Анализ методов автоматического контроля износа инструментов

принимается двухсменный режим работы;

продолжительность эксплуатации РТК - 16 часов в сутки;

на обслуживание ПР затрачивается 5% времени, т.е. 0,8 часа в течение рабочего дня;

дополнительная заработная плата и премия составляют 12% от основной заработной платы;

начисления на заработную плату - 26% от общей суммы заработка рабочих.

количество часов рабочего, обслуживающих роботизированную линию - 200 (по времени, затрачиваемому на ремонт и обслуживание). До внедрения РТК в две смены работало 2 человека.

Общий период расчета определяется сроком службы РТК.

Определение эксплуатационных затрат по базовому варианту

Годовые затраты времени на обслуживание определены из расчета 16 часов в сутки при количестве рабочих дней в году - 250:

ТГОД = 16250 = 4000 час/год.

Заработная плата рабочих станочников по базовому варианту представлена в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Заработная плата рабочих станочников

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая тарифная ставка зарплаты рабочего, обслуживающего санок, руб./час.	35	47,25	61,43	76,78
Дополнительная зарплата и премия, руб. /час.	4,2	5,7	7,4	9,2
Начисления на заработную плату, руб./час	10,2	13,8	17,9	22,4
Часовая зарплата рабочего с начислениями, руб./час.	49,4	66,7	86,7	108,4
Годовые затраты времени рабочего станочника, час.	4000	4000	4000	4000
6. Общая заработная плата рабочих с учетом дополнительной заработной платы, руб./год.	197600	266800	346800	433600

В таблице учтены инфляционные ожидания, поэтому произведена индексация заработной платы. В данном расчете приняты следующие коэффициенты индексации по отношению к предыдущему году:; 2 - 1,35; 3 - 1,3; 4 - 1,25.

Годовые затраты на ремонт специальных приспособлений:

(5.2)

где: 1,04 - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт специальных приспособлений,

Ксп - стоимость специальных приспособлений, руб.

Uусп = 0, т.к. УСП на базовом варианте и проектируемом РТК не используется.

Годовые затраты, связанные с программным обеспечением, рассчитываются по формуле:

(5.3)

где: 1,1- коэффициент, учитывающий возобновление программоносителя;

КПП - стоимость разработки программы, руб.

Z - продолжительность выпуска детали одного наименования (прогнозная), лет. Принимаем 4 года, что соответствует среднему периоду сменяемости объектов производства.

Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования и устройств ПУ определяются по времени простоев на предупредительный ремонт и устранение неисправностей станка с ЧПУ, которые рассчитываются исходя из надежности системы.

Принято допущение - надежность системы составляет 88%. Тогда общая продолжительность простоев в связи с плановыми ремонтами и устранением неисправностей составляет 12% годового фонда времени работы станка. Расчет стоимости работ по ремонту и техническому обслуживанию приведен в таблице 5.4.

Расчет заработной платы рабочих наладчиков за год:

Uзн = ТпрSср.нm

Где: Тпр - 480 час - время простоя оборудования в ремонте,

Sср.н =32 руб/час - среднечасовая заработная плата рабочего-наладчика с начислениями,

M=1 чел - количество рабочих-наладчиков.

Uзн = 15360 руб.

Таблица 5.4 - Стоимость работ по ремонту и техническому обслуживанию

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Номинальный фонд времени работы РТК в год, час	4000	4000	4000	4000
Планируемые простои за год (12%), час	480	480	480	480
Стоимость ремонта в час, руб.	32	43,2	56,2	70,2
Плановые расходы на ремонт и техническое обслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696

Годовые амортизационные отчисления Ua:

(5.4)

где: НА = 12% - норма амортизации на реновацию.

Годовые затраты на расход силовой электроэнергии - Uэ по 1г.

(5.5)

где: Цэ =3,5 руб. - стоимость 1 квт-час электроэнергии,

М = 15 кВт - установленная мощность электрооборудования станка,

Фоб = 4000 час - годовой фонд времени работы станка,

Ку = 0,8 - коэффициент загрузки станка по времени,

Км = 0,7 - коэффициент загрузки электрооборудования станка по мощности,

R = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери в сети,

Ккпд = 0,9 - коэффициент полезного действия электроприводов

Все расчеты годовых издержек производства сведены в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 - Годовые издержки производства по базовому варианту

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	197600	266800	346800	433600
Затраты на ремонт и техобслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696
Амортизационные отчисления, руб.	60000	60000	60000	60000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	137200	185220	240786	300982
Другие постоянные годовые затраты	5000	5000	5000	5000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	415160	537756	679562	833278

Определение эксплуатационных затрат по проектируемому варианту

Эксплуатационные затраты в проектируемом варианте являются текущими издержками производства, связанные с эксплуатацией и обслуживанием ПР.

Заработная плата рабочих, обслуживающих РТК приведена в таблице 5.6.

Годовые затраты на ремонт специальных приспособлений ПР:

(5.6)

где: 1,04 - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт специальных приспособлений,

Кспр - стоимость специальных приспособлений ПР, руб.

Uусп = 0, т.к. УСП на базовом варианте и проектируемом РТК не используется.

Годовые затраты, связанные с программным обеспечением ПР, рассчитываются по формуле:

(5.7)

где: 1,1- коэффициент, учитывающий возобновление программоносителя;

КППР - стоимость разработки программы для стыковки ПР, руб.

Таблица 5.6 - Результаты расчета затрат по заработной плате

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая тарифная ставка зарплаты рабочего, обслуживающего робот, руб./час.	45	60,75	79	98,7
Дополнительная зарплата и премия, руб./час.	5,4	7,29	9,48	11,8
Начисления на заработную плату, руб./час	13,1	17,7	20,9	28,7
Часовая зарплата рабочего с начислениями, руб./час.	63,3	86,6	109,4	139,3
Годовые затраты времени на обслуживание РТК, час.	200	200	200	200
6. Общая заработная плата рабочих с учетом дополнительной заработной платы, премий и начислений, руб./год.	12660	17320	21880	27860

Годовые амортизационные отчисления для ПР Uaр:

(5.8)

где: НА = 12% - норма амортизации на реновацию.

Годовые затраты на расход силовой электроэнергии ПР - Uэр по 1г.

(5.9)

где: Цэ =3,5 руб. - стоимость 1 квт-час электроэнергии,

Мр = 1 кВт - установленная мощность электрооборудования ПР,

Фоб = 4000 час - годовой фонд времени работы ПР,

Ку = 0,8 - коэффициент загрузки ПР по времени,

Км = 0,7 - коэффициент загрузки электрооборудования ПР по мощности,

R = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери в сети,

Ккпд = 0,9 - коэффициент полезного действия электроприводов

Все расчеты годовых издержек производства, связанные только с внедрением ПР для станка с ЧПУ сведены в таблицу 5.7.

Таблица 5.7 - Годовые издержки производства внедрения ПР

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	12660	17320	21880	27860
Амортизационные отчисления, руб.	24000	24000	24000	24000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	9146	12347	16051	20064
Другие постоянные годовые затраты	4000	4000	4000	4000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	49806	57667	65931	75924

Общие годовые издержки при создании РТК на базе существующего станка представлены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Общие эксплуатационные затраты РТК

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	12660	17320	21880	27860
Затраты на ремонт и техобслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696
Амортизационные отчисления, руб.	24000 60000	24000 60000	24000 60000	24000 60000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	9146 137200	12347 185220	16051 240786	20064 300982
Другие постоянные годовые затраты	4000 5000	4000 5000	4000 5000	4000 5000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	267366	328623	398693	475602

5.6 Определение экономической эффективности роботизации

Расчет условного объема продаж продукции, производимой на РТК.

Для определения экономической эффективности от внедрения РТК необходимо рассчитать условный объем продаж годового выпуска продукции РТК, определяемый на основе следующих допущений:

получаемая предприятием прибыль от реализации готовых изделий перераспределяется между всеми подразделениями, производящими узлы и детали для конечной продукции. Поэтому уровень рентабельности принимаем 40% к полной себестоимости продукции;

полная себестоимость годового выпуска продукции РТК (СП) определяется по смете затрат на ее производство, учитывая, кроме эксплуатационных затрат базового варианта, затраты на материалы, комплектующие изделия и прочие накладные расходы;

затраты на материалы (UМ) определяются исходя из среднего веса деталей (учитывая грузоподъемность ПР), годовой производительности РТК и цен на материалы;

прочие накладные расходы (UНР) принимаем в условном проценте к основной заработной плате производственных рабочих в размере 800%;

стоимость основных материалов и прочие накладные расходы индексируются по годам расчетного периода.

Стоимость материала заготовки составляет на 1г. - 40 руб. (вес заготовки - 340 г., стоимость 40Х - 117647 руб/т. При годовой программе 100 тыс. шт. стоимость материала составит:

100000х117,647х0,34 = 4000000 руб.

Расчет условного объема продаж рассчитывается составлением таблицы 5.9.

Таблица 5.9 - Условный годовой объем продаж продукции РТК

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Основные материалы (UМ), руб.	4000000	540000	7020000	8775000
Эксплуатационные издержки (U), руб.	267366	328623	398693	475602
Прочие накладные расходы (UНР), руб.	101280	138560	175040	222880
Итого: полная себестоимость годового выпуска продукции (СН), руб.	4368646	5867183	7593733	9473482
Условная годовая сумма прибыли (П), руб.	873729	1173436	1518746	1894696
Условный годовой объем продаж (ОПР), руб.	5242438	7040619	9112479	11368178

Определение предельно допустимой суммы капитальных вложений

Предельно допустимую сумму капитальных вложений можно определить на основании расчета экономии, полученной за счет сокращения численности рабочих при внедрении ПР.

Рассчитанная сумма экономии фонда оплаты труда (с учетом начислений) за весь период эксплуатации РТК является предельно допустимой величиной суммы капитальных вложений в робототехнику, оснастку, вспомогательное оборудование и эксплуатационных расходов в течение всего срока службы системы.

Робот работает в две смены с полной нагрузкой, заменяя тем самым двух рабочих, занятых на обслуживании обрабатывающих центров. Годовая сумма экономии рабочего времени составит:

В таблице 5.10 представлены результаты расчета экономии фонда оплаты труда (с начислениями) за весь срок эксплуатации РТК.

Таблица 5.10 - Расчет экономии фонда оплаты труда

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая заработная плата рабочих, руб.	49,4	66,7	86,7	108,4
Экономия фонда оплаты труда, руб.	197600	266800	346800	433600
	Всего: 1244800

Для реализации проекта по теме: РТК на базе токарного станка с ЧПУ 1И611ПМФ2 принято решение взять кредит в размере 100000 руб. под 25% годовых.

Учетная годовая ставка процентов за кредит коммерческого банка, принимается равной учетной ставки центробанка РФ по краткосрочным кредитам плюс 5% (по долгосрочному кредиту можно принять льготную ставку - 35% учетной ставки по краткосрочным кредитам).

Собственные средства составят 100000 руб. Модель денежных потоков представлена в таблице 5.11

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Приток денежных средств, в т.ч.	5342438	7040619	9112479	11368178
Инвестиции	100000
Кредит	100000
Условный годовой объем продаж	5242438	7040619	9112479	11368178
Отток денежных средств, в т.ч.	4678404	6101870	7897482	9852421
Капитальные вложения	200000	0	0	0
Эксплуатационные затраты	267366	328623	398693	475602
Материальные затраты	4000000	5400000	7020000	8775000
Прочие накладные расходы	101280	138560	175040	222880
Проценты за кредит	35000
Уплата налога на прибыль	174758	234687	303749	378939
Денежный поток планируемого года	664034	938749	1214997	1515757
Возмещение кредита	100000
Денежный поток нарастающим итогом	564034	1502783	2717780	4233537

Расчеты показывают, что погашение взятого кредита произойдет на 1-м году эксплуатации РТК, а концу его «срока жизни» будет накоплена денежная наличность в сумме 42333537 руб.

По данному методу расчеты проводятся в текущих ценах с учетом индексации на инфляционные ожидания (Таблица 5.12).

Для привязки к настоящему моменту времени применяется метод определения чистой дисконтированной стоимости, т.е. рассчитываются дисконтированные денежные потоки на «срок жизни» РТК. Расчет представлен в таблице 5.13.

Таблица 5.12 - Расчет коэффициентов дисконтирования

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Коэффициент инфляционных ожиданий, fi	0	0,74	0,6	0,46
Ставка процента по кредиту, r	0.35	0,35	0,35	0,35
Коэффициент, учитывающий инфляцию и процентную ставку за кредит	1	2,35	5,07	10,0
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1

Таблица 5.13 - Расчет дисконтированных денежных потоков

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Денежный поток планируемого года	564034	1502783	2717780	4233537
Возмещение кредита	100000
Чистый денежный поток планируемого года	464034	1502783	2717780	4233537
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1
Дисконтированный денежный поток	464034	640185	535402	423353
Остаточная стоимость денежного потока за пределами планируемого периода	875356	1235608	1134890	904675
Дисконтируемая остаточная стоимость	586799	539678	507435	469439
Чистая дисконтированная стоимость	936767	1357899	1035689	945682

5.7 Расчет срока окупаемости капитальных вложений

Расчет срока окупаемости (ТОК) по результатам 1-го финансового года:

(5.10)

где: К - капитальные вложения;

П1 - прибыль, получаемая по результатам 1-го года эксплуатации РТК.

Расчет окупаемости по средней величине дисконтированной прибыли (Таблица 5.14)

Таблица 5.14 - расчет средней дисконтируемой суммы прибыли

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Сумма условной прибыли планируемого года	873729	1173436	1518746	1894696
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1
Дисконтированная сумма условной прибыли	873729	499884	299193	189469
Средняя прибыль	465569

Срок окупаемости составит:

что не превышает допустимый для подобных разработок сроков.

5.8 Расчет безубыточности

Безубыточность эксплуатации РТК предполагает, что условно-постоянная часть затрат при его эксплуатации будет покрываться экономией фонда оплаты труда при замене ручного труда промышленными роботами.

Под «точкой безубыточности» понимается объем производства (можно в натуральном или денежном выражении), при котором достигается условие безубыточности.

Эксплуатационные затраты рассматриваем как сумму условно-переменных и условно-постоянных затрат.

К условно-постоянным расходам относим эксплуатационные затраты, величина которых в незначительной степени зависит от объема производимой продукции. Условно к ним относим:

затраты, связанные с программным обеспечением;

затраты на ремонт специальных приспособлений и на прокат УСП;

амортизационные отчисления.

Определим «точку безубыточности».

Построение графика проводим в осях координат: «Условный объем продаж» - ось Х и «Эксплуатационные затраты» - ось У.

Вариант - проектируемый.

Условно-постоянные затраты: W2 = UПП +UПР + UА = 65500 руб.

Условно-переменные затраты: V2 = UЗ + UР+ UЭ = 25706 руб.

Координатами точки С являются: условный объем продаж - Q = 5242438 руб. и условно-постоянные затраты - W2. Координатами точки В - условный объем продаж и полная сумма эксплуатационных затрат - V2 + W2 = 91206 руб.

Вариант - базовый.

Для построения графика рассчитываем координаты точки А. На оси Х откладывается условный объем продаж, на оси У - экономия годового фонда оплаты труда = 197600 руб.

Точка пересечения графиков и вариантов определяет точку безубыточности D. Проекция точки D на ось Х дает величину критического условного годового объема продаж QПР, определяющего безубыточность эксплуатации РТК. По графику безубыточности рисунок 5.1 находим, что критический объем продаж QПР = 2400000 руб.

197600- тыс. руб.

A

91206

V2 B

D

65500

W2 C

0 2400000 5242438 тыс.руб.

Рисунок 5.1 - Определение точки безубыточности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка и внедрение робототехнических комплексов в производстве, использующие групповую технологию для автоматизированного машиностроения, позволяет резко сократить трудоемкость и повысить производительность. Предложенный в проекте, РТК на базе токарного станка с автоматизированной системой контроля износа режущего инструмента на основе анализа виброакустических сигналов дает возможность существенно повысить производительность труда, повысить качество выпускаемой продукции и создать основу для создания автоматических цехов.

Использование РТК на промышленных предприятиях позволяет достаточно эффективно решать проблемы автоматизации серийного и мелкосерийного производств. Однако тенденция снижения серийности промышленных изделий сохраняется, растет их разнообразие, сокращаются сроки проектирования - изготовления. В принципе гибкие автоматизированные производства - это такая организация производства, согласует, казалось бы, неразрешимые проблемы, - мощность и разнообразие потока продукции на выходе определяются мощностью и гибкостью самих ГАП, а также мощностью и разнообразием трех входных потоков: управляющей информации, материалов и оснастки.

На самом нижнем уровне производства сделана попытка решить указанную проблему в проекте при токарной обработке широкого класса деталей типа тел вращения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.Т. Гусев, В.Г. Елисеев, А.А. Маслов. "Устройства числового программного управления". Москва, Высшая школа, 1986 г., 295 с.

2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. "Программирование обработки на станках ЧПУ". Ленинград, Машиностроение, Ленинградское отделение, 1990 г., 592 с.

3. В.Л. Косовский, Ю.Г. Козырев. "Программное управление станками и промышленными работами". М., Высшая школа, 1986 г., 287 г.

4. П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин. "Микропроцессоры", в 2-х томах. Москва, Высшая школа, 1982 г., 492 с.

5. В.А. Гапонкин, Л.К. Лукашев, Т.Г. Суворова. «Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки». М.: «Машиностроение». 1990г.

А.Я. Тун. «Системы контроля скорости электропривода». М.: «Энергоиздат». 1984г.

Методические указания для расчета электропривода. И.А. Семко, А.В. Болдырев, А.Г. Бордачев. г. Ростов-на-Дону, РИСХМ. 1989г.

Техническое руководство. Станок 1И611ПМФ3

Справочное пособие по теории автоматического регулирования и управления. Под ред. Е.А. Санковского. Минск: «Высшая школа». 1973г.

10. Технология и автоматизация машиностроения. Респ. межв. Н.Т. сб. 17 «Техника» 1976 г. г. Киев стр. 20-25.

11.Вклад в изучение периодических явлений при динамических деформациях. Ф. Ле Майтре - Д. Визеул. Р. Вейлл. СИРП-24. Генеральная ассамблея 1974 г. Киото. Япония.

12.В.В. Каллиопин. Механика волны при резании. изд. «Наука и техника». Минск 1969 г.

13.М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский Механические свойства металлов. М. «Металлургия» 1979 г., 430 стр.

14.Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. 187 стр. Киев, «Наукова думка», 1979 г.

15.В.А. Пальмов. Колебания упругопластических тел. «Наука». Москва, 1976 г., 328 стр.

16.В.Н. Пазураев, В.И. Валиков, В.О. Петрови др. «Динамика износа режущего инструмента по звуковым колебаниям». В КН Известия высших учебных заведений машиностроения. 1978 г. № 6, ИССН.

17.Альбрехт. Динамика процесса резания металлов. Труды американского общества инженеров-механиков. В кн. Конструирование и технология машиностроения. Из-во «Мир». 1965 г. № 4 стр. 40, ИССН.

18.Прерывистая сдвиговая деформация при непрерывном образовании стружек. - В кн: «Труды американского общества инженеров-механиков». Сер. Конструирование и технология машиностроения. 1973 г., № 3, стр. 182-183.

19.В.А. Остафьев. Определение основных параметров процесса деформирования при резании металлов. Киев. 1969 г. Редакционное из-во отд. учебно-методич. кабинета проблем высшей школы.

20.Обработка металлов давлением. Н.П. Громов. Москва, «Металлургия», 1978 г. 360 стр.

21.С.И. Мешков. Вязко-упругие свойства металлов. М. «Металлургия». 1974 г. 192 стр.

22.Н.Ф. Воллернер. Аппаратурный спектральный анализ сигналов. М. «Советское радио» 1977 г. 208 стр.

Размещено на Allbest.ru