Процесс создания АСУ - это последовательное и постепенное внедрение более современных, научно обоснованных методов управления, электронной техники обработки информации в целях повышения эффективности производства. В процессе развития автоматизации в пищевой промышленности можно выделить следующие основы современных задач. Для современных задач управления характерна возрастающая сложность объектов управления, требования высокой эффективности, точности и качества управляемых процессов в условиях многочисленных ограничений и неполной информации, сложность технологических процессов часто обуславливаются не только сложностью их математических моделей (высокие порядки уравнений динамики, наличие элементов с нелинейными и нестационарными характеристиками и т. д.) но и тем, что они являются многомерными и многорежимными системами.

Автоматические системы, а также их отдельные элементы при эксплуатации находятся под воздействием различных факторов - нагрузок. Характерной особенностью электронных автоматических систем по сравнению с механическими системами является большое разнообразие нагрузок, воздействующих на систему. /36/

По физической природе нагрузки можно разделить на следующие основные классы:

1) механические нагрузки - вибрации, удар, постоянно действующие ускорения;

2) климатические нагрузки - температура, влажность и влага, атмосферное давление;

3) электрические нагрузки - ток, напряжение, рассеиваемая мощность;

? Механические нагрузки воздействуют на автоматические системы, работающие на подвижных объектах: при эксплуатации оборудования.

В результате воздействия механических нагрузок отказы автоматических систем имеют следующий характер:

1) обрыв элементов;

2) разрушение паек;

3) разрушение нитей накала ламп;

4) стук контактов;

5) короткое замыкание близко расположенных проводников и деталей;

6 размыкание нормально - замкнутых контактов;

7) замыкание нормально - разомкнутых контактов.

? Климатические нагрузки, воздействующие на автоматические системы, зависят от географического места, в котором работает система, а также от условий работы системы.

В результате воздействия климатических нагрузок отказы автоматических систем имеют следующий характер:

1) изменение значений электрических констант (R, L, С и т. д.);

2) размягчение изоляции;

3) снижение эластичности изоляции;

4) уменьшение поверхностного и объемного сопротивлений изоляции вплоть до коротких замыканий;

5) короткие замыкания вследствие ухудшения изоляционных характеристик воздуха с изменением высоты.

? Электрические нагрузки. Величина электрической нагрузки зависит от принципиальной электрической схемы и конструкции системы.

Характерными отказами автоматических систем вследствие воз-

действия электрических нагрузок являются:

1) обрыв элементов в результате перегорания;

2) короткое замыкание элементов в результате пробоя.

Величина электрических нагрузок в значительной степени зависит от режима работы системы. В установившемся режиме работы действительное значение нагрузки близко к ее расчетному значению, всегда меньшему, чем номинальное значение, поэтому обычно коэффициент нагрузки меньше единицы. В переходных режимах величина нагрузки может в несколько раз превышать расчетное значение, тогда коэффициент нагрузки становится большим единицы. Это обстоятельство характерно для моментов времени включения и выключения автоматической системы. В этом случае обычно появляется большее число отказов, чем при работе в установившемся режиме.

Краткое рассмотрение условий работы автоматических систем показывает, что они работают под воздействием сложного комплекса нагрузок. Кроме того, задача аналитического описания нагрузок усложняется также и тем, что некоторые из них характеризуются несколькими параметрами.

10.2 Методы повышения надежности автоматической системы

При создании и эксплуатации автоматической системы необходимо стремиться обеспечить заданную, а иногда и максимальную надежность системы при эксплуатации. Способы повышения надежности автоматических систем весьма многообразны и требуют от лиц, создающих систему, как широких научных и теоретических знаний, так и инженерного искусства, большого опыта и т. д. /37/

Естественно, что детально рассмотреть все многообразие мер и способов повышения надежности весьма трудно и это связано было бы с освещением большого количества узконаправленных задач. Учитывая это обстоятельство, здесь будут рассмотрены общие методы и принципы повышения надежности автоматической системы.

В соответствии с тремя главными фазами, которые проходит каждая система, будем рассматривать три метода повышения надежности систем:

при проектировании, производстве и эксплуатации.

Следует отметить, что только объединенными мерами на каждой из этих фаз можно добиться высокой надежности создаваемой и эксплуатируемой системы. Тем не менее, решающее влияние на надежность автоматической системы оказывает фаза проектирования.

При проектировании системы выбирается принцип ее работы и структура. Если на стадии проектирования не будут учитываться вопросы, связанные с надежностью системы, и тем более, если будут допущены неточности, то обеспечить надежность системы за счет мер, принимаемых на двух после-дующих фазах (производстве и эксплуатации), весьма трудно. Это потребует больших материальных затрат, а в некоторых случаях даже практически не-возможно. Прежде всего, при проектировании системы необходимо обеспечить требуемый уровень безотказности системы.

Проектирование системы начинается с выбора принципа работы системы. На этой стадии проектирования главное внимание должно быть обращено на выбор наиболее простой системы, имеющей по возможности наименьшее число элементов и связей между ними.

Наряду с выбором простой схемы, оцениваемой приближенно по количеству элементов, большое влияние на безотказность системы имеет выбор стабильной схемы. В стабильной по принципу действия электрической схемы обычно наблюдаются минимальные связи между параметрами отдельных элементов.

Таким образом, выбор простой и стабильной по принципу действия электрической схемы является одной из главных мер обеспечения высокой безотказности системы как при внезапных, так и при постепенных отказах.

Большое влияние на безотказность системы оказывают условия ее работы: воздействующие на систему и элементы механические, климатические нагрузки и т. д. При проектировании системы необходимо максимально уменьшить влияние внешних и внутренних нагрузок на систему и ее элементы. Эта задача в основном решается правильным выбором конструкции узлов, приборов и системы в целом.

Таким образом, на стадии проектирования надежности системы обеспечивается следующими основными методами:

1) выбором простых и стабильных электрических схем, учитывающих также возможности повышения надежности системы при эксплуатации;

2) применением качественных и перспективных элементов и выбором режимов работы элементов, соответствующих пониженным электрическим нагрузкам;

3) удобство обслуживания системы.

10.3 Система автоматизации машины для резки яблок и выемки сердцевины

Автоматизация создает научную и техническую основу для возникновения и развития новых направлений технического прогресса. Быстрый рост технической оснащенности и развитие микропроцессорной базы с использованием топоориентированных технологий создают необходимые предпосылки для автоматизации процессов в пищевом производстве.

Учитывая, что мировой уровень механизации основных процессов в пищевой промышленности приближается к 100 %, дальнейшее развитие пищевой техники будет характеризоваться еще более интенсивным использованием средств и методов автоматизации, информатизации и робототехнических комплексов.

За последние десятилетия автоматизация пищевой промышленности сформировалась в самостоятельную отрасль науки и техники, охватывающую теорию, принципы построения и способы использования автоматизированных систем управления в пищевом производстве, действующих с минимальным участием человека или без его непосредственного участия.

Производственные процессы пищевой техники относятся к сложным объектам управления, что характеризуется большим числом контролируемых и управляемых параметров и действием многочисленных возмущений, влияющих на эффективность выполнения этих процессов. Обслуживающий персонал часто не в состоянии своевременно реагировать на эти возмущения, носящие заведомо случайный характер. Поэтому ручное управление пищевыми машинами, агрегатами и технологическими процессами на практике оказывается недостаточно эффективным.

Чем выше рабочая скорость, сложнее управляемая операция, тем большее количество информации должен переработать оператор в единицу времени и тем чаще ему приходится пользоваться органами управления, что приводит к быстрой утомляемости. В связи с этим оператор нередко запаздывает с принятием решения по управлению, в результате чего эффективность и качество работы агрегата существенно снижаются.

Еще большим числом параметров требуется управлять при обработке сырья. Рабочий персонал поточной линии по производству компотов должен решать две группы задач: первая - управление многочисленными электроприводами машин и механизмов при выборе маршрутов обработки яблок и ликвидации нештатных ситуаций; вторая - управление режимами работы отдельных машин. При этом контролируется более 20 параметров. Своевременная обработка такого количества информации, как показали исследования, превышает психофизиологические возможности оператора, и поэтому ручное управление поточными линиями при обработке сырья малоэффективно (производительность не превышает 65 - 70% от номинала).

Говоря об особенностях автоматизации предприятий пищевой промышленности, важно понять, в чем заключается основная трудность. Это управление качеством. Случаи отравления продуктами той или иной фирмы быстро становятся достоянием прессы и приводят к самым нежелательным последствиям.

10.4 Описание устройства защиты электродвигателя

Защиту от чрезмерно большого тока обеспечивают тепловые реле магнитных пускателей, которые включают в цепь питания электродвигателя. Однако такое защитное устройство требует подстройки при изменении внешней температуры и подбора нагревательных элементов в соответствии с мощностью защищаемого электродвигателя.

Описываемое ниже автоматическое устройство позволяет защитить электродвигатель как от перегрузки по току, так и от обрыва фазы. Оно регистрирует ток в каждом фазном проводнике и сравнивает наибольшее из измеренных значений с установленным порогом срабатывания.

Устройство защиты в машине для резки яблок и выемки сердцевины работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» кнопочного переключателя SB напряжение от сети переменного тока подается на релейно-контактную часть схемы и подводится к входам блока питания A1. Ток протекает через обмотку реле KL, которое срабатывает и, замыкая свой контакт, встает на самоудерживание. С выхода блока питания напряжение подается на все элементы электронной части устройства. Формирователь импульсов сброса DD1 вырабатывает короткий положительный импульс, который с его выхода подается на вход генератора импульсов UZ и на первые R - входы счетчиков импульсов DD2 и DD3. Счетчики импульсов устанавливаются в нулевое состояние, а генератор импульсов начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, которые появляются на его выходах с заданной частотой.

При нулевом состоянии выходов счетчиков импульсов сигналы на всех выходах дешифраторов DD4 и DD5, кроме выхода «0», имеют единичный уровень. Единичный сигнал с i-го выхода дешифратора DD4 через замкнутый контакт переключателя SA1 поступает на второй R - вход счетчика импульсов DD3 и на вход усилителя A2, что приводит к появлению такого же сигнала на выходе последнего.

В результате этого отсутствует разность потенциалов между выходом блока питания и выходом усилителя. Ток через излучающую часть оптосимистора V не протекает, закрыта его силовая часть, поэтому отсутствует ток в обмотке магнитного пускателя KM. Электродвигатель М находится в отключенном состоянии. Единичный сигнал с j-го выхода дешифратора DD5 через замкнутый контакт переключателя SA2 подается на вход логического элемента НЕ DD6, с выхода которого сигнал нулевого уровня поступает на второй R - вход счетчика импульсов DD2.

Импульсы, имеющие меньшую частоту следования, подаются с первого выхода генератора импульсов на счетный вход С1 первого счетчика импульсов DD2, а импульсы с большой частотой следования поступают со второго выхода генератора импульсов на счетный вход С1 второго счетчика импульсов DD3.

С выходов счетчиков импульсов сигналы, соответствующие двоичному коду числа поданных на их счетные входы С1 импульсов, поступают на соответствующие входы дешифраторов. Сигналы на выходах последних появляются в определенной последовательности, обеспечивая на выходах дешифратора DD4 заданный промежуток времени между двумя последовательными включениями электродвигателя, а на выходах дешифратора DD5 заданную продолжительность его включения в каждом цикле работы.

В исходном состоянии схемы в рабочем состоянии находится только счетчик импульсов DD2, т.к. на его R - входах сигналы имеют нулевой уровень, а счетчик импульсов DD3 находится в закрытом состоянии, т. к. на его второй R - вход подан единичный сигнал. В таком состоянии схема устройства находится до прихода первого импульса на счетный вход С1 счетчика импульсов DD2.

При поступлении с первого выхода генератора импульсов на вход С1 счетчика импульсов DD2 первого импульса на выходе «1» дешифратора DD4 сигнал принимает уровень логического нуля, а на остальных выходах остается равным единице. Состояние остальной части схемы устройства при этом не изменяется. При поступлении на вход С1 счетчика импульсов DD2 второго, третьего и последующих импульсов сигнал нулевого уровня появляется последовательно на выходах «2», «3» и так далее дешифратора DD4, оставаясь равным единице на всех остальных.

Так продолжается до тех пор, пока на вход С1 счетчика импульсов DD2 не поступит i-й сигнал с первого выхода генератора импульсов, когда сигнал на i-м выходе дешифратора DD4 примет уровень логического нуля.

Сигнал нулевого уровня с i-го выхода дешифратора DD4 через замкнутый контакт переключателя SA1 поступает на второй R - вход счетчика импульсов DD3, переводя его в рабочее состояние, и на вход усилителя, на выходе которого сигнал также примет значение логического нуля. В результате этого появляется разность потенциалов между выходом блока питания и выходом усилителя и через излучающую часть оптосимистора начинает протекать ток. Отпирается силовая часть оптосимистора и ток от источника переменного напряжения начинает протекать через обмотку магнитного пускателя. Магнитный пускатель срабатывает и замыкает свои контакты в цепи питания электродвигателя M. Электродвигатель включается в работу.

С этого момента времени счетчик импульсов DD3 начинает вести подсчет импульсов, поступающих на его счетный вход С1 со второго выхода генератора импульсов. При поступлении на его счетный вход С1 каждого очередного импульса сигнал нулевого уровня перемещается последовательно по выходам дешифратора DD5, начиная с выхода «1». Состояние остальной части схемы устройства не изменяется до тех пор, пока сигнал нулевого уровня не появится на j-ом выходе дешифратора DD5. Сигнал нулевого уровня с j-ого выхода второго дешифратора DD5 через замкнутый контакт второго переключателя SA2 подается на вход логического элемента НЕ DD6, вызывая появление единичного сигнала на его выходе. Сигнал единичного уровня с выхода логического элемента НЕ DD6 поступает на второй R - вход первого счетчика импульсов DD2, устанавливая его в нулевое состояние. В результате этого сигналы на всех выходах первого дешифратора DD4 принимают уровень логической единицы. Единичный сигнал с i-го выхода первого дешифратора DD4 через замкнутый контакт первого переключателя SA1 поступает на второй R - вход второго счетчика импульсов DD3, устанавливая его в нулевое состояние, и на вход усилителя A2, что приводит к появлению такого же сигнала на выходе последнего. Исчезает разность потенциалов между выходом блока питания A1 и выходом усилителя A2. Прекращается протекание тока через излучающую часть оптосимистора V, а затем через его силовую часть и обмотку магнитного пускателя KM. Магнитный пускатель RV, возвращаясь в исходное состояние, размыкает свои контакты в цепи питания электродвигателя M. Электродвигатель прекращает работу, а схема устройства возвращается в исходное состояние, т.е. в состояние, которое она имела сразу же после нажатия кнопку «Пуск» кнопочного переключателя SB.

В дальнейшем работа схемы устройства повторяется.

Для прекращения работы устройства для автоматического управления электродвигателем необходимо нажать кнопку «Стоп» кнопочного переключателя SB. При этом со схемы устройства снимается переменное напряжение, в результате чего прекращается протекание тока через обмотку электромеханического реле KL, размыкается его контакт, исчезает напряжение на входе и выходе стабилизированного блока питания A1, электронная часть схемы устройства теряет питание. Схема устройства прекращает работу независимо от того, в каком состоянии находился электродвигатель M (включенном или отключенном).

Время отключенного состояния электродвигателя M может изменяться путем перемещения подвижного контакта первого переключателя SA1, а время его включенного состояния - путем перемещения подвижного контакта второго переключателя SA2.

Таким образом, при однократном нажатии кнопки «Пуск» кнопочного переключателя SB схема устройства вводится в работу, обеспечивая в течение неограниченного времени автоматическое включение и отключение электродвигателя в заданные моменты времени, чем повышается удобство эксплуатации.

11. Расчет экономической эффективности проекта поточной линии производства компотов из яблок с разработкой машины для резки и выемки сердцевины

11.1 Расчет капитальных затрат на проектирование и изготовление линии

Капитальные затраты для поточной линии производства компотов из яблок определяются. /38, 39/

К = Кпр + Киз + Ктр.ср + Косн (53)

где Киз - затраты на изготовление оборудования, тыс. сом;

Кпр - затраты на проектирование, тыс. сом;

Ктр.ср - капитальные затраты транспортных средств, тыс. сом;

Косн - капитальные затраты в оснастке, тыс. сом.

11.1.1 Определение затрат на проектирование

Расчет затрат на разработку можно ограничить определением сметы затрат на опытно-конструкторские работы персонала, выполняющего работы, с отчислением на социальное страхование, расходы на материалы, покупные изделия и полуфабрикаты для изготовления макетов и опытных образцов, расходы по содержанию и эксплуатации спецоборудования для экспериментальных и опытно - конструкторских работ, накладные и общезаводские расходы.

Затраты на проектирование машин и для резки яблок и выемки сердцевины определяют трудоемкостью конструкторских работ. Последовательность выполнения этапов работ обычно выполняется в виде календарного графика. /40/

Кпр = Кр.ч.м + Кр.ч.п.о, сом (54)

где Кр.ч.м - затраты на разработку чертежей, сом;

Кр.ч.п.о - затраты на разработку чертежей переналаживания, оснастки из стандартных элементов для изготовления механизма, сом.

Кр.ч.м = Сл.д · nл.д, сом (55)

где Сл.д - стоимость подготовки одного листа технической документации, 400 сом/лист. /40, 41/

nл.д - количество листов чертежей для изготовления механизма. Примем для данной машины: nл.д = 29 шт.

Тогда:

Кр.ч.м = 400 · 29 = 11600/ 1000 = 11,6 тыс. сом

Кр.ч.п.о = С1.л · nл.д тыс. сом. (56)

где С1.л - стоимость подготовки одного листа чертежей по переналаживанию оснастки, С1.л = 225 сом/лист; /40, 41/

nл.д - количество листов чертежей по переналаживанию оснастки. Примем nл.д = 15 шт.

Кр.ч.п.о = 225 · 15/ 1000 = 3,37 тыс. сом

Тогда, затраты на проектирование составят:

Кпр = 11,6 + 3,37 = 14,97 тыс. сом

11.1.2 Определение затрат на изготовление машины

Затраты на изготовление машины складываются из:

Киз = Сиз + Соб + Сцех + Собщ.з (57)

где Сиз = М + З + Пд + Н

где М - стоимость материалов, тыс. сом;

З - заработная плата основных рабочих, тыс. сом;

Пд - стоимость покупных деталей, тыс. сом;

Н - накладные расходы, тыс. сом.

11.2 Стоимость материалов

11.2.1 Стоимость основных материалов

Количество материалов, идущих на изготовление машины определяется по спецификации данной проектируемой машины, таблица 12.

Таблица 12.

№	Наименование материалов	Стоимость, тыс. сом
1	Электродвигатель	10,43
2	червячный редуктор	9,98
3	ось	0,71
4	крест	0,2
5	вал	0,5
6.	прочие материалы	37,34
	Итого:	59,16

11.2.2 Стоимость покупных деталей

Затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия (контрольная аппаратура приборы, редукторы, энергетическое оснащение и другие устройства, выпускаемые промышленностью), которые устанавливаются на оборудовании при его изготовлении, определяются по потребности и соответствующим оптовым ценам. Затраты сведены в таблицу 13.

Таблица 13.

Ведомость затрат на покупные детали.

№	Наименование и типы комплектующих изделий	Сумма затрат, тыс. сом
1	Звездочка	1,23
2	шкив	0.52
3	цепь	1,2
4	ремень	0,2
5	корпус	1,11
6	шайба	0,87
7	кабель	0,8
8	электроаппаратура	20,3
9	краска масленная	0,5
10	прочее оснащение	15,34
	Итого:	42,07

Стоимость остальных покупных деталей составляет 60 - 80% от стоимости основных деталей и материалов /41/

Пд1 = М1 · 0,6 = 59,16 · 0,6 = 35,5 тыс. сом

Всего стоимость покупных деталей составит:

Пд = 42,07 + 35,5 = 77,57 тыс. сом

11.2.3 Затраты на вспомогательные материалы

При укрупненных расчетах затраты на вспомогательные материалы могут быть приняты в соответствии с нормами предприятия, равными 4% от затрат на основные материалы. /40, 41/

Свсп = М1 · 0,04 тыс. сом

Свсп = 59,16 · 0,04 = 2,37 тыс. сом

Всего стоимость материалов составит:

М = 59,16 + 2,37 = 61,53 тыс. сом

11.2.4 Заработная плата

В основу расчета заработной платы приняты тарифные ставки соответствующих машиностроительных предприятий. Для упрощения расчетов трудоемкость изготовление различных конструкций устанавливается на основе трудозатрат на 1 кг массы оборудования (Д.об), масса оборудования определяется исходя из массы материала для его изготовления и среднего коэффициента приведения kср = 1,4, учитывающего долю комплектующих изделий в общей массе оборудования. /40, 41, 46, 47/

Д.об = Ом kср

З = Зосн + Зд + Осоц.стр (58)

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих, изготавливающих оборудование, состоит из основной заработной платы, дополнительной и отчислений в фонд социального страхования и пенсионный фонд.

З0 = Д.об · Т · Сч (59)

где Т - трудоемкость на 1 кг веса конструкции;

Сч - часовая тарифная ставка сдельщика 4 разряда на холодных работах.

Дополнительная зарплата принимается равной 10 - 15% от основной.

Отчисления на социальное страхование и пенсионный фонд принимаем в размере 25 - 27 % от общей зарплаты, смотрим таблицу 14.

Таблица 14.

Данные по заработной плате.

Наименование продукции	Основная зарплата, тыс. сом	Дополни- тельная зарплата, тыс. сом	Общая зарплата, тыс. сом	Отчисления на соц. нужды тыс. сом	Всего: тыс. сом.
Линия производства компотов из яблок	53,0	7,95	60,95	16,61	77,56

Сиз = М + З + Пд + Н тыс. сом

Сиз =61,53 + 77,56 + 77,57 + 15,9 = 232,56 тыс. сом

11.3 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, используемого для изготовления машины

Эти затраты рассчитываются по нормативной себестоимости одного машино-часа эксплуатации оборудования. /41, 42/

Соб = Тмакс · Смчас · kн (60)

где Тмакс - трудоемкость операции на заготовленных, сборочных единиц технологического процесса, по данным заводских служб Тмакс = 16ч;

Смчас = 78 сом/час - средняя стоимость машино-часа оборудования; /41/

kн = 1,2 - 1,25 - коэффициент выполнения норм; /40, 41/

Соб = 16 · 78 · 1,25 = 15,60 тыс. сом.

Накладные расходы составляют 30 % основной зарплаты персона- ла. /42/

53,0 · 0,3 = 15,9 тыс. сом.

11.3.1 Цеховые расходы

Они включают расходы по содержанию цехового персонала и вспомогательных рабочих, занятых на общецеховых работах, расходы на амортизацию и содержание цеховых зданий и сооружений.

Определяются в процентном отношении к сумме основной зарплаты производственных рабочих и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования.

Сцех = 40 (Зо + Соб)/100 тыс. сом. (61)

Сцех = 40 (53,0 + 15,60 )/100 = 27,44 тыс. сом.

11.3.2 Общезаводские расходы

Этот вид расходов состоит из расходов на содержание заводоуправления, общезаводское хозяйство и служб. Общезаводские расходы принимаем равными 20-50% от основной зарплаты производственных рабочих и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования. /40, 41, 42/

Сзав = 50 (Зо + Соб)/100 тыс. сом (62)

Собщ з = 50 (53,0 + 15,6)/100 = 34,3 тыс. сом.

Киз = Сиз + Соб + Сцех + Собщ.з (63)

Киз = 232,56 + 15,6 + 27,44 + 34,3 = 309,9 тыс. сом

11.4 Капитальные вложения в транспортные средства

Эти вложения закрепляемых за проектируемым оборудованием транспортных средств, укрупнено принимаются в размере 10 - 15% от стоимости оборудования. /40, 41, 42/

Ктр.ср = 309,9 · 0,1 = 30,99 тыс. сом.

11.5 Определение капитальных вложений в оснастку

Косн = Тосн · Сосн (64)

где Тосн - трудоемкость установления оснастки, Тосн = 200 часов.

Сосн = 35сом - себестоимость одного норматива машино - часа оснастки.

Косн = 200 · 35 = 7000/1000 = 7,0 тыс. сом

Всего капитальные затраты составят:

К = Кпр + Киз + Ктр.ср + Косн, тыс. сом

К = 14,97 + 232,56 + 30.99 + 7,0 = 285,52 тыс. сом.

11.6 Инвестиционный капитал

Для осуществления разработки конструкции машины необходимы денежные средства - инвестиционный капитал. Инвестиционный капитал может формироваться за счет собственных средств, внешних инвестиций или кредита банка. /43, 44/

Инвестиционный капитал учитывает затраты на доставку, монтаж, наладку конструкции, его первоначальную стоимость и определяется по формуле:

Кинв = Цотп + Стр + См + Зотк (65)

где Цотп - отпускная цена конструкции, сом;

Стр - доставка конструкции к потребителю, сом (3 - 5 % от отпускной цены);

См - затраты на монтаж и наладку конструкции, сом (5 - 10 % от отпускной цены продукции);

Зотк - затраты на замену отказавших элементов конструкции определяется по формуле, но в связи с разработкой новой конструкции, затраты на замену отказавших элементов не учитываются.

Кинв = 285,52 + 14,25 + 28,55 = 328,32 тыс. сом.

11.7 Определение порога безубыточности

Порог безубыточности определяется объемом продаж товара, обеспечивающего безубыточное производство, которое демонстрируется графиком. Построение графика достижения точки безубыточности позволяет определить влияние на прибыль предприятия объемов производства и продаж, величин постоянных и переменных затрат, а также величину оптовой цены конструкции.

Для построения графика безубыточности необходимо в полной себестоимости конструкции выделить переменные и постоянные затраты. /42, 44, 45/

К величине переменных затрат относятся:

Спер = См + Сп + Сэ + Зод + Зд + Ос (66)

где См - затраты на основные и вспомогательные материалы, сом;

Сп - затраты на комплектующие изделия и полуфабрикаты, сом;

Сэ - стоимость различных видов энергии, сом;

Зод - основная заработная плата производственных рабочих, сом;

Зд - дополнительная заработная плата производственных рабочих, сом;

Ос - отчисления в соцфонд, сом.

К постоянным затратам относятся:

Спост = Соб + Св + Сц + Сз (67)

где Соб - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, сом;

Св - внепроизводственные расходы, сом;

Сц - цеховые расходы, сом;

Сз - общезаводские расходы, сом;

Спер = 213,815 тыс. сом.

Спост = 1560 + 2043 + 212624 + 265780 = 48,20 тыс. сом.

Полная себестоимость - 262,0112 сом.

Выручка от реализации продукции составляет:

В = Цо · N (68)

где N - ожидаемые объемы продаж, шт;

Цо - оптовая цена продукции, сом.

Величина критической программы выпуска или точки безубыточности /47/ определяется по формуле:

КПВ = Спост/(Цо - Спер) тонн. (69)

КПВ = 482007/709 = 68 тонн.

11.8 Доходы и расходы от реализации проекта

Текущие расходы и доходы по проекту определяются на основании прогнозируемых оценок, исходя из предположения, что доходы от реализации проектируемой конструкции будут достаточны для обеспечения эффективности проекта. Величины доходов и расходов сведены в таблицу 15.

Таблица 15.

Доходы и расходы от реализации проекта.

Наименование затрат	Значение показателя инвестиционного периода, тыс. сом
Ожидаемые объемы продаж, тонн	960
Выручка от реализации	396,84
Инвестиционный капитал	328,32
Полная себестоимость	262,01
Балансовая прибыль	92,30
Налог на прибыль	9,23
Чистая прибыль	83,08

11.9 Построение графика безубыточности

Для построения графика безубыточности необходимо определить следующие параметры:

1) Д - выручка, тыс. сом;

2) С пост. - сумма постоянных расходов, тыс. сом;

3) С пер, ед. - сумма переменных затрат,

4) С общ. - полная себестоимость товарной продукции, тыс. сом;

5) С полн. - затраты общие, тыс. сом.

График безубыточности

11.10 Экономические показатели проекта

К экономическим показателям проекта конструкции относятся.

Срок окупаемости:

Ток = Кинв/П год (70)

Ток = 328,32/ 92,3 = 3 года

Рентабельность оборота:

Rоб = Чп/В · 100 % (71)

Rоб = 83,08/396,84 · 100 = 20,9 %

Технико-экономические показатели проекта сведены в таблицу 16.

Таблица 16.

Технико-экономические показатели проекта

№	Показатели	Ед. изм.	Величина показателя
1	Годовая производительность	тонн	960
2	Инвестиционный капитал линии	тыс. сом	328,32
3	Стоимость машины для резки	тыс. сом	130,3
4	Выручка от реализации	тыс. сом	396,84
5	Полная себестоимость	тыс. сом	262,01
6	НДС (12 %)	тыс. сом	42,52
7	Валовая прибыль	тыс. сом	92,30
8	Налог на прибыль	тыс. сом	9,23
9	Чистая прибыль	тыс. сом	83,08
10	Точка безубыточности	тонн	320
11	Срок окупаемости	лет	3
12	Рентабельность оборота	%	20,9

11.11 Анализ точки критического объема продаж

Критическая точка представляет собой уровень выручки, покрывающей общие затраты. Эта величина продаж называется точкой критического объема продаж или точкой безубыточности. Точка безубыточности определяется по формуле:

КОП = С пост/ Ц р - С пер.ед., КОП = 320 тонн (72)

С пост - сумма постоянных расходов, тыс. сом;

С пер.ед. - удельные переменные затраты, тыс. сом.

12. Безопасность жизнедеятельности при обслуживании машины

12.1 Анализ опасности и вредных факторов при эксплуатации линии производства яблочных компотов

яблоко компот нарезка плод

Охрана труда представляет собой систему законодательных актов и соответствующих им экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность сохранения здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Составными частями охраны труда является трудовое законодательство, техника безопасности и производственная санитария. /48/

Задачами трудового законодательства являются регламентация правовых норм, непосредственно направленных на обеспечение здоровых и безопасных условий труда, норм, регулирующих организацию и планирование труда, а также норм по социальной охране труда женщин и несовершеннолетних.

? Анализ опасности и вредных факторов действующих на человека. На человека в процессе его трудовой деятельности могут воздействовать опасные (вызывающие травмы) и вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы. Опасные и вредные производственные факторы (ГОСТ 12.0.003 - 74) подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.

К опасным физическим факторам относятся: движущиеся машины и механизмы; различные подъемно - транспортные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.); отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента, электрический ток, повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т. д.

Вредными для здоровья физическими факторами являются: повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибрации, и различных излучений - тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных и др. К вредным физическим факторам относятся также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока.

Химически опасные и вредные производственные факторы по характеру действия на организм человека подразделяются на следующие подгруппы: обще-токсические, раздражающие, сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные (вызывающие развитие опухолей), мутагенные (действующие на половые клетки организма). В эту группу входят многочисленные пары и газы. К этой группе относятся агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), которые могут причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними.

К опасным биологическим и вредным производственным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых на работающих вызывает травмы или заболевания.

К психофизиологическим опасным и вредным производственным факторам относятся физические перегрузки (статические и динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов слуха, зрения и др.).

12.2 Разработка мер безопасности при эксплуатации линии производства яблочных компотов

? Общие правила по обслуживанию оборудования. Комплексная механизация и автоматизация промышленности сопровождается значительным увеличением количества единиц электрооборудования. Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Все производственные помещения по степени опасности поражения людей электрическим током разделяются на три группы: без повышенной опасности, с повышенной опасностью и слабо опасные. Данная линия относится к слабо опасному оборудованию.

При повреждении изоляции нетоковедущей части электроустановка оказывается под напряжением. Основными техническими мерами защиты людей от поражения электрическим током в этом случае являются защитные заземления, зануление и защитные отключения.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного или постоянного ограждения токоведущих частей, для предупреждения ошибочных операций, временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения.

Важное значение имеют профессиональная подготовка рабочих и инженерно-технических работников, четкое знание ими всех организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности при работе с электрооборудованием. Не допускается к работе персонал, который не прошел инструктаж по технике безопасности, в алкогольном и наркотическом состоянии, дети до 18 лет.

Мероприятия по обеспечению техники безопасности труда можно представить в виде таблицы 17.

Таблица 17.

Мероприятия по обеспечении безопасности труда

№	Наименование технологической операции	Опасный фактор	Воздействие на человека	Мероприятия
1	Приемка	Механический фактор	Механическая травма	Изоляция
2	Гидротранспортировка	Механический фактор	Механическая травма	Изоляция
3	Инспекция	Механический фактор	Травмы в виде порезов	Спецодежда
4	Дробление	Механический и электрический фактор	Ушибы, порезы, электротравмы	Заземление оборудования, изоляция
5	Повышенная концентрация, обсушка	Механический, физический фактор	Механические травмы, ошпаривание, ожог	Изолирующее покрытие
6	Мойка стеклотары	Механический физический фактор	Влажность воздуха, температура	Изолирующее покрытие

? Техника безопасности. Перед запуском всей линии производства компота, защитные приспособления должны функционировать. Руководство по эксплуатации линии необходимо хранить постоянно на месте производства. Дополнительно к инструкции по эксплуатации необходимо подготовить общепринятые, а также личные правила по предупреждению несчастных случаев и по защите окружающей среды. На машине для резки яблок может работать только обученный и проинструктированный персонал. Ни в коем случае не проделывать изменения программы на электронных регуляторах. Только проинструктированному персоналу разрешено проводить действия управления машиной.

При всех неполадках разрабатываемой машины, которые указывают на электрические или механические дефекты, может ремонтировать только уполномоченный специалист. Запрещено проводить работы на частях под напряжением. Работы по электрическому обеспечению разрешено выполнять только специалисту электрику.

? Характеристика специальной одежды. Средства индивидуальной защиты, обычно выполняющие роль дополнительного мероприятия, являются основным фактором предупреждения производственного травматизма. Они нужны для того, чтобы обеспечить комфортную работу работникам. В состав средств индивидуальной защиты при работе на данном оборудовании входят: спецодежда, резиновые сапоги.

? Мероприятия по производственной санитарии и гигиене труда. Планировка и устройство территории предприятия предусматривает отвод атмосферных осадков от зданий к водостокам; хозяйственное и пожарное водоснабжение и канализацию. На территории цеха устанавливают указатели проездов и проходов, специальные надписи и знаки мест стоянок. В производственных помещениях цеха поддерживаются нормальные санитарно-гигиенические условия (температура, влажность, давление и чистота воздуха).

Производственные, складские, вспомогательные, подсобные и бытовые помещения, лестничные площадки, проходы и рабочие места содержатся в чистоте, не допуская загромождения рабочих мест и проходов сырьем и оборудованием, полуфабрикатами, вспомогательными материалами и запасными частями к оборудованию.

Поверхность пола, стен и потолков должна быть гладкой, удобной для очистки и удовлетворяющей гигиеническим и эксплуатационным требованиям. Для обеспечения безопасных условий труда, работоспособности человека, окружающая его на производстве воздушная среда должна соответствовать установленным санитарно - гигиеническим нормативам.

В основу нормирования положены условия, при которых организм человека сохраняет нормальный тепловой баланс, то есть за счет физиологических процессов осуществляется терморегуляция, обеспечивающая сохранение постоянной температуры тела путем теплового обмена с внешней средой.

Требуемое состояние воздушной среды производственных помещений

обеспечивается проведением комплекса мероприятий, которые можно разделить на следующие группы:

а) борьба с выделением вредностей в источнике их возникновения;

б) механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими;

в) организация технологического процесса, обеспечивающая минимум выделения вредностей в рабочей зоне;

г) устройство вентиляций и отоплений;

д) применение средств индивидуальной защиты.

12.3 Расчет заземлений разрабатываемой машины для резки яблок и выемки сердцевины

Для защиты работающих от опасности поражения электрическим током при переходе напряжения на металлические нетоковедущие части (например, при коротком замыкании), нормально не находящиеся под напряжением, применяют защитное заземление. Защитное заземление - преднамеренное соединение нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут случайно оказаться под напряжением, с заземляющим устройством. /49/

Защитное заземление представляет собой систему металлических заземлителей, помещенных в землю и электрически соединенных специальными проводами с металлическими частями электрооборудования.

Защитное заземление эффективно защищает человека от опасности поражения электрическим током в сетях напряжения до 1000 В с изолированной нейтралью.

? Расчет заземления. Расчет заземления машины для резки яблок и выемки сердцевины сводится к определению числа заземлителей и длины соединительной полосы исходя из допустимого сопротивления заземления. Исходные данные для расчета сведены в таблицу 18.

Таблица 18.

Исходные данные

Вид заземления	выносное
Длина заземлителя l, м	0,3
Глубина заложения заземлителя в грунт h, м	0,65
Коэффициент сезонности K с	2,0
Удельное сопротивление грунта ?, Ом • м	70
Диаметр заземлителя d, м	0,055
Ширина соединительное полосы b, м	0,05
Допускаемое сопротивление системы заземления по ПУЭ, R зн Ом	4

В качестве заземлителя выбираем стальную трубу диаметром d = 0,055 м, а в качестве соединительного элемента - стальную полосу шириной b = 0,05 м.

Выбираем значение удельного сопротивления грунта соответствующее или близкое по значению удельному сопротивлению грунта в заданном районе размещения проектируемой машины - город Бишкек.

Определяем значение электрического сопротивления растеканию тока в землю с одиночного заземлителя:

(73)

где ? - удельное сопротивление грунта, Ом • м; (? = 70 Ом • м);

K с - коэффициент сезонности; (K с = 2);

l - длина заземлителя, м; (l = 0,3 м) при длине машины 2м;

d - диаметр заземлителя, м; (d = 0,055 м);

t = h + 0,5 l = 0,65 + 0,5 • 0,3 = 0,8 м - расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя.

Рассчитываем число заземлителей без учета взаимных помех, оказываемых заземлителями друг на друга, так называемого явления взаимного “экранирования”.

(74)

Рассчитываем число заземлителей с учетом коэффициента экранирования

(75)

где - коэффициент экранирования.

Принимаем расстояние между заземлителями a = l = 0,3 м.

Определяем длину соединительной полосы

l = 1,05 • n • a = 1,05 • 7,79 • 0,3 = 2,2 (76)

Рассчитываем полное значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы

Рассчитываем полное значение сопротивления системы заземления

(77)

где = 0,51 - коэффициент экранирования полосы.

? Вывод. Сопротивление Rзу = 3,2 Ом меньше допускаемого сопротивления, равного 4 Ом. Следовательно, диаметр заземлителя d = 0,055 мм при числе заземлителей n = 7 является достаточным для обеспечения защиты при выносной схеме расположения заземлителей.

13. Заключение

В результате проделанной работы при выполнении дипломного проекта на тему: “Проект поточной линии производства компотов из яблок с разработкой машины для резки плодов и выемки сердцевины производительностью Q = 530 кг/ч” был проведен литературный обзор и патентный поиск по конструкциям машин для нарезки плодов, на основании которого был сделан вывод об актуальности создания машин, работающих в условиях малых предприятий.

В этой связи была разработана машина, отличающаяся простотой конструкции, компактностью, безопасностью для обслуживающего персонала, переналаживаемостью.

Для подтверждения ее работоспособности, надежности, правильностью выбора конструкции были проведены - технологический, кинематический, силовой расчеты. Проведенным анализом и синтезом предложенной скомпонованной поточной линии доказана оптимальность параметров рецептуры, технологии и технологических приемов производства компотов из яблок, предусмотрена возможность автоматизации двигателя от перегрузок, аварийных “пуска” и “остановки” в непредвиденных ситуациях.