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
1) определить и качественно охарактеризовать структуру
(состав и долю) эксплуатационных расходов ;
2) оценить относительную роль эксплутационных расходов и других технико-экономических факторов , т.е. выявить степень влияния их на экономический эффект данной машины ;
3) 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
продукции) ОТ = 50000 руб./год ,
Количество рабочих дней в неделю д = 6 ,
Продолжительность смены ч = 6 час ,
Количество рабочих смен см= 3,
Коэффициент загрузки машины кз = 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 = 161 766
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.
h = 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 ) ⊃2;перевешивает⊃2; 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 !