Комплексная механизация и автоматизация производства

     В области И интенсивность отказов сильно возрастает вследствие износа отдельных элементов. В восстанавливаемых системах в области И интенсивность отказов имеет колебательный характер, причем амплитуда и частота колебаний зависят от долговечности отдельных элементов и организации профилактических мероприятий при эксплуатации системы.

     В расчетах надежности необходимо учитывать  законы распределения случайной  величины – времени работы системы  до возникновения отказа. Для дискретных случайных величин применяются биномиальный закон распределения и закон Пуассона. Для непрерывных случайных величин применяются экспоненциальный закон, гамма-распределение, закон Вейбулла, нормальный закон.

     Например, закон Пуассона определяет распределение числа m случайного события за время t. Используется для определения вероятности того, что в сложном устройстве за время t произойдет п отказов.

     Экспоненциальный  закон применяется для анализа сложных изделий, прошедших период приработки, а также для систем, работающих в тяжелых условиях под воздействием механических и климатических нагрузок. Типовые элементы радиоэлектроники аппаратуры подчиняется экспоненциальному закону распределения времени отказов в области внезапных отказов с l -кривой (рис. 2).

     Для экспоненциального закона Т_ср=0=1/l и удовлетворяются начальные условия Р(0)=1; Q(0)=0, т. е. отчет времени t начинается с момента выяснения исправности изделия.

     Графики изменения показателей надежности при экспоненциальном распределении представлены на рис. 2.

       
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2. Показатели надежности при экспоненциальном (А) и нормальном (Б) законе распределения времени безотказной работы. 

     Основным  характерным свойством экспоненциального  распределения является то, что вероятность безотказной работы системы на любом интервале времени не зависит от длины этого интервала и не зависит от времени, предшествующей работы системы, т.е. от ее «возраста». 

     Так как для экспоненциального распределения  характерно постоянство интенсивности отказов во времени, то область применения этого закона – системы и элементы, где можно не учитывать ни период приработки, и участок старения и износа (например, многие средства вычислительной техники и регулирования).

       Нормальный закон распределения времени исправной работы изделия применяется дли области И l-кривой  (рис. 1). 3акон применяется, когда отказы системы зависят от большого числа однородных по своему влиянию факторов  в процессах износа, старения.  Отчет времени t при нормальном законе ведут с начала эксплуатации системы.

       где s - среднеквадратичное отклонение времени безотказной работы системы.

     Графики изменения показателей надежности при нормальном распределении представлены на рис. 2.

     Нормальное  распределение, в принципе, описывает  поведение случайных величин в диапазоне от (-¥ ; +¥), но так как наработка до отказа является неотрицательной величиной, то используют усеченное нормальное распределение.

     Распределение Вейбулла-Гнеденко применяется для описания надежности ряда электронных и механических технических средств, включая период приработки. Это двухпараметрическое распределение, где параметр k определяет вид плотности распределения, m – его масштаб. Так, при k=1 распределение Вейбулла совпадает с экспоненциальным, когда интенсивность отказов постоянна; при k.>1 интенсивность отказов возрастет; при k<1 интенсивность отказов убывает.  
 
 
 
 

3. Методика  и конкретный расчет экономической эффективности  комплексной механизации  и автоматизации

     Результатом внедрения механизации и  автоматизации является повышение эффективности функционирования производства.

     Под эффективностью механизации и автоматизации понимается соотношение эффекта и затрат, вызвавших этот эффект. Под эффектом понимается положительный результат, который получается в результате внедрения изменений.

     Эффект  может быть:

     - экономический (снижение себестоимости  продукции, рост прибыли, рост  производительности труда и так  далее);

     - политический (обеспечение экономической  независимости, укрепление обороноспособности);

     - социальный (улучшение условий труда, повышение материального и культурного уровня граждан и так далее);

     - экологический (уменьшение загрязнения  окружающей среды).

     При определении экономической эффективности  при внедрении различают единовременные и текущие затраты. Единовременные затраты - это капитальные вложения на создание новой техники. Текущие затраты - это издержки, которые осуществляются в течение всего срока эксплуатации новой техники.

     Так как автоматизация и механизация  являются одним из методов капитального оснащения предприятия, то и оценивать их экономическую эффективность стоит как эффективность капитальных вложений.

     Различают абсолютную и сравнительную экономическую  эффективность.

     Абсолютная  экономическая эффективность определяется, как отношение экономического эффекта ко всей сумме капитальных вложений, вызвавших этот эффект. По производству в целом абсолютная экономическая эффективность (Э_{э.эф.н/х}) определяется так:

           Э_{э.эф.н/х} = ДП/К, (7) 

     где ДП - годовой прирост дохода, руб.; К - капитальные вложения, вызвавшие этот прирост, руб.

     Сравнительная экономическая эффективность. Расчеты сравнительной экономической эффективности используются при выборе вариантов капитального строительства, реконструкции и технического перевооружения предприятий, технологических процессов, конструкции и так далее. Сравнение различных вариантов решений хозяйственных и технических задач осуществляется с помощью системы основных и дополнительных показателей.

     Основные  показатели:

• Производительность труда.
• Капитальные вложения.
• Себестоимость продукции.
• Условно-годовая экономия.
• Прибыль.
• Приведенные затраты.
• Годовой экономический эффект.
• Срок окупаемости капитальных вложений.

     Дополнительные  показатели:

• Улучшение условий труда.
• Уменьшение загрязнения окружающей среды и так далее.

     Производительность  труда - определятся количеством  продукции произведенной работником в единицу времени или количеством  рабочего времени, затраченного на изготовление единицы продукции.

     Общие капитальные вложения состоят из следующих затрат:

           К_об = К_ос + К_об.с. + К_п.н. + К_пр , (8)

где К_об - общая величина капитальных вложений, руб.;

 К_ос - капитальные вложения в основные фонды, руб.;

К_об.с. - капитальные вложения в оборотные средства, руб.;

К_пн - капитальные вложения, связанные с пуском и наладкой оборудования, руб.;

К_пр - капитальные вложения, связанные с проектными и научно-исследовательскими работами, руб.

     Определяются  также удельные капитальные вложения (К_уд) по формуле:

           К_уд = К_об/N1, (9)

     где N1 - программа выпуска продукции в натуральном выражении.

     Себестоимость продукции - это затраты на ее производство и реализацию. При этом может использоваться для расчета технологическая, цеховая, производственная или полная себестоимость.

     Условно-годовая  экономия (Э_у.г.э.) определяется так:

           Э_у.г.э = (С1 - С2) • N2, (10) 

где С1, С2 - себестоимость единицы продукции  по базовому и внедряемому вариантам, руб.;

N2 - годовой  выпуск продукции внедряемого  варианта в натуральном выражении. 

     Прибыль - это разница между ценой и  себестоимостью продукции. Прирост прибыли (ДП) при внедрении новой техники определяется по формуле:

           ДП = (Ц2-С2) • N2 - (Ц1 - С1) • N1, (11)

где Ц1, Ц2 - цена единицы продукции до и  после внедрения новой техники, руб.;

С1, С2 - себестоимость единицы продукции  до и после внедрения новой  техники, руб.;

N1, N2 - программа  выпуска до и после внедрения  новой техники, в натуральных  показателях. 

     Приведенные затраты (З_пр) определяются так:

           З_пр = С + Е_н•К, (12) 

где С - себестоимость годового объема выпуска  продукции, руб.;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности;

К - капитальные  вложения.

     Приведенные затраты могут определятся и  на единицу продукции (З_{пр. ед}):

           З_пр.ед = С_ед + Е_н•К_уд , (13)

где С_ед - себестоимость единицы продукции, руб.;

К_уд - удельные капитальные вложения, руб.

     Годовой экономический эффект (Э_г.э.эф.) показывает общую экономию годовых затрат по сравниваемым вариантам. Он определяется так:

           Э_г.э.эф. = [(С1 + Ен • Куд1) - (С2 + Ен • Куд2)] • N2, (14)

где С1, С2 - себестоимость единицы продукции  до и после внедрения новой техники, руб.; Куд.1, Куд.2 - удельные капитальные вложения до и после внедрения новой техники, руб.; N2 - программа выпуска по внедряемому варианту, в натуральных показателях.

     Срок  окупаемости капитальных вложений определяется по формуле:

           T = K/ДП (15)

     Следует заметить, что очевидность преимуществ  того или иного варианта по сравнению  с другими не всегда может быть явной, поэтому наиболее экономичный  вариант выбирают по приведенным  затратам. На показатели экономической  эффективности оказывает влияние инфляция, поэтому необходимо ее учитывать при расчете показателей. Точность расчетов экономической эффективности повышается с увеличением количества ресурсов, по которым учитывается темп инфляции цен на них.

     Рассмотрим  эффективность внедрения автоматизированной системы производства продукции по следующим данным: стоимость приобретения автоматизированного оборудования составляет – 1150000 руб., стоимость затрат на материальные ценности для производства продукции – 510000 руб., затраты на приобретение и наладку нового оборудования – 12000 руб. При имеющемся оборудовании выпуск продукции в натуральном выражении составляет 150000 единиц в год, а при внедрении нового  оборудования выпуск составит -  162000 единиц. Себестоимость продукции при базовом варианте составляет 256 руб., а при новом – 204 руб. за счет экономии средств на заработную плату и отчислений на социальные нужды. (негативом нового оборудования является сокращение рабочих мест за счет автоматизации производственного процесса). Предприятие приняло решение не изменять уровень цен на продукцию и она составит  294 руб. за единицу. Нормативный коэффициент эффективности вложений составляет – старой технологии 1.5, новой технологии – 1.8. Предыдущая технология производства стоила – 896000 руб. Определим все показатели для оценки эффективности данного внедрения.