Экономическая эффективность разрабатываемой конструкции

 

Реализация той или иной машины или агрегата может быть осуществлена в различных вариантах, из которых необходимо выбрать наиболее рациональный. Так, для передачи движения от двигателя к рабочим органам машины можно использовать механический, электрический, гидравлический или комбинированный привод. Выбор наилучшего, оптимального для каждого конкретного случая варианта, представляет собой ответственную технико-экономическую задачу, решение которой требует глубокого анализа, расчёта и обоснования. Рассмотрим некоторые соображения, позволяющие на основе экономических расчётов обосновать на начальных стадиях проектирования оптимальное решение.

Решение о целесообразности создания новой техники принимают в зависимости от её эффективности [1]. На всех этапах проектирования, начиная от разработки технического задания до выполнения рабочих чертежей, идёт интенсивная работа по улучшению конструкции, уточнению её параметров. Все этапы проектирования сопровождаются технико-экономическими расчётами, характер которых изменяется по мере уточнения основных экономических параметров, составляющих себестоимость машины. При конструировании машины особенно важно знать её материалоёмкость и трудоёмкость.

Материалоёмкость конструкции напрямую связана с её массой – важнейшим технико-экономическим параметром, который или задаётся в ТЗ на проектирование, либо принимается в зависимости от заданных характеристик машины. Для большинства машин требуется снижать массу при условии обеспечения работоспособности. Для некоторых машин масса должна быть определённой и правильно распределённой в пределах заданных габаритов.

Общую массу машины рекомендуется определять по формуле

 

М = ∑ m_д + ∑ m_к (2.1)

 

где ∑ m_д - сумма масс деталей машины, подлежащих изготовлению;

∑ m_к - сумма масс комплектующих покупных изделий.

Получаемое значение М позволяет лишь сопоставить конструкции по массе, но не позволяет оценить структуру этого параметра и ограничивает возможности принятия лучшего варианта.

Задача выбора материала и вида заготовки тесно связана с экономичностью и качеством конструкции. При выборе материала следует учитывать экономичность разрабатываемой конструкции и степень дефицитности материала. Оптимальный вариант выбирают по минимуму затрат [2]

 

С = [(С_М + С_С +С_Э)·А + С_ТО] _min (2.2)

 

где С_М, С_С ,С_Э, С_ТО – стоимость материалов, рабочей силы, эксплуатационные расходы и расходу на технологическую оснастку; А – годовой объём выпуска.

Для многих машин выбор материала определяется условиями эксплуатации и ремонта. Иногда выбор более дорогого материала, обладающего более высокими физико-механическими свойствами, более предпочтителен, чем выбор дешёвого материала, детали из которого требуют дополнительных затрат на частую замену при эксплуатации.

Существенную экономию можно получить при использовании биметаллов, а снижение массы конструкции на 30% - 35% можно достигнуть за счёт использования пустотелых и фасонных профилей проката.

При сопоставлении различных вариантов удобно пользоваться удельными показателями К_m, определяемыми как отношение массы машины к наиболее характерному для этой машины параметру: мощности Р, вращающему моменту Т, производительности W и др.

 

K_mp = ; K_mT = ; K_mw =m ⁄ w (2.3)

 

Трудоёмкость. Общая трудоёмкость Т₀ – это нормированная сумма затрат на изготовление деталей и машины в целом, включая все технологические операции [2]. На стадии проектирования при отсутствии чертежей и нормативов общую трудоёмкость можно определить по формуле:

 

Т₀ = m · Т_у ·К (2.4)

 

где Т_у - удельная трудоёмкость;

К - коэффициент, учитывающий масштаб производства.

Удельную трудоёмкость, определяемую как отношение общей трудоёмкости к массе машины, принимают по данным, накопленным в проектных организациях (КБ, НИИ). Такой метод расчёта даёт весьма приближённое значение трудоёмкости.

Для предварительной оценки общей трудоёмкости изготовления проектируемой машины при расчёте используются трудоёмкость аналогичной машины.

 

Т₀ = Т_а· к_m·к_п·к_с (2.5)

 

где Т - трудоёмкость изготовления аналогичной машины;

к_m,к_п,к_с –коэффициенты, учитывающие соответственно различие масс проектируемой и аналогичной машины; масштаб производства; относительную потребность в обновлении станочного парка в связи с заменой объекта производства.

И, наконец, достаточное значение общей трудоёмкости можно получить учитывая составляющие затрат труда:

 

Т_об = Т_л +Т_к +Т_м + Т_т +Т _сб +Т_и (2.6)

 

где Т_л,Т_к,Т_м,Т_т,Т _сб,Т_и - трудоёмкости соответственно литейных и кузнечных работ, механической и термической обработки, сборочных операций, испытаний.

Себестоимость. На стадии разработки технического задания себестоимость машины часто рассчитывают по удельным показателям. В качестве удельных показателей могут быть приняты данные о себестоимости одной тонны конструкции, приходящейся на единицу мощности, вращающего момента или других параметров машины.

В этом случае себестоимость прямо пропорциональна выбранному показателю и не учитывает конструктивных особенностей проектируемой машины и условий производства. Тогда:

 

С = С_m · m; С = С_р· Р; С = С_т · Т и т.д. (2.7)

 

где С _m, С _р, С_т - удельные себестоимости, р/т; р/кВт; р/НМ; m расчётная масса,т; Р – мощность двигателя, кВт;

Т – вращающий момент на выходном валу машины, НМ.

Для уточнения себестоимости машины учитывают стоимость материалов, затраты на обработку деталей и сборку машины, трудоёмкость этих работ. Для ряда машин, которые изготавливаются по принципу геометрического подобия, и в одинаковых условиях трудоёмкость их изготовления в литейных, кузнечных и сборочных цехах пропорциональна массе m, а трудоёмкость механической обработки, окраски и отделки пропорциональны поверхности машины S [2].

В этом случае себестоимость изготовления машины:

 

С = m · Kn + S · Ks (2.8)

 

где Kn, Ks – коэффициенты пропорциональности.

Коэффициенты пропорциональности в формуле (2.8) и удельные себестоимости в формуле (2.7) принимают по справочникам или данным заводов-изготовителей.

Себестоимость изготовления деталей можно определить из выражения

 

С = С_М + ∑(Зi +Нi + Сi/ni) (2.9)

 

где С_М - стоимость материала одной детали; Зi - зарплата, необходимая для изготовления одной детали; Нi - накладные расходы; Сi - стоимость оснастки; ni - число деталей в партии.

Анализ формулы (2.9) показывает, что высокая экономичность может быть достигнута только при большом масштабе производства. Себестоимость изделий существенно зависит от материала, технологии изготовления, унификации как на стадии разработки проекта, так и в процессе изготовления изделия.