Технико-экономический анализ выбора технологических процессов

Современная технология позволяет решать одну и ту же задачу с помощью различных вариантов технологических процессов. Каждый из этих процессов имеет свою экономическую специфику, связанную подчас с высокими расходами по эксплуатации оборудования, с проектированием и изготовлением сложной, дорогостоящей оснастки, затратами на сопутствующие вспомогательные процессы и др. Все это заставляет технологов оперативно решать вопросы выбора оптимального, экономически обоснованного варианта технологического процесса.

Осуществляя технико-экономические сопоставления технологических процессов, технолог вынужден на данной стадии работы пользоваться только маршрутной технологией, укрупненными пооперационными нормами времени, стоимостными нормативами, используя для определения отдельных элементов затрат заранее разработанные нормативные таблицы, номограммы и т.п. Принимаемые в расчет исходные данные во многом отличаются от действительных условий конкретного производства. И все же будучи построенными на единой для всех сопоставляемых вариантов нормативной базе, подобные расчеты обычно обеспечивают нужную достоверность результата.

Исследуя варианты технологических процессов, обеспечивающих одинаковое количество изделий, соответствующее требованиям технического задания, технолог обязан выбрать наиболее экономичный из возможных вариантов и детально его разработать. При сравнительном технико-экономическом анализе вариантов технологии могут встречаться три основных случая:

· анализируется последовательность выполнения технологических переходов на каком-либо оборудовании;

· анализируются варианты технологического процесса с использованием различных оборудования, оснастки, материала и т.п.;

· анализируются варианты технологического процесса, требующие дополнительных капитальных вложений на приобретение оборудования, реконструкцию т.п.

В первом случае достаточно провести нормирование времени изготовления по каждому из вариантов.

Когда применяются разные заготовки, оборудование, оснастка, для выбора наиболее экономичного варианта необходимо подсчитывать в каждом из них себестоимость. При таких сопоставительных расчетах, однако, нет необходимости проводить поэлементный расчет всех статей затрат, входящих в себестоимость. Рассчитывают только затраты, меняющиеся при изменении технологического процесса. Сумма затрат, меняющихся при изменении технологического варианта, называется технологической себестоимостью.

Входящие в технологическую себестоимость затраты делятся на условно-переменные (условно-пропорциональные – S_v) и условно-постоянные (S_с). Условно-переменные затраты – это расходы на сырье, материалы, основную сдельную зарплату рабочих, расходы по ремонту и содержанию оборудования, расходы на быстроизнашиваемый инструмент, силовую энергию, амортизационные отчисления от стоимости универсального оборудования и универсальной оснастки и др. Они изменяются примерно пропорционально изменению объема выпускаемой продукции. Условно-постоянные расходы – расходы на содержание заводского и цехового управленческого и обслуживающего персонала, затраты на отопление, освещение, амортизационные отчисления от стоимости специального оборудования и оснастки и др. Эти затраты не зависят от объема производства.

Составляющие технологической себестоимости могут быть найдены по соответствующим формулам, а сама технологическая себестоимость объема выпуска следующим образом:

,

где N_вып – число изделий, выпущенных при основных затратах S_с (месячных или годовых).

Сравнение двух вариантов обработки ведут исходя из соотношений:

,

,

где S_т1, S_т2 – технологическая себестоимость продукции в двух вариантах.

При сравнении двух вариантов технологии необходимо определить критическую программу выпуска N_кр, при которой затраты по обоим вариантам равны.

,

откуда:

.

Эту величину годового объема производства продукции принято называть критической.

В третьем случае, когда анализируются варианты, требующие дополнительных капитальных вложений, сравнительный анализ ведут по приведенным затратам, выбирая вариант, обеспечивающий их минимальное значение:

,

где S_тi – технологическая себестоимость, руб./шт.; Е – коэффициент экономической эффективности; К_i – удельные капитальные затраты, руб./шт. за год.

Планирование технической подготовки производства

Техническая подготовка производства представляет собой целенаправленно проводимый комплекс технических, организационных и экономических мероприятий по проектированию новых и совершенствованию выпускаемых изделий, технологии их изготовления, определению методов организации производства и повышению технического уровня предприятия. Выполнение указанного комплекса работ требует участия большого числа высококвалифицированных специалистов и значительных трудовых и материальных затрат. Это обусловливает необходимость рациональной организации работ по технической подготовке, что возможно при эффективной системе управления. Управление любой сложной системой начинается с планирования ее работы.

Планирование технической подготовки производства призвано обеспечить решение следующих основных задач:

· определение состава, объемов и сроков выполнения работ по технической подготовке производства;

· установление наилучшей последовательности и рационального сочетания работ для сокращения цикла подготовки производства;

· распределение работ между исполнителями;

· координирование и оперативное регулирование работ на всех стадиях подготовки производства;

· контроль за выполнением работ и их учет.

Процедуры планирования и управления работами по технической подготовке производства включают следующие основные стадии:

· предварительное (перспективное) планирование;

· текущее (исходное) планирование;

· оперативное планирование и регулирование.

Предварительное планирование начинается с момента принятия решения об освоении производства нового изделия на конкретном предприятии. Решение об освоении производства новой продукции принимается с учетом результатов законченных научно-исследовательских работ. В каждой отрасли имеются, как правило, головной НИИ в области проектирования и испытания новых машин и головной НИИ в области технологии и организации производства, а также развитая сеть НИИ по конкретным направлениям исследований, проектно-конструкторских организаций (ПКО), проектно-конструкторских и технологических бюро (ПКТБ), занятых в основном прикладными разработками. Эти организации составляют перспективные планы использования в той или иной отрасли достижений науки и техники, которые содержат конкретные задачи по освоению производства важнейших видов продукции, внедрению новой технологии, по продаже, закупке лицензий и др.

Выходным документом на стадии предварительного планирования является директивный график подготовки производства, который предопределяет весь ход подготовки производства, организационно и технически учитывает этапы освоения изделия и устанавливает сроки начала и окончания каждого этапа работ (выпуск конструкторской документации, состав и количество макетов для обработки изделия, сдача изделия, изготовление опытной партии).

Если проектирование нового изделия ведется самостоятельным ОКБ, то составляется два графика. Первый график охватывает конструкторские разработки, изготовление опытных образцов и их испытание. Второй график разрабатывается серийным заводом. В этом графике отражаются все работы, начиная от передачи чертежей ОКБ серийному заводу и кончая выпуском головной серии заводом. При составлении директивного графика вначале делается приблизительный расчет, который ведется цепным методом в порядке, обратном ходу процесса создания нового изделия. Для этого на графике сначала откладывают директивный срок выпуска головной серии изделий, далее – циклы производственного освоения, передачи различных чертежей ОКБ серийному заводу и т.д. Если выполнение конечных этапов работ в отдельные сроки не достигается, то предусматривают циклы этапов и изыскивают способы еще большего параллельного совмещения этапов. Количество и содержание этапов технической подготовки производства могут быть различными и зависят от принятого количества стадий проектирования нового изделия, сложности изделия, типа производства, в условиях которого будет изготовляться новое изделие и других факторов. При любых условиях этапы должны планироваться так, чтобы они были самостоятельными, осуществлялись конкретными исполнителями и завершались выполнением определенной работы – выпуском комплекта оснащения и т.п.

Текущее планирование начинается с момента поступления на серийный завод комплекта рабочей документации на изделие и завершается выдачей подразделениями предприятия обязательной номенклатуры работ на плановый период, закрепленной за ответственными исполнителями с детализацией сроков проведения этих работ.

Оперативное планирование по времени носит циклический характер. Каждый цикл начинается моментом выдачи ответственными исполнителями обязательной номенклатуры работ на очередной плановый период и завершается выполнением номенклатурного задания. Оперативное планирование заключается в анализе выполнения работ в соответствии с директивным графиком и в выполнении необходимых действий по ликвидации отклонений от установленных сроков.

Таким образом, основные задачи планирования подготовки производства следующие:

· взаимная увязка всех работ по созданию новой техники и установление рациональной последовательности работ;

· определение общей длительности работ и обеспечение их выполнения в заданные сроки;

· достижение наилучшего использования материальных, трудовых и денежных ресурсов, выделенных предприятием для выполнения предусмотренных планом работ.

При планировании технической подготовки производства определяют трудоемкость работ по всем стадиям и этапам, циклы отдельных этапов, стадий и подготовки в целом, составляют смету затрат.

Для расчетов объемов работ в натуральном выражении, трудоемкости, длительности циклов, стоимости разработок создается нормативная база. Различают три типа нормативов: объемные, т.е. нормативы объема работ в натуральном выражении, трудовые, т.е. нормативы объема работ в нормо-часах, и стоимостные, т.е. стоимость работ в рублях. К первому типу относятся нормативы количества технологической документации на одну оригинальную деталь, коэффициенты оснащенности технологических процессов и др.; ко второму – трудоемкость конструкторских, чертежных копировальных и других работ по проектированию одной детали, трудоемкость проектирования технологического процесса и оснастки на одну оригинальную деталь и др.; к третьему – нормативы затрат.

Нормативы трудоемкости подразделяются на укрупненные и дифференцированные. Укрупненные нормативы применяются в расчетах по всем этапам подготовки производства при разработке календарных графиков на длительные отрезки времени (год, квартал), при расчете затрат по отдельным статьям сметы. Дифференцированные нормативы необходимы для оперативного планирования подготовки производства, распределения работ между исполнителями, разработки планов для структурных подразделений. В практике планирования подготовки производства используются типовые нормы и нормативы на распространенные виды работ, а по специальным видам работ нормативы разрабатываются непосредственно предприятиями и КБ. Так, нормативы трудоемкости конструкторских работ составляются для этапа проектирования, включающего инженерные расчеты, разработку схем конструкций, узлов и деталей, работы по испытаниям, корректировке технических заданий и т.д.

При подготовке нормативов учитываются основные факторы, влияющие на количество документации и трудоемкость ее разработки. Так, для нормативов на конструкторские работы (по этапам конструирования), как правило, учитываются группы сложности и новизны изделий, сборочных единиц и деталей, а для некоторых типов нормативов – дополнительно густота заполнения чертежа, серийность выпуска и масса изделия. Для нормативов на разработку технологических процессов, как правило, учитываются группы сложности деталей, приспособлений, инструмента. Для отнесения к группам сложности и новизны составляются соответствующие классификаторы. В некоторых отраслях, например в станкостроении, методами корреляционного анализа выведены уравнения регрессии, связывающие трудоемкость работ на стадиях и этапах технической подготовки производства с рассмотренными выше факторами.

На основе установленной трудоемкости работ может быть рассчитан цикл каждой стадии (этапа) процесса подготовки производства в календарных днях. Расчет обычно ведется по формуле:

,

где Т_{ст (эт)} – трудоемкость стадии (этапа), чел.-ч; К_д.в. – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени на согласование, утверждение и другие работы, не предусмотренные нормативами. (К_{д.в .}= 1, 1-1, 5); К_реж – коэффициент перевода рабочих дней в календарные; Р_раб – число работников, одновременно выполняющих данную стадию (этап); t_см - продолжительность смены, ч; К_в.н. – коэффициент выполнения норм (при сдельных формах оплаты труда).

При достаточно большой степени новизны для расчета цикла может быть использован один из методов экспертных оценок – индивидуальный (получение от каждого эксперта независимой оценки и математическая обработка для получения средней), групповой (совместное обсуждение вопроса экспертами), дельфийский (многоэтапный опрос экспертов для согласования их мнений), статистический метод, когда ранее освоенное изделие-аналог сравнивается с новым с помощью поправочных коэффициентов. Однако при большой степени новизны и отсутствии нормативной базы следует использовать вероятностные оценки, характерные для сетевых методов планирования и управления.

Организация работ по технической подготовке производства основывается на последовательном или параллельно-последовательном выполнении стадий (этапов).

Последовательный метод заключается в том, что каждая следующая стадия или этап начинаются после полного завершения предшествующих. В этом случае общий цикл подготовки производства в календарных днях составит:

,

где m – число стадий (этапов) подготовки производства.

Его можно уменьшить за счет сокращения циклов выполнения отдельных стадий либо частичного их совмещения. При этом соблюдаются следующие правила: 1) если последующая стадия (этап) более длительная, ее можно начинать практически почти одновременно с предыдущей; 2) если последующая стадия менее длительная, то ее начало надо сдвинуть вправо по шкале времени по отношению к началу связанной с ней предшествующей стадии.

Максимально возможный общий цикл подготовки производства, при совмещении отдельных стадий будет равен:

,

где К_пар – средний коэффициент параллельности выполнения стадий (этапов) процесса подготовки, который в зависимости от конкретных условий может принимать значения от 0, 3 до 0, 7.

Для координации во времени всех стадий и этапов процесса подготовки составляются с учетом возможного совмещения времени их выполнения ленточные и сетевые графики, позволяющие отразить календарные сроки начала и окончания, циклы стадий и этапов. Ленточный график строится от конечного заданного срока освоения производства.

Нормативы, используемые для определения затрат на технологическую подготовку, обычно устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В смете затрат на подготовку производства расшифровываются и обосновываются необходимые затраты по соответствующим статьям. Для планирования себестоимости каждой стадии (этапа), связанной с подготовкой производства новых изделий, смета составляется по калькуляционным статьям затрат:

1) материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом отходов);

2) специальное оборудование для научных и экспериментальных работ;

3) основная заработная плата персонала;

4) накладные (косвенные) расходы;

5) производственные командировки;

6) прочие производственные расходы;

7) контрагентские расходы (работы сторонних организаций, осуществляемые по договорам).

Укрупненно затраты денежных средств на техническую подготовку производства можно рассчитать по стоимости аналога:

,

где S_р и S_а – сметная стоимость разрабатываемого изделия и аналога, руб.; Р_а и Р_р – специальные расходы по аналогичной новой разработке, руб.; Z_а и Z_р – оплата работ контрагентов по аналогу и новой разработке. руб.; К_сл – коэффициент сложности новой разработки по сравнению с аналогичной.

Планирование технической подготовки производства на многих предприятиях традиционно осуществляется путем построения ленточных календарных графиков. Эти графики требуют строгого соблюдения сроков по каждому отдельному этапу работ. Нарушение их влечет за собой необходимость составления новых графиков. Кроме того, ленточные графики не в состоянии дать ответ на вопрос о том, в каком звене, на работах какого этапа отставание оказывает решающее влияние на окончание всех работ по технической подготовке производства. Ленточный график непосредственно связывает только отдельные этапы, не характеризуя их общую связь, значимость каждой работы для выполнения конечной цели. С его помощью невозможно прогнозировать результаты различных вариантов решения, направленных на изменение первоначального плана работ. Трудно также отразить и динамичность современных разработок, скорректировать весь график в связи с изменением какой-либо работы или работ, показать, как изменяются (и изменяются ли) сроки завершения работ, что нужно сделать, чтобы не отодвинулся срок выполнения всего комплекса работ. С помощью ленточного графика невозможно обеспечить равномерную загрузку исполнителей, отразить неопределенность, присущую научно-исследовательским работам и начальным стадиям проектно- конструкторских работ.

Кроме того, все чаще новые объекты исследований и подготовки производства не являются непосредственным совершенствованием существующих технических средств, а представляют собой принципиально новое в технике. Поэтому еще более обостряется проблема неопределенности в планировании сроков, ресурсов, нет никакой статистической информации о выполнении подобных работ в прошлом.

Все это создает существенные трудности и неудобства при планировании работ по технической подготовке производства и контроле за ними. Недостатки традиционной системы ленточных графиков ликвидируются в значительной мере с помощью применяемых в настоящее время систем сетевого планирования и управления (СПУ).

Системы сетевого планирования и управления являются комплексом графических и расчетных методов, организационных мероприятий и контрольных приемов, обеспечивающих моделирование, анализ и динамическую перестройку плана выполнения сложных проектов и разработок. Основным плановым документом в системе сетевого планирования выступает сетевой график, позволяющий осуществить управление сложными динамическими системами с целью обеспечения определенных оптимальных показателей (минимального времени всего комплекса работ, минимальной стоимостью разработки, максимальной экономии ресурсов и др.).

В сетевом графике с необходимой степенью детализации изображается, какие работы, в какой последовательности и за какое время предстоит выполнить, чтобы обеспечить окончание всех видов деятельности не позже заданного или планируемого периода.

В терминах теории графов сетевой график – это ориентированный граф без контуров, ребра которого имеют одну или несколько числовых характеристик. Ребрами изображаются на графе работы, а вершины графа – события (реже наоборот).

Работами называются любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов (событий). Работой следует считать и возможное ожидание начала последующих процессов, связанное с перерывами или дополнительными затратами времени. Работа-ожидание требует затрат рабочего времени без использования ресурсов, например остывание нагретых заготовок, отвердевание бетона и т.д. Кроме действительных работ и работ-ожиданий существуют фиктивные работы. Фиктивная работа – связь между какими-то результатами работ (событиями), не требующая затрат времени и ресурсов, или работы, занимающие время, существенно меньшее одного рабочего дня (например, телефонный разговор).

Графически работа обозначается сплошной стрелкой. Стрелка, выражающая только зависимость одной работы от другой, означает фиктивную работу и обозначается пунктирной линией. Она имеет нулевую временную оценку. Работа предполагает наличие затрат времени. Продолжительность работы в днях (неделях) проставляется под стрелкой. Ни длина стрелки, ни ее направление не имеют значения. Желательно только выдерживать общее направление стрелок так, чтобы исходное событие располагалось слева, а завершающее – справа. Номер события, из которого выходит работа, должен быть меньше номера события, в которое работа входит. Для этого используется специальный алгоритм, основанный на ранжировании работ.

Событиями называют результаты проведенных работ. Формулировка события всегда дается в свершенной форме, не допускающей различного толкования (т.е. что-то сделано, заказано, сообщено и т.д.). Каждое событие может быть отправным моментом для начала последующих работ. Протяженности во времени событие не имеет.

Любое промежуточное событие, за которым начинается данная работа (работы), называется начальным и обозначается символом i. Любое промежуточное событие, которому непосредственно предшествуют данные работы (работа), называется конечным и обозначается символом j. Первоначальное событие в сети, не имеющее предшествующих ему событий, т.е. отражающее начало выполнения всего комплекса работ, называют исходным и обозначают символом J. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель комплекса работ, называют завершающим и обозначают символом С.

Любая последовательность работ в сетевом графике, в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы, называется путем. В сетевом графике различают несколько видов путей:

· от исходного события до завершающего события – полный путь

· от исходного события до данного – путь, предшествующий данному событию

· от данного события до завершающего – путь, последующий за данным событием

· между двумя какими-то промежуточными событиями i и j – путь между событиями

· максимальный по продолжительности путь между исходными данными и завершающими событиями – критический путь (L_кр).

К основным параметрам сетевого графика относятся величина критического пути, резервы времени событий и резервы времени работ. Эти параметры являются исходными для анализа и оптимизации сети.

Резервы времени существуют в сетевом графике во всех случаях, когда имеется более одного пути разной продолжительности. Резерв времени события R_i – это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения разработки в целом. Он определяется как разность между поздним Т_{n.i .} и ранним Т_р.i. сроками наступления события:

Ранний срок наступления события характеризует наиболее раннее из возможных время свершения определенного события, запланированного в сетевом графике. Поскольку каждое событие является результатом выполнения одной или нескольких предшествующих работ, то срок его наступления определяется величиной наиболее длительного отрезка пути от исходного (нулевого) до рассматриваемого (i -го) события. Расчет ранних сроков выполнения событий ведется от исходного до завершающего таким образом:

,

Поздний срок свершения события – это такой период допустимого времени, превышение которого вызывает соответствующую задержку наступления завершающего события. Если установлен плановый срок завершения всего комплекса работ сетевого графика, то каждое событие должно наступать не позже расчетного критического срока. Этот период и является предельно допустимым сроком выполнения работ. Расчет позднего срока свершения событий ведется от завершающего к исходному. Позднее время наступления конечного события принимается равным критическому пути. Поздний срок свершения событий определяется разностью между продолжительностью критического пути и максимальной длительностью следующих за данным событием путей к завершающему по следующей формуле:

.

Можно сформулировать общее правило определения раннего и позднего сроков свершения любого события: ранние и поздние сроки определяются по максимальному из путей, проходящих через данное событие. При этом ранний срок равен продолжительности максимального из предшествующих данному событию путей. А поздний срок составляет разность между продолжительностью критического пути и длительностью максимального из последующих за данным событием путей до завершающего.

Для работ можно рассматривать различные виды резервов времени, из которых наиболее важными являются полный и свободный.

Резервами времени располагают работы, лежащие на некритических путях. Полный резерв времени работы – это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя при этом продолжительность критического пути:

где t_ож.ij – ожидаемая продолжительность работы ij.

Важным свойством полного резерва времени работы является то, что если его использовать частично или целиком для увеличения длительности какой-либо работы, то уменьшится резерв времени всех остальных работ, лежащих на этом пути. Свободный резерв времени работы R_св.ij – это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной работы или отсрочить ее начало, не изменяя при этом ранних сроков начала последующих работ, при условии, что начальное событие этой работы наступило в свой ранний срок:

Резервы времени работ, особенно свободный, позволяют маневрировать сроками начала и окончания работ, их продолжительностью.

Важной задачей является определение количества времени, необходимого для выполнения всех работ сетевого графика. Для повторяющихся работ, встречавшихся в прошлом, по которым есть статистические (или отчетные) данные или разработанные нормативы, устанавливается наиболее вероятная или нормативная продолжительность (t_н.в или t_норм) в соответствии с обычными формулами. Однако большая новизна объектов, являющихся предметом разработок, приводит к неопределенности времени выполнения отдельных, особенно начальных, этапов технической подготовки производства. В таких случаях ответственные исполнители отдельных этапов подготовки дают в зависимости от принятой системы три или две вероятностные оценки времени. Оценка продолжительности работ выражается в человеко-часах, человеко-днях или других единицах времени. Максимальное время – это наибольшее время выполнения работы с учетом риска и крайне неудачного стечения как внутренних факторов, так и внешних обстоятельств. Минимальное время- это наименьшее из возможных рабочее время выполнения проектируемых процессов. Наиболее вероятное время – это возможное или близкое к реальным условиям выполнения процессов рабочее время.

Полученная наиболее вероятная оценка времени не может быть принята в качестве нормативного показателя ожидаемого времени выполнения каждой работы, так как в большинстве случаев эта оценка является субъективной и во многом зависит от опыта ответственного исполнителя работ. Поэтому для определения ожидаемого выполнения каждой работы экспертные оценки подвергаются статистической обработке. При допущении, что вероятность продолжительности любой работы соответствует закону нормального распределения, ожидаемое время ее выполнения можно рассчитать по следующей формуле:

.

Продолжительность ожидаемого времени при допустимой ошибке, не превышающей 1%, может быть рассчитана и по двум оценкам, т.е. минимальной и максимальной:

.

Важнейшими этапами сетевого планирования являются следующие:

1) расчленение комплекса работ на отдельные части и их закрепление за ответственными исполнителями;

2) выявление и описание каждым исполнителем всех событий и работ, необходимых для достижения поставленной цели;

3) построение первичных сетевых графиков и уточнение содержания планируемых работ;

4) сшивание частных сетей и построение сводного сетевого графика выполнения комплекса работ;

5) обоснование или уточнение времени выполнения каждой работы в сетевом графике.

На стадии оперативного управления ходом работ с определенной периодичностью (неделя, декада, месяц в зависимости от общего срока разработки) в службу СПУ поступает информация от ответственных исполнителей. В стандартном отчете о ходе разработки исполнители указывают сроки, в которые выполнены те или иные работы, оценку изменения начатых и будущих работ и при необходимости изменяют содержание работ и событий, вводят в сеть новые работы и события и исключают ранее предусмотренные.

Все отчеты поступают в группу обработки информации, где с помощью ЭВМ или вручную воспроизводится комплексный сетевой график и выполняется анализ. Новый сетевой график создается в результате обновления ряда оценок исходного плана.

Таким образом, система сетевого планирования и управления позволяет сосредоточить внимание руководителей на решающих работах, находящихся на критическом пути, руководство постоянно располагает исчерпывающей информацией, облегчающей принятие решений реализуется принцип непрерывности планирования хода разработки и управления ею обеспечивается возможность рационального маневрирования выделенными ресурсами.