2. Экономические основы конструирования
Экономический фактор должен играть первостепенную роль в конструировании. В частности конструкции не должны заслонять основной цели конструирования — увеличения экономического эффекта машин.
Многие конструкторы считают, что экономически конструировать - значит уменьшать стоимость изготовления машины, избегать сложных и дорогих решений, применять наиболее дешевые материалы и наиболее простые способы обработки.
Это только небольшая часть задачи. Главное значение имеет то, что экономический эффект определяется величиной полезной отдачи машины и суммой эксплуатационных расходов за вес период работы машины. Стоимость машины является только одним и не всегда главным составляющим этой суммы.
Экономически направленное конструирование должно учитывать весь комплекс факторов, определяющих экономичность машины, и правильно оценивать относительное значение этих факторов.
Это правило часто игнорируют. Стремясь к удешевлению продукции, конструктор нередко добивается экономии только в одном направлении и не замечает других, гораздо более эффективных путей повышения экономичности. Более того, частная экономия, осуществляемая без учета совокупности всех факторов, нередко ведет к снижению суммарной экономичности машин.
Главными факторами, определяющими экономичность машин, являются:
величина полезной отдачи машины, долговечность, надежность, стоимость рабочей силы, потребление энергии, стоимость ремонтов, стоимость изготовления машины.
2.1. Рентабельность машины
Рентабельность (q) машины определяется отношением полезной отдачи или выработки (От) машины за определенный период времени, выраженной в денежном эквиваленте, к сумме расходов (Р) на эксплуатацию за тот же период;
Под полезной отдачей понимается стоимость продукции, вырабатываемой машиной (стоимость готовых изделий, полуфабрикатов, промежуточных операций, полезной работы, выполняемой машиной),
Сумма расходов в общем случае складывается из стоимости; Ам - амортизации машины, Эн — потребляемой энергии, Мт — потребляемых материалов, Рс — рабочей силы, Oб — технического обслуживания, Нк — накладных расходов, Рм — ремонта, Нз — общезаводских амортизационных начислений, т. е.
Р = Ам+ Эн+ Мт+ Рс+ Об + Нк + Рм + Нз.
Величина q должна быть больше единицы. Иначе машина будет работать убыточно и смысл ее существования утрачивается.
2.2. Эkohomический эффект
Годовой экономический эффект Q от работы машины (годовой доход) равен разности отдачи и суммы годовых расходов:
Q=От-Р=От(1-P/От)=От(1-1/q), (2)
где q — рентабельность.
Суммарный экономический эффект ΣQ за весь период службы машины (общий доход) равен разности суммарной отдачи машины ΣОт и суммарной величины расходов ΣР за период службы:
ΣQ =ΣОт - ΣР,
или
ΣQ = ΣОт-(ΣАм+ΣЭн+ΣМт+ΣРс+ΣОб+ΣНк+ΣРм+ΣНз). (3)
Величина ΣQ зависит от длительности эксплуатации. Введем следующие уточнения.
Пусть Н — срок службы машины т. е. общая продолжительность (в годах) пребывания машины в эксплуатации; h - длительность фактической работы машины (в годах) за весь период ее эксплуатации.
Если предположить, что машина работает до полного исчерпания физического ресурса, то, очевидно, h представляет собой долговечность машины, т. е. общую возможную ее наработку за период эксплуатации.
Отношение:
ηисп=h/H (4)
представляет собой коэффициент использования машины, характеризующий интенсивность ее использования в эксплуатации.
Некоторые компоненты уравнения (3) (ΣРм, ΣНз) пропорциональны сроку службы машины, т. е. ΣРм=Н Рм, ΣHк=Н Нз. Другие (ΣОт, ΣЭн, ΣРс, ΣОб, ΣМт, ΣНк) пропорциональны продолжительности фактической работы машины (т. е. при сделанном допущении - долговечности машины) и соответственно равны ΣОт = h От; ΣЭн = h Эн и т. д.
Стоимость амортизации машины за весь период службы равна стоимости машины
ΣАм = С.
Подставляя в уравнение (3) значения компонентов, получаем
ΣQ = h От - [С+ h (Эн+ Мт+ Рс+ Об+ Нк) + Н (Рм+ Нз)].
Обозначим расходы, пропорциональные долговечности машины h, через Р', а расходы, пропорциональные сроку службы Н, - через Р".
Тогда
ΣQ = h От - (С+ hР' + HР")= h От - [C-h(Р'+ H Р"/h)].
Так как согласно уравнению (4) H/h=1/ ηисп то
ΣQ = h (От - Р' - Р"/ ηисп ) - С. (6)
Суммарный экономический эффект в функции срока службы Н равен
ΣQ = Н [ηисп(От - Р') - Р"] - С. (7)
Срок окупаемости машины Нок определяется, как срок службы, при котором суммарный экономический эффект равен стоимости машины (ΣQ = С). Подставляя это выражение в уравнение (7), получаем
.
При определении срока окупаемости можно игнорировать затраты на ремонт (как правило, незначительные на первых этапах работы машины).