому более значительными являются затраты на приобретение и постоянное содержание в исправности устройств для обеспечения вспомогательной энергии, которые особенно высоки в случае пневматических средств автоматизации. Для электрических систем и устройств автоматизации, кроме того, необходимо предусмотреть возможность обеспечения средствами аварийного питания при выходе из строя судовой сети. Однако ввиду того, что эти средства в большинстве случаев к объему устройств автоматизации не относятся, они уже учтены в основных капиталовложениях. Расходы на их постоянное содержание в исправности могут быть также отнесены к уже рассмотренным выше затратам на уход. В случае пневматических устройств автоматизации особенно интенсивного ухода требуют как раз источники вспомогательной энергии.

г) Прочие затраты. С автоматизацией судна возрастает и его общая стоимость. В связи с этим неизбежно растут и затраты на страхование, которые представляют собой переменный во времени стоимостный фактор.

К группе затрат должны быть отнесены также убытки в случае выхода автоматики из строя. Высокоавтоматизированные суда рассчитаны таким образом, что реализация требуемых показателей возможна при полной работоспособности устройств автоматизации. Поэтому, несмотря на то, что согласно законодательным положениям при частичном или полном выходе автоматики из строя должны быть обеспечены необходимые аварийные режимы работы с ручным управлением, все-таки возникают определенные экономические потери, величина которых определяется степенью важности поврежденного устройства в автоматической системе. Таким образом, надежность автоматики представляет собой непосредственный стоимостный фактор.

Обобщая вышесказанное, можно констатировать, что при выборе технических средств для решения какой-либо поставленной задачи, важное значение для общего экономического результата имеет не только стоимость их приобретения. Минимальная стоимость может быть достигнута только в том случае, если учитываются надежность, простота проектирования, величина затрат по уходу, удобство технического обслуживания (простота обнаружения неисправностей, замены деталей и ремонта), располагаемые базы технического обслуживания и т. д. Все эти перечисленные свойства приобретают непосредственное экономическое значение.

Экономическая эффективность автоматизации судов. Экономический эффект, достигаемый при автоматизации судов в процессе их эксплуатации, может быть весьма разносторонним. При этом возможны следующие виды экономической эффективности.

а) Сокращение численности персонала. Существенной проблемой Для пароходств, эксплуатирующих морские суда, является сокращение численности экипажей. Причины этого заключаются, с одной стороны, в постоянно возрастающих трудностях покрытия пЬтреб-ности в кадрах, имеющих специальную мореходную подготовку и практический опыт плавания на судах, в особенности в условиях огромного расширения морских торговых связей. С другой стороны, сокращение хотя бы одного из членов экипажа сразу же превращается в непосредственную прибыль как для судовладельца, так и для народного хозяйства в целом.

При количественной оценке повышения экономической эффективности в результате сокращения одного рабочего места на судне необходимо, во-первых, учесть годовые затраты на заработную плату, провиант, социальное обеспечение и т. д. Эта сумма должна быть помножена на продолжительность эксплуатации судна. Затем сюда добавляется фиксированная стоимость размещения человека на судне (рабочие, жилые и спальные помещения, а также помещения санитарного, культурного и социального назначения) и стоимость обучения. В связи с напряженной ситуацией, вызванной нехваткой рабочей силы, потребность в ней приходится в возрастающей мере покрывать за счет привлечения рабочей силы из других районов страны, вследствие чего возникают дополнительные затраты на строительство жилья и коммунальное обеспечение. Кроме1 того, эта рабочая сила теряется для других областей народного хозяйства. Если просуммировать все эти затраты, то окажется, что каждое сэкономленное на судне рабочее место дает прибыль в размере от 250 до 350 тыс. немецких марок.

Существуют, однако, пределы сокращения численности обслуживающего персонала судов. Так, например, сокращение численности персонала ограничивается определенными национальными и международными правилами и требует, кроме того, особого разрешения со стороны соответствующих органов надзора. Другое требование заключается в том, что при выходе из строя части устройств автоматизации обслуживающий персонал должен надежно довести судно до ближайшего порта с помощью средств ручного управления. Выполнение этого требования облегчается в том случае, если автоматические системы сконструированы таким образом, что выход из строя отдельных элементов не приводит к полному отказу системы в целом и их можно продолжать эксплуатировать хотя бы и с пониженными качественными показателями.

Часто не учитывают то обстоятельство, что хотя с увеличением объема автоматизации достигается экономия за счет сокращения персонала, однако большая насыщенность аппаратурой повышает объем работ по ее обслуживанию. При этом к персоналу, осуществляющему обслуживание, как правило, предъявляются более высокие требования, чем к высвободившемуся персоналу.

б) Уменьшение риска. Важная составляющая экономической эффективности применения устройств автоматизации, которая обычно не учитывается в должной мере, заключается в повышении надежности эксплуатации или соответственно в уменьшении риска.

Этот эффект достигается, с одной стороны, благодаря тому, что человек-оператор в результате его разгрузки от рутинной деятельности и выполнения сложных функций по обработке информации может значительно лучше концентрировать свое внимание на решении основных задач управления, в результате чего снижается вероятность принятия ошибочных решений. С другой стороны, улучшение возможностей обработки информации позволяет использовать гораздо больший объем дополнительной информации для оценки эксплуатационного состояния объекта, чем прежде. Благодаря этому можно значительно раньше обнаружить появление отклонений от номинальных характеристик, например в работе энергетической установки. При соответствующих условиях эти отклонения могут быть сразу же устранены и тем самым исключена возможность развития более крупных неисправностей.

Автоматизацией процессов управления, как правило, достигается также и более высокая функциональная надежность, так как автоматические системы, в особенности включающие в себя подсистемы контроля, в гораздо меньшей мере подвержены ошибкам и погрешностям, чем живой оператор. Автоматизация позволяет также исключить разброс характеристик способности обслуживающего персонала к осуществлению своих функций и готовности его к их выполнению. По самой природе достигаемого автоматикой эффекта в результате повышения эксплуатационной надежности, т. е. предотвращения неисправностей, выходов из строя и аварий, возможность количественной оценки этого эффекта является весьма проблематичной. Такую оценку, как правило, можно выполнить лишь приближенно, путем сравнительной обработки статистических данных по авариям на судах с ручными системами управления и с соответствующими автоматическими системами.

Тем не менее можно утверждать, что повышение эксплуатационной надежности, достигаемое путем правильного выбора и реализации принципов автоматизации, часто бывает гораздо более эффективным, чем экономия за счет сокращения численности обслуживающего персонала.

в) Снижение эксплуатационных расходов. Составляющей экономической эффективности автоматизации следует считать снижение эксплуатационных расходов. Ниже с помощью примеров показаны некоторые возможности для этого.

Улучшение качества регулирования различных частичных процессов находится в прямой или косвенной взаимосвязи с экономическими показателями. Так, например, в результате применения авторулевого вместо’стабилизации курса судна вручную достигается снижение затрат энергии на перекладку руля и уменьшение сопротивления движению судна, что приводит к экономии расхода топлива порядка 0,5% [2.9].

В других случаях увеличение экономической результативности Достигается повышением параметров соответствующих технических процессов. Типичным примером этого является процесс пароконден-сатного цикла в паросиловых энергетических установках. Если повышение параметров ограничивается прочностью применяемых материалов в элементах установок, то настроечное значение стабилизируемого параметра из соображений надежности должно быть снижено по крайней мере на величину, равную разности между наибольшим его значением в процессе стабилизации и максимально допустимой его величиной. Однако стабилизируемый параметр следует повышать в той мере, в какой это необходимо для улучшения качества стабилизации.

Повышение эффективности эксплуатации с помощью, средств автоматизации может быть достигнуто в том случае, если управляемый процесс обладает экстремальной характеристикой. При такой характеристике наивысшая эффективность процесса (например, максимальный к. п. д. или минимум расходов) соответствует только одному сочетанию управляющих воздействий. Все другие их сочетания снижают эффективность.

Рис. 1. Зависимость предела усталости материала от регулируемой величины (температуры).

Рис. 2. Характеристика оптимального процесса.

Если с помощью автоматической самооптимизирующейся системы достигается оптимальная эффективность процесса при постоянно меняющихся условиях, то в любом случае будет обеспечен максимально» возможный при данных условиях выигрыш. В области судовых процессов может быть достигнут большой экономический эффект, особенно за счет оптимизации поддержания курса судна и расхода топлива.

Автоматизация производственных процессов связана в большинстве случаев с выигрышем времени, следствием которого является экономический эффект. Так, например, автоматизация погрузо-разгрузочных работ дает сокращение стояночного времени и вместе с тем экономию портовых расходов, а также повышение числа рейсов судна.

г) Повышение срока службы. Автоматизированные установки при правильном выборе принципа автоматизации работают обычно с меньшим износом, чем установки с ручным обслуживанием. Это вытекает в основном из того, что в автоматизированных установках можно учесть влияние большего количества факторов, чем при ручном управлении. В результате этого повышается время эксплуатации установки и снижаются ремонтные расходы.

д) Повышение эксплуатационной готовности. Принцип действия автоматизированной установки, учитывающий в основном особенности процесса, позволяет сократить продолжительность изменения режима работы установки, а при соответствующем выборе структуры и характеристик автоматической системы можно достигнуть даже минимизации этой продолжительности. Это проявляется, например, при автоматическом запуске судовых двигателей, или при автоматическом включении резервных агрегатов в судовую сеть, что позволяет повысить эксплуатационную готовность и надежность системы в целом.

Повышение эксплуатационной готовности позволяет повысить безопасность плавания (предотвращение столкновений) и приводит к экономии эксплуатационных расходов. Наконец, этим достигается еще и косвенная выгода, благодаря возможности сокращать установленную резервную мощность или соответственно число резервных агрегатов.

Однако расчет рентабельности проводится, как правило, несколько иным образом, причем он ведется не по функциональным зависимостям доходов и расходов от различных факторов, а по конкретным численным значениям прибылей и затрат в конце определеннного отрезка времени.

В большинстве случаев за основное время принимается один год. Если же распределение доходов и расходов подвержено сравнительно сильным колебаниям, то расчет должен проводиться для более короткого периода времени.

Под понятием расчета экономичности из литературы известны методики подсчета ряда экономических показателей, как, например, рентабельности, действительной стоимости нетто (после всех вычетов), длительности амортизации и т. д. Однако для большей достоверности результатов таких расчетов представляется целесообразным отметить некоторые аспекты.

Трудности расчета экономичности заключаются не в самой технике его выполнения, а в достаточно точном учете влияющих факторов. Особенно проблематичной является количественная оценка некоторых факторов в большинстве случаев даже весьма существенно влияющих на эффективность, как, например, повышение эксплуатационной надежности или улучшение качества, которые нередко весьма сложно поддаются денежному выражению. Бессмысленно также делать по этому поводу слишком оптимистические предположения; следует напротив в таких случаях давать как можно более объективную и добросовестную оценку.

Далее следует отдавать себе отчет в том, что расчет экономической эффективности выполняется при идеальном предположении еще не существующего в действительности, но возможного и вероятного положения вещей в отношении распределения расходов и доходов. Приходится строить гипотезы относительно их изменения, например формирования цен на различные виды топлива, развития рынка рабочей силы, уровня заработной платы, экономичной продолжительности эксплуатации и т. д. В противоположность этому экономическая система в действительности подвержена влиянию своей собственной динамики, которая в известной мере носит черты неупорядоченных событий. Поэтому таким прогнозам неизбежно присуща некоторая недостоверность.

Учитывая вышесказанное, становится очевидным, что применение чрезмерно сложных методов расчетов здесь неуместно, так как при этом создается видимость точности, которая в действительности отсутствует. Тем не менее, несмотря на все трудности неоспоримым остается факт, что выполнение расчета, конечно, если ему не свойственна слишком большая недостоверность все же лучше, чем его полное отсутствие.