1.3. Выбор оптимального варианта технологического процесса

При выборе оптимального варианта ТП используют технико-экономические критерии — экономичность и производительность. Экономичным считается процесс, который при заданных условиях обеспечивает минимальную технологическую себестоимость. Производительность соответствует наименьшим затратам живого труда и обеспечивает быстрый выпуск продукции в плановые сроки. Технологическая себестоимость изготовления партии изделии:

(1.8)

где А — текущие затраты на одно изделие; N — программа выпуска, шт.; В — единовременные затраты на программу.

Текущие затраты складываются из следующих составляющих:

(1.9)

где М — затраты на основные материалы; З — заработная плата производственных рабочих; П — расходы на эксплуатацию оснастки и оборудования.

Затраты на основные материалы рассчитываются с учетом возвратных отходов:

(1.10)

где N — программа выпуска;

m_i — масса i-го материала в изделии;

q_i — стоимость этого материала;

m_j — масса отходов j-го материала; q_j — стоимость этих отходов.

Заработная плата производственных рабочих:

(1.11)

где М — число операций;

К_з.п — коэффициент к заработной плате;

Т_{шт i} — штучное время выполнения i-й операций, нормо-ч;

S_i — часовая тарифная ставка рабочего по данной операции.

Коэффициент к заработной плате определяется так:

(1.12)

где — коэффициент многостаночного обслуживания;

Р — число рабочих; m — число станков, которые обслуживает один рабочий;

К ₂ — коэффициент, учитывающий перевыполнение нормы (1,1—1,2);

К₃ — коэффициент, связанный с дополнительной оплатой, включающей отчисления на социальное страхование, отпуск и т.д. (1,3—1,5).

Расходы на эксплуатацию оборудования П берутся в процентах к основной заработной плате рабочих и включают затраты на вспомогательные материалы, электроэнергию, амортизацию оборудования, текущий ремонт.

Единовременные затраты В складываются из двух статей: заработной платы наладчиков З_н и затрат на основное технологическое оборудование С_о:

(1.13)

где k — количество единиц оборудования;

С_i— стоимость единицы оборудования;

К_i — коэффициент амортизации.

Коэффициент амортизации зависит от сложности технологического оснащения и составляет: 1,0 — 2,0 для простого, 0,7 — 0,8 для средней сложности, 0,4 — 0,5 для сложного оснащения.

Заработная плата наладчиков технологического оборудования:

(1.14)

где k — количество наладчиков;

Т_{п.з i} — подготовительно-заключительное время по данной операции;

S_{н i} — часовая тарифная ставка наладчика;

Н — число наладок оборудования.

Уравнение технологической себестоимости единичной операции единицы продукции:

(1.15)

Эту зависимость можно представить в виде гиперболы, асимптотически приближающейся к оси N, и выделить в ней три участка (рис. 1.5): мелкосерийное, серийное, крупносерийное и массовое производство.

Рис. 1.5. Зависимость технологической себестоимости от программы выпуска

Наиболее сильно программа выпуска влияет на технологическую себестоимость в мелкосерийном производстве.

Для выбора оптимального варианта ТП по себестоимости строят, используя уравнение (1.8), графические зависимости себестоимости годовой программы по двум вариантам (рис. 1.6):

Рис. 1.6. Сравнение двух вариантов ТП по себестоимости

где A₁ = tgα₁ — постоянные текущие затраты, в данном случае А₁>A₂, В₂>B₁.

Для нахождения N_кр, при котором себестоимость по обоим вариантам равны: С₁=С₂, решим систему уравнений (1.16):

откуда .

Логический смысл сравнения вариантов заключается в том, что для варианта с большим уровнем автоматизации единовременные затраты будут выше по причине высокой стоимости оборудования, но текущие затраты меньше вследствие повыше-ния производительности и снижения квалификации рабочих. Таким образом, если заданная программа меньше N_кр, то выбираем I вариант ТП, если программа выпуска больше N_кр, то выбираем II вариант.

Для выбора оптимального варианта ТП по производительности рассчитываем производительность труда по каждому из вариантов. Производительность — количество изделий, которое изготовлено за единицу времени (час, смену):

(1.17)

где Ф_д — действительный фонд времени за плановый период;

n — количество операций ТП;

Т_{шт i} — трудоемкость i-й операции.

При расчетах производительности труда необходимо различать штучно-калькуляционное и штучное время выполнения операции. Штучно-калькуляционное время:

(1.18)

где Т_п.з — подготовительно-заключительное время, которое затрачивается на ознакомление с чертежами, получение инструмента, на подготовку и наладку оборудования, оно затрачивается на всю программу выпуска.

Штучное время, затрачивается на каждое изделие:

(1.19)

где Т_осн — основное время работы оборудования;

Т_всп — вспомогательное время на установку и снятие детали;

Т_обсл — время обслуживания и замены инструмента;

Т_пер — время регламентированных перерывов в работе.

Для сборочно-монтажного производства Т_осн и Т_всп объединяют в оперативное время Т_оп, а Т_обсл+Т_пер составляют дополнительное время, его задают в процентах от оперативного в виде коэффициентов. Согласно ОСТ 4ГО.050.012 "Нормирование сборочно-монтажных работ в производстве РЭА".

(1.20)

где К₁ — коэффициент, зависящий от сложности аппаратуры и типа производства; К₂ — коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время и время обслуживания в процентах от оперативного; К₃ — коэффициент, учитывающий долю времени на перерывы в работе в процентах к оперативному времени и зависящий от сложности выполняемой работы и условий труда.

Значения коэффициентов К₁ и К₂ выбирают по табл. 1.2 в зависимости от типа производства, К₃ — по табл. 1.3.

Таблица 1.2

Значения коэффициентов К₁ и К₂ в зависимости от типа производства

Таблица 1.3

Значения коэффициента К₃ в зависимости от условий работы

Для выбора оптимального варианта ТП составляют два уравнения для вычисления суммарного штучно-калькуляционного времени сравниваемых вариантов в соответствии с технической нормой:

(1.21)

где m, n — число операций по вариантам.

Тогда критический размер партии изделий:

(1.22)

Если вариант ТП отличается большим уровнем автоматизации, то ему соответствует большее суммарное подготовительно-заключительное время вследствие сложности подготовки оборудования и одновременно меньшее суммарное штучное время.

Ориентировочно подготовительно-заключительное время на всю годовую программу:

(1.23)

где Т_{п.з. см} — сменная норма подготовительно-заключительного времени;

С — количество смен;

Д_р — количество рабочих дней в плановый период.

Сменная норма подготовительно-заключительного времени определяется инструкцией по эксплуатации и выражает готовность оборудования на начало ТП (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Укрупненные нормы подготовительно-заключительного времени

Норму выработки рассчитывают для различных промежутков времени (час, смена и т.д.) в зависимости от типа производства. В серийном производстве сменная норма:

где Т_см — длительность смены (8 ч = 480 мин).

В массовом производстве при наличии наладчика и подаче деталей, сборочных единиц и материалов на рабочие места:

При сборке на конвейерных линиях:

(1.25)