3.Оптимизация по критерию минимальной технологической себестоимости

3.1. Структура технологической себестоимости

В отличие от полной, технологическая себестоимость обработки заготовок содержит только те затраты, которые непосредственно связаны с данным вариантом технологической операции или технологического процесса.

Технологическая себестоимость одной операции по обработке одной детали включает следующие элементы затрат:

=З_пр+З_н+О_а+О_р+П+И_р+У_р+П_л (3)

где З_пр – заработная плата производственных рабочих с начисле­ниями на соцстрах и др.;

З_н - заработная плата наладчиков;

О_а - расходы амортизацию оборудования;

О_р - расходы на ремонт и модернизацию оборудования;

П - затраты на эксплуатацию и амортизацию приспособлений;

И_р - затраты на режущий инструмент, отнесенные к одной детали;

У_п - затраты на подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ;

П_л - затраты на содержание и амортизацию производственных площадей.

В уравнении (3) не учтены затраты на измерительный инструмент, силовую электроэнергию, вспомогательные материалы и некоторые другие, ввиду слабой связи этих затрат с вариантом технологического процесса (операции) или вследствие их малости.

Технологическая себестоимость варианта технологического процесса имеет следующий вид:

=М+ (З_пр+ З_м+ О_а+О_р+Р+И_р+У_п+П_л),

где N - затраты на материал (заготовку);

m_о - общее число формоизменяющих операций.

3.2. Определение элементов себестоимости технологических операций

Расчет затрат по оплате труда производственных рабочих (станочников, слесарей). В условиях единичного и серийного производства при выполнении операции на универсальном оборудовании, когда подготовку чего места осуществляет сам рабочий-станочник, оплата труда водится по штучно-калькуляционному времени t_кальк:

З_пр=1,64 Км (4)

где 1,64=1,11х1,14х1,30 - суммарный коэффициент доплат и начислений, учитывающий [7,10];

1,11 - дополнительную заработную плату;

1,14 - отчисления в фонд социального страхования;

1,30 - премии;

- часовая тарифная ставка в руб. производственных рабочих; для определения необходимо сначала по табл. П2 установить разряд работы для каждого варианта операции, а затем по табл. ПЗ для соответствующего разряда определить значение ;

К_м- коэффициент, учитывающий численность бригады, обслуживающей станок (рабочее место), или число единиц оборудования, обслуживаемого одним рабочим при многостаночном обслуживании (табл. П20). При многостановчном обслуживании Км 1, при бригадном Км1.

В условиях крупносерийного и массового производства при выполнении операции на станках со сложной наладкой (автоматы, многорезцовые, агрегатные, специальные, зубообрабатывающие и резьбобрабатывающие станки, а также станки с ЧПУ), когда подготовку рабочего места к выполнению операции осуществляют рабочие-наладчики, расчет зарплаты производственных рабочих должен производиться по штучному времени, т.е. по уравнению

Зпр = 1,64 Км (5)

где t_шт – штучное время выполнения операции в мин.

Затраты на оплату труда рабочих-наладчиков. Их определяют по формуле

Зн=1,64 , (6)

где – часовая тарифная ставка наладчиков, руб;

Т_н – трудоемкость (длительность) наладки, мин;

N_n – число деталей в партии, изготовляемых при данной наладке, шт.

Для определения сначала по табл. П6 устанавливают тарифный раздел наладки, а затем для соответствующего раздела по табл. П7 можно определить часовую тарифную ставку наладчика.

Размер партии запуска N_n можно определить по уравнению (2) с использованием табл. 3.

Для определения трудоемкости (длительности) наладки Т_н рекомендуется использовать эмпирическую формулу

Т_н = А_н+В_нN_pи+С_нt_шт, (7)

где А_н, В_н, С_н – коэффициенты, определяемые по табл. П8 в зависимости от категории оборудования;

N_ри – количество режущих инструментов в наладке;

T_шт – штучное время варианта операции, мин.

Следует иметь ввиду, что если расчет зарплаты производственных работ производится по уравнению (4), то З_н =0.

Прежде чем перейти к определению следующих статей (элементов) технологической себестоимости, рассмотрим коротко вопрос о фондах времени. Различают календарный, номинальный, действительный и эффективный фонды времени работы оборудования.

Календарный фонд определятся общим числом часов за рассматриваемый период.

Номинальный фонд времени равен календарному времени за вычетом нерабочих дней, смен и часов. При пятидневной 41-часовой неделе и продолжительности смены 8, 2 часа имеем: календарный дней в году 365, в том числе праздничных 8, дней отдыха 104, праздничных дней с сокращенной продолжительностью 6. Тогда номинальный фонд времени при работе в n_см смен будет определятся как

Фн = [(365 – 104 – 8) х 8,2 – 6 х 1] n_см (8)

Знание Фн при работе в 1, 2 и 3 смены приведены в табл. П10.

Действительный фонд времени определяется на основе номинального фонда и плановых простоев оборудования в ремонте:

Фд = Фн (1–Ррем/100) (9)

Величина Ррем зависит от вида оборудования и числа смен работы и принимается от 2…6% для универсального оборудования до 5…12% для станков с ЧПУ и автоматических линий. В табл. П10 приведены рекомендуемые значения Ррем (7) и полученный при этих значениях величины Фд.

Эффективный фонд времени работы оборудования определяется на основе действительного фонда за вычетом внутрисменных потерь по организационно-техническим причинам (отсутствие технической документации, задержка с подачей заготовок и деталей на рабочее место, выход оборудования из строя, непредвиденные невыходы рабочих и др.). Эти потери учитываются через коэффициент загрузки оборудования Кз. Тогда эффективный фонд времени работы оборудования будет определяться по следующему уравнению:

Фз = Ф_дКз (10)

Значение Кз меняются для различных типов производства в пределах от 0,70 до 0,90 (см. табл.П11).

Затраты на амортизацию оборудования. Амортизационные отчисления за использование универсальных и специальных станков исчисляются по-разному. При обработке заготовок на универсальном и переналаживаемом специальном оборудовании эти расходы будут определяться уравнением:

Оау = (11)

где Цоу – отпускная цена универсального и переналаживаемого оборудования, руб. (см. табл. П4 и П5);

Ктм – коэффициент, учитываемый затраты на транспортировку и монтаж оборудования; рекомендуется принимать Ктм = 0,10 (7);

Нау – нормы амортизационных отчислений для универсального оборудования (см.табл. П9);

Фд – действительный фонд работы оборудования (см. табл. П10);

Кз – коэффициент загрузки оборудования (см. табл. П11).

Обозначим

(12)

представляет собой стоимость амортизации за 1 час использования (работы) универсального оборудования. Тогда часть технологической себестоимости, связанную с затратами на амортизацию универсального оборудования, можно будет определить по соотношению

(13)

Значения , вычисленные при На = 12,2 % и Кз = 0,8 (двухсменная работа, серийное производство) и при значении Фд = 4015ч., для всех станков, кроме СЧПУ, приведены в табл. П4, а для станков с ЧПУ (Фд = 3890 ч) – в табл.П5. Следует отметить, что определение затрат на амортизацию оборудования всегда производится по штучно-калькуляционному времени t_кальк.

Затраты на амортизацию специального переналаживаемого оборудования определяют как

Оас = (14)

где Цос – стоимость (цена) специального оборудования;

Ло – количество лет работы специального оборудования (3...5лет):

Nr – годовая программа, шт.

Число единиц специального оборудования nос определяется по уравнению

(15)

Получение при расчете n_ос округляем до целого числа.

В настоящее время в машиностроении взят курс на создание гибких автоматизированных производственных систем на базе универсальных и специальных переналаживаемых станков. В том случае, если специальное оборудование является переналаживаемым и может быть использовано при обработке других однотипных деталей, затраты на его амортизацию следует определять по уравнениям (11) или (12). Примерами такого оборудования могут служить специальные станки для обработки (шлифования, фрезерования или протягивания) замковых соединений одного типа, например типа «ласточкин хвост», у лопаток разных ступней компрессора или турбины.

При расчете этой статьи технологической себестоимости возникают трудности при определении стоимости Цос специального оборудования. Рекомендуется принимать стоимость специального станка в 3….5 раз большей по сравнению с ценой универсального станка того же типа (7).

Расчет затрат на ремонт и содержание оборудования. Его производят по одним и тем же правилам как для универсального, так и для специального оборудования. Величину этих затрат, приходящуюся на обработку одной заготовки на рассматриваемой операции, будем определять как

Ор = (16)

где Цо, Ктм,Фг и Кз – те же составляющие, что и в уравнениях (11) и (14);

Нр – затраты на ремонт и содержание оборудования в процентах от его балансовой стоимости ( см.табл. П9).

Обозначим

(17)

где Ор представляет собой стоимость ремонта и содержания оборудования, отнесенную к одному часу его работу.

Тогда уравнение (16) можно привести в виду

(18)

Значения , вычисленные при Нр = 10,5 %, Кз = 0,8 (серийное производство),Фд = 4015 ч (для всех станков кроме СЧПУ) и Фд = 3890 ч (для станков с ЧПУ), приведены в табл. П4 и П5.

Затраты на амортизацию и ремонт приспособлений. В зависимости от типа производства при механической обработке заготовок применяют различные приспособления, наиболее характерными из которых являются универсальные, универсально-сборные (УСП) и специальные.

Доля затрат, связанных с использованием универсальных приспособлений, по сравнению с другими элементами (статьями) Соп невелика, и поэтому при расчете технологической себестоимости их, как правило, не учитывают. Затраты на амортизацию и ремонт специальных приспособлений, включаемые в технологическую себестоимость операции, можно определить по уравнению

П=Цпс(1+ Кпр) (αп + Рп) \Nr (19)

Где Цпс – стоимость (цена) изготовления специального приспособления;

Кпр – коэффициент, учитывающий стоимость проектирования и отладки приспособления; рекомендуется принимать

Кпр= 0,20…….0,30;

ап =коэффициент годовых отчислений на амортизацию приспособлений, зависит от числа лет службы приспособления Лп:

ап = 1\Лп

Для определения Цпс можно использовать упрощенную формулу

Цпс = Nдем Сдем

Где Nдем – количество деталей в приспособлении, не считая крепежа и малоценных деталей;

Сдем – удельный коэффициент, принимаемый в зависимости от группы сложности приспособления, он имеет размерность рубль за деталь (группу сложности приспособления и значения Сдем определяют по табл. Ш2).

В свою очередь, срок службы зависит от группы сложности приспособления и типа производства и варьируется от 1 год для простых приспособлений до 5 лет для сложных и дорогостоящих (8).

Коэффициент Рп, учитывающий расходы на ремонт приспособления, рекомендуется принимать Рп = 0,2…..0,3 (8).

Значения Кпр, Лр, ап и Рп приведены в табл. ШЗ. В табл. Ш4 приведены сведения о стоимости универсальных и некоторых видов специальных станочных приспособлений.

Расходы на режущий инструмент. При использовании универсальных

Режущих инструментов эти расходы, отнесенные к одной заготовке на заданной операции, будут определяться следующим образом:

Иу = ∑ {Цну + м Sпер \ Т ( 1+м) } tоl (20)

Где Цну – стоимость (цена) нового универсального режущего инструмента, руб;

М – количество переточек инструмента до полного износа;

Sпер – стоимость одной переточки, руб;

Т – стойкость инструмента, мин;

Tol – основное (машинное) время работы инструмента, мин;

Lу – количество инструментов, используемых в операции.

Обозначим

60(Цну +мSпер)\Т (1+м) = Иу (21)

где Иу – выражает часовую стоимость работы режущего инструмента, руб\ч.

Тогда уравнение (20) можно привести к виду

Иу = ∑ Иу tol\60 (22)

Значения Иу

Расчет затрат приведены в табл. Ш5, Ш6, они даны также во многих справочниках и учебных пособиях (1, 7).на специальный режущий инструмент начинают с определения количества экземпляров каждого наименования на годовую программу:

Лис = to Nr\Т (1+м) (23)

В уравнение (23) значения to,T,м те же, что и в уравнение (20).

Если на годовую программу требуется приобрести (изготовить) несколько экземпляров данного специального инструмента, т.е. при Лис >1,0 то расчет затрат на его амортизацию и эксплуатацию производится также по уравнению (20). Если Лпс< 1,0, то производится округление Лпс до целого числа, и затраты на амортизацию и эксплуатацию будут определяться таким образом:

Ис = ∑ Цпс + мSпер \ Nr (24)

Где Цпс – стоимость (цена) специального режущего инструмента, руб;

Sпер – количество и стоимость переточек;

Li – число инструментов, используемых на операции.

В табл. Ш5 приведены значения (Цис + мSпер) для некоторых специальных режущих инструментов. Обычно стоимость специального инструмента в 3….5 раз (8) больше стоимости аналогичного по назначению и конструкции универсального режущего инструмента. В то же время число м и стоимость переточек Sпер будут такими же, как и для универсального инструмента.

Затраты на подготовку управляющих программ. Для станков с ЧПУ эти затраты, отнесенные к одной детали, составляют

Уп = 1,1 Цуп \ ЛNr (25)

Где 1,1 – коэффициент, учитывающий затраты на восстановление программоносителя (перфоленты, магнитный ленты);

Цуп- стоимость (цена) подготовки одной программы (табл. Ш7), руб;

Л – число лет использования программы (обычно принимают Л<3);

Nr- годовая программа, шт.

Затраты на амортизацию и содержание производственных площадей можно определить по соотношению

Пд =[ Пг Ксу Кдп Нп\Фд] х tкальк\ 60 (25)

Где Пг – габаритная площадь, занимаемая станком, м 2. Ее можно вычислить по габаритным размерам станка, приведенным в колонке 7 табл. П4 и П5.

Ксу – коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станком с ЧПУ, он принимается равным 1,5….2,0 (9,10); для станков с ручным управлением Кус= 1,0;

Кдп – коэффициент, учитывающий площадь, добавляемую по нормам техники безопасности и промсанитарии для удобства эксплуатации станка. Значение может быть вычислено по следующему эмпирическому Кдп уравнению, коэффициенты которого получены обработкой справочных данных (1, 10):

Кдп = 1,5 + 7\Пг;

Нп – норматив расходов (издержек) на содержание и амортизацию 1 м2 производственной площади в год. Значение Нп рекомендуется выбирать по табл. П21.

3.3. Подготовка исходной информации.

Да начало экономического анализа по каждому варианту должны быть подготовлены (спроектированы, рассчитаны и т.п. ).

Технологические операционные карты, на которых указаны данные об оборудовании, приспособлениях, режущих и мерительных инструментах, режима резания и основное (машинное) время по каждому переходу, штучное или штучно-калькуляционное время на операцию и разряд работы;

Карты наладки или операционные эскизы с изображением положения режущих инструментов (графическая технология).

На основании этих технологических документов готовится исходная информация. Часть необходимых для расчета данных определяется по табл. П4, П5 , Ш2, Ш4-Ш8.

Исходная информация готовится один раз для того, чтобы она была достаточной как для безмашинного расчета критериев оптимизации, так и для оптимизации с использованием ЭВМ. Поэтому подготовка исходной информации заклячается в ее систематизации и кодирования.

Информацию, предназначенную для обработки на ЭВМ, принято классифицировать:

По содержанию- на качественную и количественную;

По характеру использования – на переменную и условно-постоянную (либо постоянную).

Качественная информация характеризуется и отличает технологические предметы: наименование операций и переходов, используемое оборудование, приспособление, инструменты и т.д.)

Количественная информация содержит параметрические характеристики технологических предметов; мощность электродвигателя станка, вес, группу ремонтной сложности оборудования, линейные размеры детали, требуемые шероховатость поверхностей и т.д.

и др. Переменная информация представляет собой комплект исходных данных для расчета

У сл о в н о - п о с т о я н н ым называют нормативно-справочную информацию, необходимую для обеспечения расчетов. Этот вид информации готовится один раз перед разработкой математичеcкого обеспечения и включает в себя характеристику производства, сведения о потенциально возможном оборудования, приспособлениях, режущем инструменте для выполнения операции, часовые тарифные ставки производственных рабочих и наладчиков и т.д.

Подготовка исходной (переменной) информации заключается в представлении ее в приемлемом для машинной обработки виде; качественная информация подвергается кодированию, количественная - представлению по правилам, регламентируемым используемым алгоритмическим языком программирования. В предлагаемом пособии для кодирования качественной информации о технологических предметах использована порядковая система кодирования, по которой каждому технологическому предмету присвоены одно,- двух- или трехзначные числовые коды.

Правила кодирования следующие; если число предметов, описываю­щих группу, менее десяти, то этим предметам присвоены однозначные коды (тип производства, сменность работы и т.д.), причем если содержательная часть предметов совпадает с общепринятой последователь­ностью чисел (разряд работы - I, 2, 3..., сменность работы - I, 2, 3), то у этих предметов содержание и код совпадают. Если число пред­метов в группе более 10, но менее 100, то этим предметам присвое­ны двухзначные коды (например, типы деталей), и

,наконец, предметам, чисор которых превышает 100, присвоены трехзначные коды (типоразме­ры оборудования, приспособлений, инструмента и т.д.). Причем в пос­леднем случае трехзначные коды разбиты на три группы:

универсальная и специализированная оснастка 001...130;

инструменты 300...585;

оборудование 600...860.

Таблицы, содержащие условно-постоянную информацию для выполне­ния расчетов по определению технологической себестоимости традиционным (ручным) способом, и информация на машинных носителях для ав­томатического счета идентичны. Коды технологических предметов указаны в справочных табл. Ш-П20.

Форма представления количественной информации совпадает с естественной формой записи числа, при которой в вещественных

числах-символ "," заменен на "." и цифра "О" записывается "0". Примени­тельно к решению нашей задачи исходную информацию целесообразно разделить на 2 вида - инвариантную и вариантную. К инвариантной относится информация, общая для всех сравниваемых вариантов техно­логических операций. Она вносится в соответствии со сценарием диа­лога, показанного в разд. 5. Коды параметров (признаков) определя­ются по табл. П1, Ш, Ш7, Ш9

Например: фамилия пользователя - Денисов Т.В., группа 252;

код детали присваивается в соответствии о содержанием табл. Ш7. Предположим: деталь типа втулки, код 02; код операции присваивает­ся в соответствии о табл. Ш9, операция токарная, код 01; тип про­изводства определяется по табл. Ш1, серийное, код 03; число смен;

принимаем в серийном производстве работу двухсменную - код 2; про­грамма выпуска 40000 шт.;. количество партий запуска определяется по табл. Ш, для деталей типа втулок оно равно 4.

В вариантную часть записывается информация, индивидуальная для каждого варианта, причем для большинства параметров (оборудова­ние, приспособления, наладка станка) по каждому варианту заносятся значения параметров для операции в целом, а для режущих инструмен­тов - по каждому инструменту раздельно. В целях сокращения объема информации, когда число инструментов более б...7, рекомендуется объединять информацию по однотипным инструментам и заносить по зап­росу в ЭВМ. Например, при обработке вала на многорезцовом полуавто­мате используют следующие инструменты:

резцы проходные № 1 toi = 2,0 мин

№ 2 toi = 2,0 мин

№3 toi = 2,0 мин

№4 toi = 1,5 мин

----------------

 toi = 7,5 мин

резцы подрезные №5 toi = 0,5 мин

№6 toi = 0,5 мин

№7 toi = 1,0 мин

-----------------

 toi = 2,0 мин

В этом случае должны быть записаны данные:

резец проходной toi =7,5 мин,

резец подрезной toi =2,0 мин.

Форма карты вариантной информации и пример ее заполнения

приведены в табл. I. Она подготовлена для анализа двух вариантов об­работки деталей типа втулки,

По первому варианту обработка заготовки втулки производится в двух операциях: в первой операции на вертикально-сверлильном станке 2Н150 рассверливается и развертывается отверстие; во вто­рой операции на токарно-револьверном полуавтомате 1А425 произво­дится обтачивание наружных поверхностей.

По второму варианту обработка наружных и внутренних поверхностей заготовки производится в одной операции на шестишпиндельном токарном автомате. 1А290-6.

Сделаем ряд замечаний по заполнению 'табл. I. В последней ко­лонке табл.1 указаны номера таблиц приложения, по которым принимаются коды предметов, стоимость оборудования и т.д.. Стоимость оборудо­вания, инструментов, приспособлений из таблиц приложения в табл.1 следует переносить только для тех вариантов, которые будут просчи­тываться вручную. Если 2-й вариант по табл. I будет просчитываться на ЭВМ, то стоимость, например, инструмента (сверла, резца и т.д.) переносить в табл. I нет необходимости, достаточно указать его код. Данные о стоимости инструментов, перечисленных в табл. Ш5, хранятся в информационном массиве ЭВМ. С другой стороны, если в каком-либо варианте используется станок, приспособление или инстру­мент, о которых нет данных в таблицах приложения (и, 'стало быть, нет данных о стоимости в информационном массиве), то необходимую информацию следует вычислить или принять по другим источникам и занести в табл. I.

3.4. Схемы (приемы) оптимизации по критерию технологической себестоимости

До изложения методики оптимизации отметим, что предполагается как традиционный расчет критериев оптимизации (вручную), так и ма­шинный, с использованием ЭВМ. При использовании ЭВМ просчитывается не менее 3-х вариантов, при этом один из вариантов просчитывается также вручную. В том случае, когда при оптимизации вычислительная техника не используется, вручную просчитывается не менее двух вариантов.

Таблица 1