2. Планирование конструкторской подготовки производства

2.1.Методические указания

Процесс проектирования, изготовления и последующей эксплуатации новой техники или ее модернизации включает несколько основных этапов:

1). Научно-исследовательские работы (НИР).

2). Опытно-конструкторские работы (ОКР).

3). Технологическая подготовка производства (Тех. ПП).

4). Эксплуатация новой техники.

НИР, ОКР и Тех. ПП являются составными частями технической подготовки производства.

Техническая подготовка производства (ТПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих конструкторскую и технологическую готовность предприятия к выпуску новых изделий заданного уровня качества, объемов выпуска и минимальных затрат в установленные сроки.

Конструкторская подготовка производства (КПП) – это совокупность методов, процессов и приемов, направленных на разработку конструкторской документации для изготовления новой и усовершенствования выпускаемой продукции с заданными параметрами качества в заданные сроки с наименьшими затратами.

Этапы конструкторской подготовки производства:

Этап 1. Техническое задание – это обоснование технической возможности создания новой техники с высокими техническими параметрами качества при максимальной экономической эффективности производства и эксплуатации этой техники.

Этап 2. Техническое предложение – обоснование целесообразности создания новой техники в целом; уточнение и расчёты себестоимости, показателей эксплуатационной надёжности, технико-экономических показателей и общего технического уровня новой техники.

Этап 3. Эскизный проект – разработка первоначальных эскизов будущей конструкции новой техники и технико-экономическое обоснование этой конструкции.

Этап 4. Технический проект – разработка окончательного технического решения, дающего полное представление о проектировании и устройстве новой техники с технико-экономическим обоснованием.

Этап 5. Рабочий проект – разработка по результатам испытаний опытного образца или предварительных расчётов полного комплекта конструкторской документации на новую технику с технико-экономическим обоснованием.

Для повышения качества, сокращения сроков проектирования, максимальной автоматизации всех проектных процедур и оптимального распределения функций между человеком и ЭВМ на предприятиях создаются системы автоматического проектирования (САПР).

Обоснование проектирования новой или модернизации действующей техники должно носить комплексный характер и подтверждать техническую, организационную, экономическую и социальную целесообразность.

Обоснование технической целесообразности.

Для технического обоснования необходимо учитывать, что целесообразность обеспечивается при сравнении показателей качества проектируемой (модернизируемой) техники по сравнению с аналогом или базовой техникой.

В соответствии с обоснованием выбора базы для сравнения необходимо выявить конструктивные недостатки действующего оборудования или аналога и выбрать направление технических решений, обеспечивающих улучшение показателей качества техники при её проектировании и изготовлении, а также эксплуатации. Для этого необходимо оценить количественно изменение отдельных показателей качества техники.

Оценка показателей технической целесообразности свойств качества проектируемой техники по сравнению с базовой (аналогом) производится по формуле:

, (2.1)

если увеличение показателя свойств качества новой техники (P_н) по сравнению с базовой (P_б) приводит к росту оценки показателя K, либо по формуле:

, (2.2)

если уменьшение P_н по сравнению с P_б приводит к росту оценки показателя K.

Показатели технической целесообразности:

1. коэффициент, характеризующий изменение срока службы машины

, (2.3)

где T_н, T_б – соответственно срок службы новой (модернизируемой) и базовой машины, лет;

2. коэффициент, характеризующий изменение долговечности отдельных деталей или узлов машины

, (2.4)

где _н, _б – соответственно календарная продолжительность эксплуатации вновь устанавливаемой детали (узла) и заменяемой, сут.;

3. коэффициент, характеризующий изменение производительности машины

, (2.5)

где W_н, W_б – соответственно удельная производительность новой и базовой машины, т/ч;

4) коэффициент, характеризующий изменение качества продукции, производимой машиной , (2.6)

где Ц_н, Ц_б – соответственно цена продукции, производимой с помощью новой и базовой машины, грн/т, грн/шт;

5) коэффициент, характеризующий изменение эксплуатационного веса машины

, (2.7)

где G_б, G_н – соответственно эксплуатационный вес базовой и новой машины, т/т.

Эксплуатационный вес машины определяется по формуле:

, (2.8)

где m – масса машины, т;

W – производительность.

6) коэффициент, характеризующий нормы расхода материальных, энергетических или топливных ресурсов при эксплуатации машины

, (2.9)

где Н_б, Н_н, - соответственно нормы расхода всех видов ресурсов при эксплуатации базовой и новой машины;

7) коэффициент, характеризующий изменение времени восстановления работоспособности машины

, (2.10)

где t_б, t_н – соответственно время восстановления базовой и новой машины, ч.

Интегральная оценка изменения отдельных свойств качества машины определяется как среднегеометрическая величина

П ри K_инт > 1 обеспечивается техническая целесообразность проектирования новой или модернизации действующей техники.

Обоснование организационной целесообразности.

Организационная целесообразность должна быть направлена на стандартизацию и унификацию технических решений, на специализацию в процессе выполнения этапов КПП, механизацию и автоматизацию ПКР для достижения технологичности конструкции.

Использование при проектировании или модернизации техники большого количества стандартных элементов сокращает цикл подготовки производства, а значит снижает затраты на проектирование.

Стандартизация – это совместная творческая работа различных специалистов по разработке комплекса мероприятий по установлению типов и параметров различных машин и механизмов, средств механизации и автоматизации, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий с учётом перспективного развития техники и народного хозяйства.

Показателем стандартизации является коэффициент стандартизации:

, (2.12)

где Нст, Нобщ – соответственно количество стандартизированных составных частей и общее количество составных частей в новой технике.

Стандартизация тесно связана с повышением качества продукции и унификацией.

Унификация – это комплекс мероприятий, обеспечивающих устранение излишнего многообразия типов и конструкций новой техники, форм и размеров деталей, профилей и марок материалов, методов инженерных расчётов, технической документации и т.д.

Унификация создаёт условия для использования преимущественно специализированного производства повторяющихся изделий и их элементов.

Показателем унификации является коэффициент унификации:

, (2.13)

где Н_ун – количество типоразмеров деталей унифицированных с деталями других изделий.

Обобщенный показатель стандартизации и унификации:

. (2.14)

Организационную целесообразность характеризует также показатель применяемости стандартизированных деталей и узлов, унифицированных и оригинальных деталей и узлов – коэффициент применяемости:

, (2.15)

где Н_ор – количество оригинальных деталей и узлов в новой технике.

Коэффициент оригинальности: . (2.16)

Организационная целесообразность определяется на основе технологичности новой техники.

Под технологичностью понимают придание любой конструкции такой формы и выбор для неё таких материалов, которые обеспечивают при условии выполнения конструкцией заданных функций ее наиболее экономичное и простое изготовление, а также сокращение затрат времени и средств на ремонт и техобслуживание.

Для обеспечения технологичности необходимо учитывать все предъявляемые к конструкции конструктивные, технологические и эксплуатационные требования.

Различают производственную и эксплуатационную технологичность.

Производственная технологичность характеризуется показателями:

1. Материалоёмкость новой машины:

, (2.17)

где М_ч, М_ц, М_нем, М_i – соответственно расход материалов из заготовок чёрных, цветных металлов, неметаллических и i-тых материалов, т.

2. Удельная материалоёмкость:

, (2.18)

где N – определяющий эксплуатационный параметр новой техники (масса, производительность, мощность электродвигателей и т.д).

3. Коэффициент использования материалов:

, (2.19)

где m – чистая масса конструкции, т.

4. Трудоёмкость изготовления конструкции:

, (2.20)

где t_з, t_м, t_св, t_i – соответственно трудоёмкость заготовительных, механосборочных, сварочных и других работ, н.ч.

5. Удельная трудоёмкость изготовления конструкции:

. (2.21)

6. Удельная себестоимость проектируемой и изготавливаемой новой техники:

, (2.22)

где С_полн – полная себестоимость изготавливаемой новой техники, грн.

Эксплуатационная технологичность характеризуется показателями:

1. Удельная трудоёмкость ремонтов:

, (2.23)

где Т_общ – трудоёмкость всех видов плановых ремонтов и техобслуживания новой техники, н.ч.

2. Удельные затраты на ремонт:

, (2.24)

где С_рем – общие затраты на все виды плановых ремонтов при эксплуатации новой техники, грн.

Проектирование новой или модернизация действующей техники организационно целесообразны, если удельные показатели аналога (базовой) техники меньше удельных показателей новой (модернизируемой) техники.

Обоснование социальной целесообразности

При проектировании новой техники необходимо учитывать, в какой мере предложенная конструкция улучшает условия и привлекательность труда, его безопасность, эстетические факторы и т.д.

Обоснование экономической целесообразности

Методы расчёта себестоимости и цены изготовления новой или модернизации действующей техники на различных этапах проектирования

На этапе эскизного проектирования применяются различные методы:

1. Суть метода аналогии состоит в том, что себестоимость или цена проектируемой машины рассчитывается на основании известных на данной стадии параметров машины и зависимостью между этими параметрами и себестоимостью или ценой машины. При этом предполагается только прямая зависимость между ними.

Цена новой машины при этом методе определяется по формуле:

, (2.25)

где Ц_ед.м – ценовой показатель за единицу массы машины, грн/т;

m_н – масса новой машины, т.

Ценовой показатель за единицу массы машины определяется по формуле:

, (2.26)

где Ц_б ,m_б – соответственно цена и масса базовой машины.

При расчётах этим методом выявляется значительная погрешность в определении себестоимости или цены, поэтому при наличии достаточного количества показателей цену целесообразно рассчитать другими методами.

2. В методе баллов используется не один параметр машины, а несколько. Каждому параметру присваивается определённое количество баллов, а по сумме баллов по всем параметрам определяется цена проектируемой машины. Предельную величину балла следует брать небольшую (2-3 ед.).

3. Метод структурных аналогий базируется на структуре себестоимости аналогичной машины и на детальном расчете одного из элементов или одной статьи себестоимости проектируемой машины.

Себестоимость по этому методу можно рассчитать по формуле:

, (2.27)

где С_i – затраты по i-ой статье затрат в калькуляции себестоимости машины, грн,

_i – удельный вес i-ой статьи затрат в себестоимости аналогичной машины, %.

4. Если на стадии эскизного проектирования известны удельные нормы расхода материальных и трудовых ресурсов, представляется возможность рассчитать затраты на материалы по формуле:

, (2.28)

где Н_м, Ц_м – соответственно удельная норма расхода материалов на единицу массы машины и цена за единицу массы машины,

и затраты на заработную плату производственных рабочих:

, (2.29)

где t_м – удельная трудоёмкость на единицу массы машины, н.ч/т,

З_ед.м – зарплата рабочих за единицу массы машины или за один час трудоёмкости изготовления машины, грн.

5. На основе корреляционного метода определяются такие зависимости, в которых при одних и тех же значениях x можно получить различные значения y. Корреляционная связь или её отсутствие как правило устанавливается графическим методом построения поля корреляции.

Корреляционная зависимость между себестоимостью (ценой) машины и каким-либо её параметром выражается в виде линейного уравнения:

, (2.30)

где y_i – зависимый параметр (себестоимость);

x_i – учитываемый параметр (аргумент);

a_o, a_i – постоянные коэффициенты уравнения, характеризующие степень влияния учитываемого параметра на себестоимость машины.

На этапах технорабочего проектирования используются все ранее перечисленные методы, но наиболее точным является поузловой метод, при котором себестоимость проектируемой машины можно рассчитать по формуле:

, (2.31)

где С_ор.i – себестоимость изготовления оригинальных деталей или узлов собственными силами, грн,

Ц_i – стоимость покупных (приобретённых по кооперации) стандартизированных деталей или узлов, грн,

n, m – соответственно количество оригинальных и стандартизированных деталей и узлов;

 - коэффициент, учитывающий затраты на сборку и другие производственные затраты.

В процессе проведения дальнейших работ по технологической подготовке производства становятся известными точные нормы расхода материалов, нормы времени или выработки, расхода технологической энергии и другие затраты, что позволяет составить калькуляцию себестоимости проектируемой (модернизируемой) машины.

Цена новой техники при этом методе определяется по формуле:

, (2.32)

где П_н – планируемая прибыль, грн.

Себестоимость оригинальных деталей или узлов собственного изготовления можно определить методом структурной аналогии:

, (2.33)

где С_м – материальные затраты при изготовлении оригинальных деталей или узлов, грн;

 - удельный вес материальных затрат в себестоимости изготовления оригинальных деталей или узлов.

Материальные затраты определяют по формуле:

, (2.34)

где m – масса используемых материалов, т,

Ц_м – цена единицы массы используемых материалов, грн /т,

К_г – коэффициент выхода годного при изготовлении оригинальных деталей или узлов.

Если при модернизации машины не используются узлы или детали собственного изготовления, цену можно определить поузловым методом по формуле:

г де Ц_б – цена машины до модернизации, (базовая), грн,

Ц_з.у, Ц_н.у – соответственно цена заменяемых и новых узлов, грн,

n, m – соответственно количество заменяемых и новых узлов;

З_м – заработная плата бригады рабочих, осуществляющих модернизацию, грн,

q_м – удельный вес учтённых материальных затрат и затрат на зарплату в общих затратах на модернизацию.

Цену нового узла определяют по формуле:

(2.36)

где Ц_ст – цена стандартизированных деталей, грн.

Зарплата рабочих, занятых модернизацией, определяется по формуле:

, (2.37)

где Ч_м – численность рабочих в бригаде, занятых модернизацией, чел,

t_м – продолжительность модернизации;

- средняя часовая тарифная ставка бригады рабочих, занятых модернизацией, грн /чел.,

К_пр.м – коэффициент приработка к тарифной зарплате (премии, доплаты, надбавки за особые условия труда и т.д.);

К_с.м – коэффициент, учитывающий отчисления на социальные мероприятия.

Капитальные вложения в сфере эксплуатации новой техники определяются с учетом ее стоимости и сопутствующих капитальных вложений потребителя:

K = Ц + K', (2.38)

где Ц – цена приобретения новой техники, грн,

K' – сопутствующие капитальные вложения, связанные с транспортировкой и монтажом новой техники, грн.

Сопутствующие капитальные вложения определяются по формуле:

где _тр, _м – затраты на транспортировку и монтаж в процентах от цены новой техники.

Комплексную оценку экономической целесообразности проектирования (модернизации) определяют на основе расчетов показателей экономической эффективности.

Расчёт эксплуатационных затрат потребителя

Годовые эксплуатационные затраты потребителя по базовому (аналогу) и проектируемому (модернизируемому) вариантам рассчитываются только по изменяющимся статьям для двух сравниваемых вариантов.

1. При изменении цен на машины и капитальных затрат на них определяются годовые амортизационные отчисления:

, (2.40)

где К – капитальные затраты на базовую и новую технику, грн,

Н_а – годовая норма амортизационных отчислений, %.

При изменении срока службы новой машины по сравнению с базовой, годовая норма амортизационных отчислений может определяться по формуле:

г де К_Т – коэффициент, характеризующий изменение срока службы новой техники по сравнению с базовой.

2. При изменении параметров машины определяются годовые затраты на содержание и амортизацию площади, занимаемой машиной:

г де Н_пл – стоимость 1 м² содержания и амортизации площади, занимаемой машиной, грн/м²

S – площадь, занимаемая машиной, м²;

К_д– коэффициент, учитывающий дополнительную площадь.

3. При изменении норм расхода материальных ресурсов или цен на них определяются затраты по каждому виду материальных ресурсов:

, (2.43)

где Н_м – норма расхода каждого вида материальных ресурсов на единицу производимой продукции, кг (т, м);

Ц_м – цена за единицу используемых материальных ресурсов, грн/ кг, грн/т и т.д.

Q_м – годовой объём продукции в натуральном выражении, производимой при использовании машины, т, шт. и т.д.

4. При изменении мощности электроприводов определяются затраты на электроэнергию:

, (2.44)

где - суммарная мощность электродвигателей машины, кВт;

Ф_д – действительный (фактический) годовой фонд времени работы машины, ч,

К_в – коэффициент, учитывающий использование электродвигателей по времени;

К_м – коэффициент, учитывающий использование электродвигателей по мощности;

Ц_э – цена за 1 кВт·ч электроэнергии, грн/кВт.ч,

η – КПД электродвигателей.

5.1. При изменении срока службы ремонтных деталей (узлов) рассчитывают затраты на ремонт и содержание машины:

, (2.45)

где С_р.д – затраты на ремонтные детали или узлы, грн;

С_з.п – затраты на зарплату ремонтных рабочих, грн;

q – коэффициент, учитывающий долю затрат на ремонтные детали и зарплату ремонтных рабочих в общих затратах на ремонт оборудования.

Затраты на ремонтные детали определяются по формуле:

, (2.46)

где τ – срок службы модернизируемой детали или узла, сут;

Ц_р.дi – цена ремонтной детали или узла, грн;

Ц_л.дi – ликвидационная стоимость изношенной ремонтной детали или узла, грн;

n – количество ремонтных деталей, срок службы которых изменяется по сравнению с базовой техникой.

Затраты на зарплату ремонтных рабочих определяются по формуле

5 .2. Если выбранные направления конструкторской разработки не связаны с изменением срока службы ремонтных деталей или трудоёмкости ремонтов, затраты на ремонт определяются по формуле:

, (2.48)

где К – капитальные вложения, грн,

α_р – коэффициент, учитывающий сложившийся уровень затрат на ремонты в процентах от первоначальной стоимости (капитальных вложений) машины, но не более 5%.

6. При изменении численности основных производственных рабочих, обслуживающих машину, определяются годовые затраты на их заработную плату и охрану труда.

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих, обслуживающих машину определяются по формуле:

, (2.49)

где Ч_обсл – списочная численность основных производственных рабочих, обслуживающих машину, чел;

З_{ср.г.обсл} – среднегодовая зарплата одного рабочего, грн/год.

Затраты на охрану труда определяются, исходя из установленной нормы затрат на одного человека в год.

6. При изменении производительности оборудования и годового объёма производства продукции, производимой при помощи машины, определяется годовая экономия от снижения себестоимости продукции за счёт условно-постоянных расходов:

, (2.50)

где у – условно-постоянные расходы в расчёте на единицу продукции, грн/шт, грн/т;

Q_н, Q_б – соответственно годовой объём производства продукции, производимой при помощи новой (модернизируемой) и базовой машины в натуральном выражении, т, шт. и т.д.

Величина ΔС_у.п учитывается в общей сумме экономии от изменения эксплуатационных затрат при использовании новой и базовой техники.

Общая сумма эксплуатационных затрат определяется как алгебраическая сумма по всем изменяющимся статьям затрат.

Расчёт показателей эффективности производства

и использования новой техники

Экономическая эффективность капитальных вложений выражается, прежде всего, в экономических результатах, которые достигаются от их реализации, и измеряется на основе сопоставления величины капвложений с экономическим эффектом, который получится в результате их изменения.

В зависимости от стадии создания новой техники (этапов) различают 4 вида годового экономического эффекта:

1. Предварительный эффект определяется для обоснования проведения научно-исследовательских работ по новой технике и отбора их тематики.

2. Ожидаемый эффект определяется в ходе выполнения НИР и ОКР и по окончании разработки новой техники и используется для предварительной оценки целесообразности внедрения в производство и масштабов использования новой техники.

3. Плановый эффект определяется на основе планируемых технико-экономических показателей предприятия, на котором предполагается внедрение новой техники. Служит для обоснования включения (внедрения) достижений науки и техники в планы предприятия.

5. Фактический эффект определяется по фактическим данным после одного года использования новой техники в производстве.

Показатели эффективности использования новой техники.

1. Ожидаемый годовой экономический эффект от применения новой техники определяется по формуле:

г де З_б, З_н – соответственно приведенные к одному году затраты по базовой и новой технике, грн,

С_б, С_н – соответственно годовые эксплуатационные затраты (издержки) по базовой и новой технике, грн;

К_б, К_н – соответственно капвложения в базовую и новую технику, грн;

Е_н – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капвложений

(для новой техники Е_н = 0,15 грн/грн, для модернизируемой - Е_н = 0,33 грн/грн).

ΔС– годовая экономия или перерасход на эксплуатационных затратах новой техники по сравнению с базовой, грн;

ΔК – дополнительные капитальные вложения в новую технику по сравнению с базовой, грн.

В случае если конструкторская разработка направлена на улучшение качества продукции, производимой при помощи новой техники (снижение брака, уменьшение выхода вторых сортов и т.д.) дополнительно рассчитывается эффект от улучшения качества продукции:

, (2.52)

где Ц_1с, Ц_2с,брак – соответственно цена продукции 1-го сорта, 2-го сорта, брака, грн/шт, т и т.д.

Δγ – коэффициент изменения отсортировки продукции из низшего сорта или брака в более высокий сорт, %;

Q_н – годовой объём производства продукции на новой технике, шт., т и т.д.

2. Обобщающим показателем сравнительной экономической эффективности капитальных вложений является их срок окупаемости:

, лет. (2.53)

Сравнивая расчётный срок окупаемости с нормативным ( ), необходимо иметь в виду, что проектирование или модернизация целесообразна при Т_р ≤ Т_н.

Если капитальные вложения в новую технику меньше базовых, срок окупаемости не рассчитывается.

3. Расчётный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений определяется по формуле:

, грн/грн. (2.54)

4. Ожидаемый экономический эффект от производства и использования новой (модернизируемой) техники в народном хозяйстве за весь срок службы определяется по формуле:

, (2.55)

где Ц_б, Ц_н – соответственно цена базовой и новой техники, грн;

К_W – коэффициент, характеризующий изменение производительности новой техники по сравнению с базовой (см. техническое обоснование);

Т_б, Т_н – соответственно срок службы базовой и новой техники, лет,

К’_н,К’_б – соответственно сопутствующие капитальные вложения потребителя при использовании новой и базовой техники (без стоимости самой техники), грн;

А_н – годовой объём производства новой техники (при проектировании) или количество машин данного типа, установленных в цехе (при модернизации), ед.