Тема 25 Экономические основы проектирования машин и оборудования (0,5/0,5/0,5 часа)

План лекции:

1. Общие сведения

2. Понятия «коэффициента использования машины», «рентабельности», «экономического эффекта», «срока окупаемости»,

3. Структурный анализ

4. Влияние долговечности, отдачи и эксплуатационных расходов на экономический эффект

Экономический фактор играет первостепенную роль в конструировании. 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 весь период работы машины. Стоимость машины является только одним, не всегда главным, а иногда и очень незначительным 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 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, расходы на оплату труда операторов, потребление энергии и стоимость ремонтов.

Коэффициент использования машины представляет собой отношение времени фактической работы машины за определенный период к длительности этого периода.

Пусть H - период эксплуатации машины, h - фактическое время работы машины за этот период. Средний за период эксплуатации коэффициент использования

(1)

Если машина работает до полного исчерпания своего механического ресурса, то h представляет собой долговечность машины D (общую возможную ее наработку за период эксплуатации). Тогда

(2)

Величина η_исп для машин, работающих по календарному режиму, зависит главным образом от: 1) числа рабочих смен и 2) холостого времени (простои из-за неисправностей машины, недогрузка из-за нарушений производственного ритма).

При работе в одну, две и три смены средние значения коэффициента использования соответственно η_исп=0,2; 0,4; 0,6, при круглогодичной непрерывной работе η_исп=0,95 ÷ 1. У машин периодического действия, например машины сезонного применения, коэффициент использования снижается до 0,05–0,1.

Рентабельность машины q выражается отношением полезной отдачи машины От за определенный период к сумме расходов Р за тот же период:

(3)

Сумма расходов в общем случае складывается из стоимости: Эн — расходуемой энергии, Мт — материалов и заготовок, Ин — инструмента, Тр — оплаты труда операторов, Об — технического обслуживания, Рм — ремонта, Нк — накладных цеховых и заводских расходов, Ам — амортиза­ционных расходов:

Р = Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Рм + Нк + Ам. (4)

Величина q должна быть больше 1, иначе машина будет работать убыточно и смысл ее существования утрачивается.

Экономический эффект. Годовой экономический эффект от работы машины (годовой доход)

(5)

где От — годовая отдача, руб./год; Р — сумма эксплуатационных расходов Р, руб./год.

Суммарный экономический эффект ∑Q за весь период службы машины (общий доход) равен разности суммарной отдачи ∑Q и суммы расходов ∑Р за период службы (в рублях):

∑Q = ∑Q - ∑Р

или согласно формуле (4)

∑Q = ∑Q - (∑Эн + ∑Мт + ∑Ин + ∑Тр + ∑Oб + Нк + ∑Рм + ∑Ам) (6)

Отдача машины и эксплуатационные расходы, за исключением ∑Ам и ∑Рм, пропорциональны продолжительности фактической работы h за период эксплуатации. Амортизационные расходы за период эксплуатации равны стоимости С машины. Ремонтные расходы не находятся в прямой зависимости от h; их размер и периодичность определяются условиями эксплуатации и надежностью, машины.

Выделяя факторы ∑Рм и Ам = С, получаем

∑Q = h [От - (Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Нк)] - ∑Рм – С (7)

Если машина работает до исчерпания механического ресурса (h = D), то

∑Q = D [От - (Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Нк)] - ∑Рм - С. (8)

Повышение отдачи может выражаться или в увеличении числа единиц продукции, или в увеличении стоимости каждой единицы (повышение качества продукции, увеличение объема операции, выполняемых над заготовкой).

В первом случае расход материалов и инструмента пропорционален отдаче: Мт + Ин = aОт, где a — доля стоимости материала и инструмента в стоимости продукции, колеблющаяся в зависимости от профиля продукции в пределах 0,1 – 0,5.

В таком случае уравнение (8) приобретает следующий вид:

∑Q = D [От(1 - a) - (Эн + Тр + Об + Нк)] - ∑Рм - С. (9)

Накладные расходы принято выражать в долях трудовых затрат: Нк = bТр, где b — фактор пропорциональности, колеблющийся в зависимости от типа и организационной структуры производства в пределах 0,5 – 3.

Введем эту зависимость в уравнение (9), тогда получаем

∑Q = D [От (1 - а) + Эн + (1 + b) Тр + рб] - 2Рм - С. (10)

Срок окупаемости Н_ок определяется как период службы, при котором суммарный экономический эффект равен стоимости машины, т. е.

С = Н_ок η_исп (От - Р) - Ам, (11)

где Р — годовые эксплуатационные расходы,

Р = Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Нк.

Затраты на ремонт, как правило весьма малые в первые годы эксплуатации, игнорируют.

Расход на амортизацию за срок окупаемости

(12)

где H — период службы машины, см. формулу (2).

После подстановки значения Ам в уравнение (11) получаем

(13)

Коэффициент эксплуатационных расходов. Назовем коэффициентом эксплуатационных расходов k отношение суммы расходов за весь период работы машины к ее стоимости:

(14)

Тогда уравнение (8) можно представить в следующем виде:

∑Q = DOt - kC. (15)

Коэффициент стоимости машины (процентное отношение стоимости машины к сумме расходов)

(16)

Как видно из формулы (14), коэффициент эксплуатационных расходов возрастает с увеличением долговечности и при больших значениях D может достигать 50 – 100. Соответственно снижается доля стоимости машины в общей сумме расходов.