Rostov-na-Donu, Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-on-Don, Rostov-on-Don, Russian Federation
graduate student from 01.01.2023 until now
Rostov-na-Donu, Russian Federation
UDC 621.9
UDC 658.562
Economics evaluation method of high-tech technologies application for part process of various purpose made of hard-to-machone steel or alloys at machine-building enterprises is presented. It is shown that the overall economic effect of using high-tech technologies in production processes consists of direct and additional effects. Direct benefits can be obtained by optimizing the modes and changing the conditions of machining parts, increasing the durability of the used metal-cutting tool and improving the manufacturing system as a whole by increasing its reliability and vibration resistance. To achieve direct benefits, it is proposed to use iodine-containing agents in the machining parts processing procedure and metal-cutting tool sharpening, as well as the supply of cooled ionized air both to the contact zone of the tool and the surface of the part. Additive effect can be obtained both by improving the quality of the machined surface of the part, and by perfecting organizational and technological measures during repair work, maintenance and routine maintenance within the operation of mechanical engineering products. The main components of the additive economic effect are viewed and the technique for their determination is given. Based on the analysis of the developed technique for the economics evaluation for high-tech technologies in part process together with its testing at a number of machine-building enterprises, the authors prove that its use provides calculated data comparable to the actual benefits, and can be applied in any type of production, including machine maintenance.
mechanical engineering product, part, technology, benefits, tool, surface layer, operability
Введение
Научно-технический прогресс в современном машиностроительном производстве, вызванный широким внедрением наукоёмких технологий, предусматривает не только повышение надёжности и работоспособности создаваемых изделий, но и предъявляет высокие требования к затратам на их изготовление и эксплуатацию [1 – 3]. В связи с этим на предприятиях машиностроения актуальной является проблема изготовления и эксплуатации деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов, вызванная особенностями их структуры и фазовых превращений при повышенных температурах [4, 5].
В настоящее время разработаны инновационные наукоёмкие технологии обработки деталей из хромоникелевых и высокомарганцовистых сталей и сплавов, позволяющие существенно повысить стойкость используемых металлорежущих инструментов и улучшить качество обработанных поверхностей деталей [4]. Однако, как показывают исследования, в практике работы предприятий машиностроения при использовании разработанных технологий возникают трудности в оценке не только прямого (действительного) экономического эффекта от их внедрения, но и в определении дополнительного (ожидаемого) эффекта от
повышения работоспособности деталей машин
[6 – 8].
Методика экономической оценки
эффективности наукоёмких технологий
В основу экономической оценки эффективности внедрения в машиностроительное производство наукоёмких технологий изготовления и эксплуатации деталей положен расчётно-экспериментальный метод с проведением подконтрольной эксплуатации изделий машиностроения [9, 10]. В общем случае экономическая оценка эффективности наукоёмких технологий обработки деталей на предприятиях машиностроения может быть
осуществлена путём расчёта суммарного
эффекта Э, складывающегося из прямого (действительного) эффекта Э1, вызванного внедрением в производство рекомендуемых мероприятий, и дополнительного (ожидаемого) эффекта Э2, обусловленного повышением работоспособности обработанных деталей и, как следствие, увеличение срока службы изделий машиностроения:
Данные для расчёта прямого эффекта Э1 могут быть получены в результате проведения экспериментальных исследований предлагаемых нововведений в технологический процесс обработки детали, а для расчёта дополнительного эффекта Э2 рекомендуется организация и проведение подконтрольной эксплуатации изделий машиностроения с использованием соответствующих статистических или справочных данных.
Методика определения прямого годового экономического эффекта Э1 основывается на сопоставлении приведённых затрат по существующим технологиям или процессам Зб и разработанным наукоёмким Зэ, приуроченным к расчётному году:
Э1 = Зб − ЗЭ. (2)
В общем виде величина приведённых затрат Зi находится в соответствии с существующими методиками определения экономической эффективности использования в машиностроении новой техники и технологий
[1, 6, 10]:
Зi = Сi + Ен · Кi, (3)
где Сi – себестоимость изделия (детали или машины), включая стоимость материалов, амортизацию и затраты как живого, так и овеществлённого труда; Кi – стоимость капитальных затрат на единицу изготавливаемого изделия
(детали или машины); Ен – нормативный коэффициент окупаемости дополнительных капитальных вложений.
Конкретизируя выражение (3) для определения приведённых затрат Зi в случае механической обработки детали с учётом затрат на эксплуатацию инструмента, можно записать:
Практикой работы машиностроительных предприятий установлено, что величина приведённых затрат Зi, зависящая от элементов режимов резания, может изменяться от значений, допускаемых мощностью станка Nдоп
до значений, соответствующих минимально допустимой нормированной стойкости используемого инструмента Тдоп
Тогда прямой (действительный) экономический эффект Э1, получаемый от внедрения в производство наукоёмкой технологии, направленной на оптимизацию показателей качества поверхностного слоя детали и повышение производительности обработки, или способа заточки металлорежущего инструмента, повышающего его стойкость, определится по формуле
В работе [12] дана технико-экономическая оценка эффективности использования йодосодержащих смазочно-охлаждающих технологических средств при выполнении сверлильных операций, показавшая возможность увеличения производительности обработки и улучшения качества поверхностей деталей резанием. Применение в процессе заточки металлорежущего инструмента охлаждённо-ионизированного воздуха или йодосодержащих средств [13] также обеспечивает прямой экономический эффект за счёт существенного повышения стойкости инструмента.
Экономическая оценка дополнительного (ожидаемого) эффекта
Помимо увеличения стойкости металлорежущего инструмента и оптимизации режима обработки, целью внедрения наукоёмких технологий является повышение ресурса и надёжности изделий машиностроения за счёт улучшения показателей качества поверхностного слоя деталей. В результате снижаются эксплуатационные затраты, связанные с техническим обслуживанием и ремонтами машины, вызванные, например, износом её деталей.
Структурная схема расчёта экономической эффективности от повышения износостойкости поверхностей деталей при технологическом обеспечении показателей качества поверхностного слоя приведена на рис. 1, согласно которой ожидаемый дополнительный (ожидаемый) годовой экономический эффект Э2 определяется сокращением затрат на обслуживание и ремонт машины Эʹ2 и осуществлением ею функциональных действий Эʹʹ2 за увеличенный срок службы Тʹʹсл:
Э2 = Эʹ2 + Эʹʹ2. (8)
Согласно структурной схеме на рис. 1 годовые текущие затраты Э´2, входящие в состав затрат на обслуживание и ремонт машины, делятся на две группы: затраты, зависящие от повышения срока службы изделия Тʹʹсл в результате внедрения наукоёмких технологий или процессов Сэф, и затраты, не зависящие от Тсл (капитальные затраты) Кэф.
Годовые текущие затраты Сэф, связанные с внедрением эффективных наукоёмких технологий и направленные на увеличение срока службы машины Тʹʹсл, могут быть представлены следующим образом [15]:
Годовые затраты на текущий ремонт (плановый и неплановый) изделия машиностроения Стр складываются из затрат на замену или восстановление i-х деталей в год:
Годовые затраты на техническое обслуживание изделия машиностроительного производства, включая проведение регламентных работ, складываются из затрат на проведение q – 1, 2, 3... видов обслуживаний в год и определяется по формуле
Затраты по видам работ (осмотр, мойка, диагностирование, регулирование, смазка и т.д.), проводимых при техническом обслуживании, включая регламентные работы, определяются по формуле
Суммарные годовые затраты на неучтённые работы, связанные с потребностями производственной системы в материальных ресурсах и испытанием изделия машиностроения Сни, включающие затраты на изготовление приборов и устройств контроля показателей качества поверхностного слоя деталей Сп, инструментов Си, испытательных стендов Сот и т.д., могут быть получены в результате подконтрольной эксплуатации машины и рассчитаны по формуле [15]
Вторая составляющая дополнительного экономического эффекта Эʹʹ2 находится из выражения
Согласно структурной схемы дополнительного эффекта Э2 (рис. 1) ущербы Уʹ и Уʹʹ определяются прибылью П от функционирования машины, числом рабочих W, не задействованных в получении этой прибыли, и временем простоя Тп, которые могут быть установлены при проведении подконтрольной эксплуатации машины.
Учитывая приведённые зависимости (7), (8), (18) определения составляющих дополнительного (ожидаемого) эффекта в год Э2, обусловленного увеличением ресурса N изделий машиностроения за счёт повышения у них качества обработанных поверхностей деталей и организационно-технологических мероприятий при проведении ремонтных работ, техническом обслуживании и выполнении регламентных работ в процессе эксплуатации, может быть рассчитана по формуле
Представленная методика оценки экономической эффективности внедрения наукоёмких технологий обработки деталей в машиностроительное производство, включая оптимизацию режимов обработки и применение новых способов заточки металлорежущего инструмента, прошла апробацию на ряде машиностроительных предприятиях Южного федерального округа. Полученные расчётные значения прямого Э1 и дополнительного Э2 экономических эффектов оказались сопоставимыми с реально полученными эффектами.
Выводы
1. Экономическая оценка эффективности наукоёмких технологий обработки деталей машин должна проводиться по двум показателям: прямому Э1 и дополнительному Э2 экономическим эффектам. Расчёт прямого экономического эффекта Э1 основывается на сопоставлении приведённых затрат по существующим технологиям или процессам и разработанным наукоёмким, приуроченным к расчётному году. Он может быть получен за счёт оптимизации режимов и изменения условий обработки деталей, повышения стойкости используемого металлорежущего инструмента и совершенствования технологической системы в целом путём повышения её надёжности и виброустойчивости. Дополнительный экономический эффект Э2 достигается как за счёт повышения качества обработанной поверхности детали, так и совершенствования организационно-технологических мероприятий при проведении ремонтных работ, техническом обслуживании и выполнении регламентных работ в процессе эксплуатации изделия машиностроения.
2. Предложенная методика расчёта дополнительного экономического эффекта Э2 обладает универсальностью, т.к. может быть применена как для оценки наукоёмких технологий, внедряемых в процесс обработки детали, так и изделия машиностроения в целом.
3. Данные, полученные в результате предварительного расчёта составляющих прямого Э1 и дополнительного Э2 экономических эффектов от внедрения в производство наукоёмких технологий обработки деталей, могут быть использованы как для прогнозирования целесообразности внесения их в технологический процесс, так и для определения эксплуатационно-технологических путей повышения ресурса (срока службы) изделий машиностроения в целом.
1. Chernova O.V. Economic efficiency of new equipment, technology and production organization: methodological guidelines. Kovrov: KGTA, 2011, 32 p.
2. Sustina T.A., Safina D.M. Methodology for assessing the economic efficiency of investments in the implementation of lean manufacturing measures// Russian Entrepreneurship, 2018, vol. 19, no. 10, pp. 3085−3094. doi.org/10.18334/rp.19.10.39490
3. Batkovsky A.M., Kravchuk P.V., Styazhkin A.N. Evaluation of the economic efficiency of the production of high-tech products by innovative and active enterprises of the industry // Creative economy, 2019, vol. 13, no. 1. pp. 115−128. doi.org/10.18334/ce .13.139738.
4. Butenko V.I., Durov D.S., Shapovalov R.G. High-tech technology to create high-efficiency machine parts. Taganrog: SFU Publishing House, 2014, 404 p.
5. Butenko V.I. Scientific foundations of functional engineering of the machine parts of the surface layer. Rostov-on-Don: Publishing house of the DSTU Center, 2017, 481 p.
6. Yakovleva E.A. Analysis of the economic efficiency of innovations based on the cost approach // Creative economy. 2015, vol. 9, no. 11, pp. 1385−1396. – doi.org/10.18334/ce .9.11.2169.
7. Rumyantseva E.E. New Economic Encyclopedia. Moscow: INFRA–M, 2008, 826 p.
8. Ukolov A. I. Risk assessment: textbook. Moscow: Direct-Media, 2018. 627 p.
9. Kogan A.B., Boldyrev N.P. Theoretical aspect of economic systems effectiveness// Bulletin of Orenburg State University, 2016, No. 58, pp. 45−55.
10. Cost effectiveness of engineering solution: study guide / S.G. Baranchikova [et al]; under general editorship of Prof. I.V. Ershova.Yekaterinburg: Ural Un-ty, 2016,140 pp.
11. Handbook of a machine-building technologist: in 2 volumes / edited by A.M. Dalsky, A.G. Kosilova, R.K. Meshcheryakov, A.G. Suslov. Moscow: Mashinostroenie-1, 2001.
12. Butenko V.I., Kuprik A.V. Technical and economic assessment of the effectiveness of using iodine-containing lubricating and cooling technological means when performing drilling operations // Fundamental principles of physics, chemistry and mechanics of high-tech technological systems for forming and assembling products: Proceedings of the international scientific symposium of engineering technologists. Rostov-on-Don: DSTU, 2022. pp. 20−26.
13. Butenko V.I. The use of iodine and its compounds in the pro-cessing and operation of machine parts. Rostov-on-Don: Publishing center of DSTU, 2023, 242 p.
14. Sklyarenko V.K., Prudnikov V.M. Enterprise economics: textbook. Moscow: INFRA-M, 2009, 528 p.
15. Tereshina V.V. Analysis of the production system demand for material resources for estimation of operational efficiency [Electronic resource]. – Access mode: https://ecsocman.hse.ru.
