Порядок выполнения практического занятия

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ КОМПОНОВОК АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Введение

Анализ вариантов структурных компоновокавтоматизированного технологического комплекса (АТК) начинают на этапе разработки технического предложения (на его создание) и продолжают вплоть до  завершения жизненного цикла этого сложного изделия, если в организации существует культура преемственности опыта прежнего проектирования.

Анализ вариантов структурных компоновок АТК позволяет осуществить выбор лучшего (в пространстве определенных обстоятельств и смыслов) варианта.

Цели занятия

Главная цель занятия - приобретение и/ или развитие компетенций, необходимых для участия в мероприятиях по подготовке информации для оценки альтернативных вариантов структурных компоновок автоматизированных линий (АЛ) с целью выбора оптимального варианта.

Вспомогательные цели формируют на основе сведений о результатах самостоятельной внеаудиторной подготовки студентов к занятию.

Общие положения

2.1Выборальтернативы – это «вершина» процесса принятия инженерного решения, «где» лицо, принимающее решение, вынуждено принимать на себя определенные обязательства по предстоящему курсу действий и за последствия, вызванные этими действиями. При выборе альтернатив используют основные и комбинированные подходы, возникающие на основе сочетания основных – учет прошлого опыта, проведение эксперимента, исследование и анализ.

Понятия оценки альтернативных компоновок АТК

Процедуру оценки альтернатив структурных компоновок АТК выполняют применительно к таким автоматизированным комплексам, эксплуатация которых обеспечивает производительность в заданном диапазоне значений и изготовление продукции с заданными показателями качества, причем любой из конкурентных вариантов компоновки АТК должен быть реализуемым, рациональным, то есть должен соответствовать требованиям профессионального анализа «в общем и целом».

Оценка вариантов компоновок АТК

Оценку вариантов компоновок АТК ведут по формальным и неформальным факторам и критериям. Например, когда оценивают компоновки автоматизированных линий (АЛ), как одной из разновидностей АТК, учитывают следующие факторы:

- число станций АЛ; - количество участков-секций и межоперационных накопителей заделов; - число станков-дублеров; - конструктивная сложность оснастки; - тип транспортно-загрузочной системы (транспортеры, перегружатели, накопители, манипуляторы, приводы вспомогательного оснащения); - конструктивная сложность системы; - занимаемая площадь;- доступность наладки и обслуживания оборудования АЛ; - удобство выполнения ремонта и другие.

Выбор варианта компоновки АТК

Выбор оптимального варианта компоновки АТК осуществляют на основе анализа результатов решения следующей задачи:

“Из конкурирующих вариантов компоновки АТК необходимовыбрать один, который обеспечивал бы необходимое качество изделий (предполагаемых к изготовлению на АТК), необходимую производительность и который, по критерию максимальной экономической эффективности, гарантировал бы минимальные приведенные затраты на его реализацию при заданном уровне рентабельности проекта”.

Методика расчета неполных приведенных затратдля оценки экономической эффективности реализации вариантов компоновок АЛ

Расчет неполных приведенных затрат (НПЗ) выполняют на ранней стадии проектирования АЛ, когда выполняют анализ конкурирующих вариантов структурной компоновки АЛ. На этой стадии расширены границы приемлемой точности определения затрат. Поэтому в себестоимости годового выпуска продукции на АЛ учитывают только амортизационные отчисления, затраты на ремонт и производственные заработные платы. Формула расчета НПЗ имеет вид[1]:

   З_i = (0,35 К_i + З_пi ) • φ_i ,                                 (4.1)

где К_i – стоимость АЛ (по i – му варианту структурной компоновки), руб.; З_пi - годовая заработная плата станочников и наладчиков АЛ, руб.; φ_i = Q _max / Q_i - относительный коэффициент производительности; Q_max - максимально заданный уровень производительности АЛ;Q_i - производительность АЛ согласно сведениям об анализируемом i-ом варианте компоновки АЛ.

Стоимость АЛ рассчитывают по формуле:

           К = Σ К_ст + К_тр,                                      (4.2)

где Σ К_ст– стоимость станков, руб.; К_тр– стоимость транспортно-загрузочной системы, руб.

Как показано в [2], ориентировочная стоимость станка в зависимости от его массы М (кг) и удельной стоимости Ц (руб. / кг) капитальных вложений в оборудование (таблица 4.1) может быть определена по формуле:

К^*_ст= Ц • М ,                                           (4.3)

причем результаты расчета по формуле (4.3) должны быть приведены в соответствие с показателями современных цен на станки, поэтому реальную стоимость К_страссчитывают по формуле:

К_ст= α _ц • К^*_ст= α _ц • Ц • М ,                               (4.4)

где α _ц - коэффициент перевода стоимости станков в современные цены.

Таблица 4.1

Удельная стоимость Ц оборудования АЛ, руб./кг

Для агрегатных станков массу М ( кг) приближенно определяют по формуле:

М = (1000…1200) • n ,                                     (4.5)

где n- число силовых головок в станке.

Стоимость К_тр транспортно-загрузочной системы рассчитывают как показано в [1], но с поправкой на коэффициент α _ц  перевода этой стоимости к показателям современных цен на системы, по формуле:

К_тр = α _ц  • (А•q + В • n_у) ,                               (4.6)

где А, В – коэффициенты, характеризующие стоимостные показатели данного типа транспортной системы АЛ; q - число станций АЛ; n_у - число участков-секций АЛ, или число накопителей заделов ( включая загрузочно-накопительное устройство в начале линии) .

Для АЛ с ветвящимся потоком каждый станок-дублер повышает стоимость транспортно-накопительной системы на величину ( С• m ) , формула (4.6) принимает вид:

К_тр = α _ц  • (А•q + В • n_у + С• m) ,                   (4.7)

где m – число станков-дублеров;С – коэффициент относительного повышения стоимости транспортной системы АЛ (станки-дублеры).

Пример оценки альтернативных вариантов структурных компоновок автоматизированных линий

Формулировка задачи

Предположим, что необходимо рассчитать НПЗ для двух вариантов структурных компоновок АЛ, сведения о которых приведены в таблице 4.2, причем значения производительности АЛ по каждому из вариантов находятся в пределах заданного проектного диапазона (840…860) шт./ смену (максимальная производительность Q_max=860 шт./смену).

Таблица 4.2

Сведения о структурных компоновках и расчетной производительности АЛ

Решение задачи

Предположим, что автоматические линии состоят из специальных станков, т.е. согласно данным табл. 4.1, удельная стоимость Ц металлообрабатывающего оборудования АЛ равна в таком случае значению Ц=2,7 руб./кг. Для расчета стоимости станков по варианта компоновок АЛ используем формулу (4.4), причем данные о массах М станков приведены в сводной таблице 4.3, значение коэффициента α _ц = 26.

Суммарная стоимость станков Σ К_стi по i-ому варианту компоновки АЛ:

ΣК_ст1=α_ц•Ц•ΣМ=26•2,7•(6100+2700+2700+2700+5000+3300+3300+

3000)= 2021760 руб.;

ΣК_ст2=α_ц•Ц•ΣМ=26•2,7•(6100+(2700+2700)+(2700+2700)+5000+3300+3300+3000)= 2211300 руб.;

Таблица 6.4

Сведения о массах М станков,

планируемых к размещению в пределах станций АЛ по вариантам компоновок АЛ

Стоимость транспортно-накопительной системы К_трi по i-ому варианту компоновки АЛ рассчитываем по формуле (4.6) для 1-го варианта компоновки и по формуле (4.7) для 2-го варианта компоновки АЛ с ветвящимся потоком (с двумя станками-дублерами).Принятые значения коэффициентов α _ц =26, А=3500,

В =8000, С=4200 имеют методический характер и не отражают реальной стоимости устройств и механизмов. Тогда, на основе данных таблицы 4.2, посредством подстановки указанных цифровых значений коэффициентов в формулы (4.6) и (4.7), имеем:

К_{тр 1}  = 26•(3500•8+8000•4)=1560000 руб.;

К_{тр 2}  = 26•(3500•7+8000•2+4200•2)= 1271400руб.;

Стоимость оборудования АЛ по вариантам компоновок рассчитываем по формуле (4.2):

К₁ = Σ К_ст1 + К_тр1 = 2021760+1560000=3581760 руб.;

К₂ = Σ К_ст2 + К_тр2 = 2211300+1271400=3482700 руб.

Для расчета заработной платы З_пi обслуживающих рабочих исходим из того, что анализируемые АЛ являются линиями средней сложности, предполагаем, что их обслуживают один наладчик V разряда и один оператор III разряда. Значения нормативов заработных плат [2], приведенные в таблице 4.4, необходимо привести в соответствие с современными значениями посредством умножения на поправочный коэффициент β_ц .

Таблица 6.5

Нормативы заработной платы рабочих со всеми начислениями [2]

Допустим, что β_ц = 85 (приведенное значение β_ц имеет методический характер и не отражает реальное состояние системы современной оплаты труда), режим Р_ал работы АЛ – двусменный, тогда :

З_п1 =З _п2 = (2995 +3311) • β_ц • Р_ал =

(2995 +3311) • 85• 2=1072020 руб.

Относительный коэффициент производительности φ_iв формуле (4.1.) по вариантам компоновок АЛ :

φ₁ = Q _max / Q₁ = 860/ 854 = 1,007;

φ₂ = Q _max / Q₂ = 860/ 846 = 1,017.

Неполные приведенные затраты по вариантам компоновок АЛ рассчитываем по формуле (4.1) и отображаем в таблице (4.5) :

З₁ = (0,35 К₁+ З_п1 ) • φ₁ =

(0,35• 3581760 +1072020) • 1,007 =2341915 руб.;

З₂ = (0,35 К₂+ З_п2 ) • φ₂ =

 (0,35• 3482700 +1072020) • 1,017 =2329911 руб.

Таблица 4.5

Исходные данные и результаты расчета неполных приведенных затрат (НПЗ)

Если значения целевой функции (минимум НПЗ) для альтернативных вариантов различаются не более чем на 5 % , тогда выбор варианта компоновки АЛ ведут по неформальным критериям (конструкторским, технологическим, организационным и т.д.).

Порядок выполнения практического занятия