$count_ban=1

Обновление станочного парка

$count_ban=3

Ключевую роль в развитии машиностроения играет парк технологического оборудования (прежде всего оборудования для обработки резанием и давлением), который в значительной степени обеспечивает объем и качество выпускаемой продукции, обновление ее ассортимента и совершенствование национальной технологической среды. Высокий уровень автоматизации оборудования позволяет компенсировать дефицит квалифицированных кадров, а низкий уровень потребления ресурсов и высокая надежность – снизить эксплуатационные расходы и себестоимость продукции.

Если в качестве цели предприятия рассматривается получение максимальной прибыли, то она может быть достигнута следующими способами:

  1. маркетинговыми мероприятиями, направленными на освоение и организацию выпуска конкурентоспособной продукции, пользующейся устойчивым спросом;
  2. наращиванием производственного потенциала предприятия, обеспечивающего освоение и выпуск продукции;
  3. повышением стоимости предприятия как действующего бизнеса, благодаря расширению объемов продаж, увеличению прибыли и стоимости активов.

Влияние парка на повышение конкурентоспособности предприятия может быть представлено следующим образом.

  • Расширение объема продаж достигается, в частности, повышением производственной мощности за счет увеличения численности парка и повышения его загрузки.
  • Повышение качества продукции достигается совершенствованием технологической и типоразмерной структуры, позволяющей реализовывать новые технологии, а также снижением физического износа и функционального устаревания оборудования парка.
  • Снижение себестоимости продукции обусловлено повышением производительности и увеличением степени загрузки оборудования, снижением фондоотдачи.
  • Увеличение производственной мощности достигается повышением коэффициента загрузки и ростом производительности оборудования, улучшением его возрастной структуры.
  • Рост квалификации персонала обеспечивает повышение производительности и загрузки оборудования.
  • Повышение стоимости активов предприятия обеспечивает рост численности парка, улучшение его возрастной структуры, снижение износа.

Рассмотрим теперь вопрос о месте парка оборудования в процессе технического перевооружения производства. Под техническим перевооружением будем понимать комплекс мероприятий, направленных на внедрение новой техники и технологии, улучшение организации и структуры производства, устранение «узких» мест технологических цепочек.

Внедрение новой техники и технологии обеспечивается совершенствованием технологической, типоразмерной и возрастной структуры парка.

Улучшение организации и структуры производства достигается повышением производительности и загрузки оборудования, увеличением фондоотдачи, снижением износа.

Устранение «узких» мест обеспечивается повышением производительности и загрузки оборудования в парке, вводом в него нового оборудования.

Таким образом, характеристики парка в значительной степени обусловливают успешное техническое перевооружение производства.

Для выбора направлений реновации парка необходимо провести анализ в соответствии со следующей методикой.

Имеется парк технологического оборудования определенной структуры и стоимости. Стоит задача привести его в состояние, соответствующее текущим потребностям предприятия.

В качестве основных потребностей могут выступать:

  • фактические требования по обработке определенного вида деталей в рамках выполнения производственной программы,
  • снижение физического и морального старения оборудования,
  • расширение технологических возможностей и повышение гибкости парка,
  • повышение стоимости парка в целях повышения стоимости бизнеса при его продаже.

Таким образом, стоит задача перевести парк из состояния По в состояние Пк.

В качестве основных параметров, характеризующих состояние парка, рассматриваются.

  1. Производительность, определяемая производственной мощностью R в целом, и по отдельным технологическим группам оборудования. Производственная мощность в целом определяется из выражения  R?= ? Ni*Pi*Fi* Kисп i, где Ni иPi – численность и производительность оборудования I – той технологической группы, Fi и Kисп i, – годовой фонд времени и коэффициент использования оборудования I – той технологической группы.
  2. Технологические возможности, характеризуемые способностью парка реализовывать новые технологические процессы, максимальными размерами и массой обрабатываемых заготовок, а также погрешностью их обработки на оборудовании i-той технологической группы.
  3. Стоимость парка, определяемая суммарной рыночной стоимостью его оборудования.
  4. Потребляемые ресурсы, к которым относятся необходимая численность персонала (L), занимаемая производственная площадь (F) и потребляемая мощность (W).

Перевод парка в новое состояние осуществляется посредством следующих действий.

  1. Замена физически и морально устаревшего оборудования на новое, производственная мощность при этом составит  Rн = ((N- ?N )*P+ Nн* P* Kp)* F* Kисп , численность персонала L = ((N- ?N )*Кобсл + Nн* Кобсл н
  2. Дополнительное введение нового оборудования, за счет чего производственная мощность возрастет на величину  ? R= Nн* P* Kp* F* Kисп, а потребность в персонале ? L= Nн* Кобсл н
  3. Модернизация части используемого в парке оборудования, при этом производственная мощность возрастет ? R= Nмод* P* Kp мод* F* Kисп

Для переведения парка в новое состояние целесообразно провести следующие мероприятия:

  • замена выбывшего из строя оборудования на новое,
  • расширение парка,
  • модернизация оборудования,
  • повышение уровня гибкости,
  • повышение степени прогрессивности.

Несоответствие парка поставленным задачам выявляется в процессе его анализа. Анализ проводится по следующим направлениям:

  • возрастная структура,
  • технологическая структура,
  • типоразмерная структура,
  • уровень автоматизации.

Для машиностроительных предприятий России актуальна задача адаптации имеющегося парка к выпуску современной продукции, ассортимент и объемы, которой отличаются от тех условий производства, для которых этот парк создавался.

Рассмотрим постановку этой задачи для парка технологического оборудования (металлорежущее, кузнечно-прессовое, литейное) машиностроительного предприятия. Прежде всего необходимо сопоставить технологические возможности парка и потребности в механической обработке массива деталей, подлежащих изготовлению. Массив деталей может быть определен, исходя из перспективного плана производства.

Принимаем во внимание, что обрабатываемая деталь характеризуется типом обработки (точение, фрезерование и т. д.) с соответствующей точностью и размером (диаметром, габаритами). При существующей технологии трудоемкость обработки составляет t?.

Общая станкоемкость массива деталей, подлежащих изготовлению за определенное время (например, за год) составит ? (d ij)*(tij).

В этом выражении

i – код типа обработки (например, 1 – точение, 2 – фрезерование, 3 – сверление и т.д.).

j – код размерного исполнения детали (например 1 – деталь типа «тело вращения» с наибольшим диаметром 10 - 20 мм. 2 – деталь типа «тело вращения» с наибольшим диаметром 20 - 50 мм и т. д.).

dij – количество деталей соответствующего размерного исполнения, требующих определенного типа обработки за этот период.

tij – средняя станкоемкость обработки детали соответствующего типа обработки и размерного исполнения.

Парк оборудования предприятия можно охарактеризовать количеством единиц оборудования -m, имеющих фонд времени работы T. Оборудование характеризуется типоразмерами, отражающими принадлежность к технологической группе (аналогично типу обработки для детали) и максимальный размер обработки (аналогично размерному исполнению для детали). В тех случаях, когда оборудование может выполнять разнохарактерные технологические операции (например многоцелевой станок), он рассматривается как сумма единиц оборудования соответствующих технологических групп.

Введя аналогичные обозначения для кодов технологической группы (i) и размера обработки (j), запишем возможности парка в части обработки в виде ?(mij)*(Tij).

Для обеспечения возможности обработки массива деталей на имеющемся парке необходимо соблюдение условия ? (d ij)*(tij) ? ?(mij)*(Tij) в целом и по каждому типу и размеру обработки. Такая ситуация практически возможна только на предприятии, ориентированном на массовое производство с использованием специального оборудования.

Обычно между массивом деталей и возможностями парка возникает несоответствие, обусловленное как дискретностью размерных рядов оборудования, так и отсутствием оборудования некоторых технологических групп на предприятии. Для выявления этого несоответствия целесообразно составить матрицы массива деталей (табл. 1) и возможностей парка (табл. 2).

Таблица 1. Матрица массива деталей

  Размер обработки
 
Тип обработки
d 11   d 1j
     
d i 1   d ij

Таблица 2. Матрица возможностей парка

  Размерное исполнение
Технологическая группа m11   m 1j
     
m i 1   m ij

При этом возможны следующие виды несоответствий:

1. Размерное – когда отсутствует оборудование соответствующего размера, и обработка производится на оборудовании более крупного размерного исполнения (j+a), где: а- превышение размерного исполнения над необходимым. Платой за использование более тяжелого оборудования становится повышение себестоимости обработки, так как более крупное оборудование, обычно, занимают больше места и потребляет больше энергии. Таким образом, имеем

(d i(j+a))*(ti(j+a)) > (d ij)*(tij)

Если повышение себестоимости слишком высоко, возможно приобретение оборудования соответствующего типоразмера. При этом возникают дополнительные затраты Зразм

2. Структурное –когда отсутствует оборудование необходимой технологической группы, и для выполнения объема работ необходимо приобретать (брать в аренду) соответствующее оборудования, что влечет дополнительные затраты Зстр .

3. Продукционное – обусловленное тем, что имеющийся парк не обеспечивает необходимой производительности. Ликвидировать это несоответствие можно следующими способами:

а) повысить загрузку оборудования и увеличить фонд времени его работы, при этом неизбежны определенные организационные затраты З орг;

б) провести модернизацию оборудования, направленную на повышение его производительности, понеся при этом затраты Змод, что соответствует сокращению средней станкоемкости обработки (tij);

в) приобрести (взять в аренду) оборудование, что повысит производительность комплекта оборудования и позволит обеспечить выполнение работ по механической обработке, при этом необходимые расходы – Знов .

Схема возможных путей перевода парка из имеющегося состояния в желательное состояние представлена на рис. 1. Видно, что этих путей несколько: для выбора наиболее приемлемого необходимо задаться условиями, определяющими переход.

Цель предприятия — приведение парка в гармоничное состояние, когда оборудование, способно выполнить перспективный объем работ с минимальными затратами.

При решении этой задачи возникает неопределенность, связанная с трудностью определения матрицы деталей. Для обеспечения выполнимости разнообразных работ по механической обработке наиболее радикальным решением в рамках активной стратегии (для металлорежущего оборудования) является приобретение высокопроизводительных многоцелевых станков («обрабатывающих центров») крупных размеров, позволяющих компенсировать все виды несоответствий.


Рис. 1. Варианты развития парка технологического оборудования

На наш взгляд, для разумного собственника наиболее важным является снижение затрат при функционировании парка (Зпарк), которые складываются из себестоимости обработки, затрат на приобретение нового и модернизацию имеющегося оборудования. В качестве ограничения выступает производительность парка в целом и по отдельным типоразмерам, так как при этом возникает возможность выполнять дополнительные работы по механической обработке.

В этом случае целевая функция перевода парка в новое состояние имеет вид

З парк = ? (d ij)*(tij)*Сij + ?( З нов + З мод + З орг )?min

При ограничении ?Рij? [Рij], где

Сij – стоимость станкочаса соответствующего типа обработки и размерного исполнения детали,

Рij – производительность оборудования соответствующего типоразмера,

ij] – минимально допустимое значение производительности для данного типоразмера.

В первой части статьи рассмотрены теоретические вопросы обновления станочного парка, выявлено, что существует три вида несоответствия парка перспективному объёму работ: размерное, продукционное, структурное. Приведение парка в соответствие с объёмом работ названо его гармонизацией. В настоящей статье приводится пример гармонизации парка металлорежущих станков.

Таблица 1. Характеристика оборудования

 
Наиме-нование
оборудо-вания
Модель Макси-мальные размеры детали, мм Погреш-
ность обработки (исполь-зуемый
/новый), мкм
Стои-мость нового оборудо-вания, тыс. руб Продолжи-тельность
эксплу-атации,
лет
Рыно-
чная стои-мость,
тыс. руб.
Годовые эксплуата-ционные затраты, тыс. руб.
Токарновин-торезный станок 16В20 ? 450х1000 15/10 550 15 160 25
Токарновин-торезный станок 1Н65 ? 1000х1000 20/15 950 5 650 35
Круглошли-фовальный
 станок
3У142М ? 400х1000 2,5/1,6 1100 18 250 40
Фрезерный
станок
6Д12 320х1250 25/15 600 12 240 30
Плоскошли-фовальный станок 3Е711В 200х630 8/5 750 10 400 35

Таблица 2. Характеристика персонала

Профессия Численность
Токарь 3
Шлифовщик 2
Фрезеровщик 3

Таблица 3. Характеристика перспективного объема работ

Тип обработки Размеры детали, мм Погрешность обработки, мкм Станкоемкость на деталь, нормо-часы Число деталей  Общая станкоемкость, нормо-часы
Токарная ? 200х400 20 1,5 500 750
Токарная ? 500х600 30 1,2 350 420
Круглошли-
фовальная
? 200х400 2 2 500 1000
Круглошли-
фовальная
? 500х600 3,5 1,2 350 420
Фрезерная 800х1200 30 2,5 800 2000
Фрезерная 300х700 20 0,8 1200 960
Плоскошли-фовальная 300х700 6 0,9 800 720

Выявление структурного несоответствия

Таблица 4.  Матрица массива деталей

Тип обработки Характеристика типа обработки
 
Токарная
Диаметр х длина, мм, (погрешность, мкм)
до 100 х 250 100 х 250 – 200 х 500 200 х 500 –
500 х 1000
свыше 500
х
1000
  (20)   (30)
 
Круглошлифовальная
Диаметр х длина, мм, (погрешность, мкм)
до 100 х 250 100 х 250 –
200 х 500
200 х 500 –
500 х 1000
свыше 500 х 1000
  (2)   (3,5)
 
Фрезерная
Ширина обработки х длина обработки, мм, (погрешность, мкм)
до 200 х 400 200 х 400 –
400 х 800
400 х 800 –
800 х 1600
свыше 800 х 1600
  (20) (30)  
Плоскощлифовальная Ширина обработки х длина обработки, мм, (погрешность, мкм)
  до 200 х 400 200 х 400 –
400 х 800
400 х 800 –
800 х 1600
свыше 800 х 1600
    (6)    

Таблица 5. Матрица возможностей парка

Тип обработки Характеристика типоразмера оборудования
 
Токарная
Диаметр х длина, мм, (погрешность, мкм)
до 100 х 250 100 х 250 –
200 х 500
200 х 500 –
500 х 1000
свыше 500 х 1000
    15 20
 
Круглошлифовальная
Диаметр х длина, мм, (погрешность, мкм)
до 100 х 250 100 х 250 –
200 х 500
200х500-500х1000 свыше 500 х 1000
    2,5  
 
Фрезерная
Ширина обработки х длина обработки, мм, (погрешность, мкм)
до 200 х 400 200 х 400 –
400 х 800
400х800-800х1600 свыше 800 х 1600
  20    
Плоскощлифовальная Ширина обработки х длина обработки, мм, (погрешность, мкм)
  до 200 х 400 200 х 400 –
-400 х 800
400 х 800 –
800 х 1600
свыше 800 х 1600
    6    

Таблица 6. Выявленные структурные несоответствия

Тип обработки Типоразмер обработки Погрешность обработки, мкм Содержание несоответствия
Круглошлифовальная 100 х 250 –
200 х 500
2 Отсутствует оборудование, обеспечивающее потребную точность обработки

Таблица 7. Выявление размерных несоответствий

Тип обработки Размер обработки Типоразмер имеющегося оборудования Выявленное размерное несоответствие
Токарная ? 200 х 400 ? 450 х 1000  
Токарная ? 500 х 600 ? 1000 х 1000  
Круглошлифовальная ? 200 х 400 ? 400 х 1000  
Круглошлифовальная ? 500 х 600   отсутствует потребный типоразмер
Фрезерная 300 х 700 320 х 1250  
Фрезерная 800 х 1200   отсутствует потребный типоразмер
Плоскощлифовальная 300 х 700 200 х 630 отсутствует потребный типоразмер

Таблица 8. Выявление продукционных несоответствий

Тип обработки Размеры детали, мм Станкоемкость на деталь, нормо-часы Число деталей  Общая станкоемкость, нормо-часы Имеющаяся производственная мощность при односменной работе, нормо-часы
Токарная ? 200 х 400 1,5 500 750 2000
Токарная ? 500 х 200 1,2 350 420 2000
Круглошли-
фовальная
? 200 х 400 2 500 1000 2000
Круглошли-
фовальная
? 500 х 600 1,2 350 420  
Фрезерная 800 х 1200 2,5 800 2000  
Фрезерная 300 х 700 0,8 1200 960 2000
Плоскошли-фовальная 300 х 700 0,9 800 720  

По имеющемуся оборудованию продукционное несоответствие отсутствует.

Выбор приоритетов ликвидации несоответствий

Таблица 9. Выявление приоритетов целей предприятия

  Возможность выполнения программы Затраты на гармонизацию Время гармонизации
Возможность выполнения программы   важнее существенно важнее
Затраты на гармонизацию менее важно   важнее
Время гармонизации существенно менее важно менее важно  

Таблица 10. Использование метода анализа иерархий при выборе приоритетов ликвидации несоответствий

  Возможность выполнения программы Затраты на гармонизацию Время гармонизации Итоговое значение весомости
Возможность выполнения программы 1 3/1 5/1 0,70
Затраты на гармонизацию 1/3 1 3/1 0,26
Время гармонизации 1/5 1/3 1 0,04

В качестве цели выбирается возможность выполнения производственной программы, в качестве ограничения- затраты на гармонизацию.

Ликвидация размерных несоответствий

Размерное несоответствие обусловлено тем, что имеющееся оборудование имеет меньшие типоразмеры, чем необходимо. Для ликвидации несоответствия необходимо пополнить парк оборудованием (новым или подержанным), которое предполагается использовать и для выполнения других работ.

Требования к приобретаемому оборудованию приведены в таблице 11.

Таблица 11

Технологическая группа Наименование главного параметра Значение главного параметра Максимально допустимая погрешность, мкм Наибольшая стоимость оборудования, тыс. руб.
Круглошлифовальная диаметр х длина обработки, мм 500 х 600 3,5 1200
Фрезерная ширина х длина обработки, мм 800 х 1200 30 1000
Плоскошлифовальная ширина х длина обработки, мм 300 х 700 6,0 1000

Выбор оборудования проводится по критерию более высокой конкурентоспособности методом попарных сравнений.

В качестве примера рассматривается оценка конкурентоспособности круглошлифовальных станков. Технико-экономические параметры оборудования, представленного на рынке, приведены в таблице 12.

Таблица 12

Вид показателя Модели, представленные на рынке А1 А2 А3
Классификационные размерное исполнение, диаметр обработки х длина, мм 500 х 1200 600 х 800 600 х 1000
Технические мощность главного привода, кВт 22 24 23
частота вращения шпинделя, об/мин 1000 1200 1200
погрешность обработки, мкм 2 1,5 2,5
Эксплуатационные установленная мощность, кВт 28 27 29
срок службы, лет 15 18 15
наработка на отказ, ч 3500 5000 3000
Экономические Цена приобретения, тыс. руб. 1150 1300 1200
цена пользования, тыс. руб./год 200 150 250
Неценовые сервисное обслуживание, баллы 2 2 1
авторитет изготовителя, баллы 2 3 2

Модель А2 не удовлетворяет условию максимальной цены и в дальнейшем не рассматривается.

Рассчитанные значения частных коэффициентов конкурентоспособности и результирующего значения проводились с использованием аддитивного подхода: весомости показателей определены с использованием метода анализа иерархий, исходя из следующих предпочтений владельцев парка оборудования.

Таблица 13

Показатели Технические Эксплуатационные Экономические Неценовые
Технические   равноценны менее важны менее важны
Эксплуатационные равноценны   менее важны равноценны
Экономические более важны более важны   более важны
Неценовые более важны равноценны менее важны  

 

Результаты расчета коэффициента конкурентоспособности модели А1 по отношению к модели А2 приведены в таблице 14.

Таблица 14

Показатели Техни-ческие Эксплуа-тационные Эконо-мические Неце-новые Весомость Значения частного показателя Резуль-тат
Технические 1 1 0,5 0,5 0,17 1,00 0,17
Эксплуата-
ционные
1 1 0,5 1 0,19 1,06 0,21
Экономические 2 2 1 2 0,39 1,15 0,45
Неценовые 2 1 0,5 1 0,25 1,50 0,38
Результирующее значение коэффициента конкурен-тоспособности             1,19

Таким образом, предпочтительной является модель А1, которая включается в состав парка. Аналогичным образом определяются модели фрезерного и плоскошлифовального станков.

Так как в составе производственного персонала имеются два шлифовщика и три фрезеровщика, ограничения по персоналу соблюдаются.

Ликвидация структурных несоответствий

Выявленное структурное несоответствие обусловлено тем, что имеющийся круглошлифовальный станок обеспечивает погрешность 2,5 мкм при потребной – не более 2 мкм. Несоответствие может быть ликвидировано заменой имеющегося оборудования на новое, либо проведением модернизации. Критерием выбора является минимум затрат за период эксплуатации станка. Исходные данные представлены в таблице 15.

Таблица 15

Способ реновации Первоначальные затраты, тыс. руб. Текущие годовые затраты, тыс. руб. Срок службы, лет
Замена станка в парке на новый 900 30 15
Модернизация имеющегося станка 300 40 15

Для первого варианта при замене имеющегося станка на новый эксплуатирующийся в парке станок может быть продан по остаточной стоимости, средние годовые затраты составят Зсг1= (900-250)+15*30= 1100 тыс. руб.

Для второго варианта Зсг2=300+15*40=900 тыс. руб.

Таким образом, вариант модернизации более предпочтителен.

 

А.А. Корниенко, д.т.н.
МГТУ «СТАНКИН»

$count_ban=1