(Вивчення впливу основних техніко-економічних і експлуатаційних факторів (параметрів) на економічну ефективність робочої машини)
Виконала: студентка гр. ЕУП - 63 Родіонова Н.В.
Міністерство загальної та професійної освіти Російської Федерації
Бійський технологічний інститут Алт.ГТУ ім. І. І. Ползунова
Кафедра технічної механіки
Бійськ 1999
Структурний аналіз проводиться з метою:
визначити і якісно охарактеризувати структуру
(Склад і частку) експлуатаційних витрат;
оцінити відносну роль експлуатаційних витрат та інших техніко-економічних факторів, тобто виявити ступінь впливу їх на економічний ефект даної машини;
усвідомити основні принципи (шляхи, прийоми, методи, способи, підходи і т.д.) раціонального (оптимального) з економічної точки зору проектування машин.
Варіант № 24
Дано: Вартість машини С = 4000 руб.,
Потужність електроприводу N = 20 кВт,
Віддача машини (вартість випущеної за рік від = 50000 грн. / рік,
Кількість робочих днів на тиждень д = 6,
Тривалість зміни год = 6 годину,
Кількість робочих змін см = 3,
Коефіцієнт завантаження машини до з = 0,95,
Вартість електроенергії се = 0,02 руб.
Коефіцієнт завантаження електроприводу кп = 0,9
Відомо, що: в році 365 днів, 52 тижні і в середньому 5
Святкових днів, в добі 24 години.
Припустимо, що: річна заробітна плата оператора ЗП =
= 1 900 руб.,
витрати Про на обслуговування машини включені в оплату праці Тр,
частка накладних витрат Нк від витрат Тр на оплату праці-в = 1,
частка витрат на матеріали і інструмент (Мт + Ін) у вартості Від продукції а = 0,4,
витрати на ремонт за весь період експлуатації дорівнюють вартості машини, S РМ = С.
Рішення:
Кількість робочих днів на рік рд = д * 52-5 = 6 * 52-5 = 307 днів.
Кількість робочих годин машини за рік рч = рд * см * год * кз = = 307 * 3 * 6 * 0,95 = 5250 годин
Загальна кількість годин у році оч = 24 * 365 = 8760 годин.
Коефіцієнт використання машини n = рч / оч = 5249,7 / 8760 = = 0,6
Період служби машини Н = D / n = 1 / 0,6 = 1,7 року, вважаючи, що машина працює до вичерпання механічного ресурсу і фактичний час її роботи h одно довговічності
D = 1 рік (далі чисельне значення довговічності варіюємо до 10 років).
Річні витрати на електроенергію Ен = рч * N * се * кп = = 5250 * 20 * 0,020 * 0,9 = 1890 грн. / рік
Витрати на оплату праці Тр = зп * см = 1900 * 3 = 5700 грн. / рік.
Сумарний економічний ефект за період експлуатації, коли машина працює до вичерпання механічного ресурсу і h = D
SQ = D * [Від * (1-а)-Ен-(1 + в) * Тр]-SРм-С = D [50000 * (1-0,4) -1 890 - - (1 +1) * 5700] -4000-4000 = 16710 D - 8 000 (*)
При D = 1 рік SQ = 8710 руб.
D = 10 років SQ = 159 100 руб.
Побудуємо графік залежності відносного економічного ефекту SQ / SQ від довговічності D (див. малюнок); крива - 1 залежно SQ / SQ = f (D) апроксимується формулою SQ / SQ = 1,8 D, отже при збільшенні довговічності в 10 разів (з 1 року до 10 років) відносний економічний ефект зростає у 18 разів!
Середня за період служби Н рентабельність q = SОт / SР = D * Від / [D * (Ен +0,4 * Від +2 * Тр) +2 * С] = D * Від / (D * Р +2 * З ) = = 50 000 * D / [D * (1 890 +0,4 * 50 000 +2 * 5 700) +2 * 4 000] = = 50 000 * D / (D * 33290 +8 000) = 50 / (33,3 + 8 / D)
При D = 1 рік q = 50 / (33,3 + 8 / 1) = 1,21
D = 10 років q = 50 / (33,3 + 8 / 10) = 1,47
Коефіцієнт експлуатаційних витрат k = SР / С = = (D * P +2 * C) / C = (D * 33 290 +2 * 4 000) / 4 000 = 8,32 * D +2 - крива 2.
При D = 1год k = 10,32
D = 10 років k = 85,20
>Коефіцієнт вартість машини з = (1 / k) * 100% = [1 / (8,32 * D +2)] * 100% - крива 3
При D = 1 рік з = 9,69%
D = 10 років з = 1,17%
Оцінимо вплив зміни вартості З машини на економічний ефект SQ з урахуванням зміни її довговічності D
Зменшимо вартість в 1,5 рази З = С / 1,5 = 4000 / 1,5 = 2667 руб., Тоді:
при D = 1 рік і SQ = 16 710 * D-2 * С = 16 710 * 1-2 * 2 667 = 11 376
відносне збільшення економічного ефекту складе sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(11 376 - 8710) / 8710] * 100% = 30,6%
при D = 10 років і SQ = 16 710 * 10-2 * 2 667 = 161 766і
sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(161 766 - 159 100) / 159 100] *
* 100% = 1,67%
Залежність sSQ = f (D) для півтора кратного зменшення вартості машини відображена на малюнку кривої 4.
Збільшимо вартість в 1,5 рази З = З * 1,5 = 4 000 * 1,5 =
= 6 000 руб., Тоді:
при D = 1 рік і SQ = 16 710 * 1-2 * 6 000 = 4 710
sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(4710 -8710) / 8710] *
* 100% = - 45,9%
- При D = 10 років і SQ = 16 710 * 10-2 * 6 000 = 155 100 руб.
sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(155 100 - 159 100) /
/ 159 100] * 100% = - 2,5%
Залежність | sSQ | = f (D) для півтора кратного збільшення вартості машини представлена на малюнку кривої 5.
Отже:
а) вартість З машини відчутно впливає на її економічний ефект тільки при малій довговічності;
б) підвищення ж вартості З машини, спрямоване на збільшення її довговічності D, цілком доцільно, тому що виграш від збільшення довговічності D набагато перевершує зниження економічного ефекту машини, через її подорожчання.
Наприклад, збільшення вихідної довговічності в п'ять разів (з 2 до 10 років), що супроводжується підвищенням вартості машини навіть удвічі, збільшує її економічний ефект у дев'ять разів (див. формулу *).
Оцінимо вплив зниження енергоспоживання Ен на економічний ефект SQ машини з урахуванням її довговічності D
Припустимо підвищення ККД електропривода на 20%, що "дасть" зниження витрат на електроенергію до
Ен = 0,8 * Ен = 0,8 * 1 890 = 1 512 руб., Тоді: при D = 1 рік і SQ = D * [Від * (1-0,4) - Ен - 2 * Тр] - 2 * С =
= 1 * [50 000 * (1-0,4) -1 512 - 2 * 5700] - 2 * 4 000 = 9088 руб.,
відносне збільшення економічного ефекту складе
sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(9088 - 8 710) / 8710] * 100% =
= 4,3%
при D = 10 років і SQ = 10 * [50 000 * (1-0,4) - 1 512 - 2 * 5700] -
- 2 * 4 000 = 162 880
sSQ = [(SQ-SQ) / SQ] * 100% = [(162 880 - 159 100) / 159 100] *
* 100% = 2,4%
Таким чином зниження енергоспоживання машини в даному випадку впливає на її економічний ефект вкрай незначно, див. криву 6, зокрема через невисоку вартість однієї кіловат-години електроенергії.
Оцінимо вплив зниження витрат Тр на працю, наприклад на 30% (до значення Тр = 0,7 * Тр = 0,7 * 5700 = 3 990 за рахунок часткової автоматизації виробничого процесу, що дозволяє застосовувати менш кваліфікованих операторів) на економічний ефект SQ машини .
при D = 1 рік і SQ = D * [Від * (1-0,4) - Ен - 2 * Тр] - 2 * С =
= 1 * [50 000 * (1-0,4) -1 890-2 * 3 990] -2 * 4000 = 12 130 руб.,
відносний економічний ефект машини складе
SQ / SQ = 12 120 / 8710 = 1,4.
при D = 10 років і SQ = 10 * (50 000 * 0,6-1 890 -2 * 3990) -
- 2 * 4 000 = 193 300 руб.,
SQ / SQ = 193300 / 8 710 = 22,2.
Отже економічний ефект машини в розглянутих умовах зростає від 1,4 до 22,2 і тим істотніше, чим вище її довговічність, див. криві 1 і 7.
Оцінимо вплив збільшення віддачі Від машини (наприклад, у 1,5 і 2 рази, до значень Від = 1,5 * Від = 1,5 * 50 000 = 75 000 і Од = 2 * Від = 2 * 50 000 = 100 000 руб . / рік, за рахунок підвищення її продуктивності, застосування спеціалізованої оснастки, прогресивної технології і т.п.) на її економічний ефект SQ
при D = 1 рік і SQ = D * (0,6 * Від - Ен - 2 * Тр] - 2 * С =
= 1 * (0,6 * 75 000 - 1 890 - 2 * 5 700) - 2 * 4 000 = 23 710 руб.,
і SQ = 1 * (0,6 * 100 000 - 1 890 - 2 * 5 700) - 2 * 4 000 = 38 710 руб.
відносний економічний ефект складе:
SQ / SQ = 23 710 / 8710 = 2,7 і SQ / SQ = 38 710 / 8710 = 4,4
при D = 10 років і SQ = 10 * (0,6 * 75 000 - 1890 - 2 * 5 700) -
2 * 4000 = 309 100 руб. і SQ = 10 * (0,6 * 100 000 - 1 890 -
- 2 * 5 700) - 2 * 4 000 = 459 100 руб.
SQ / SQ = 309 100 / 8 710 = 35,5 і SQ / SQ = 52,7
Отже економічний ефект машини зростає із збільшенням її віддачі Від і тим значніше, чим нижче її довговічність D див. криві 8 і 9.
Оцінимо вплив довговічності машини на обсяг віддається нею продукції і чисельність машинного парку.
Сумарний обсяг продукції SS, що віддається машиною за весь
Термін Н її служби, дорівнює SS = Від * h, руб.,
де h = h * Н - фактична тривалість роботи машини, якщо машина відпрацьовує весь технічний ресурс, то SS = Від * D
Річний обсяг продукції SS = Від * h * N, руб. / Рік,
де N = n * H, шт., - кількість одночасно, що знаходяться в експлуатації машин; n - чисельність річного випуску (введення в експлуатацію) машин, шт. / рік.
SS = Від * n * h * Н = Від * D * n, грн. / рік
Отже сумарний обсяг продукції, що віддають машиною за весь термін її служби, і річний обсяг продукції групи одночасно працюючих машин пропорційні добутку річний віддачі Від на довговічність D машини.
Наприклад, при одночасному збільшенні віддачі і довговічності вдвічі, сумарний обсяг продукції, що віддається однією машиною зростає вчетверо. Якщо обсяг річної продукції групи машин заданий, то підвищення довговічності і віддачі, наприклад, удвічі дозволяє в стільки ж разів скоротити число N одночасно знаходяться в експлуатації машин, і вчетверо зменшити річний випуск n (введення в експлуатацію) нових машин, що дає суттєвий виграш у витратах на їх придбання та обслуговування.
Оцінимо вплив на економічний ефект SQ віддачі та довговічності машин при одночасному скороченні їх числа і збільшенні їх вартості, для чого порівняємо дві групи машин
Нехай N = 1 000 шт., С = 4 000 руб., Від = 50 000 грн. / рік,
D = 5 років, Ен = 1 890 руб, Тр = 5 700 руб.
N = 500 шт., С = 8 000 руб., Від = 100 000 грн. / рік,
D = 10 років, Ен = 3 780 руб, Тр = 5 700 руб.
= 1, а = 0,4, в = 1, тоді:
Річний обсяг продукції першої та другої груп машин
SS = Від * N h = 50 000 * 1 000 * 1 = SS = Від * N * h =
100 000 * 500 * 1 = 50 млн. руб.
Сумарний економічний ефект всіх машин:
першої групи за весь термін їх експлуатації h = D = 5 років
SQ = N * SQ = N * {D * [Від * (1-а) - (Ен + (1 + в) * Тр] -
Рм - С} = 1 000 * {5 * [50 000 * (1-0,4) - (1890 + (1 +1) * 5 700)] -
4 000 - 4 000} = 75,550 млн. руб.
другої групи за той же термін (5 років) експлуатації, коли
РМ = С = (D / D) * C = (5 / 10) * 8 000 = 4 000 руб.
SQ = N * SQ = N * {5 * [Від * 0,6 - (Ен + 2 * Тр)]-Рм-С} =
= 500 * {5 * [100 000 * 0,6 - (3 780 +2 * 5 700)] - 4 000-4 000} =
= 108,050 млн. руб.
Відносний економічний ефект SQ / SQ =
= 108,050 / 75,550 = 1,4
Отже економічний ефект машини другої групи за 5 років експлуатації в 1,4 рази вище економічного ефекту машин першої групи, незважаючи на вдвічі більшу їх вартість С, вартість їх ремонту Рм і енергоспоживання Ен! Сумарний економічний ефект машин другої групи за повний термін служби h = D = 10 років
SQ = N * {D * [Від 0,6-Ен +2 Тр)]-Рм-С} = 500 * {10 * [100 000 * 0,6 -
- 15 180] - 8 000-8 000} = 216,100 млн. руб.
Відносний економічний ефект SQ / SQ = 216,10 / 75,55 =
= 2,8
Отже сумарний економічний ефект машин другої групи за повний період їх експлуатації перевищує економічний ефект машин першої групи у дві цілих вісім десятих раза, що (на SQ-SQ = 216,10-75,55 = 140,55 млн. руб.) Найбільше економічного ефекту машин першої групи за весь період їх експлуатації!
Наведений аналіз схематичний, неповний тому : Допущені спрощення та припущення, не врахована динаміка зміни експлуатаційних факторів, наприклад, ймовірного зниження вартості електроенергії і матеріалів з плином часу, продуктивності машин у міру зносу. Тим не менш він дає чітке уявлення про вплив експлуатаційних витрат на економічну ефективність робочих машин і дозволяє зробити перший загальний висновок: збільшення корисної віддачі та довговічності машин - найбільш ефективний і вигідний спосіб збільшення обсягу промисло-вої продукції і підвищення економічної ефективності.
Для інших машин при іншій структурі експлуатаційних витрат вплив різних факторів на економічну ефективність буде іншим. Наприклад, невелика частка вартості З дорожніх, будівельних, сільськогосподарських машин, не автоматизованих металорізальних верстатів і т.п. в сумі експлуатаційних витрат, а отже, неістотно її вплив на їх економічну ефективність, тому що витрати на працю Тр щодо великі і не піддаються істотного скорочення тому, що такі машини не можуть функціонувати без постійно прикріпленого оператора.
Навпаки, витрати на працю Тр відносно невеликі і складаються тільки з вартості періодичного догляду та спостереження за роботою енергетичних машин (електродвигунів, електрогенераторів насосів, компресорів, вентиляторів), а також машин автоматів і напівавтоматів тому, що вони можуть довгий час функціонувати без участі оператора. У зв'язку з цим вартість З таких машин має домінуюче значення, зокрема внаслідок помірних витрат на електроенергію Ен через високий ККД енергетичних машин.
Навпаки, фактор енергоспоживання (витрати на електроенергію Ен) ² переважує ² і вартість З машини, і нерідко витрати на працю Тр у теплових машин (криогенні і паро-газогенераторні установки і т.п.)
В даний час високий технічний рівень машин, визначається їх конкурентоспроможністю і досконалістю, неодмінно передбачає, гарантує практично безремонтної експлуатації (SРм = 0).
Безремонтної експлуатації припускає усунути:
відновлювальний ремонт заміною його комплектаційним ремонтом, здійснюваним заміною зношених деталей, вузлів, агрегатів;
вимушені ремонти, викликані поломкою і зносом деталей;
планово-попереджувальні ремонти, що проводяться систематично.
безремонтної експлуатації досяжна:
збільшенням терміну служби деталей, що зношуються;
побудовою машин по агрегатному принципом, що допускає незалежну зміну * зношуються пар і вузлів;
створенням практично * не зношуються фрикційних
поверхонь пар тертя, службовців базою при встановленні змінних деталей.
Отже, другий спільний висновок: створювати конструкції машин забезпечують збільшення економічної ефективності, скорочення експлуатаційних витрат і зменшення вартості продукції НЕМОЖЛИВО без правильної оцінки
ролі (значення) того чи іншого чинника (параметра) і уміння
поступитися тим чи іншим чинником, коли зниження його частки
у загальних витратах вступає в протиріччя з необхідним підвищенням корисної віддачі, довговічності та надійності!