Методы определения экономической эффективности новой продукции на стадии проектирования

Целью проведения расчетов экономической эффективности проектируемых изделий являются, с одной стороны, их качественная и количественная оценка по сравнению с современными действующими машинами аналогичного эксплуатационного назначения, а с другой стороны, отбор наилучших конструктивных вариантов при проектировании.

Каждый вновь создаваемый вид техники или мероприятие по улучшению освоенной техники должен быть лучше ранее освоенных: он должен давать большую экономию живого и овеществленного труда, быть лучше по качеству и в большей мере удовлетворять потребности в новых или усовершенствованных видах продукции. Показатели качества вновь создаваемой техники должны быть на уровне высших мировых достижений в данной отрасли.

Новая или усовершенствованная техника должна быть лучше и эффективнее той, взамен которой она создается и будет производиться, с производственной, эксплуатационной или обеих точек зрения.

В первом случае к новой (усовершенствованной) конструкции предъявляются требования как к объекту производства на заводе-изготовителе. Главными здесь являются экономичность производства и минимальные сроки его подготовки и освоения. Экономичность изготовления каждой новой конструкции зависит от ее технологичности, от того, насколько прогрессивными и производительными будут применяемые технологические процессы. Конструкция является технологичной, если она экономична для производства.

При наличии нескольких вариантов конструкции техники, полностью удовлетворяющих эксплуатационным требованиям, предпочтение отдается более технологичной.

Для выбора наилучшего варианта конструкции имеется ряд показателей технологичности:

· трудоемкость изготовления – абсолютная (на одно изделие) и относительная (на единицу установленной мощности, производительности, другого показателя);

· материалоемкость или масса конструкции – абсолютная или относительная;

· трудоемкость подготовки изделия к функционированию;

· степень конструктивной стандартизации и унификации;

· капиталовложения в производство новой продукции;

· себестоимость и отпускная цена новой продукции;

· прибыль и рентабельность производства.

Трудоемкость изготовления продукции определяется в процессе ее проектирования и является весьма важным показателем. Более технологичной считается та конструкция, которая при прочих равных условиях менее трудоемка. Снижение трудоемкости изделия на стадии его производства – одна из важнейших задач, которая ставится перед разработчиками. Большие возможности снижения трудоемкости заложены в правильном выборе современных прогрессивных методов получения заготовок, рациональном выборе квалитетов и классов шероховатости. На смену обработки деталей резанием (механобработки) постепенно приходят точные методы формообразования деталей – штамповки прессования, литья под давлением и др.

Материалоемкость характеризует общий расход материала на изготовление данной конструкции изделия или удельную материалоемкость на эксплуатационный параметр. Во многих случаях у конструктора есть возможность при проектировании детали выбрать материал из двух или даже многих, обеспечивающих одинаковые эксплуатационные свойства детали, но различные по стоимости, трудоемкости обработки, а иногда способствующие снижению массы изделия.

Повышение определяющего эксплуатационного показателя изделия, как правило, дает снижение материалоемкости и трудоемкости в расчете на единицу основного параметра. При этом снижение удельной материалоемкости на единицу мощности или другого параметра происходит значительно быстрее, чем уменьшение общего расхода материала на единицу изделия.

Трудоемкость подготовки изделия к функционированию определяется в процессе проектирования и зависит от сложности регулировочно-настроечных процессов, проводимых с целью получения необходимых технико-экономических параметров. Возможности снижения трудоемкости здесь заложены в качестве используемой контрольно-измерительной аппаратуры и специальных стендов для испытаний.

Степень конструктивной стандартизации и унификации – это показатель, характеризующий конструкцию изделия с точки зрения реализации в ней стандартизированных и унифицированных деталей, что приводит к повышению объема выпуска однотипных деталей, сборочных единиц, изделий в целом, а также к применению более прогрессивной технологии. Это, как следствие, позволяет не только существенно снизить трудоемкость изготовления, но и несколько уменьшить материалоемкость.

Капиталовложения в производство новой конструкции характеризуют общие затраты на приобретение дополнительного и изготовление нестандартного оборудования и перепланировку в производственных цехах, создание производственных запасов. Чем меньше потребности предприятия в капиталовложениях, тем технологичнее новая конструкция изделия.

Себестоимость, прибыль и рентабельность новой конструкции изделия являются обобщающими показателями ее технологичности.

С производственной точки зрения новая конструкция будет считаться технологичной, а следовательно, и эффективность в том случае, если дополнительная прибыль ( П), полученная в результате освоения, выпуска и реализации новой продукции, обеспечит рентабельность не ниже средней сложившейся рентабельности на предприятии-изготовителе. Этому условию должно удовлетворять неравенство:

,

где – дополнительные капиталовложения, связанные с освоением новой конструкции изделия; П – суммарная годовая прибыль предприятия изготовителя до выпуска новой конструкции изделия; О_ф – стоимость производственных фондов предприятия-изготовителя.

Дополнительная прибыль ( П) определяется по формуле:

,

где N₁ и N₂ – среднегодовой выпуск ранее освоенной и новой конструкции изделия; Ц₁ и Ц₂ – соответственно цены на ранее освоенную и новую конструкцию; С₁ и С₂ – соответственно себестоимость ранее освоенной и новой конструкции; З_т – среднегодовые затраты, связанные с технической подготовкой и освоением в производстве конструкции нового изделия.

С эксплуатационной точки зрения потребителя новая конструкция должна обладать следующими показателями: 1) быть более надежной (долговечной, безотказной, ремонтопригодной и сохраняемой) в эксплуатации; 2) удобной в обслуживании и ремонте, эстетичной и безопасной в эксплуатации; 3) эргономичной (с точки зрения психологии, физиологии и гигиены труда работников обслуживания); 4) более производительной в единицу времени; 5) более экономичной в потреблении электроэнергии и капиталовложений эксплуатационников новой продукции; 6) обеспечивать минимальную себестоимость единицы работы, выполняемой изделием.

Если эксплуатационные свойства новой техники повышаются по сравнению с ранее освоенной (заменяемой), то экономическая эффективность ее определяется путем соизмерения капитальных вложений потребителя со снижением себестоимости работы, выполняемой новой техникой. Лучшим признается вариант с наименьшей суммой приведенных затрат:

,

где U_i – годовые эксплуатационные издержки предприятия-потребителя продукции по i-му варианту; К_i – капитальные вложения предприятия-потребителя продукции по i-му варианту; Е_н – нормативный коэффициент экономической эффективности.

После расчета суммы приведенных затрат по вариантам техники можно определить годовой экономический эффект использования новой или усовершенствования техники.

Эксплуатационная технологичность новой техники может быть определена с помощью нескольких показателей. При этом следует различать показатели технологичности базового изделия и проектируемого, а также определять уровень технологичности как соотношение показателей технологичности проектируемого и базового изделия.

Содержание и этапы технологической подготовки производства

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т.е. наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема продукции с установленными технико-экономическими показателями. Организация и управление технологической подготовкой производства регламентируются государственными стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), которая позволяет использовать достижения научно-технического прогресса для эффективной подготовки новой продукции.

До начала работ по ТПП, как правило, проводится технологический контроль чертежей, который необходим для анализа и проверки запроектированных изделий (деталей) на технологичность их конструкций, правильность назначения классов точности обработки, рациональность схем сборки и т.д.

Для осуществления работ по ТПП предприятие должно иметь полный комплект технической документации на изделие:

- конструкторскую документацию;

- перечень новых технологических процессов;

- перечень стандартных измерительных средств по каждому рабочему месту, включая рабочие места входного контроля;

- перечень нестандартной аппаратуры, необходимой для изготовления, регулировки и испытаний;

- ведомость применяемости покупных комплектующих изделий (ПКИ).

Основные этапы технологической подготовки производства таковы.

1. Разработка технологических процессов.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, представляющая собой совокупность действий с предметами труда, связанных с последовательным изменением формы, размеров или свойств материала заготовки или полуфабриката с целью получения детали или изделия с заданными техническими характеристиками.

На первом этапе осуществляют выбор рациональных способов изготовления деталей и сборочных единиц, разработку новых технологических процессов. Эта работа выполняется на основе чертежей на вновь спроектированное изделие, ГОСТов, отраслевых и заводских стандартов на материалы, инструмент, а также на допуски и припуски, справочников и нормативных таблиц для выбора режимов резанья, планируемых размеров выпуска изделий.

Содержание работ по проектированию технологических процессов складывается из следующих элементов: выбора вида заготовок; разработки межцеховых маршрутов, определения последовательности и содержания технологических операций, определения, выбора и заказа средств технологического оснащения, установления порядка, методов и средств технического контроля качества, назначения и расчета режимов резания, технического нормирования операций производственного процесса; определения профессий и квалификации исполнителей; организации производственных участков (поточных линий), формирования рабочей документации на технологические процессы в соответствии с ЕСТПЛ.

При разработке технологического процесса должны учитываться следующие факторы:

· объем выпуска;

· тип производства;

· конструкция и размеры детали;

· материал детали;

· метод изготовления заготовки;

· технические требования, предъявляемые к детали (сборочной единице);

· применяемое оборудование и средства технологического оснащения;

· методы контроля при изготовлении деталей (сборочных единиц).

Основным видом технической документации при разработке технологических процессов являются маршрутные карты и карты технологических процессов. В маршрутных картах устанавливается последовательность прохождения обрабатываемой детали или сборочной единицы по цехам, а внутри цехов – по операциям с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах.

В картах технологических процессов содержатся описание процесса изготовления по всем операциям и данные о технологическом оснащении, материалах и трудовых нормативах.

Технологические процессы по степени их детализации подразделяются на маршрутные, маршрутно-операционные, операционные (ГОСТ 3.1109-82). Для деталей единичного производства разрабатываются маршрутные технологические процессы. На изделия серийного и крупносерийного типов производств разрабатываются маршрутно-операционные и операционные технологические процессы. Для массового производства применяют операционные технологические процессы, в которых указаны все переходы, режимы обработки, эскизы наладок, способы крепления и измерения деталей, планировка рабочего места.

Разработка технологического процесса начинается с поиска аналогичных технологических процессов, выбора рационального способа изготовления и сборки изделий. Принимаются решения об организации специализированных участков, поточных линий, гибких автоматизированных производств, о разработке технологических планировок цехов и участков. Составляется маршрут прохождения детали по цехам, начиная от получения заготовки до поступления ее на центральный комплектовочный склад или в сборочный цех. Маршрут составляется на основе действующих типовых и групповых технологических процессов с учетом загрузки оборудования и объема выпуска изделий. Большое значение имеют разработанные на данном предприятии классификаторы деталей и оснастки, а также стандарты предприятия (СТП) на применяемые материалы, средства технологического оснащения и метрологическое обеспечение.

Технолог, разрабатывающий технологический процесс, определяет вид и способ получения заготовки, выбирает технологические базы, последовательность и содержание технологических операций. Если на предприятии отсутствует оснастка на данную деталь, то технолог оформляет заявку на ее проектирование и передает в конструкторское бюро отдела главного технолога (КБ ОГТ).

Следующий этап – нормирование технологических процессов и определение профессий или квалификации исполнителей. Эту работу выполняет бюро нормирования отдела организации и оплаты труда. Нормирование производится на основании данных технологического процесса, чертежа детали и оснастки используемого оборудования и действующих отраслевых и заводских нормативов.

Параллельно ведется работа по расчету норм расхода материальных ресурсов. Эту работу выполняет бюро материальных нормативов отдела главного технолога. Затем составляется ведомость материальных нормативов на изделие в целом, которая передается в отдел материально-технического снабжения для обеспечения производства необходимыми материалами. Далее технологические процессы утверждаются главным технологом, копируются и передаются в цеха.

Применение стандартных технологических решений, таких как выбор заготовок, выбор технологических операций, схем базирования, типовых маршрутов обработки деталей и т.п., позволяет сократить сроки освоения новых изделий и обеспечить их высокое качество. Сокращение сроков, стоимости и повышение качества разработки технологических процессов может быть достигнуто и за счет применения типовых, групповых и стандартных технологических процессов.

2. Проектирование технологической оснастки и нестандартного оборудования.

На втором этапе ТПП, во-первых, проектируют конструкции моделей, штампов, приспособлений, специального инструмента и нестандартного оборудования, а во-вторых, разрабатывают технологический процесс изготовления технологического оснащения, который должен быть достаточно универсальным и в то же время прогрессивным, совершенным и обеспечивающим высокое качество изготовляемых деталей.

Разработка конструкций технологической оснастки осуществляется конструкторскими бюро по оснастке и инструменту в тесной взаимосвязи с технологами, которые проектируют технологические процессы обработки деталей нового изделия.

Большинство деталей нельзя изготовить без применения технологической оснастки, которая используется для установки, базирования и крепления заготовок. Она подразделяется на две группы: специальную и универсальную. Специальная технологическая оснастка проектируется и изготавливается в том случае, если невозможно применить универсальную. Специальная оснастка предназначена для изготовления определенного изделия, детали или для выполнения одной или нескольких операций технологического процесса.

При разработке технологического процесса технолог определяет документально (по каталогам, классификаторам и картотеке оснастки), применялась ли необходимая оснастка ранее, если нет, то разрабатывается ли техническое задание и оформляется заказ на ее проектирование и изготовление. Специальную технологическую оснастку проектирует конструкторское бюро ОГТ. Техническое задание (ТЗ) на разработку содержит руководящую и справочную информацию, необходимую для проектирования оснастки, указываются установочные базы детали, эскиз обработки, схема базирования и закрепления детали в оснастке. В ТЗ указывается цех – пользователь, модель оборудования, характер заготовки (поковка, штамповка, отливка и т.п.), а также приводятся данные о припусках на обработку, геометрии и виде режущего инструмента, количестве одновременно обрабатываемых деталей с их годовой программой выпуска и особые указания по технике безопасности. В заказе дается также справочная информация: обозначение детали, сборочной единицы и изделия, куда они входят; номер оснащаемой операции по технологическому процессу; наименование, обозначение и количество оснастки, которое необходимо изготовить.

Конструкторская документация на специальную технологическую оснастку проходит нормоконтроль. Спроектированная оснастка заносится в классификатор предприятия с присвоением кода, используемого в качестве обозначения во всех технологических документах на СТО.

Чертежи оснастки копируют и передают в инструментальный отдел, где рассчитывают трудоемкость ее изготовления. Сроки изготовления СТО устанавливаются на основе графика подготовки производства на новое изделие. Затем изготовление оснастки включается в план производства на новое изделие. К изготовлению оснастки могут быть привлечены цеха основного производства. В технологическом бюро инструментального цеха разрабатывается технологический процесс на изготовление СТО.

К нестандартному оборудованию относится различное оборудование для механизации и автоматизации технологических процессов, проектированием которого занимается отдел механизации и автоматизации или бюро в составе отдела главного технолога.

3. Изготовление средств технологического оснащения (оснастки и нестандартного оборудования).

На третьем этапе ТПП изготавливают всю оснастку и нестандартное оборудование. Это наиболее трудоемкая часть технологической подготовки (60-80% труда и средств от общего объема ТПП). Поэтому, как правило, эти работы проводят постепенно, ограничиваясь вначале минимально необходимой оснасткой первой необходимости, а затем повышая степень оснащенности и механизации производственного процесса до максимальных экономически оправданных пределов. На этом этапе осуществляют перепланировку (если это необходимо) действующего оборудования, монтаж и опробирование нового и нестандартного оборудования и оснастки, поточных линий и участков обработки и сборки изделий.

Инструментальный отдел контролирует изготовление и ведет картотеку вновь изготовленной и имеющейся оснастки.

Количество ее единиц зависит от объема выпуска деталей. При проектировании таких видов оснастки, как штампы, пресс-формы, литейные формы и т.п., устанавливаются критерии их годности: количество изделий, полученных штамповкой, или количество смыканий (для пресс-форм). Исходя из этих данных и объема выпуска деталей, устанавливается количество единиц специальной технологической оснастки, подлежащей изготовлению.

На основании этих данных инструментальный отдел должен своевременно включить в план производств изготовление «дублеров» оснастки. Специальная оснастка, отработавшая свой ресурс, проходит процесс восстановления в инструментальном цехе или списывается как не- пригодная к дальнейшему использованию.

Комплектное обеспечение специальной оснасткой в короткие сроки не всегда возможно из-за недостаточной производственной мощности инструментальных цехов. Тогда устанавливают две-три очереди изготовления оснастки. Нулевая очередь предусматривает изготовление той ее части, без которой нельзя или трудно изготовить детали или сборочные единицы. В последующие две очереди сначала предусматривается обеспечение оснасткой ведущих деталей, а потом всех остальных.

Изготовленная специальная технологическая оснастка предъявляется в ОТК цеха для оформления паспорта. Затем она передается в цех-потребитель.

Все затраты, связанные с изготовлением оснастки, относятся на заказ, открытый на изготовление изделия. Если детали, изготовленные с применением специальной оснастки, используются в различных изделиях, то затраты относятся на разные заказы пропорционально их количеству.

Изготовлением нестандартного оборудования занимается ремонтно-механический цех.

4. Выверка и отладка запроектированной технологии и изготовление технологического оснащения.

На четвертом этапе ТПП выверяют и отлаживают запроектированную технологию; окончательно отрабатывают детали и узлы (блоки) на технологичность: выверяют пригодность и рациональность спроектированной оснастки и нестандартного оборудования, удобство разборки и сборки изделия; устанавливают правильную последовательность выполнения этих работ; проводят хронометраж механообрабатывающих и сборочных операций и окончательно оформляют всю технологическую документацию.

Сдача цехам и приемка отлаженных технологических процессов и оснастки ведутся официально утверждаемой бригадой, которая включает технолога, принимавшего участие в разработке процесса, конструктора оснастки, контролера цеха и мастера участка. О сдаче-приемке процесса подписывается специальный акт, что имеет большое значение в обеспечении технологической дисциплины, в частности в соблюдении цехом запроектированной технологии.

На предприятии всеми работами по технологической подготовке производства занимается главный технолог. Ему подчиняется группа специалистов, ведущих разработку технологических процессов для изделий основного производства, составляющих все связанные с ними технические документы (маршрутные и операционные карты, спецификации и пр.), задания на проектирование инструментальной и технической оснастки, технических норм и пр.

Специалисты тесно связаны с научно-исследовательскими и проектно-технологическими институтами и в подчиненных им технологических лабораториях (часто совместно с этими институтами) изучают возможности эффективного внедрения в производство прогрессивных технологических процессов, интенсификации рабочих режимов, применения новых материалов и пр.

Особое место занимает группа специалистов новой техники, в обязанности которой входит составление перспективных планов развития мощностей предприятия. Она осуществляет методическое и оперативное руководство всей работой по расчетам загрузки оборудования и производственных мощностей, выполняемым в различных отделах и цехах предприятия, ведет расчеты пропускной способности отдельных групп оборудования и участков, выявляет «узкие места» в производстве и разрабатывает (совместно с другими специалистами) мероприятия по их устранению, составляет производственно-технический паспорт предприятия, участвует в работах по установлению потребности в оборудовании, его размещении по цехам, контролирует уровень загрузки и рационального использования заводских мощностей.

Большую и важную работу выполняют специалисты по разработке материальных нормативов. Их основной задачей является установление прогрессивных норм расхода основных и вспомогательных материалов, определение их годовой потребности и составление плана мероприятий по их экономии.

Цеха предприятия также ведут технологическую подготовку через цеховые технологические бюро, в обязанности которых входят внедрение технологии, инструктажная помощь при ее освоении, рационализация, проверка эффективности технологической оснастки и (совместно с мастерами) контроль за соблюдением технологической дисциплины.

Осуществлением единой технической политики на предприятии руководит главный инженер (директор научно-технического центра), опираясь на аппарат ТПП. Организационные формы и структура ее органов определяются принятой на предприятии системой подготовки производства. На предприятиях различают три организационные формы ТПП: централизованную, децентрализованную и смешанную.

Выбор формы зависит от масштаба и типа производства, характера изготавливаемой продукции, частоты ее обновления и других факторов.

Централизованная система ТПП предполагает создание на предприятии единой технологической службы – отдела главного технолога (ОГТ), который:

- разрабатывает технологическую документацию;

- проектирует средства технологического оснащения (СТО);

- разрабатывает материальные нормативы;

- разрабатывает и контролирует выполнение работ графика подготовки производства;

- участвует во внедрении новых технологических процессов;

- решает текущие вопросы технологии изготовления заготовок, деталей, сборочных единиц непосредственно в цехе.

В цехах имеются технологические бюро, которые также участвуют в решении организационно-технических вопросов.

Централизованная система ТПП применяется на предприятиях серийного и массового производства, где процесс освоения новой продукции осуществляется периодически.

Децентрализованная система ТПП применяется на предприятиях единичного и мелкосерийного производства. Ее особенность в том, что разработка технологических процессов и решение текущих задач, связанных с изготовлением деталей или сборочных единиц, выполняются технологическими бюро цехов. ОГТ формирует межцеховые маршруты, занимается вопросами по разработке групповых и типовых технологических процессов, которые могут быть созданы на основе ранее применяемых процессов, инструментальной подготовкой производства.

При с мешанной системе ТПП разработка новых технологических процессов и их внедрение возложены на отдел главного технолога. Цеховые технологические бюро выполняют работу по созданию технологических процессов, которые могут быть разработаны на основе ранее применяемых процессов и не имеют с ними существенных различий. Смешанная система ТПП встречается на предприятиях с серийным типом производства.