ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВИДА И МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

На себестоимость производства в машиностроении влияют следующие факторы, которые разделяют на три группы:

1.   Конструктивные факторы, т.е. конструктивное решение самой
детали, обеспечивающее возможность ее изготовления литьем, обработкой, давлением, сваркой; выбор марки материала и технических
условий.

2.   Производственные факторы, т.е. характер и культура производства, технологическая оснащенность, технологический и организационный уровни производства.

3.   Технологические факторы, характеризующие способ формообразования заготовки, выбор самой заготовки, оборудования и технологического процесса получения детали.

Проводя технико-экономический сравнительный анализ при выборе способа получения заготовок, рассмотрим только третью группу факторов.

Перед проведением технико-экономического анализа необходимо выбрать целесообразные варианты изготовления заготовки. Технико-экономический анализ основан на одновременном анализе себестоимости и трудоемкости как в заготовительных, так и в механических цехах. Если при выбранных способах объем механической обработки одинаков, то можно ограничиться подсчетом себестоимости только в заготовительных цехах.

В общем виде технологическая себестоимость одной детали /1/.

1 (7.1)

где М - стоимость расходуемых основных материалов или заготовки;

З - заработная плата производственных рабочих;

И - расходы, связанные с использованием инструмента и оснастки;

О - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования за время, необходимое для изготовления одной детали.

Все слагаемые, составляющие технологическую себестоимость, взаимосвязаны, так как изменение вида и массы заготовки, обрабатываемости материала, инструмента и оснастки может вызвать соответствующие изменения объема последующей механической обработки, трудоемкости технологических операций и соответственно заработной платы производственных рабочих. Изменение объема, времени и характера обработки заготовок может вызвать изменение типажа технологического оборудования. Предпочтение следует отдавать тому варианту получения заготовки, технологическая себестоимость которого будет наименьшей.

Современный уровень развития техники в значительной мере предопределил и многовариантность технологических процессов в машиностроении, возможность выбора оптимального решения в зависимости от поставленных задач, объема выпуска продукции и типа производства, технико-экономических, эксплуатационных и качественных характеристик выпускаемой продукции. Успешное решение возникающих перед технологами задач в этих условиях обязывает, чтобы при технической адекватности выбиралось такое решение, которое гарантирует наибольшую экономическую эффективность.

Применение малоотходной технологии, получение заготовок, по форме и размерам приближающихся к готовым деталям, в значительной степени ускоряет освоение и внедрение новейшей технологии.

Стоимостную оценку адекватных технологических процессов строят на определении для каждого из них годовой технологической себестоимости или приведенных затрат, рассчитываемых по всем операциям процесса изготовления заготовок и их обработки.

Технологическая себестоимость изготовления литых, кованых и штампованных заготовок /10/

1  (7.2)

где 1 - годовая программа.

Технологическая себестоимость механической обработки

1  (7.3)

Составляющие технологической себестоимости:

1)          стоимость основного материала

1 (7.4)

где 1 - стоимость 1 кг материала, коп.;

1 - общая масса материала, расходуемого на 1 заготовку, кг;

1 - цена I кг отходов, коп.;

  1 - общая масса реализуемых отходов, кг;

2)          заработная плата производственных рабочих:

по штучно-калькуляционному времени

1 (7.5)

по штучному времени

1 (7.6)

где 1 - часовая тарифная ставка производственного рабочего, коп.;

1  и 1  - коэффициенты, учитывающие дополнительную заработную плату и отчисления на соцстрах ( 1 = 1,1-1, 25; 1  = 1,077);

1  и 1 - норма штучно-калькуляционного и штучного времени, ч;

3) расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

1 1 (7.7)

где 1  - себестоимость машино-часа применяемого оборудования, коп;

4) расходы на эксплуатацию инструмента

1 (7.8)

где 1  - часовые затраты на содержание инструмента, коп;

1 - норма машинного времени (времени резания), ч;

5) заработная плата наладчика по подготовительно-заключительному времени

1 (7.9)

где n - число партий или переналадок за год;

1  - часовая тарифная ставка наладчика, коп;

1 - норма подготовительно-заключительного времени, ч;

6) годовые затраты на оснастку

1 (7.10)

где 1 - коэффициент амортизации и эксплуатации оснастки

( 1 = 0,33-1,0; 1 = 0,2);

1 - стоимость оснастки, коп.

При выборе оптимального способа получения заготовки могут возникнуть две ситуации: либо технолог и конструктор свободны от требований и условий действующего производства, и перед ними стоит задача - выбрать из ряда равноценных по качеству вариантов оптимальный и с учетом его особенностей спроектировать деталь, либо они должны заменить действующий процесс более рациональным.

В первом случае задачу следует решать путем определения варианта, который обеспечивал бы максимальное значение комплексного показателя, зависящего от всех технико-экономических показателей. Во втором случае выбор варианта определяют максимумом годовой экономии 1 , получаемой от снижения технологической себестоимости за счет внедрения предлагаемого варианта 1 взамен существующего, базового.

1 (7.11)

Основная проблема, которая на протяжении десятилетий решается технологами различного профиля (литейщиками, кузнецами, механиками), заключается в том, чтобы найти рациональный способ получения готовой детали в заготовительной фазе. Однако все способы дают наибольший аффект в определенных условиях, в частности при определенной программе выпуска деталей.

Нормативные материалы, используемые в сопоставительных, расчетах, во многом зависят от объемов выпуска и серийности производства. Именно эти факторы больше всего влияют на нормы затрат времени, труда и материалов, поскольку связаны с технологией. Они же определяют условия для разумного выбора оборудования, оптимальность его загрузки и т.п.

В тех случаях, когда решающим при выборе оптимального способа и технологического процесса получения заготовки является стоимость оснастки, целесообразно применить укрупненный способ расчета. Он основан на определении критического объема производства, при котором становится экономически целесообразным использование дорогой оснастки. Так, при сопоставлении двух вариантов литья для определения критической программы 1 используют формулу

1 (7.12)

где 1  и 1  - стоимость основного металла по первому и второму вариантам; 1  и 1  -  расходы на оплату производственных рабочих по штучно-калькуляционному времени при каждом варианте; 1  и 1  - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования при каждом варианте; Ф - сорок службы дешевой оснастки (число формовок при литье); 1  и 1  - годовые затраты на оснастку (амортизация и эксплуатация) по каждому варианту.

 Срок окупаемости затрат на более дорогую оснастку

1 (7.13)

Если по расчету срок окупаемости затрат на оснастку окажется больше нормативного, то более дорогая оснастка экономически нецелесообразна.

Для процессов обработки металлов давлением оптимальный размер партии деталей m, при превышении которой следует переходить от ковки к штамповке, определяют по формуле

1 , (7.14)

где 1  и 1  - себестоимость штампов и ковочных бойков;

1  и 1 - себестоимость деталей, полученных из штампованной и кованной заготовок, включая затраты на механическую обработку.

7.1. Элементы структурно-факторного анализа технологического процесса при выборе способа получения заготовки

Для большинства процессов малоотходной технологии получения заготовок характерна возможность их экономически оправданного применения лишь при относительно больших объемах выпуска продукции. Такое положение возникает вследствие того, что средства и методы, которые зарекомендовали себя эффективными при больших объемах производства, без каких-либо изменений пытаются использовать для получения заготовок в иных условиях, при более мелких сериях. В результате этого способ, обеспечивающий получение точной заготовки, оказывается неэффективным, а сама точная заготовка - нерентабельной.

В настоящее время материально-техническая база промышленного производства деталей позволяет реализовать один и тот же способ получения заготовки при различных технико-экономических условиях. Это дает возможность путем варьирования составляющих технологического процесса и средств обеспечения получить постоянство себестоимости заготовок независимо от программы выпуска. Применением той или иной комбинации технологических факторов обеспечивается постоянство или незначительное изменение суммарной статьи затрат при изменении программы выпуска, а следовательно, себестоимости заготовки.

Решение задачи выбора рационального сочетания технологических факторов в зависимости от требуемой программы выпуска может быть осуществлено в рамках структурно-факторного анализа.

Представим зависимость себестоимости заготовки от различных технологических факторов в виде

1 (7.15)

где 1  - себестоимость заготовки; М - стоимость основного материала; О - затраты на изготовление и эксплуатацию оснастки; А - прочие затраты (заработная плата, затраты на эксплуатацию оборудования, топливо и т. п.); N - программа выпуска заготовок.

Запись зависимости в виде выражения (7.15) обоснована тем, что для одного и того же способа расход материала, а следовательно, и его стоимость не зависят от программы выпуска, в то время как остальные показатели меняются при изменении программы. Кроме того, для большинства процессов при определении эффективности их применения важное значение имеет доля затрат, связанная с изготовлением и эксплуатацией оснастки.

Затраты на изготовление и эксплуатацию оснастки

1 (7.16)

где 1  - затраты на изготовление и эксплуатацию одного комплекта оснастки; С - стойкость одного комплекта оснастки (число заготовок, полученное на одном комплекте оснастки до полного ее износа); n - число комплектов оснастки, необходимое для выполнения заданной программы выпуска заготовок.

Выражение (7.16) дозволяет выделить две составляющие: затраты на оснастку, ресурс работы которой используют полностью (первое слагаемое), и затраты на оснастку, ресурс работы которой используют частично (второе слагаемое). Например, при стойкости штампа 5000 штамповок и программе выпуска 21000 штамповок необходимо пять комплектов штампов, причем ресурс работы четырех штампов будет использован полностью, а пятого - лишь на 20%. Увеличение затрат на оснастку от недоиспользования ресурса работы пятого штампа, и дается возможность выделить второе слагаемое (7.16). С учетом (7.16) выражение (7.15) примет вид

1

где для рассматриваемого способа получения заготовки и при определенном типе оснастки первые два слагаемых постоянны и не зависят от программы производства, остальные - переменны.

Основные этапы структурно-факторного анализа технологического процесса заключается в следующем:

выделение статей затрат, входящих в себестоимость заготовки для конкретных условий производства;

выявление критических объемов производства, при переходе через которые происходит изменение значимости того или иного фактора в составе себестоимости заготовки;

определение области, в которую попадает заданный объем производства заготовок;

разработка мероприятий, позволяющих снизить себестоимость заготовки, наиболее эффективных при заданном объеме производстве;

определение технико-экономических показателей способа получения заготовки с учетом внедрения разработанных мероприятий.

7.2. Выбор способа получения заготовки с применением ЭВМ

Ускоренный темп роста машиностроительной промышленности требует коренного перевооружения производства за счет внедрения комплексной автоматизации производственных процессов и технологической подготовки производства. Особенно важно это для предприятий с серийным и мелкосерийным типом производства. Совершенствование базы технологической подготовки идет по пути создания автоматизированных систем проектирования технологических процессов (АСПТП), однако вопросам автоматизации при выборе способа получения заготовки все еще уделяется недостаточное внимание.

В условиях мелкосерийного производства одной из главных задач является выбор наилучшего технологического процесса. Особенностью принятия решения об оптимальном способе получения заготовки является наличие большого числа вариантов. Сравнительную оценку возможных вариантов получения заготовки необходимо производить по определенному признаку - критерию.

В настоящее время при выборе технологического процесса изготовления заготовок основными технико-экономическими показателями их эффективности являются коэффициент использования металла 1 и коэффициент весовой точности 1 , которые не всегда могут, однозначно оценить эффективность выбранных способов. Не учитывая программу выпуска, стоимость оснастки, затраты на топливо, энергию, трудоемкость и другие факторы, нельзя дать однозначный ответ, какой из способов получения заготовки эффективнее.

Выделение критерия и его формализация должны осуществляться во взаимосвязи с другими объектами как система.

Технологический процесс изготовления детали представляет собой сложную систему, определяемую большим числом параметров, каждый из которых зависит от физических, технических, экономических, и других факторов. Поэтому применение вычислительной техники при технологической подготовке производства, и частности при выборе оптимального способа получения заготовки, позволит повысить эффективность работы и значительно сократить время подготовки производства.

Использование ЭВМ при оптимизации выбора способа получения заготовки предопределяет наличие математической модели, а также алгоритма соответствующего процесса. Разработка такой модели применительно к способу получения заготовки - сложная комплексная проблема, требующая привлечения к ее решению многих специалистов разных отраслей промышленности.

Для выбора способа получения заготовки и разработки технологии изготовления детали исходной информацией являются чертеж детали; технические требования на деталь; марка материала, если материал задан; программа выпуска (шт/год); параметр или несколько параметров, по которым осуществляется оптимизация способа получения заготовки. По исходным данным проводят предварительный технический анализ, выбирают возможные способы получения заготовки, после чего проводят сравнительный технико-экономический анализ.

Показателями, по которым осуществляется выбор оптимального варианта получения заготовки, могут быть:

коэффициенты использования металла, весовой точности, выхода годного;

трудоемкость изготовления заготовки 1 , механической обработки этой заготовки 1 , общая трудоемкость изготовления детали 1 ;

себестоимость изготовления 1 ;

производительность используемого оборудования 1 ;

длительность производственного цикла 1 ;

уровень автоматизации и т.п.

Выбор оптимального способа получения заготовки должен решаться путем системного анализа, т.е. анализа возможно большего числа факторов, влияющих на эффективность конечного результата. Наиболее приемлемым математическим методом в данном случае является метод расстановки приоритетов /11/.

Вычисления при выборе оптимального способа получения заготовки методом расстановки приоритетов при малом числе (2-4) вариантов технологических процессов или показателей, по которым производят сравнение, осуществляется вручную с помощью простейшей счетной техники, при большем числе вариантов или показателей целесообразно использовать ЭВМ.

Исходными данными для решения задачи на ЭВМ являются /1/:

-    таблица значений показателей сравниваемых вариантов;

-    номер показателя, с которого начинаются показатели, характеризующие лучший вариант своими меньшими значениями;

-    величина значимости показателей.

Алгоритм выбора способа получения заготовки методом расстановки приоритетов представлен на рис. 24.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 24. Блок-схема решения задачи при выборе способа получения заготовки .

Вывод результатов осуществляют в следующем порядке: сначала печатают номер по порядку, затем номер варианта изготовления заготовки, далее значения комплексного критерия, полученного для этого варианта.

Таким образом, использование ЭВМ при выборе рационального способа получения заготовки позволяет более оперативно решать подобные задачи и уже на стадии проектирования деталей принимать решения, большей степени удовлетворяющие интересам производства.