книги из ГПНТБ / Когут, А. Е. Выбор экономичных параметров машин при конструировании

Плановая работа станка всегда будет больше программы выпуска продукции на данном станке, так как первая показывает перспективные возможности станка (рубежи, к которым следует стремиться), а программа — только степень их освоения в пла­ новом периоде.

Если цех не полностью загружает станки по времени и по производительности, то для выполнения того же объема работы потребуется привлечь большее количество станков.

Реализация резервов лучшего использования оборудования, т. е. наиболее полного его использования по времени (экстен­ сивный путь) и по мощности (интенсивный путь), является важ­ ным направлением повышения эффективности производства.

Допустим случай использования металлорежущего станка в крупносерийном производсте. В течение года на станке изгото­ вляется одна и та же продукция. Если сопоставить все количе­ ство продукции, сделанное на станке в течение года, R со стои­ мостью станка Zc, то получим показатель фондоотдачи (станко­ отдачи) Ф0, т. е.

Величину Zc можно считать постоянной и увеличение фондо­ отдачи возможно лишь за счет роста объема продукции, т. е. за счет лучшего использования станка по времени и производи­ тельности.

Уровень использования станка по времени должен рассма­ триваться в пределах фондов его времени (календарного, режим­ ного, фактического и т. д.) с учетом внутрисменной загрузки станка и удельного веса машинного времени в структуре трудо­ емкости технологической операции.

Известно, что экстенсивность использования рабочих машин характеризует следующие частные показатели: коэффициенты использования целодневного и целосменного фонда времени; коэффициент сменности; коэффициент использования внутрисменного фонда времени (или коэффициент использования штучно­ калькуляционного фонда времени обработки); коэффициент ис­ пользования машинного фонда времени-

Эти показатели можно группировать в зависимости от целей анализа и агрегировать до более общего показателя использова­ ния машин;— коэффициента экстенсивного использования ма­ шины k3-

Чем больше рабочих дней в году и рабочих смен в сутках, чем меньше внутрисменные потери времени, чем больше удель­ ный вес машинного времени, тем выше уровень экстенсивного использования машины, тем выше фондоотдача и тем меньше машиноемкость единицы продукции, выпускаемой . на данной машине. В общем виде k3 может быть рассчитан как произве­

100

дение коэффициентов использования фондов времени: целоднев­ ного, целосменного и внутрисменного.

В конечном виде стремятся получить общую величину штучно­ калькуляционного времени Тш.к или машинного времени Т м на весь годовой объем продукции.

Тогда коэффициент k3 покажет удельный вес машинного вре­ мени Ты в годовом календарном фонде времени работы машины

При необходимости такой коэффициент может рассчитываться

ипланироваться на меньший (месяц, квартал) или больший (пятилетка) период времени.

Собственно само изготовление детали (продукции) происхо­ дит главным образом во время работы машины. Поэтому следует увеличивать удельный вес машинного времени в календарном фонде времени работы станка, так как с возрастанием его увели­ чивается объем продукции (работы). В то же время технический

иэкономико-организационный поиск конструктора должен быть направлен на уменьшение удельного веса остальных составляю­ щих штучно-калькуляционного времени выполнения технологи­ ческой операции (обработки детали).

Внастоящее время в советской экономической литературе достаточно рассмотрены вопросы и показатели экстенсивного использования рабочих машин. Поэтому в данной работе они лишь упомянуты, чтобы показать их связь с показателями интен­ сивного использования машин, которое до сих пор мало иссле­ довано.

Каждый конструктор должен ставить своей целью оценить экономически явление интенсификации, выявить экономичную зону интенсивных режимов работы будущей машины, а в ней наиболее оптимальное ее использование, соответствующее наи­ меньшим совокупным затратам труда, приходящимся на единицу продукции, которая будет выпускаться на данном станке.

Показатель фондоотдачи (станкоотдачи) тоже характеризует использование станка и имеет более обобщающий экономический характер, чем показатель экстенсивного использования и его частные составляющие.

Величина станкоотдачи находится в прямой линейной зависи­ мости от использования станка по времени. Чем полнее загружен

станок по времени, тем больше величина станкоотдачи, т. е.

( 102)

Показатель станкоотдачи, являясь более обобщающей харак­ теристикой использования станка, все же не может претендовать на роль его критерия, так как имеет существенный недостаток.

101

Он не показывает величину затрат труда на единицу продукции, производимой на данном станке.

Из формулы (102) видно, что этот недостаток отражает числи­ тель, т. е. объем выполненной работы, R — qt не показывает какой ценой (величиной каких затрат) он достигнут. Поэтому следует ориентироваться на максимум величины отношения объ­ ема продукции (работы) R к совокупным затратам S, которые несет общество при производстве данного объема продукции

труда, приходящихся на какой-то объем продукции (работы), то можно выявить две ее частиОдна из них представляет собой условно-постоянную часть текущих расходов за год (общецехо­ вые и общезаводские накладные, внепроизводственные и другие расходы, которые нельзя отнести прямым путем на каждую единицу продукции, выпускаемую в данном цехе). Поэтому с уве­ личением объема продукции все меньшая доля условно-постоян­ ной части приходится на единицу продукции. За счет этой части и происходит главным образом снижение затрат на производство единицы продукции в связи с увеличением объема выполненной работы.

При массовом характере производства продукции экономия за счет условно-постоянной части текущих расходов (себестои­ мости) за год, приходящихся на единицу продукции, становится все менее значимой.

Итак, воздействие экстенсивного фактора при использовании станка на объем производимой им продукции и соответственно на величину затрат, обусловленную производством данного объема продукции, общеизвестно и обычно не является спорнымНадо стремиться к максимизации использования станка по времени.

Гораздо сложнее выявить воздействие производительности станка на объем работы и величину затрат. Этого можно достичь только оптимизацией соотношения величины R (за счет произво­ дительности станка), т. е. RonT = ішхдопт, и величины затрат S.

Интенсивный фактор использования станка весьма активно воздействует и на числитель и на знаменатель формулы, т. е. и на объем выпускаемой продукции и на величину затрат, обусловлен­ ные производством данного объема.

Поэтому следует считать оптимальной ту величину произво­ дительности станка, которая обеспечивает максимум величины продукции на единицу совокупных затрат живого и овеществлен­ ного труда.

102

то оптимальная производительность станка должна обеспечить минимум совокупных затрат на единицу продукции.

Изложенное выше позволяет определить показатель интенсив­ ного использования станка kKq как отношение оптимальной произ­

водительности станка qoni к ее максимальной технически возмож­ ной величине gmax, т. е.

Но этот показатель нуждается в обязательном дополнении его еще одним показателем интенсивного использования станка /гВД)

который отражал бы использование станка по мощности его электродвигателей

Величина коэффициентов интенсивного использования обору­ дования, получаемая по формулам, может заранее задаваться (планироваться) для определенной модели станка с учетом типа производства и характера обрабатываемого изделия (деталеоперации).

Можно использовать и такой показатель, который учитывал бы его интенсификацию и по производительности и по мощности, т. е. применять обобщенный показатель интенсивного использова­

получим коэффициент интегрального использования станка в сле­ дующем виде:

103

Для группы станков формулы (105)—(109) будут иметь другой вид, который нетрудно установить. Следует иметь в виду, что важной целью улучшения качества машин является расширение возможностей реализации потенциальных резервов их использо­ вания. Улучшая динамические,кинематические и другие параметры машины (станка), создаются условия полного их экстенсивного и интенсивного использования, которые обеспечивают уменьшение величины удельных совокупных затрат общества на единицу про­ дукции. Существенным резервом экстенсивного использования оборудования является быстрое и полное вовлечение в производ­ ство приобретенного и установленного оборудования. Полное использование оборудования по времени в немалой степени зависит от удобства его эксплуатации, например, от удобства и трудоем­ кости управления всеми его производственно-технологическими функциями, от быстроты монтажа и устойчивости настройки и т. д. Поэтому, создавая машины, следует улучшать их качество, направленное на обеспечение производственно-экономических тре­ бований. Кроме того,-учитывая нехватку станочников, желательно направить поиски на такие изменения конструкции станка, при­ способлений и режущего инструмента, которые значительно облег­ чают условия многостаночного их обслуживания. Это поможет решить вопрос о быстром вовлечении в производственный процесс неустановленного оборудования. Главной же направленностью усовершенствований машины является усиление интенсивности ее использования, т. е- повышение производительности, мощности машины и т. д. Известно, что производительность q и штучно­ калькуляционное время выполнения технологической операции /ш-к взаимосвязаны обратно пропорциональной зависимостью

где tu — машинное время выполнения технологической операции, ч/шт.; /н м — все остальное (немашинное) время выполнения этой операции, ч/шт.

Значит, величина часовой производительности может возра­ стать за счет уменьшения машинного времени и других составляю­

где qp ■— производительность станка с учетом только машинного времени, т. е. технологическая производительность станка, шт./ч.

Анализируя формулу (111), получим

104

С увеличением режимов интенсивности обработки технологи­ ческая производительность может возрастать до бесконечно большой величины, а производительность станка в целом будет очень медленно увеличиваться и непропорциональна резкому возрастанию режимов обработки и технологической производи­ тельности, асимптотически приближаясь к определенному своему пределу, обусловленному влиянием той части штучно-калькуля­ ционного времени, которая ие зависит от режимов обработки. Нередко большие затраты, связанные с резким изменением ка­ чества конструкции станка для обеспечения значительного повы­ шения интенсификации его использования, не дают должного

рацию), производительность станка будет возрастать пропорцио­ нально увеличению технологической производительности. Этот случай будет соответствовать станку-автомату с высоким уров­ нем надежности непрерывной работы, при этом затраты на авто­ матизацию замены режущего инструмента и подналадку автомата должны перекрываться экономией за счет повышения его произво­ дительности. Расчеты должны доказать эффективность такого улучшения качества параметров машины. Прежде чем намечать качественные изменения конструкции машины для повышения ее технологических параметров, следует оценить значимость каждой составляющей трудоемкости единицы продукции, изготовляемой при ее помощи. За счет какой части £ш-к достигается наибольшее возрастание производительности машины? Для иллюстрации влияния tHM, которая не зависит от режимов интенсификации обработки, на производительность, приведем табл. 17 с шестью вариантами режимов при іиы = 4 мин/шт.

Из табл17 видно, что резкое снижение величины tM не вызы­ вает пропорционального роста величины q при tHU = const =

105

= 4 мин/шт., не зависящего от изменения режима обработки. Сравнивая варианты 1 и 4, видим, что qp увеличилась в шесть раз, а q — в два раза, а у вариантов 1 и 6 величина qp соответственно возрастает в 600 раз, а производительность станка q — в 2,5 раза. Большое возрастание технологической производительности станка обусловлено значительным усложнением его конструкции. Соот­ ветственно ей были значительны и затраты на создание новой модели станка улучшенного качества, а реальный эффект ока­ зался очень малым. Следовательно, экономический анализ струк­ туры удельной трудоемкости изготовления продукции предопре­ деляет первоочередность мероприятий по улучшению качества машин.

10. ЗОНЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИН

Главным критерием техники (средств труда) должны быть ее способность повышать производительность общественного труда и эффективность производства (т. е. максимально экономить сово­ купные затраты живого и овеществленного труда при расширении производства продукции), а социальные и иные к ней требования должны быть нормальными ограничительными условиями приме­ нения техники на данном этапе развития общества.

Под термином «интенсивность использования машины» обычно понимают абсолютное повышение технических параметров ее эксплуатации (или режимов технологического способа обработки предмета труда — изделия). По аналогии с ним переносят это понятие на явление интенсификации использования машины в сферу экономической ее оценки, что не совсем правомерно.

Интенсификация технологического способа производства пред­ ставляет собой уменьшение совокупных затрат живого и овеще­ ствленного труда, приходящихся на единицу продукции, т. е. снижение трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости, стан­ коемкости и т. д. единицы продукции, выпускаемой с помощью данной техники при данной технологии ее изготовления, что соот­ ветствует понятию «интенсификация средств, предметов и самого труда». А это явление уже экономическое, так как происходит общественная оценка стоимости продукции, изготовленной с по­ мощью данных средств труда (техники).

При снижении трудоемкости продукции происходит повышение интенсивности самого процесса труда, т. е. возрастает интенсифи­ кация труда человека, обслуживающего данную машину, что должно иметь определенные социальные ограничения. Поэтому интенсификацию использования машин (а точнее — всего данного технологического способа производства продукции) следует счи­ тать явлением социально-экономического порядка.

Не следует представлять технику в отрыве от технологии, которая является формой воздействия средств труда -на пред-

106

Меты Труда. Известно, что без технологии не может исполь­ зоваться техника (средства труда) и выполнять свою глав­ ную функцию проводника воздействия человека на вещество природы.

Иногда дается толкование технологического процесса как части производственного процесса. Это неверно, так как другая часть производственного процесса не может происходить без тех­ нологии.

Технология имеет весьма существенное значение для повыше­ ния интенсификации использования машин. Не всякое повышение интенсивности использования машины будет означать повышение ее интенсификации. Если с увеличением интенсивности режимов обработки предметов труда происходит возрастание совокупных затрат живого и овеществленного труда на единицу продукции, то интенсификация использования машины снижается, что с эко­ номической точки зрения нежелательно. На одном и том же станке могут применяться различные по величине параметры режи­ мов технологии и соответственно различный уровень интенсифи­ кации его использования. При одной и той же технологии могут быть различные методы обработки, которые отличаются и по харак­ теру обработки, и по величине ее режимов (например, скоростное и’ силовое резание металлов) и, соответственно им, по уровню интенсификации станкаПоэтому и технологам, и конструкторам необходимо правильно понимать роль и место технологии в дости­ жении положительных экономических результатов.

В производственной практике бывают случаи, когда нарушают соответствие техники и технологии. Например, на автоматических линиях, в автоматизированных системах рабочих машин приме­ няется старая технология и поэтому не достигается экономичная интенсификация новой техники. И, наоборот, применение новой технологии со старой техникой тоже не дает должного эконо­ мического эффекта.

Только оптимальное сочетание технических, социальных, эко­ номических и других факторов, обусловливающих материальное производство, обеспечат экономичную интенсификацию техники, повышение производительности общественного труда и эффектив­ ности социалистического производства.

Такой принцип должен быть выдержан и на стадии проекти­ рования машины с новыми ее параметрами, когда она в качестве идеи рассматривается конструкторами, технологами, экономи­ стами, социологами и другими специалистами на листе чертежа. Это поможет избежать дорогостоящих ошибок. Когда машина уже создана в металле, то допущенные в ней недостатки весьма существенно влияют на формирование уровня интенсификации всего технологического способа производства, в котором она участвует, и сочетание этой машины с передовой технологией и организацией производства уже не восполнят экономических потерь из-за конструкторских ошибок.

107

Известно, что за 30-летний период технический уровень наших токарно-винторезных станков претерпел существенные изменения по сравнению с исходной базой — станками модели ТН: значи­ тельно повышены их предельные технические характеристики (мощность станков возросла в 4,54 раза; число оборотов >— в 4,45 раза и т. д.); увеличился удельный вес их оснащенности твердо­ сплавным режущим инструментом более чем в 30 раз и, естественно, многократно возросла стоимость их производства, так как значи­ тельно усложнилась конструкция станка, а производительность станков увеличилась менее чем в два раза [29]. Очень скромные экономические результаты. Главная причина в том, что проек­ танты, не зная расположения экономической зоны интенсифика­ ции использования рабочих машин (станков), стремились овладеть зоной более высоких режимов интенсивности, которая была экономически нецелесообразна и в производственной практике не использовалась, становясь дальним резервом интенсификации.

Резервы потенциальной интенсификации использования буду­ щих рабочих машин должны иметь четкие экономические границы, определяемые с учетом экономических интересов конкретного, хотя бы типового предприятия определенной отрасли материаль­ ного производства, что вполне реально в условиях планового социалистического производства.

Очень актуальна задача, поставленная партией перед наукой и производством, умело сочетать достижения научно-технического прогресса с преимуществами социалистической системы хозяйства.

Оптимизация интенсификации использования машин на совре­ менном этапе коммунистического строительства требует всесторон­ них связей технических и общественных наук, которые в состоянии выявить сложный комплекс факторов и. условий, определяющих высокий технический и социально-экономический уровень техники как активного элемента материально-технической базы коммунизма.

У любого станка известны точные границы технически допу­ стимых (минимальных и максимальных) величин параметров его воздействия на заготовку. Но производство устраивает не прин­ цип «лишь бы обработать», а принцип «обработать дешевле и ско­ рее». Чем меньше издержки производства по каждой технологи­ ческой операции, тем экономичнее работа завода-изготовителя. Из­ менение режимов обработки детали (заготовки) на станочных опера­ циях всегда обусловливает изменение затрат живого и овеще­ ствленного труда, приходящегося на технологическую операцию, функциональная зависимость которых на плоскости имеет форму кривой экстремального вида. Отсюда следует, что режимы обра­ ботки, отличающиеся по интенсивности, определяют и разный уровень затрат труда на производство единицы продукции (техноло­ гической операции) в определенных технологически допустимых пределах, и минимальную величину этих затрат, которая соот­ ветствует оптимальному режиму интенсивности для данной опе­ рации.

108

В настоящее время технологическая практика при обработке металлов резанием не выявляет границы, в пределах которых ин­ тенсивность использования станка экономически целесообразна. Объективно существует зона экономических параметров режи­ мов воздействия машины на предмет труда (например, для металло­ режущих станков — зона экономичных режимов резания метал­ лов) [35, 16].

Обычно не совпадают зоны технически допустимых и экономи­ чески целесообразных параметров режима резания. На наш взгляд, зона экономически целесообразной интенсивности используемых параметров режима резания металлов находится в следующих пределах: от режимов наименьшей себестоимости (меньшие ее параметры) до режимов наибольшей выработки (большие ее пара­ метры).

Если мы проведем рассуждения относительно изменений ско­ рости резания ѵ при постоянных значениях других величин параметров режима резания — s подачи и t глубины резания, то упростим суть явления для изучения главных его сторон.

Многие теоретики и практики резания металлов и создатели нового оборудования искали и ищут максимально возможные режимы резания, которые в первую очередь позволяли бы сокра­ щать долю машинного времени tu и время смены и подналадки инструмента tCM, приходящегося на одну деталь. Однако тем са­ мым достигается только лишь экономия живого труда станочника. Такие специалисты полагают, что работа на максимально воз­ можных режимах в наилучшей степени удовлетворяет как инте­ ресы станочника, так и предприятия и народного хозяйства в целом. Мы считаем, что показатель наибольшей выработки ста­ ночника (наименьшего штучно-калькуляционного времени) может (с некоторым приближением) выражать требования критерия оптимальности лишь в одном случае, когда требуется расширить узкое место в процессе обработки данной детали.

Из теории резания известно, что машинное время и время смены инструмента и подналадки станка как часть штучного времени на операцию зависят от режимов резания. Их функциональная зависимость на плоскости имеет форму кривой экстремального вида [16]. Значит ее минимум будет обусловлен не максимально возможным технологическим режимом, а режимом, соответствую­ щим наименьшему (tM. + £см.) времени на операцию и, следова­

тельно, наибольшей выработке станочника (при неизменной вели­ чине остальных составляющих штучно-калькуляционного времени, не зависящих от режима резания). Но это не означает, что будут достигнуты наименьшие затраты живого и овеществленного труда на операцию. В этом случае достигается максимальная экономия живого труда станочника и совершенно не учитываются все осталь­ ные затраты овеществленного труда, связанные с выполнением данной операции. Следует ли, однако, считать, что работа на режи­ мах максимальной выработки является экономичной? Утверди­

109