Функционально-стоимостный анализ

Обоснование выбора материала при конструировании упаковки яв­ляется чрезвычайно сложной многофакторной задачей. Эта задача сво­дится к поиску оптимального решения пути удовлетворения комплек­са технических требований к упаковке конкретной продукции. Выбор материала предопределяет конструктивные особенности тары и упаков­ки, оптимальный вариант технологии ее изготовления, специфику эта­пов жизни упакованной продукции — транспортировки, хранения, рас­пределения, продажи, потребления, а также утилизации использован­ных отходов тары и упаковки.

Некоторые факторы, влияющие на выбор материала, имеют ярко выраженный приоритетный характер. Многие факторы равнозначны и трудно отдать какому-либо из них предпочтение. А некоторые факто­ры в явной или неявной форме противоречат друг другу.

Для решения подобных задач предложен метод функционально-сто­имостного анализа [75]. Он состоит из нескольких этапов.

На первом этапе на основании анализа технического задания на про­ектирование, в котором содержится комплекс технических требований к таре и упаковке, выделяют наиболее важные свойства полимерных мате­риалов, обеспечивающие требуемый уровень качества тары. Затем на ос­новании этих выделенных свойств выбирают стандартизованные харак­теристики пластмасс, которые и подвергают дальнейшему анализу.

На втором этапе устанавливают приоритет стандартизованных ха­рактеристик. Наибольшее распространение получила методика экспер­тного опроса. Группа высококвалифицированных экспертов устанав­ливает каждой характеристике оценку значимости. По среднеарифме-

Таблица 7.15 Листовые и рулонные материалы для изготовления тары методом термоформования

Материал	Размеры штериалов, мм	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость, кДж/м2	Назначение
толщина	ширина	длина
Листы из композиции АБС+ПВХ жесткие много­слойные ТУ 6-19-241-84	2,0			Предел текучести при растяжении, 35 МПа	—	6,0	Для крупногабари­тной транс­портной тары
Пленка поливи- нилхлоридная ТУ 17-21-160-77	0^5-0,5		Не нормируется		15-20	Не нормируется	Для термоформо-ванной тары год упаковку товаров народного потребления
		100-200
		200-300
Пленка поливи­нил хлорид ная ТУ 6-01-1009-75	0,4-0,65	100-125	—	39,2		—	Для тары под пищевые продукты и медикаменты
0,14-035	100-125	—	29,4		-----

Продолжение табл. 7.15

го

СП

Материал	Размеры материалов, мм	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость, кДж/м2	Назначение
толщина	ширина	длина
Листы из непластифици- рованного поли винил хло­рида (винипласт листовой), тип ВНЭВП ГОСТ9639-71	1.0-5,0					Не нормируется	Для транспортной тары и упаковки
Пленка поливи­нил хлорид ная ГОСТ 25250-82	0,4	—	—	39,2	20-10	9,8	Для изготовления непроз рачной или полупрозрачной тары для пищевых продуктов, лекарственных средств
0,5	1000-1250
0,6	1000-1250
0^5	1000-1250
0,2	1000-1250
0,14	1000-1250
Пленка -«Пласт-карт» для рельефных карт ТУ 6-05-1850-78				29,4	—	—	Для термофор мован- ной упаковки пищевых продуктов
			29,4

Продолжение табл. 7.15

го

СП

Материал	Размеры материалов, мм	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость, кДж/м2	Назначение
толщина	ширина	длина
Листы из непластифици- рованного поли винил хло­рида (винипласт листовой), тип ВНЭВП ГОСТ9639-71	1.0-5,0					Не нормируется	Для транспортной тары и упаковки
Пленка поливи­нил хлорид ная ГОСТ 25250-82	0,4	—	—	39,2	20-10	9,8	Для изготовления непроз рачной или полупрозрачной тары для пищевых продуктов, лекарственных средств
0,5	1000-1250
0,6	1000-1250
0^5	1000-1250
0,2	1000-1250
0,14	1000-1250
Пленка -«Пласт-карт» для рельефных карт ТУ 6-05-1850-78				29,4	—	—	Для термофор мован- ной упаковки пищевых продуктов
			29,4

Продолжение табл. 7.15

Материал	Размеры материалов, мм	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость, кДж/м2	Назначение
толщина	ширина	длина
Листы из ударо­прочного полистирола ОСТ 6-19-510-86	1,4-2,0	700-1000	700-1500				Для транспортной и производствен­ной многооборот­ной тары
2,0-6,0	1250-1450	700-1500
Пленка винипластов ая каландрирован­ная марки КПС ГОСТ 16398-81	0,1-0,7	600-900				—	Для изготовления тары под упаковку изделий технического назначения и бытовой химии
Стекло органическое листовое ГОСТ 10667-74	0,9-30	400-1400	500-1250	65,8	2,5		Для сувенирной и подарочной потребитель­ской упаковки
0,8-30	400-1400	500-1600	77,5	3,5	И
0,8-140	400-1400	500-1600	83,4	2,5
Стекло органическое листовое ТУ 6-01-1132-77	1,545	20-115	50-125	69,5	2,5	9,8	Тоже

Продолжение табл. 7.15

Материал	Размеры материалов, мм	Предел прочности при растяжени и, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость, кДж/м2	Назначение
толщина	ширина	длина
Стекло органическое с перламутровым эффектом ТУ 6-01-412-75	3,0	500-1200	500-1370	—	—	7,0	Для производства художественных изделий народного потребления, в том числе сувенирной и подарочной потребитель­ской тары
4,0	500-1200	500-1370	—	—	7,0
5,0	500-1200	500-1370	—	-	7,0

Конструирование тары из пластмасс 261

тическому значению этих оценок определяют коэффициент приоритета, согласно которому характеристики выстраиваются в порядке их важности.

На третьем этапе определяют перечень полимерных материалов, применение которых перспективно для данного вида тары и упаковки. Для каждого материала устанавливают в баллах оценку степени удов­летворения анализируемой характеристики предъявляемым требовани­ям. По сумме произведений этой оценки на коэффициент приоритета характеристики получают интегральную величину, определяющую при­оритет материала.

При анализе и выборе вариантов технологии изготовления тары и упаковки необходимо также учитывать оснащенность предприятий-изготовителей необходимым оборудованием, объем выпуска продукции, коэффициент использования материала, энергетические и трудовые затраты, а также другие факторы, которые могут служить дополнитель­ными характеристиками для функционально-стоимостного анализа.

Пример.

Задание: выбрать полимерный материал при разработке потреби­тельской тары для упаковки моющих паст, величина дозы 500 г.

Решение с помощью метода функционально-стоимос­тного анализа.

Анализ технического задания показал, что содержащиеся в нем тре­бования можно разделить на эксплуатационные, технологические и эко­номические.

Эксплуатационные требования предусматривают обеспечение проч­ности и жесткости конструкции при заполнении моющей пастой в фасо-вочно-упаковочном автомате вертикального типа, а также при воздей­ствии статических и динамических нагрузок при транспортировке, хра­нении, распределении и продаже. Химическая активность моющих паст требует определенной химической стойкости материала. Эти требования можно выразить следующими стандартными характеристиками пласт­масс: разрушающим напряжением при растяжении, ударной вязкостью, относительным удлинением при разрыве, химической стойкостью.

Технологические требования определяют способность материала к переработке в тару заданной формы наиболее эффективными способа­ми. Очевидно, что самой удобной формой для фасовки моющих паст по 500 г потребления и других этапов жизненного цикла является прямоу­гольная коробочка. Ее можно производить с наибольшей эффективнос­тью методами литья под давлением из гранул или термоформования из толстых пленок или тонких листов. Стандартными технологическими характеристиками материалов для этих методов переработки являются показатель текучести расплава и кратность вытяжки материала.

262 ______________________________________________ Глава 7

Экономические требования можно охарактеризовать оптовой ценой материала и стоимостью его переработки в тару. Косвенно эти характе­ристики определяют себестоимость производства тары.

Перечисленные стандартные характеристики и балльная оценка сте­пени удовлетворения требованиям в зависимости от их численного зна­чения приведены в табл. 7.16.

Таблица 7.16

Основные характеристики полимерных материалов, используемых

при изготовлении тары для моющих паст

Требования к материалу	Стандарта ыс характеристики материала	Индекс (обозначение характерис­тик)	Степень удовлетворения материала анализируемой характеристике
наилуч­шая	близка к наилучшей	приемле­мая	низкая
Эксплуа­тационные	Разрушающее напряжение 1ри растяжении, МПа	*,		50-80	30-50
Уларная вязкость (с налрезом), кДж/м2	*2		25-50	10-25
Относительнее удлинение при разрыве, %	*3		15-30	5-15
Химическая стойкость (потери продукта при хранении), % год	*4	0,1	0,1-0,5	0,5-2,0	0,2-2
Технологи­ческие	Показатель текучести расплава г/10 мин	*5	4-8	2-4 8-15	0,5-2 15-30	03-30
Краслюсть вытяжки материала, %	х*		180-200	160-180	140-160
Экономи­ческие	Оптовая цат материала, руб/кг	*7		1-1,5	1,5-2,0
Стоимость переработки материала (от О1гговой цены материала), %	х»		15-25	25-40
Оценка степени удовлетворения, баллы	—		9-7	6-4	2-1

Затем экспертная комиссия, например, из пяти высококвалифици­рованных экспертов проводит сравнительную оценку выбранных стан­дартных характеристик. Характеристики каждый эксперт оценивает попарно: более значимая характеристика получает 1,5 балла, менее зна­чимая — 0,5 балла, равнозначные — по 1 баллу. По среднеарифметичес­кому значению установленных всеми экспертами баллов определяют среднечисловые показатели значимости характеристик. Например, при сравнительной оценке значимости пары характеристик — разрушающее напряжение при растяжении Х_х и ударная вязкость Х₂ — определены следующие среднечисловые показатели их значимости:

Конструирование тары из пластмасс

Х₁-(0,5 + 1 + 1 + 0_|5 + 1):5-0,8;

Х₂«(1,5+1+ 1 + 1,5+1):5=1,2.

По результатам такого попарного сравнения всех характеристик за­полняют матрицу сравнительных оценок (табл. 7.17).

Таблица 7.1 7

Матрица сравнительных оценок стандартных характеристик полимерных материалов, используемых при изготовлении тары

для моющих паст

Индекс харак­терис­тики	*|	х*	*з	хА	**	х*	х7	х6	Сумма оценок	Коэффи­циент прио­ритета	Прио­ритет
*,		0.8	1.4	0.7	1.3	1.4	0,8	0.9	7.3	0,130
Х2	1,2		1.3	0,9	1.2	1.4	0,7	0,8	7,5	0.134
*з	0,6	0.7 |	0,9	0,8	1.0	0,5	0,6	5.1	0,091
К	1,3	1.1	1.1		1.3	1.4	0,8	0.9	7.9	0,141
х*	0,7	0.8	1.2	0.7		1.4	0.6	0,6	6,0	0.107
х*	0,6	0,6	1.0	0,6	0.6		0,6	0,7	4.7	0,084
*7	1.2	1,3	1.5	1,2	1.4	1.4		1.1	9.1	0,163
**	1.1	1.2	1,4	1,1	1.4	1.3	0.9		8,4	0,150

Сумму всех среднечисловых показателей значимости каждой харак­теристики указывают в графе «сумма оценок». Так, для характеристи­ки Х_х эта сумма составляет

2*, =0,8+1,4+0,7+1,3+1,4 + 0,8+0,9=7,3.

Коэффициент приоритета К определяют делением суммы среднечис-

ловых показателей характеристики IX. на общую сумму оценок Х-^; '•

Л-И.

•Я |

1%

I

Общая сумма оценок (см. табл. 7.18)

2^=7,3+7,5+5,1+7,9+6,0+4,7+9,1+8,4 = 56.

Коэффициент приоритета для характеристике, составляет 7,3

= 0,130.

**-&

Глава 7

По значению коэффициента приоритета определяют приоритет харак­теристик, являющийся базой интегральной оценки для выбора поли­мерного материала.

Интегральную оценку можно проиллюстрировать для выбора мате­риала тары, получаемой методом термоформования. Для этого метода предпочтение можно отдать следующим материалам: полистирольной ленте (ТУ 6-05-1313-80), листам из АБС-пластика (ТУ 6-05-31-76), листам из винипласта (ГОСТ 9639-71), листам из полиметилметакри-лата (ГОСТ 10667-74) и листам из нитрилбутадиенстирольного плас­тика СНП марки Б (ТУ 6-05-1770-76).

Значения стандартных характеристик перечисленных материалов приведены в левых столбцах табл. 7.18. В правых столбцах указана в баллах оценка степени удовлетворения стандартных характеристик по сравнению с наилучшими. Эту оценку проводят на основании данных табл. 7.16, затем каждую оценку в баллах умножают на соответствую­щее значение коэффициента приоритета из табл. 7.17. По сумме произ­ведений коэффициента приоритета на степень удовлетворения стандар­тной характеристики Б определяют приоритет материала П:

п=ЕБ-К-

Для полистирола эта сумма составляет

Я_пс=3-0,130+2.0_|134 + 10.0,091 + 8-0,141 + 8-0₁107+9-0,084 + 9-0,163+9-ОД50=7,125. Таким образом, по степени эффективности использования матери­алы для производства упаковки моющих паст можно расположить в последовательности: ПС, СНП, АБС, ПММА, ВП.