Бийский технологический институт Алт. ГТУ им. И. И. Ползунова

    Кафедра технической механики
    Расчетная работа
    по курсу “ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ”
    Тема : СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
    ( изучение влияния основных технико-экономических
    и эксплуатационных факторов (параметров) на
    экономическую эффективность рабочей машины )
    Выполнила : студентка гр. ЭУП - 63
    Родионова Н. В.
    Проверил : доцент Жеранин А. В.
    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
    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
    5) 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 ).

    6) Годовой расход на электроэнергию Эн= рч*N*сэ*кп=
    = 5250*20*0, 020*0, 9=1890 руб. /год
    7) Затраты на оплату труда Тр=зп*см=1900*3=5700 руб. /год.

8) Суммарный экономический эффектза период эксплуатации, когда машина работает до исчерпания механического ресурса иh = 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 !

9) 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
    10) 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
    11) 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 %
    12) 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 * ).

13) 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 .

14) 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 эффектSQ 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.

15) 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 .

16) 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 .

17) 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 Сдорожных, 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 великии 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 полуавтоматовпотому , 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 ) ІперевешиваетІ 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 безправильной 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 !