книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики

Можно привести аналогичный расчет для пг= 1 и получить соот­ ветствующие ВеЛИЧИНЫ Ропт, ^опт, 5опт.

В табл. 13-1 приведены конечные формулы в зависимости от т . На основании изложенного расчет оптимального значения надеж­

ности и оптимального времени профилактических осмотров бесконтакт­ ных станций управления объектами промышленной автоматики произ­ водится в следующем порядке:

1. Составляются таблицы надежности технологических каналов и по формуле (12-10) определяются суммарные интенсивности отказов.

2. По данным эксплуатационной статистики, по формулам (12-8) и (12-9) определяются коэффициенты использования схемы и техно­ логических каналов по времени.

3. По формуле (12-16) определяется общая приведенная интенсив­

профилактическими осмотрами; 5 0Пт — оптимальные годовые затраты на проведение профилактических осмотров.

13-3. МЕТОДИКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Определение годового экономического эффекта от замены контакт­ ных станций управления на бесконтактные согласно [12] производится путем сравнения исходных показателей по себестоимости и затратам на увеличение производственных основных и оборотных фондов с пока­ зателями, полученными после внедрения логических элементов:

мость в рублях на единицу продукции после внедрения мероприятия (расчеты снижения себестоимости продукции должны учитывать только те затраты, которые изменяются в связи с внедрением данного меро­ приятия); Кс — удельные капитальные вложения, т. е. сумма производ­ ственных основных и оборотных фондов в рублях, на единицу годового выпуска данной продукции или годового объема производственной ра­ боты до внедрения мероприятия по новой технике; Кк — удельные ка­ питальные вложения, т. е. сумма производственных основных и оборот-

281

ных фондов в рублях на единицу годового выпуска данной продукции или годового объема производственной работы после внедрения меро­ приятия (в капитальные вложения добавляется неамортизированная часть исключаемых из числа действующих основных фондов за выче­ том суммы, полученной от реализации этих исключаемых основных фондов); Ая — годовой объем производимой продукции в натуральных единицах после начала внедрения мероприятия; Е — нормативный ко­ эффициент сравнительной эффективности капитальных вложений (ве­ личина, обратная нормативному сроку окупаемости). Для машиностро­ ительной промышленности 15-5-ОДО. Величина капитальных вло­ жений на внедрение логических элементов включает в себя стоимость отдельных логических элементов или смонтированных станций управ­ ления, транспортно-складские расходы, стоимость монтажных работ по внедрению логических элементов с учетом демонтажа старой релейно­ контактной аппаратуры, стоимость неамортизированной части старой заменяемой аппаратуры.

Величина капитальных вложений на внедрение логических элемен­ тов определяется путем составления смет на электромонтажные работы. При составлении сметы на внедрение логических элементов в условиях действующего предприятия необходимо предусматривать начисления на зарплату, определяемые общим коэффициентом К:

Кроме того, необходимо учитывать стоимость материалов и обору­ дования, не учтенную ценником.

Для определения полной стоимости общую стоимость оборудования необходимо соответственно умножить на коэффициенты Kt и Кв, где Д4 учитывает транспортные расходы на доставку оборудования; Кб учиты­ вает дополнительные транспортно-складские расходы на доставку ма­ териалов.

При определении удельных новых капитальных вложений Кя необ­ ходимо, как указывалось выше, определить стоимость демонтажа су­ ществующей релейно-контактной аппаратуры, а также стоимость не­ амортизированной части капитальных затрат старой аппаратуры, кото­ рая по каким-либо причинам использованию не подлежит:

Д о=К дМ о,

где До — стоимость демонтажа существующей аппаратуры и оборудо­ вания; Мс — сметная стоимость монтажа существующей аппаратуры и оборудования; Кя — коэффициент демонтажа, обычно Кп= 0,5 [35].

Таким образом, при замене существующей релейно-контактной ап­ паратуры на бесконтактную удельные капитальные затраты на при­ обретение и монтаж логических элементов или новой бесконтактной станции управления можно выразить как

где Кс.п.о — неамортизированная часть капитальных затрат существую­ щего оборудования; С'н — стоимость монтажных работ на внедрение ло­ гических элементов; А — стоимость логических элементов; В — стои-

282

мость материалов, не учтенных ценником; 3 — зарплата на исполнение монтажных работ.

Далее определяется себестоимость эксплуатации существующей станции управления, которая слагается из двух составляющих: расхо­ дов' на ремонт и содержание и амортизационных отчислений.

Годовые эксплуатационные расходы для существующей станции ■управления можно определить по выражению

стоимость проведения всех планово-предупредительных ремонтов за ремонтный цикл; М — стоимость межремонтного обслуживания за ре­ монтный цикл; Гц.с — время полного ремонтного цикла; R c — годовые амортизационные отчисления; Q — производительность оборудования, являющегося объектом управления (станок, компрессор и т. д.); <fp.0— время простоя оборудования, находящегося в ремонте, за год.

Последнее слагаемое в выражении (13-12) учитывается в тех слу­ чаях, когда даже плановый простой оборудования связан с недовыпус­ ком продукции, что имеет место, когда нет достаточного резерва дан­ ного вида оборудования.

Эксплуатационные расходы после внедрения станции управления на логических элементах можно определить по выражению

гических элементах; Ra — годовые амортизационные отчисления; ;£р.н— годовое время планового простоя.

Таким образом, при замене существующей релейно-контактной схе­ мы на схему, содержащую логические элементы, экономический эффект получается за счет уменьшения себестоимости эксплуатации (в этом случае Сн< Сс) и благодаря увеличению выпуска продукции в связи с уменьшением времени простоя основного технологического оборудо­ вания.

Уменьшение себестоимости эксплуатации получится в основном за счет того, что планово-предупредительные ремонты релейно-контактной аппаратуры, содержащие текущий и средний ремонты, заменяются толь­ ко на профилактические осмотры устройства на логических элементах, которые по своему характеру соответствуют перечню типовых работ ма­ лого ремонта.

Кроме того, даже при увеличении капитальных затрат уменьшают­ ся амортизационные отчисления в связи со значительным увеличением срока службы логических элементов. Эксплуатационный цикл устройст­ ва на логических элементах будет соответствовать времени износа:

Тц .н = : Тизттос а •

По прошествии этого цикла логические элементы заменяются на новые. Таким образом, после подсчета всех промежуточных величин и подстановки их в исходное выражение (13-9) определяется годовой эко­ номический эффект от замены релейно-контактной аппаратуры на бес­ контактную.

283

Пример 13-1. Расчет годового экономического эффекта при замене релейно-кон­ тактной станции управления компрессором В-300-2К на бесконтактную с учетом стои­ мости неамортизированной части релейно-контактной станции

По формуле (13-9) годовой экономический эффект равен:

Э = [ (Со+Е К о)— (Св+ЕКш)]ЛН=(37'1 •1+0,15-!1279,2)— (115,5+0,15-2705) =42,5 руб.,

где Се — годовые эксплуатационные расходы на содержание релейно-контактной станции,

Сс=5п.п.р+Мгод+^о=211+80,2+80,5=371,0 руб.

Здесь S D.B.P — стоимость проведения Ш1Р за год; МГОд — стоимость проведения межремонтного обслуживания; Л0 — годовые амортизационные отчисления релейно­ контактной станции; /(с=1279,2 руб. — стоимость существующей релейно-контактной станции; Сн — годовые эксплуатационные расходы на техническое обслуживание бес­ контактной станции управления,

CH=Sn.о+ #н=91,1+24,5= И5,6 руб.

Здесь 5n.o=1.91-105-SoA==l,91-105-14,2-336-10_7=91,l руб,; Р И— годовые амор­ тизационные отчисления бесконтактной станции.

Капитальные вложения при внедрении бесконтактной станции управления /От—/1+71+К-Л+ + C;i+ КЗ-'гДс -}■7+.п.о—2705 руб.

Аналогичные расчеты по замене еще четырех релейно-контактных станций управ­ ления на бесконтактные, выполненные из элементов серии «Логика-Т» и «Логика-М», дали результаты, представленные табл. 13-2. Из этой таблицы следует, что экономи­ ческий эффект при замене соответствующих релейно-контактных станций на бескон­ тактные или очень мал или даже отрицательный. Это объясняется тем, что при учете капитальных затрат принималась во, внимание как стоимость демонтажа действовав­ ших релейно-контактных станций управления, так и стоимость неамортизированных затрат.

284

Если бесконтактные станции управления будут поставляться вместе с новым оборудованием или внедряться при капитальных ремонтах, то при прочих равных условиях капитальные затраты на внедрение бесконтактных станции уменьшатся и экономический эффект заметно увеличится. Например, для компрессорной станции капитальные затраты Дн в этом случае станут равными

2705—479,4=2225,3 руб.

и экономический эффект возрастет до 114,3 руб.

Надежность бесконтактных станций управления выше релейно-контактных. Как видно из табл. 13-2, вероятность безотказной работы на 1W0 ч у бесконтактных стан­ ций колеблется в пределах 0,92—0,98, а у релейно-контактных соответственно 0,80— 0,89. Из этого следует, что количество аварийных остановок оборудования, имеющего бесконтактные станции управления, будет меньше, чем релейно-контактных, следова­ тельно, недоотпуск продукции также будет меньше, а это увеличит значение техникоэкономической эффективности.

Значительное снижение экономической эффективности бесконтактных станций управления,происходит за счет высокой стоимости логических элементов и БСУ.

13-4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Создание и использование управляющего устройства можно под­ разделить на пять основных стадий:

1)проектная разработка;

2)изготовление на заводах-изготовителях;

3)монтаж на месте установку, после транспортировок к хранения;

4)сдача в промышленную эксплуатацию;

5)техническое обслуживаение в процессе эксплуатации.

На всех этих стадиях контроль состояния управляющих устройств и локализация неисправностей чаще всего выполняется без специали; зированных средств диагноза, на основе опыта, эрудиции и знания так называемых «слабых мест», Такое положение является серьезным тор­ мозом правильного использования и внедрения сложных автоматиче­ ских управляющих устройств. Поэтому большое внимание должно быть уделено разработке эффективных методов и средств технического ди­ агноза. Необходимо стремиться к тому, чтобы для контроля техническо­ го состояния и отыскания мест повреждения не требовалось инже­ нерной квалификации й изучения описаний принципиальных схем установок.

Разработанные контролирующие и диагностические тесты для управляющих устройств, а также внешние или встроенные средства технического диагноза используются многократно.

На стадии проектной разработки управляющего логического устрой­ ства производится проверка разработанной схемы на стенде-тренаже­ ре. С помощью этого же стенда могут разрабатываться и проверяться контролирующие и диагностические тесты. При этом появляются до­ полнительные затраты инженерного труда на разработку контролирую­ щих и диагностических тестов, однако эти затраты относительно неве­ лики по сравнению с затратами труда на разработку самого управляю­ щего устройства. Обозначим эти дополнительные затраты а% рублей.

На стадии изготовления управляющего устройства, например бес­ контактной станции управления (БСУ), правильность работы устройст­ ва проверяется по контролирующему тесту. Локализация неисправнос­ тей, выявленных при проверке, производится по диагностическому тесту. Проверка работы устройства выполняется с помощью встроенных или внешних средств технического диагноза. Средства технического ди­ агноза, естественно, потребуют дополнительных расходов, ориентировоч-

2 8 5

но составляющих до пяти процентов от общей стоимости БСУ. Эти расходы обозначим а2 рублей. Средства диагноза будут сразу же использоваться при наладке изготовленной БСУ и ускорят процесс из­ готовления и выпуска станции управления. Особенно большую эконо­ мическую эффективность средства диагноза дадут при серийном вы­ пуске управляющих устройств. При экономии на одном устройстве fci рублей и количестве устройств в серии п общая экономия средств со­ ставит nbi рублей.

На стадии подготовки управляющего устройства к монтажу на промышленном объекте после транспортировки или длительного хране­ ния контролирующие и диагностические тесты позволяют произвести контроль технического состояния устройства быстрее и с меньшими за ­ тратами труда. В этом случае экономия выразится в гаЬ2 рублях и по­ требует персонала более низкой квалификации.

На стадии наладки устройства после монтажа перед сдачей в про­ мышленную эксплуатацию средства диагноза также позволяют снизить трудозатраты на проверку технического состояния управляющего устройства и обеспечить экономию средств в nbs рублей.

На стадии промышленной эксплуатации использование документа­ ции и средств диагноза дает наибольший экономический эффект.

Во-первых, уменьшаются трудозатраты на плановые периодические контрольные проверки технического состояния устройства. При этом де­ нежная экономия выразится (в nbi, рублях, где 64 в свою очередь зави­ сит от экономии инженерного труда при одной плановой проверке и от количества плановых проверок в течение всего срока службы устрой­ ства.

Во-вторых, сокращаются простои оборудования и соответственно уменьшаются убытки производства при возникновении неисправностей в системе автоматического управления.

Сокращение времени простоев даст некоторую экономию средств за счет сокращения трудозатрат на локализацию неисправностей и их устранение. Общая экономия при эксплуатации п устройств может быть условно представлена выражением nbbk, где к — вероятностный коэффициент, учитывающий, что не все устройства будут выходить из строя за счет неисправностей в системах управления.

Экономия средств от уменьшения времени аварийных простоев раз­ лична для различных промышленных установок и производственных процессов и зависит от объема и стоимости выпускаемой продукции, допустимой длительности остановки производственного процесса, нару­ шений условий охраны труда, мер технической и пожарной безопасности. Совершенно очевидно, что простои таких промышленных установок, как прокатные станы, установки для производства жидкого металла, бумагоделательные машины и другие, связаны с большими убытками. Методы и средства технической диагностики позволяют существенно сократить эти потери, которые можно представить в виде nbek рублей, где be— экономия средств от уменьшения длительности простоев.

Таким образом, для расчета технико-экономической эффективнос­ ти внедрения методов и средств технической диагностики необходимо оценить дополнительные затраты а* и а2, экономию денежных средств b i , . . . , b e и вероятность аварийного простоя, характеризуемую коэффи­ циентом к.

Технико-экономическая эффективность (особенно be и к) зависит также от характера производства, от сложности устройств управления

286

лей, связанных с_диагнозом состояния схем автоматического управле­ ния, приобретает унификация узлов и блоков устройств промышленной автоматики, облегчающая разработку документации, обеспечение за­ пасными элементами, позволяющая ускорить поиск и замену неисправ­ ных блоков и т. д.

Дополнительные затраты и экономия, связанные с применением до­

Определение технико-экономической эффективности внедрения ме­ тодов и средств технической диагностики рассматривается для двух слу­ чаев: технического обслуживания управляющих устройств с точки зре­ ния промышленного предприятия и серийного производства управляю­ щих устройств с общегосударственной точки зрения.

Для первого случая расчет технико-экономической эффективности может производиться по методике [12].

Величину условного годового экономического эффекта можно опре­ делить по формуле (13-9):

3 = [(С с+£Д с)— (Сн+^н)]Л н .

При внедрении средств технического диагноза для конкретного управляющего устройства годовой экономический эффект получится в результате снижения себестоимости продукции, выпускаемой на дан­

объем выпускаемой продукции или удельные значения себестоимости, можно от удельных значений величин перейти к абсолютным.

При этом буквенные значения формулы (13-9) приобретут следую­ щие конкретные выражения:

Э— (64+ 65+ be) — [0,2 (ai + #2) + 0,15(ai + a2)]>

287

где bi + b bJr be — дополнительная себестоимость всей выпускаемой про­ дукции в течение года, связанная с увеличением времени аварийных и профилактических проверок и повышенной квалификацией обслужива­ ющего персонала до внедрения средств диагноза; Дс в данном случае принимается равным нулю, так как и после внедрения средств диагноза первоначальные капитальные затраты не изменяются; a i+ a 2— дополни­ тельные капитальные затраты на разработку и внедрение средств диаг­ ноза к рассматриваемому управляющему устройству; 0,2 (d i+ a2) — до­ полнительная себестоимость всей выпускаемой продукции в течение года, связанная с увеличением стоимости эксплуатации разработанных и изготовленных новых средств диагноза. Коэффициент 0,2 учитывает увеличение амортизационных отчислений и затрат на содержание но­ вых средств диагноза. При исполнении новых средств диагноза на бес­ контактных логических элементах коэффициент может быть уменьшен до 0,10—0,12. Коэффициент 0,15 учитывает сравнительную эффектив­ ность капитальных затрат.

Из этой формулы видно, что экономический эффект от внедрения средств технической диагностики собственными силами для конкретно­ го управляющего устройства будет достигнут в том' случае, если затра­ ты на их изготовление будут в 2—2,5 раза больше сокращения стоимос­ ти затрат на техническое обслуживание управляющего устройства в течение года.

Иначе обстоит дело, если технические средства диагностики будут разработаны и внедрены при централизованном изготовлении управля­

цена единицы базисного вида продукции, скорректированная с учетом фактических затрат, соответствующих году начала освоения производ­ ства нового или усовершенствованного вида. продукции и установлен­ ного норматива рентабельности по данному виду продукции; а — коэф­ фициент эквивалентности единицы нового или усовершенствованного вида продукции единице базисного вида продукции е учетом произво­ дительности или долговечности; Е'в — нормативный коэффициент эко­ номической эффективности; АС— увеличение или снижение себестои­ мости производства единицы нового (усовершенствованного) вида про­ дукции по сравнению с фактической себестоимостью единицы анало­ гичного базисного вида продукции к году начала освоения нового (усовершенствованного) вида продукции в рублях; АД — удельные до­ полнительные капитальные затраты, связанные с созданием и органи­ зацией производства конкретного нового (усовершенствованного) вида электротехнической продукции; К'б и Д'н — дополнительные капиталь­ ные затраты потребителя, отнесенные к ранее применяемому виду элек­ тротехнической продукции и новому аналогичному виду продукции

2 8 8

продукции и нового аналогичного вида продукции в расчете на объем работы потребителя при использовании единицы нового вида электро­ технической продукции, при этом учитываются только прямые затраты и расходы по содержанию и эксплуатации оборудования; Рам.б и Рам.н — доля отчислений на амортизацию базисного и нового электро­ технического изделия соответственно.

Коэффициент а рассчитываем по формуле

где Я н и Я (5— годовые объемы продукции работ, произведенные у по­ требителя при помощи единицы нового (усовершенствованного) вида электротехнического изделия и ранее используемого аналогичного вида изделия.

Коэффициент отчислений на амортизацию может рассчитываться, как это принято, но следующим формулам

вершенствованного) вида изделия (с измененным против старого вида изделия сроком службы),

Увеличение или снижение себестоимости производства определяет­

(себестоимость единицы нойого (усовершенствованного) вида электро­ технической продукции принимается в соответствии с нормами, исходя из второго года освоения серийного производства данного вида новой продукции, при этом предприятию в обоснованных случаях компенси­ руются в установленном порядке его повышенные затраты за счет еди­ ного фонда развития науки и техники); С'б иг С'Е— текущие издержки производства потребителя (с учетом амортизации сопутствующих капи­ тальных вложений потребителя) в расчете соответственно на единицу

их монтаж и наладку для организации выпуска рассматриваемого вида новой (усовершенствованной) продукции, а также затраты научно-ис­ следовательских институтов, проектно-конструкторских и технологиче­ ских организаций и предприятий на разработку технической докумен­ тации и изготовление опытных образцов, соответствующих новых (усовершенствованных) видов рассматриваемой продукции.

Рассмотрим буквенные выражения формулы (13-14) с точки зре­ ния определения экономического эффекта при внедрении средств технической диагностики: Цб.о— в нашем случае будет цена единицы продукции с учетом затрат на проектирование и изготовление средств

289

средств диагноза; Я 'н = # " н-{-0,1 > здесь 0,1 ( ^ - -f-a2j —до­

полнительные затраты на эксплуатацию и ремонт смонтированных средств диагноза; коэффициент 0,1 принят из опыта эксплуатации; Р ам.н+£'н—

—0,1+ 0,15=0,25, где 0,1 определяет процент амортизационных отчисле­ ний, который в среднем для силовых машин можно принять 10%, хотя практически бесконтактные станции управления должны иметь процент амортизационных отчислений значительно более низкий;

К,б - К ,в=К 'п+ (Ьа+ Ь а)п—К'*,

2 9 0