3. Технико-экономические показатели технологических процессов

Технологический процесс изготовления каждой детали можно разработать в нескольких вариантах. Наиболее приемлемый вариант выбирают, сопоставляя технико-экономические показатели, характеризующие сравниваемые варианты.

На этапе выбора заготовки в качестве показателя предварительной оценки применяют коэффициент использования заготовки

Ки.з. = т_д/т₃, (1.7)

где т_д, т₃ –масса детали и заготовки.

Для повышения К_и.з. необходимо приближать форму заготовки к конфигурации готовой детали, повышать точность ее изготовления и улучшать качество поверхностного слоя. Коэффициент использования материала К_и.м. определяется отношением массы детали к норме расхода материала на ее изготовление.

Важными технико-экономическими показателями технологического процесса являются трудоемкость и станкоемкость. Трудоемкостью называют количество труда в человеко-часах, затрачиваемого на изготовление единицы продукции (деталь, узел, машину). Под станкоемкостью понимают время работы технологического оборудования в станко-часах, необходимое для изготовления одной детали. В условиях автоматизированного производства при многостаночном обслуживании одним рабочим трудоемкость составляет часть станкоемкости. При обслуживании одним рабочим одного станка трудоемкость и станкоемкость будут одинаковыми. По станкоемкости рассчитывают количество потребных станков, по трудоемкости – количество рабочих.

Основным расчетным элементом ТП является технологическая операция. Время и затраты на выполнение операции являются важнейшими критериями, характеризующими ее эффективность в условиях заданной программы выпуска изделий.

Программа выпуска изделий – это установленный для данного предприятия перечень (номенклатура) изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска по каждому наименованию за планируемый период времени (чаще всего – в течение года).

Время на выполнение операции определяется техническим нормированием. Под техническим нормированием понимается установление нормы времени на выполнение определенной работы или нормы выработки в штуках в единицу времени. Под технической нормой времени понимают время (в минутах или часах), устанавливаемое на выполнение данной операции при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства с учетом передового производственного опыта.

Техническая норма времени, определяющая затраты времени на обработку (сборку или другие работы), служит основой для оплаты работы, калькуляции себестоимости детали или изделия. На основе технических норм рассчитываются длительность производственного цикла, необходимое количество оборудования, инструментов и рабочих, определяется производственная мощность цехов (или отдельных участков), производится все планирование производства.

При установлении нормы времени необходимо обеспечить следующие условия [7]:

1. работа должна выполняться рабочим соответствующей квалификации;

2. должны быть применены наиболее эффективные для данной работы, оборудование, приспособления, инструменты;

3. должны быть установлены оптимальные припуски на обработку и режимы резания;

4. в норму времени не включаются ручные приемы, перекрываемые машинным временем;

5. в норму времени не должно включаться время на исправление забракованных деталей или на изготовление взамен их новых;

6. заточка инструмента должна быть централизованной;

7. норма времени должна устанавливаться в расчете на нормальные условия работы, и какие-либо потери времени, как зависящие от рабочего так и не зависящие от него не входят в норму.

Методы нормирования работ делят на три группы: суммарный (опытно-статистический), аналитически-расчетный и аналитически-исследовательский.

При суммарном методе норма времени устанавливается сразу на всю операцию без расчленения ее на составные части и без расчленения нормы штучного времени на ее элементы. Часто при этом не выделяется и подготовительно-заключительное время, т. е. определяется сразу норма штучно-калькуляционного времени. Различают следующие методы суммарного нормирования: по аналогии с типовыми деталями и по опытно-статистическим данным. Нормы, определяемые этими методами, недостаточно точны. Преимуществом этих методов является малая затрата времени на нормировочную работу, что используется в единичном и мелкосерийном производстве.

При аналитически-расчетном методе основное (машинное) время станочной обработки определяется для каждого перехода по известным формулам машинного времени на основе принятых рациональных режимов резания. Аналитически-расчетный метод используется в серийном и массовом производстве на основе подробно разработанного ТП и паспортных данных оборудования.

При аналитически-исследовательском методе основой установления оптимальных технологических режимов и уточненных норм времени является исследовательская работа. Исследование включает проверку не только элементов рабочего времени и технологических режимов, но и самих методов обработки. Этот метод в основном применяется в массовом и крупносерийном производстве.

Затраты времени на выполнение технологической операции определяются штучным временем. Иными словами, штучным временем называют отношение времени выполнения технологической операции к числу изделий, одновременно изготовляемых на одном рабочем месте.

В неавтоматизированном производстве штучное время

t_ш = t_о + t_в + t_обс. + t_от., (1.8)

где t_о– основное время;

t_в– вспомогательное время;

t_обс.– время на обслуживание рабочего места;

t_от.– время на отдых и личные потребности работающего.

Основное время – часть штучного времени, затрачиваемая на изменение и/или последующее определение состояния предмета труда, т. е. время непосредственного технологического воздействия на предмет труда (деталь, сборочную единицу или изделие в целом). При обработке на станках основное время определяют для каждого технологического перехода по формуле

t_о = Li / S_м, (1.9)

где L – расчетная длина перемещения инструмента или заготовки при обработке, мм; i – число рабочих ходов в данном переходе; Sм – подача инструмента или заготовки, мм/мин.

При ручном подводе инструмента или заготовки

, (1.10)

где l – длина обрабатываемой поверхности;

l_вр.,l_сх. – длина врезания и схода инструмента соответственно.

При автоматическом цикле обработки

, (1.11)

где l_пд. – длина подвода инструмента к заготовке для предупреждения удара в начале резания.

При расчете основного времени длину l определяют по чертежу заготовки; l_пд. ≈ 1 мм; l_сх. ≈ 1 мм. Значение l_вр. находят из геометрических соотношений в зависимости от метода обработки и применяемого инструмента.

Для большинства существующих технологических методов разработаны формулы для вычисления основного времени.

Вспомогательным временем называют часть штучного времени, затрачиваемого на выполнение приемов, необходимых для обеспечения изменения и последующего определения состояния предмета труда. Вспомогательное время затрачивается на установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки или собираемой составной части изделия, управление механизмами оборудования, подвод и отвод режущих инструментов, измерение обрабатываемой заготовки и т. д. Время выполнения каждого приема устанавливают по соответствующим нормативам вспомогательного времени, учитывающим конкретные условия выполнения операции.

Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем t_оп. При этом вt_оп. включают лишь ту часть вспомогательноговремени, которая не перекрывается основным временем.

Время обслуживания рабочего места – часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание СТО в работоспособном состоянии, уход за ним и рабочим местом. Различают время технического t_т и время организационного обслуживания t_орг., т. е.

. (1.12)

Время технического обслуживания затрачивается на смену затупившегося инструмента, подналадку оборудования, заправку и регулировку инструмента. В расчетах его берут в процентах (до 6%) от оперативного времени или рассчитывают по нормативам в зависимости от вида выполняемых работ.

Время организационного обслуживания учитывает затраты времени на наладку станка, уборку рабочего места, смазку и чистку станка и другие аналогичные действия в процентах от оперативного времени (2 – 6%) или по нормативам.

Время на отдых и личные потребности – часть штучного времени, затрачиваемая рабочим на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный отдых. Это время определяют в процентном отношении к оперативному времени (около 2,5%) или по нормативам.

В практических расчетах штучное время вычисляют по упрощенной формуле

, (1.13)

где α,β, –коэффициенты, определяющие процентную долю, соответственно, времени технического обслуживания, организационного обслуживания и времени на личные потребности, от оперативного времени.

Значения α,βи берут по нормативам в зависимости от условий выполняемойоперации. Для сборочных работ принимают α = 0.

При использовании автоматического оборудования

t_ш=t_оп.(1 + α /100). (1.14)

При обработке заготовок партиями определяют штучно-калькуляционное время на выполнение операции по формуле

t_ш.к. = t_ш + t_п.з. / n, (1.15)

где t_п.з. –подготовительно-заключительное время;п –количество заготовок в партии.

Подготовительно-заключительное время – интервал времени, затрачиваемый на подготовку исполнителя и СТО к выполнению технологической операции и приведению СТО в порядок после окончания смены и/или выполнения этой операции для партии предметов труда. Подготовительно-заключительное время затрачивается рабочим на ознакомление с чертежом или технологией, подготовку и наладку оборудования, приспособлений и инструментов, снятие и сдачу приспособлений и инструментов после окончания работы, сдачу выполненной работы и документации. Это время зависит от оборудования, на котором выполняется операция, характера выполняемой работы, степени сложности наладки и не зависит от размера партии. Подготовительно-заключительное время определяется по нормативам.

На этапе разработки технологического процесса рассчитывают коэффициент основного времени η_о = t_о  / t_ш. Чем выше значение η_о, тем производительнее используется станок.

При установлении нормы времени на выполнение данной операции на выбранном станке определяется также разряд квалификации работы по тарифно-квалификационному справочнику соответствующей отрасли промышленности. Чем больше при выполнении данной работы требуется знаний, опыта и самостоятельности, тем выше должен быть разряд исполнителя.

При единичном производстве требуется умение налаживать станки, устанавливать детали и инструмент, пользоваться измерительным инструментом общего назначения, поэтому квалификация рабочего должна быть более высокой. В серийном производстве работа специализирована и поэтому квалификация рабочего может быть ниже.

В массовом производстве при высокой механизации труда или использовании автоматов и автоматических станочных линий, концентрации операций на одном станке требуются рабочие высокой квалификации; при дифференциации процесса обработки на элементарные операции могут быть использованы рабочие низкой квалификации.

Штучная расценка, т.е. заработная плата рабочего за выполненную операцию, определяется по формуле

, (1.16)

где t_ш – штучное (штучно-калькуляционное) время выполнения операции;

Кч – тарифная часовая ставка разряда работы.

Норма времени на операцию при многостаночной работе одного рабочего на нескольких станках состоит из тех же основных частей, что и при работе на одном станке. В этом случае под основным временем подразумевается машинно-автоматическое время (t_м.а.), а вспомогательное время может быть двух видов: вспомогательное перекрывающееся (t_в.п.) и вспомогательное неперекрывающееся (t_в.н.) машинным временем на одном станке.

Во вспомогательное время помимо указанных выше затрат времени входит также время, необходимое на переходы рабочего от одного станка к другому, на взятие пробных стружек.

Машинно-автоматическое время t_м.а. определяется расчетом по соответствующим формулам, а вспомогательное время – по нормативам, так же, как и при работе на одном станке.

Время на обслуживание рабочего места (t_обс.), а также время на отдыхи личные потребности (t_от.) составляют дополнительную затрату времени (t_д):

t_д = t_обс. + t_от.. (1.17)

Дополнительная затрата времени нормируется по указанным элементам на рабочую смену по соответствующим нормативам. Этадополнительная затрата времени не входит в длительность цикла и рассчитывается отдельно.

Циклом многостаночной работы называется период времени, в течение которого регулярно выполняются одни и те же повторяющиеся работы на всех обслуживаемых рабочим станках.

На рис. 1.2 показана циклограмма многостаночной работы [4].

Длительность цикла (Т_ц) при многостаночной работе слагается из машинно-автоматического времени (t_м.а.) и вспомогательного неперекрывающегося(t_в.н.) времени, т.е.

Т_ц = t_м.а. + t_в.н.. (1.18)

Если станки разные или одинаковые, но выполняют разные операции, то для расчета надо принимать значение t_м.а.того станка, у которого ономеньше.

При многостаночной работе норма выработки определяется количеством деталей в смену, обрабатываемых на каждом из обслуживаемых станков в отдельности, или суммарной нормой выработки для всех станков.

При работе на станках-дублерах норму выработки за смену в штуках (Ncм) можно определить по следующей формуле (если станочник сам неналаживает станки):

, (1.19)

где п – количество станков, обслуживаемых одним рабочим;

Т_см – продолжительность рабочей смены, мин.;

t_д – дополнительная затрата времени, мин.;

Т_ц – длительность цикла, мин.

Если станочник сам налаживает обслуживаемые станки, норма выработки за смену в штуках равна

, (1.20)

где t_п.з.– подготовительно-заключительное время, затраченное в течение смены, в минутах.

При уточненных расчетах норм времени данные нормативов не всегда можно безоговорочно применять. Помещенные в нормативах элементные нормы времени на выполнение отдельных рабочих приемов требуют в ряде случаев экспериментальной проверки в конкретных производственных условиях. При исследовании применяются два основных метода изучения рабочего времени: хронометраж и фотография рабочего дня.

Хронометраж - это исследование элементов производственного или технологического процесса и рабочего времени, имеющее целью как установление норм времени на эти элементы и составляемые ими операции, так и рационализацию исследуемых процессов.

Для проведения хронометража операция расчленяется на рабочие приемы, устанавливается нормальная последовательность выполнения переходов и рабочих приемов, производится на рабочем месте ряд наблюдений исследуемых процессов с измерением продолжительности каждого элемента исследуемого процесса. При хронометраже производится многократное наблюдение одних и тех же элементов процесса или рабочих приемов. По окончании хронометражных наблюдений производится обработка и анализ результатов наблюдений, что позволяет установить рациональную структуру операции и рассчитать требуемые нормы.

С помощью хронометража нормируют элементы ручного времени – вспомогательное и основное.

При фотографии рабочего времени (смены, дня) изучается общая структура баланса рабочего времени в течение одной или нескольких смен, исследуются и анализируются потери рабочего времени, выявляются и устраняются недостатки в организации и обслуживании рабочего места, а также устанавливаются нормы подготовительно-заключительного времени и времени обслуживания рабочего места.

От хронометража фотография рабочего процесса отличается тем, что не сопровождается многократным наблюдением одних и тех же приемов, а представляет собой однократное наблюдение какого-либо длительного производственного процесса и, кроме того, охватывает полностью все элементы рабочего времени, а не только оперативное время. Фотография рабочего процесса применяется как обоснование норм времени в единичном и мелкосерийном производстве, а также для изучения баланса времени и режима работы некоторых крупных агрегатов и обслуживающих их рабочих бригад.

Важным экономическим показателем технологического процесса изготовления машины является себестоимость, которая определяется затратами на израсходованные средства производства и зарплату на изготовление машины на заводе, выраженные в денежной форме.

Используют два основных метода определения себестоимости: бухгалтерский и метод прямого калькулирования (поэлементный).

При бухгалтерском методе себестоимость изготовления детали (машины) определяют по формуле

С = М_о+ 3_о + Н, (1.21)

где М_о– стоимость основных материалов или исходной заготовки завычетом стоимости реализуемых отходов;

3_о– заработная плата основных производст­венных рабочих;

Н – накладные расходы, связанные с амортизацией и ремон­том оборудования, а также с затратами на СТО, заработ­ную плату вспомогательных рабочих, ИТР и т. д.

В зависимости от вида себестоимости (цеховая или заводская) соответственно определяются накладные расходы в процентах от заработной платы основных рабочих. Бухгалтерский метод простой, но непригоден для сравнения вариантов ТП, так как не позволяет выделить составляющие элементы накладных расходов.

Наиболее точным является метод прямого расчета всех составляющих элементов себестоимости.

В качестве других дополняющих себестоимость технико-экономических показателей используют выпуск продукции в штуках или денежном выражении, приходящийся на один участок, на одного производственного рабочего, на 1 м² площади, на единицу оборудования, трудоемкость 1 т выпускаемой продукции и др.

Все технико-экономические показатели позволяют путем сопоставления каждого из них с ранее полученными или плановыми величинами следить за динамикой производства и управлять им в направлении непрерывного снижения себестоимости единицы продукции при одновременном повышении ее качества.