Экономическая Эффективность Фрезерных Станков С Чпу

В последнее время намечается положительная тенденция к выпуску и дальнейшему приобретению фрезерных станков с ЧПУ, поскольку данное оборудование позволяет не только автоматизировать серийное производство изделий, но и все оборудование может модернизироваться по последнему слову техники. Фрезерные станки с чпу ускоряют сроки производства, в случае поломки оборудования, дополнительные детали можно без особых усилий произвести по стандартным шаблонам и нормам.

В последнюю пятилетку в государстве было выпущено в 3,5 раза больше станков с программным обеспечением. При таком показателе за короткий промежуток окупаемости оборудования будет виден положительный экономический и производственный эффект.

Экономическая эффективность является основным критерием для оценки целесообразности приобретения нового станка с ЧПУ. Она рассчитывается на основе сравнения приведенных затрат для нового фрезерного станка и заменяемого оборудования.

Для расчета эффективности работы станков, при обработке определенного множества изделий в широком диапазоне типоразмеров, необходимо определение оптимального набора оборудования всего станочного парка. Критерием оптимизации является минимизация затрат F, связанных с изготовлением данного множества изделий на станках.

F=K+С,

где К - затраты на приобретение и подготовку станка к эксплуатации; С - стоимость эксплуатации станков.

Большинство составляющих функции F зависят от типоразмера изделий. Вычислив значения F для разных изделий, можно найти оптимальный состав необходимого оборудования, соответствующий минимуму F. Если простыми словами, то эффективность применения станков с чпу выражается в минимизации затрат для выполнения всего объема работ.

Точками роста эффективности является выпускаемая продукция, потому что продукт не только выпускается по ускоренному режиму, но и изготавливается более качественно. Весь процесс обработки и перемещения изделия с помощью фрезерных станков производится по автоматизированному циклу, где вся необходимая точность производимых операций зависит только от станка. Работать за оборудованием смогут рабочие без квалификации – это позволит снизить затраты на заработную плату. Но с разработкой и поддержанием программного обеспечения не справиться без высококвалифицированных технологов и программистов. Кроме вышеописанных эффектов, будет существенно уменьшен процент погрешности в выпускаемой продукции, что также повышает общую экономическую эффективность.

Вследствие уменьшения времени на машинное и вспомогательное оборудование, будет существенно возрастать производительность труда. Машинное время будет уменьшено за счет оптимальных параметров и режимов резки изделий, станки чпу уменьшают затрачиваемое время будет за счет автоматизированной работы оборудования, которое обеспечит максимальный эффект производства. Что касается вспомогательного оборудования, то здесь эффект выразится от уменьшения количества различных перестановок, которые нужны для обработки изделия. Кроме того, за счет установки дополнительных загрузочно-разгрузочных позиций будет выиграно время на полное закрепление и установку изделия. Уже существенно ускорен процесс постановки нужных координат, в отличие от ручного ввода параметров. Все холостые перемещения будут происходить с нормальной скоростью (10 м/мин). Будет уменьшено время на смену нужного инструмента в оборудовании, а также будет ускорена сменяемость различных режимов в работе станка.

Для фрезерного оборудования, в случае эффективного использования машинного времени, будут достигнуты оптимальные параметры эффективности, которые будут в пределах от 50 до 90 процентов. По сравнению с обычными станками - это огромный потенциал, поскольку в обычных станках экономическая эффективность достигает максимально до 30 процентов. В станках с ЧПУ возможна установка сразу нескольких заготовок, для ускорения операций по обработке.

Один фрезерный станок с автоматизированной системой заменяет около восьми обычных станков, а станок со встроенным чпу (cnc) позволяет заменить около пяти станков. Наблюдается увеличение времени работы одного станка, вследствие чего возникают положительные условия для обслуживания многих автоматизированных станков.

Многие крупные заводы и корпорации уже активно используют целые линии по производству той или иной продукции за счет использования станков с чпу. Контроль, за всеми станками, производится из одного центра.

Автоматизация производства не является самоцелью. Любой станок-автомат целесообразно приобретать лишь в том случае, если его использование принесет экономическую выгоду. Преимущества станков с числовым управлением перед обычными станками неоспоримы. В практике производства все преимущества должны быть подкреплены конкретными количественными экономическими расчетами.

Станок сначала должен быть спроектирован, затем изготовлен, после чего он поступает потребителю для эксплуатации. Каждому из этих этапов должен предшествовать расчет экономической эффективности. На стадии проектирования расчет производят, чтобы доказать прогрессивность и экономичность принятых технических решений, а также для определения ожидаемого экономического эффекта. Заводы-изготовители осуществляют расчет экономической эффективности при подготовке серийного производства станков, чтобы обоснованно назначить оптовую цену. Машиностроительные заводы производят расчет при решении вопроса целесообразности приобретения станков.

Приобретение станков и оборудования для подготовки управляющих программ требует от предприятия капитальных затрат. При этом предприятие ожидает, что внедрение станков приведет к снижению себестоимости продукции. Ниже приводится методика расчета экономической эффективности, разработанная ЭНИМС: Экономическую эффективность осуществляют методом сравнения нового и старого (базисного) вариантов обработки. Новым считается вариант с использованием станка с числовым управлением, базисным - вариант с использованием станка с ручным управлением. По каждому из вариантов определяют так называемые приведенные затраты.

Расчет эффективности производят на единицу оборудование за год его службы у потребителя по формуле

Э=С+Е_нК,

где C - годовая себестоимость продукции, руб; K - капитальные вложения, руб; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Годовой экономический эффект на единицу оборудования равен разности между годовыми приведенными затратами по базисному и новому вариантам:

Эг=(С₁+Е_нК₁)-(С₂+Е_нК₂),   [1]

где первое слагаемое относится к базисному, а второе - к новому варианту. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений определяется по формуле

T_ок=(K₂-K₁)/(С₁-С₂), [2]

Новый вариант считается экономически эффективным, если формула [1] имеет положительный результат, а в формуле [2] Т_ок<8,5 лет.

Расчеты выполняют по годовому выпуску деталей по новому варианту. Следовательно, приведенные затраты по базисному варианту должны быть приведены в сопоставимый вид с затратами по новому варианту:

(С₁+Е_нК₁)=(C’₁+Е_нК’₁)β [3]

где (C’₁+Е_нК’₁) - затраты по базисному варианту, рассчитанные на годовой объем продукции базисного варианта; β - коэффициент приведения затрат базисного варианта к годовому объему производства деталей по новому варианту.

Для определения β требуется определить годовой фонд оперативного времени работы базисного и нового станков.

Номинальный годовой фонд времени станочного оборудования при двухсменной работе T_ном =4140 ч и включает в себя

Т_ном=T_оп+T_на+T_рем+Т_пот +Т_об, [4]

где T_оп - фонд времени оперативной работы за год; T_на - время наладок станка за год; Т_рем - время ремонта станка за год; T_пот - потери времени по организационно-техническим причинам за год; Т_об - время на обслуживание рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности за год.

Для станков с числовым управлением: Т_рем=250 ч, или 6 % от T_ном; Т_пот= 414 ч, или 10% от Т_пом, Тоб=290 ч, или 7% от Т_ном. Таким образом, округляя, получим

T_оп2=320-T_1на [5]

Для определения β нужно знать также t_оп1, t_оп2 - среднее оперативное время обработки одной детали-представителя по базисному и новому вариантам. Деталями-представителями являются такие, которые по своим основным геометрическим и технологическим параметрам способны максимально использовать эксплуатационные возможности станка.

Определим теперь коэффициент

β=(Т_оп2t_оп1)/(Т_оп1t_оп2) [6]

В частном случае, если Т_оп1=Т_оп2,

β=t_оп1/t_оп2 [7]

и показывает, сколько базовых станков может заменить один новый станок.

Время наладки станка за год определяют по формуле

T_на=t_отα_н+t_наαS_п [8]

где t_от - среднее время отладки программы по новой детали; α_н - количество наименований новых деталей, осваиваемых на станке в течение года; t_на - среднее время, наладки станка на освоенную деталь; Ѕ_п - среднее количество партий в год; α - количество наименований деталей, закрепленных за станком.

Обычно принимают S_п=12 (из условия ежемесячного повторения партий), toт и tна определяют по нормативам или путем хронометража при обработке деталей-представителей. Принимается, что на каждые четыре наименования одна деталь новая и три освоены ранее, т. е. α_н=0,25 α. Количество наименований деталей, закрепленных за станком с ЧПУ, определяют по формуле

α₂=3200/(mS_пt_оп+0,25t_от+t_наS_п), [9]

m - величина партий запуска, шт.

Значение m можно определить по величине оперативного времени обработки детали исходя из расчета, что произведение mt_оп=300 мин. Если t_оп=5 мин, то m=60, если t_оп=10, то m=30, если t_оп=15, то m=20 и т. д.

Для базисного варианта значения m и S_п принимают такие же, как для нового станка, а количество наименований деталей определяют по формуле

α₁=α₂/β. [10]

Более точный расчет оперативного времени можно получить также по формуле Т_опт=t_опmS_пα. [11]

Капитальные вложения потребителя включают следующие затраты:

• в основные фонды: К_ст - станочное оборудование; К_ап - аппаратура для записи и контроля программ; K_зд - здание, занимаемое оборудованием; К_сл - служебно-бытовые объекты (экономия площади в связи с высвобождением рабочих);
• в оборотные средства: К_нез - незавершенное производство; К_пр - приспособления; K_уп - управляющие программы; К_пк - подготовка кадров (экономия в связи с высвобождением рабочих).

Комплект аппаратуры для записи и контроля программ обслуживает группу станков, отсюда

К_ап=Ц_ап/П, [12]

где Ц_ап - стоимость комплекта аппаратуры для записи и контроля программ; П - количество станков, обслуживаемых одним комплектом аппаратуры.

Стоимость здания, занимаемого оборудованием, определяют по формуле

К_зд=Ц_плY(S+S₁), [13]

где Ц_пл - средняя стоимость 1 м2 площади; Y - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь; S - площадь, занимаемая станком; S₁ - площадь, занимаемая управляющими устройствами.

Если внедрение станка с числовым управлением ведет к высвобождению рабочих, из общей суммы капитальных затрат следует вычесть соответствующую стоимость служебно-бытовых объектов (бытовые помещения, столовые и др.):

К_сл=Ц_слS₂P_в, [14]

где Ц_сл - стоимость 1 м2 служебно-бытовых объектов; P_в - число высвобождаемых рабочих; S₂ - площадь служебно-бытовых объектов, приходящаяся на одного рабочего, равная 7 м2.

Оборотные средства в незавершенном производстве рассчитывают по формуле

К_нез =П_сутT_цC_д, [15]

где П_псут - среднесуточный выпуск деталей; T_ц - длительность производственного цикла обработки партии деталей, дни; C_д - себестоимость детали, находящейся в незавершенном производстве, руб.

Стоимость приспособлений зависит от их группы конструктивной сложности и числа наименований деталей приспособления. Различают 14 групп конструктивной сложности. К 1-й группе относятся такие простые приспособления, как оправки, центры, подставки, призмы, имеющие одну-две детали, К 14-й группе относятся такие сложные приспособления, как делительные и копировальные приспособления для фрезерных станков с электромеханическим, пневматическим или гидравлическим приводами со сложной кинематической схемой, обеспечивающей полуавтоматический цикл работы с числом деталей 100-150.

К затратам на подготовку управляющих программ относятся: разработка технологического процесса, расчет программ, запись и контроль программ, участие технолога-программиста в отладке программы на станке. Стоимость подготовки управляющих программ Куп на все наименования деталей за год работы станка определяется по формуле

K_уп=(3_тК_т+3_уп)α, [16]

где 3_т - стоимость разработки технологии на одну деталь на базисном станке; К_т=1,3 - коэффициент, учитывающий усложнение разработки технологии для станка с числовым управлением; 3_уп - стоимость составления управляющей программы на одну деталь.

При укрупненных расчетах стоимость 3_уп можно определять в процентах от стоимости 3_т. Для токарных и фрезерных станков 3_уп=3_т, для сверлильных и расточных станков 3_уп=3*3_т, для многооперационных станков 3_уп= 5*3_т.

Внедрение станков с числовым управлением способствует высвобождению рабочих и ведет к экономии затрат на подготовку кадров.

Себестоимость механической обработки определяется несколькими статьями затрат.

• Прямые затраты на деталь: заработная плата станочника, настройка инструмента вне станка, износ инструментальной оснастки, силовая электроэнергия.
• Затраты на каждое наименование детали: подготовка управляющих программ, отладка программы на станке, износ и содержание специальных приспособлений.
• Затраты на каждую партию запуска: наладка станка, сборка приспособления (при применении универсально-сборной оснастки).
• Общестаночные затраты: амортизационные отчисления на станок, амортизация и содержание зданий, ремонт и техническое обслуживание оборудования, текущее обслуживание электронных устройств.
• Прочие затраты: межоперационный транспорт, убытки от брака, межоперационный контроль, разметочные, слесарные и другие операции.

Себестоимость механической обработки по указанным группам затрат рассчитывают для базового и нового вариантов.