СТРУКТУРНЫЙ
АНАЛИЗ
(изучение
влияния основных технико-экономических и эксплуатационных факторов (параметров)
на экономическую эффективность рабочей машины )
Выполнила
: студентка гр. ЭУП - 63 Родионова Н.В.
Министерство
общего и профессионального образования Российской Федерации
Бийский технологический институт Алт.ГТУ им. И.И.Ползунова
Кафедра
технической механики
Бийск 1999 г.
Структурный
анализ проводится с целью :
определить и
качественно охарактеризовать структуру
(состав
и долю) эксплуатационных расходов ;
оценить
относительную роль эксплутационных расходов и других технико-экономических
факторов , т.е. выявить степень влияния их на экономический эффект данной
машины ;
уяснить
основные принципы (пути, приёмы, методы, способы, подходы и т.д.) рационального
(оптимального) с экономической точки зрения проектирования машин .
Вариант № 24
Дано : Стоимость машины С
= 4000 руб.,
Мощность электропривода N = 20 кВт,
Отдача машины (стоимость
выпущенной за год от = 50000
руб./год ,
Количество рабочих дней в
неделю д = 6 ,
Продолжительность смены ч
= 6 час ,
Количество рабочих смен
см= 3,
Коэффициент
загрузки машины к
з = 0,95 ,
Стоимость
электроэнергии сэ = 0,02 руб.
Коэффициент
загрузки электропривода кп=0,9
Известно , что:
в году 365 дней, 52 недели и в среднем 5
Праздничных
дней , в сутках 24 часа .
Допустим, что :
годовая заработная плата оператора ЗП =
= 1 900 руб.,
расходы Об на
обслуживание машины включены в оплату
труда Тр ,
доля накладных
расходов Нк от затрат Тр на оплату труда- в = 1,
доля затрат на
материалы и инструмент (Мт+Ин) в
стоимости От продукции а = 0,4 ,
расходы на
ремонт за весь период эксплуатации равны стоимости машины ,S Рм = С .
Решение :
Количество рабочих дней в году рд =
д*52-5= 6*52-5=307 дней.
Количество рабочих часов машины за год
рч=рд*см*ч*кз= = 307*3*6*0,95=5250 часов
Общее количество часов в году
оч=24*365=8760 часов.
Коэффициент использования машины n =рч/оч=5249,7/ 8760= = 0,6
Период службы
машины Н=D/n = 1 / 0,6= 1,7 года , считая , что машина
работает до исчерпания механического ресурса и фактическое время ее работы h равно долговечности
D =
1 год ( далее численное значение долговечности варьируем до 10 лет ).
Годовой расход
на электроэнергию Эн= рч*N*сэ*кп= = 5250*20*0,020*0,9=1890 руб./год
Затраты на
оплату труда Тр=зп*см=1900*3=5700 руб./год.
Суммарный
экономический эффект за период эксплуатации, когда машина работает до
исчерпания механического ресурса и h = D
SQ=D*[ От*(1-а)-Эн-(1+в)*Тр]-SРм-С=D[50000*(1-0,4)-1 890- - (1+1)*5700]
-4000-4000= 16 710 D –
8 000 (*)
При D=1 год SQ = 8 710 руб.
D=10
лет SQ = 159 100 руб.
Построим график
зависимости относительного экономического
эффекта SQ / SQ от долговечности D(см. рисунок) ; кривая – 1 зависимости SQ / SQ = f (D) аппроксимируется формулой SQ / SQ = 1,8 D , следовательно при увеличении
долговечности в 10 раз ( с 1 года до 10
лет ) относительный экономический эффект возрастает в 18 раз !
Средняя за период службы Н рентабельность q = SОт / SР = D*От / [D*(Эн+0,4*От+2*Тр)+2*С]=D*От / (D*Р+2*С) = = 50 000*D / [D*(1 890+0,4*50 000+2*5 700)+2*4 000] = =
50 000*D/(D*33 290+8 000) = 50 / (33,3 + 8 / D)
При D = 1 год q = 50 / (33,3 + 8/1) = 1,21
D =
10 лет q = 50 / (33,3 + 8/10)
= 1,47
Коэффициент эксплуатационных расходов k = SР / С = = (D*P+2*C) / C =(D*33 290+2*4 000)/4 000 = 8,32*D+2 - кривая 2 .
При D = 1год k = 10,32
D = 10 лет k = 85,20>
Коэффициент стоимость машины с = (1 / k)*100
% = [1/(8,32*D+2)]*100 % - кривая 3
При D = 1 год с =9,69 %
D = 10 лет с =1,17 %
Оценим влияние изменения стоимости С машины
на экономический эффект SQ с учетом
изменения её долговечности D
Уменьшим
стоимость в 1,5 раза С =С /1,5 =4000/1,5=
2667 руб., тогда :
при D = 1
год и SQ = 16 710*D-2*С = 16 710*1-2*2 667 =
11 376
относительное
приращение экономического эффекта составит sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100 %
=[(11 376 – 8 710)/8 710]*100%= 30,6 %
при D = 10 лет и SQ = 16 710*10-2*2 667 = 161 766и
sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100
% =[(161 766 – 159 100)/159 100]*
*100 % = 1,67 %
Зависимость sSQ = f (D) для полутора кратного уменьшения
стоимости машины отображена на рисунке кривой 4.
Увеличим
стоимость в 1,5 раза С = С*1,5=4 000*1,5=
= 6 000 руб.,
тогда :
при D = 1
год и SQ =16 710*1-2*6 000 = 4 710
sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100
% =[(4 710 –8 710)/8 710]*
* 100 % = -
45,9 %
- при D = 10
лет и SQ = 16 710*10-2*6 000 = 155 100 руб.
sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100
% =[(155 100 – 159 100)/
/159 100]* 100
% = - 2,5 %
Зависимость |sSQ| = f (D) для полутора кратного увеличения
стоимости машины представлена на рисунке кривой 5 .
Следовательно :
а) стоимость С
машины ощутимо влияет на ее экономический эффект только при малой долговечности
;
б) повышение же
стоимости С машины , направленное на
увеличение ее долговечности D , вполне целесообразно , так как выигрыш от увеличения долговечности D намного
превосходит снижение экономического эффекта машины, из-за её удорожания
.
Например,
увеличение исходной долговечности в пять раз ( с 2 до 10 лет), сопровождаемое
повышением стоимости машины даже вдвое , увеличивает её экономический эффект в
девять раз ( см. формулу * ).
Оценим влияние снижения энергопотребления Эн
на экономический эффект SQ машины с учетом ее долговечности D
Допустим
повышение КПД электропривода на 20% , которое “даст” снижение расходов на
электроэнергию до
Эн =0,8*Эн=
0,8*1 890=1 512 руб., тогда : при D = 1 год и SQ = D*[От*(1-0,4) – Эн - 2*Тр] – 2*С=
= 1*[50
000*(1-0,4)-1 512 – 2*5 700] – 2*4 000 = 9 088 руб.,
относительное
приращение экономического эффекта составит
sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100
% =[(9 088 – 8 710)/8 710]* 100%=
= 4,3 %
при D = 10 лет и SQ = 10*[50 000*(1-0,4) – 1 512 – 2*5 700]-
- 2* 4 000 = 162 880
sSQ = [(SQ -SQ ) / SQ ]*100
% =[(162 880 – 159 100)/159 100]*
* 100 % = 2,4 %
Таким образом
снижение энергопотребления машины в рассматриваемом случае влияет на её
экономический эффект крайне незначительно , см. кривую 6, в частности из-за
невысокой стоимости одного киловатт-часа электроэнергии .
Оценим влияние снижения расходов Тр на труд ,
например на 30% ( до значения Тр =0,7*Тр=0,7*5 700 = 3 990 за счет частичной
автоматизации производственного процесса, позволяющей применять менее
квалифицированных операторов) на экономический эффект SQ машины .
при D = 1 год и SQ = D*[От*(1-0,4) – Эн - 2*Тр] – 2*С=
= 1*[50
000*(1-0,4)-1 890-2*3 990] –2*4 000 = 12 130 руб.,
относительный
экономический эффект машины составит
SQ / SQ =12 120 / 8 710 = 1,4 .
при D = 10 лет и SQ =10*(50 000*0,6-1 890 –2*3 990) –
- 2*4 000 = 193
300 руб.,
SQ / SQ =193 300 / 8 710 = 22,2 .
Следовательно
экономический эффект машины в рассматриваемых условиях возрастает от 1,4 до
22,2 и тем существеннее, чем выше её долговечность, см. кривые 1 и 7.
Оценим влияние
увеличения отдачи От машины (например в 1,5 и 2 раза , до значений От = 1,5* От
= 1,5*50 000 = 75 000 и От =2*От=2*50
000 =100 000 руб./год, за счет повышения её производительности, применения
специализированной оснастки, прогрессивной технологии и т.п.) на её
экономический эффект SQ
при D = 1 год и SQ = D*(0,6*От – Эн - 2*Тр] – 2*С=
= 1*(0,6*75 000
– 1 890 – 2*5 700) – 2*4 000 = 23 710 руб.,
и SQ =1*(0,6*100
000 – 1 890 – 2*5 700) – 2*4 000=38 710 руб.
относительный
экономический эффект составит :
SQ / SQ = 23 710/ 8 710=2,7 и SQ / SQ = 38 710/ 8
710=4,4
при D = 10 лет и SQ =10*(0,6*75 000 – 1890 – 2*5 700)-
2*4 000 =
309 100 руб. и 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 и SQ / SQ = 52,7
Следовательно
экономический эффект машины возрастает с
увеличением ее отдачи От и тем значительнее , чем ниже ее долговечность D см. кривые 8 и 9 .
Оценим влияние долговечности машины на объём
отдаваемой ею продукции и численность машинного парка .
Суммарный объём
продукции SS,отдаваемой машиной за весь
Срок Н ее
службы, равен SS = От*h , руб.,
где h=h *Н –
фактическая продолжительность работы машины , если машина отрабатывает весь
технический ресурс , то SS =От*D
Годовой объём
продукции SS =От*h *N , руб. / год ,
где N =n*H ,
шт.,- количество одновременно ,находящихся в
эксплуатации машин ; n – численность годового выпуска ( ввода в
эксплуатацию ) машин , шт./год.
SS = От*n*h *Н=От*D*n , руб./год
Следовательно
суммарный объём продукции , отдаваемый машиной за весь срок её службы , и
годовой объём продукции группы одновременно работающих машин пропорциональны
произведению годовой отдачи От на долговечность D машины .
Например, при
одновременном увеличении отдачи и долговечности вдвое, суммарный объём
продукции , отдаваемый одной машиной возрастает вчетверо . Если объём годовой
продукции группы машин задан, то повышение долговечности и отдачи , например,
вдвое позволяет во столько же раз сократить число N одновременно находящихся в эксплуатации
машин , и вчетверо сократить годовой
выпуск n (
ввод в эксплуатацию ) новых машин , что дает существенный выигрыш в затратах на
их приобретение и обслуживание .
Оценим влияние на экономический эффект SQ
отдачи и долговечности машин при одновременном сокращении их числа и увеличении
их стоимости , для чего сравним две группы машин
Пусть N = 1 000 шт.,С =4 000 руб., От = 50 000
руб./год,
D = 5 лет, Эн = 1
890 руб, Тр = 5 700 руб.
N =
500 шт.,С =8 000 руб., От = 100 000 руб./год,
D =
10 лет, Эн = 3 780 руб, Тр = 5 700 руб.
= 1 , а =
0,4 , в = 1, тогда :
Годовой объём продукции первой и второй групп машин
SS = От * N h = 50 000*1 000*1=SS = От *N * h =
100 000*
500*1=50 млн. руб.
Суммарный
экономический эффект всех машин :
первой
группы за весь срок их эксплуатации h =D = 5 лет
SQ = N *SQ = N *{D *[От *(1-а)-(Эн +(1+в)*Тр ]-
Рм - С }= 1
000*{5*[50 000*(1-0,4)-(1 890+(1+1)*5 700)]-
4 000 – 4
000 }= 75,550 млн. руб.
второй
группы за тот же срок ( 5 лет ) эксплуатации, когда
Рм = С = (D /D )*C = (5/10)*8 000 = 4
000 руб.
SQ =N *SQ =N *{5*[От *0,6-(Эн + 2*Тр )]-Рм -С } =
= 500*{5*[100
000*0,6-( 3 780+2*5 700 )]- 4 000–4 000 } =
=108,050 млн.
руб.
Относительный
экономический эффект SQ /SQ =
=
108,050/75,550 = 1,4
Следовательно
экономический эффект машины второй группы
за 5 лет эксплуатации в 1,4 раза выше экономического эффекта машин первой группы, несмотря на вдвое
большую их стоимость С , стоимость их
ремонта Рм и энергопотребления Эн ! Суммарный экономический эффект машин второй
группы за полный срок службы h =D =10 лет
SQ =N *{D *[От 0,6-Эн +2Тр)]-Рм –С }=500*{10*[100
000*0,6-
- 15 180] – 8
000-8 000} = 216,100 млн. руб.
Относительный
экономический эффект SQ /SQ =216,10/75,55=
= 2,8
Следовательно
суммарный экономический эффект машин второй группы за полный период их
эксплуатации превышает экономический эффект машин первой группы в две целых
восемь десятых раза , что ( на SQ -SQ =216,10-75,55 = 140,55 млн. руб.) больше
всего экономического эффекта машин первой группы за весь период их эксплуатации
!
Приведённый
анализ схематичен, неполон т.к. : допущены упрощения и предположения ; не
учтена динамика изменения эксплуатационных факторов , например, вероятного
снижения стоимости электроэнергии и материалов с течением времени ,
производительности машин по мере износа . Тем не менее он дает отчетливое
представление о влиянии эксплуатационных расходов на экономическую
эффективность рабочих машин и позволяет сделать первый общий вывод : увеличение
полезной отдачи и долговечности машин – наиболее эффективный и выгодный способ
увеличения объема промышлен- ной продукции и повышения экономической
эффективности.
Для других
машин при другой структуре эксплуатационных расходов влияние различных факторов
на экономическую эффективность будет иным . Например , невелика доля стоимости
С дорожных, строительных, сельскохозяйственных машин, не автоматизированных
металлорежущих станков и т.п. в сумме эксплуатационных расходов, а
следовательно, несущественно ее влияние на их экономическую эффективность, т.к.
расходы на труд Тр относительно велики и не поддаются существенному сокращению
потому , что такие машины не могут функционировать без постоянно прикрепленного
оператора.
Напротив,
расходы на труд Тр относительно невелики и
состоят только из стоимости периодического ухода и наблюдения за работой энергетических машин (
электродвигателей, электрогенераторов насосов, компрессоров, вентиляторов ) , а
также машин автоматов и полуавтоматов потому , что они могут долгое время функционировать
без участия оператора . В связи с этим стоимость С таких машин имеет
доминирующее значение, в частности вследствие умеренных расходов на
электроэнергию Эн из-за высокого КПД
энергетических машин .
Напротив,
фактор энергопотребления ( расходы на электроэнергию Эн ) ²перевешивает² и
стоимость С машины , и нередко расходы на труд Тр у тепловых машин ( криогенные
и паро-газогенераторные установки и т.п.)
В настоящее
время высокий технический уровень машин , определяемый их
конкурентоспособностью и совершенством , непременно предполагает, гарантирует
практически безремонтную эксплуатацию (SРм = 0) .
Безремонтная
эксплуатация предполагает устранить :
капитальный
ремонт
восстановительный
ремонт заменой его комплектационным ремонтом, осуществляемым заменой
износившихся деталей , узлов, агрегатов ;
вынужденные
ремонты, вызванные поломкой и износом деталей;
планово-предупредительные
ремонты , проводимые систематически .
безремонтная
эксплуатация достижима :
увеличением
срока службы изнашивающихся деталей ;
построением
машин по агрегатному принципу , допускающему независимую смену * изнашивающихся
пар и узлов ;
созданием
практически * не изнашивающихся фрикционных
поверхностей
пар трения , служащих базой при установке сменных деталей .
Итак, второй
общий вывод : создавать конструкции машин обеспечивающие увеличение
экономической эффективности , сокращение эксплуатационных расходов и уменьшение
стоимости продукции НЕВОЗМОЖНО без правильной оценки
роли ( значения
) того или иного фактора ( параметра ) и умения
поступиться тем
или иным фактором , когда снижение его доли
в общих
расходах вступает в противоречие с требуемым повышением полезной отдачи,
долговечности и надежности !