лекция Додонов част 2, страница 17

Рис 1. Структурированная схема математической модели взаимосвязи показателей производительности м эффективности автоматов и автоматических линий

Структурная схема математической модели приведена на рис. 1. Она включает в себя:

а) первичные параметры, характеризующие технологию, конструкцию и компоновку машин, уровень их эксплуатации; так, для производительности машин первичными параметрами являются: режимы и общая длительность обработки t = t_pν , время холостых ходов цикла t_х , внецикловые потери конструктивных элементов t_п , число рабочих позиций q и участков, на которое разделена линия n_y ; они определяют численно длительность рабочего цикла системы T и суммарные внецикловые потери Σt_п как характеристику работоспособности;

б) определяющие вариационные параметры, которые представляют собой технико-экономические параметры сравниваемых вариантов по производительности φ, стоимости σ, количеству обслуживающих рабочих ε, удельным эксплуатационным затратам δ, срокам службы N и др.;

в) постоянные для данной модели параметры, которые входят в формулы как константы, например нормативные показатели по амортизационным отчислением α₁ , ремонтным затратам α₂ и т. д.;

г) показатели экономической эффективности: рост производительности труда λ, коэффициент эффективности капиталовложений E, приведенные затраты C_П и др.

Важным достоинством такой математической модели является ее «реверсируемость». Так, зная фиксированные числовые значения определяющих параметров, начиная с самых первичных (ν, s, t_х, q), можно определить соответствующие значения экономических показателей и тем самым выбирать наилучшие варианты из числа технически возможных – прямая задача. С другой стороны, задаваясь требуемыми или оптимальными значениями экономических показателей (например, допустимыми или минимальными сроками окупаемости), можно решать уравнения в обратном направлении, получая требуемые значения технических или экономических параметров, вплоть до первичных.

Таким образом, методы теории производительности позволяют независимо от принятых критериев экономической эффективности, типа оборудования и его специфики решать следующие задачи расчета и проектирования:

выбирать экономически наиболее эффективный вариант на основе инженерного анализа конкретных технико-экономических параметров сравниваемых вариантов (производительности и надежности в работе, стоимости, количества обслуживающих рабочих, сроков проектирования и службы и т.д.);

определять исходя из требуемого экономического эффекта, каким сочетанием технических характеристик должны обладать проектируемые автоматизированные технологические машины, количественно оценивать граничные условия автоматизации;

оптимизировать технические характеристики проектируемых машин по экономическим критериям.

Пользуясь математическими моделями теории производительности, можно оценивать перспективность различных направлений автоматизации.

Таким образом, теория производительности, ее математический аппарат являются основой решения проблемных и прикладных вопросов автоматизации производственных процессов.

Инженерная оценка экономической эффективности автоматизации.

Инженерные методы расчета и оценки экономической эффективности новой техники – это методы расчета и конструирования машин и систем машин, выбора их технологических, конструктивных, структурных параметров по экономическим критериям.

Согласно общим принципам методологии выполнения инженерных расчетов при создании машин проектные технико-экономические расчеты имеют своей задачей обоснование выбора тех конкретных технических параметров, которые необходимо выбирать в процессе проектирования. Например такими параметрами для автоматических линий, являются число последовательно работающих станков и параллельных потоков обработки, участков-секций с межоперационными накопителями, типа компоновочной схемы и т. д. Иначе, при расчете технико-экономической эффективности на проектной стадии должны быть в качестве результатов те показатели, которые и являются задачей проектирования. Для этого необходимо иметь математические модели взаимосвязей показателя экономической эффективности с конкретными технико-экономическими параметрами, решаемые как бы наоборот – от заданной эффективности к требуемым параметрам. Такие модели строятся на основе положений теории производительности машин и труда.

Обычно применяемые типовые методы оценки экономической эффективности капиталовложений по своей методологии являются поверочными, так как расчетные формулы не содержат каких либо технических характеристик, а итогом расчета являются показатели экономической эффективности, которые сравниваются с допустимыми.

Задача технико-экономических расчетов на проектной стадии, как отмечалось выше, состоит именно в том, чтобы рассчитать конкретные требования к параметрам проектируемых машин – систему «технико-экономических допусков» для того, чтобы проектируемая система могла быть эффективной.

Экономическая эффективность новой техники, в том числе автоматизированного оборудования обеспечивается путем улучшения тех или иных технических показателей, из которых важнейшим является фактор повышения производительности. Поэтому простейшей реализацией проектных технико-экономических расчетов являются расчеты требуемого повышения производительности исходя из обеспечения заданных показателей экономической эффективности. В случае необходимости от определения требуемой величины более конкретных характеристик (показатели надежности, режимы, обработки, стойкость инструмента, быстродействие механизмов и т.д.). Так как на проектной стадии числовые значения определяющих параметров известны лишь ориентировочно, проектные технико-экономические расчеты могут и должны быть носить приближенный характер , что во многих случаях позволяет значительно их упростить.

Рассмотрим математические модели проектных расчетов. Базовый вариант производства, например поточная линия, имеет характеристики: стоимость К (руб.), годовой фонд зарплаты обслуживающих рабочих З (руб.), годовые затраты на инструмент, электроэнергию, вспомогательные материалы и т.д. – m (руб.), годовой выпуск продукции (производительность) Q_г.

Остальные показатели стоимости являются зависимыми от основных. Так, годовые амортизационные отчисления составляют К_α1, где α₁ – нормативный коэффициент амортизации; годовые затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание также в первом приближении можно принять пропорциональными стоимости с коэффициентом α₂ (К_α2 за год).

Тогда себестоимость годового выпуска продукции при базовом варианте:

( 1 )

Числовые значения этих показателей можно определить с достаточной степенью достоверности, если такая система спроектирована и функционирует.

Второй, сравниваемый вариант производства является искомым. Его характеристики должны быть определены в процессе расчета исходя из обеспечения гарантированного экономического эффекта через сравнительные технико-экономические показатели (φ, σ, ε, δ), которые на данном этапе выступают в качестве варьируемых, «управляемых» величин.

Стоимость искомого варианта согласно приведенным выше категориям в σ раз выше – Кσ руб.

Количество обслуживающих рабочих в ε раз меньше, следовательно, фонд зарплаты за год З/ε руб.

Производительность (в шт.) в φ раз выше и составляет в год Q_гφ. Годовые затраты на эксплуатацию (ремонт и обслуживание, инструмент и электроэнергия, вспомогательные материалы и др.) принимаем пропорциональными выпуску продукции и степени экономичности работы машины (m₂=mδφ), что допустимо при теоретических исследованиях развития технологического прогресса, путей и перспектив автоматизации.

В прикладных расчетах при сравнении конкретных конструкций и компоновок машин такое допущение является неправомерным. Более правильно затраты на ремонт и обслуживание принимать пропорциональными увеличению стоимости σ, а затраты на инструмент, электроэнергию и др. – пропорциональными выпуску φ с учетом экономичности новых технологических процессов. Тогда годовые эксплуатационные затраты при искомом варианте:

( 2 )

Для сравнения обоих вариантов по любому критерию экономической эффективности, например минимуму приведенных затрат, необходимо привести оба варианта к сопоставимому масштабу выпуска изделий, т.е. увеличить все затраты базового варианта в φ раз.

Тогда приведенные затраты по базовому варианту:

( 3 )

Приведенные затраты по искомому проектируемому варианту:

( 4 )

Годовой экономический эффект определяется как разность приведенных затрат:

( 5 )

Очевидно, чем выше рост производительности оборудования при проектируемом варианте производства по сравнению с базовым φ, тем выше годовой экономический эффект Э, и наоборот. Как известно, предельным допустимым случаем является равенство годового экономического эффекта нулю (Э = 0); при этом коэффициент эффективности капиталовложений равен нормативному (Е = Е_Н). Отсюда можно определить минимально допустимое, требуемое значение повышения производительности φ = φ_min , обеспечивающее минимально допустимый экономический эффект, (Э = 0). Приравнивая в формуле ( 5 ) Э = 0 и решая уравнение относительно φ, получаем:

( 6 )

Так как показатели E_Н, α₁ и α₂ являются нормативными, их суммарная величина для данных отраслей производства есть коэффициент с постоянным числовым значением. Так, для автоматов и автоматических линий Е_Н = 0,12; α₁ = 0,122, α₂ = 0,06 – 0,08. Тогда:

Поэтому в общем виде формула ( 4 ) упрощается:

( 7 )

Как видно, основными определяющими факторами требований к производительности при проектных технико-экономических расчетных являются ожидаемые дополнительные затраты на автоматизацию К(σ - 1) и ожидаемое сокращение количества обслуживающих рабочих ε , фонда их зарплаты.

Оценивая эти величины в совокупности с требуемым повышением производительности оборудования, а также реальными возможностями этого повышения с использованием имеющихся технических средств, можно реально оценить, насколько достижимыми являются те технические требования, которые необходимо выполнить.