1.2. Определение производительности оборудования (устройства) как объекта исследования

Производительность оборудования (агрегатов) или составляющих данного оборудования (узлов, блоков, систем электроприводов (СЭП) и др.), установленных на нем, определяется в том случае, если от вариантов применения этих составляющих она изменяется. В этом случае производительность необходима для приведения проектов инвестирования к сопоставимому виду. В противном случае сравнительный анализ и выводы ТЭО (ТЭС) будут необъективными. Зачастую именно разница в производительности является основой для определения экономического эффекта и, соответственно, эффективности применения наиболее рационального варианта инвестиций.

В свою очередь, в качестве дополнительных (косвенных) показателей, влияющих на повышение производительности от применения экономически более целесообразного варианта оборудования, может служить увеличение быстродействия СЭП, увеличение диапазона и скорости их регулирования и как следствие уменьшение брака готовой продукции, изготавливаемой с помощью такого оборудования. Более надежное оборудование гарантирует снижение количества отказов, времени на его ремонт, что в конечном итоге приводит к повышению эффективного времени его работы и уменьшению соответствующего ущерба от увеличения выпуска продукции на нем.

В экономических расчетах зачастую в качестве производительности оборудования принимается производственная мощность, представляющая собой максимальный объем производимой (выпускаемой) продукции в нормальных условиях труда в единицу времени. В ТЭО за единицу времени, как правило, принимается один год, так как эксплуатационные расходы и экономический эффект (доход) определяются также за этот период.

Производительность основного оборудования в разных отраслях промышленности определяется по-разному.

Ниже приводятся формулы для определения производительности основного оборудования в промышленности.

Прокатные станы

Для прокатных станов в виде блюмингов

, (1.1)

где В_г – годовая производительность (выпуск продукции), тн/год;

G_т – вес слитка, тн;

t_ц – длительность одного цикла прокатки, с;

T_г – число часов в году – годовой календарный фонд времени (8760);

Т_ост – годовое время остановов (на ремонт, пуск, наладку, смену валков, плановые простои и т.д.), ч/год (принимается для непрерывных производств в пределах 300–400 ч/год).

Для разных систем электроприводов (СЭП) прокатного стана варьируются t_ц и Т_ост .

Для прокатных станов в виде непрерывных трубозагото-вительных станов

, (1.2)

где G_M – вес одного метра трубной заготовки, тн/м;

 – скорость проката, м/мин;

В_г, Т_г, Т_ост – см. в формуле (1.1). Т_ост для двухсменной работы в качестве предельной величины можно принять в размере 1700 ч/год, а для трех сменной – 1500 ч/год.

Для различных типов СЭП варьируются  и Т_ост.

Металлорежущие станки

Для токарных станков

, (1.3)

где В_г – годовая производительность станка в виде веса снимаемой стружки, кг/год;

l – величина подачи резца на один оборот шпинделя, мм;

t – глубина резания, мм;

 – скорость резания, м/мин;

 – удельный вес обрабатываемого материала, кг/куб.дм;

Т_гм – годовое эффективное машинное время работы, ч/год.

Т_гм = 8760 – Т_ост – Т_хх ;

здесь Т_ост – годовое время остановов, ч/год;

Т_хх – годовое время холостых ходов, ч/год.

Для разных типов СЭП варьируются Т_гм и .

Для круглошлифовальных станков

, (1.4)

где В_г – годовая производительность шлифуемой поверхности в год, см²;

l – величина продольной подачи, мм, на 1 оборот детали;

 – скорость шлифования, м/мин;

Т_гм – годовое эффективное машинное время работы (см. (1.3)), ч/год.

Для разных типов СЭП варьируются величины  и Т_гм.

Для поперечно и продольно-строгальных станков:

, (1.5)

где В_г – годовая производительность станка в куб.дм. объема снимаемой стружки, дм³/год;

S – величина поперечной (продольной) подачи, мм, на один рабочий ход стола;

h – глубина резания, мм, на один рабочий ход;

 – скорость резания, м/мин;

 – отношение времени резания (t_рез) к полному времени цикла (t_ц), включающего также время холостой работы (время возвратных движений стола t_хх);

t_ц = t_рез + t_хх;

Т_гм – годовое время работы станка, ч/год (см. выше).

Для разных типов СЭП варьируются ,  и Т_гм.

Формулу (1.5) можно также использовать и при определении производительности продольно-шлифовальных станков (с учетом глубины шлифования, а также ширины и диаметра шлифовального круга).

При определении производительности универсальных металлорежущих станков, управляемых с помощью программных средств (ЧПУ, обрабатывающие центры и т.п.), следует учитывать средний удельный вес каждой из металлорежущих операций, осуществляемых на данном станке. При этом суммарную производительность (средневзвешенную) следует определять для одной детали с усредненными параметрами, с учетом степени автоматизации и форсирования таких процессов, как автоматическая смена инструмента, подводка и закрепление (зажим) заготовок для обработки, подачи и перемещения инструментов, заготовок (деталей), стола и шпиндельной бабки, а также отжим и автоматическое складывание обработанных деталей.

Показанные выше показатели следует определять и применять на основе соответствующих среднестатистических и нормативных данных, собранных во время практики, а также на основе проводимых экспериментов у разработчиков, производителей и потребителей исследуемого оборудования.

Для бумагоделательных и текстильных машин:

, (1.6)

где В_г – годовая производительность машины, тн, (при необходимости учета производительности в м², не следует включать в формулу удельный вес (плотность) полотна );

 – рабочая скорость машины, м/мин;

В_ш – ширина полотна, м;

 – плотность полотна, кг/м²;

Т_гм – годовое время работы машины, ч/год.

Для различных СЭП варьируются Т_гм и .

Для рабочей машины штучной продукции

, (1.7)

где В_г – годовая производительность, шт/год;

Z – число потоков машины, равное числу изделий, выдаваемых машиной в течение одного рабочего цикла;

t_ц – продолжительность рабочего цикла машины, мин;

Т_гм – годовое время работы машины (время, в течение которого обеспечивается ее работоспособность), ч/год. И так далее для других машин.

Для различных СЭП варьируются Т_гм и t_ц.

Годовая производительность машин, изготавливающих различные виды изделий, при ТЭО определяется по основному виду или ассортименту изделий. При этом в качестве коэффициентов пересчета (q_i) служат соотношения затрат времени в машиночасах на каждое i-е изделие (t_i) и времени на изготовление основного (базового) изделия (t₀):

, (1.8)

где k_н – коэффициент, учитывающий потери времени на наладки и переналадки машины (агрегата) при переходе с одного режима и вида продукции на другой, недогрузку, увеличение времени цикла при работе на пониженной мощности и т.п.

Формулы, необходимые в других случаях, можно найти в специальной литературе (в отраслевых справочниках по проектированию и в учебниках по экономике и организации производства и др.). Многие из них нетрудно составить самому, ориентируясь на паспортные данные оборудования, хорошо разобравшись в технологии производства, в работе СЭП, исполнительных механизмов и станков (машин) в целом. Это же касается пропускной способности энергетических сетей.

При повышении надежности составляющих оборудования (СЭП, узлы, блоки и т.п.) и оборудования в целом в результате модернизации необходимо обязательно учитывать при определении его производительности уменьшение затрат времени на ремонты благодаря увеличению ремонтных циклов и межремонтных периодов.

При отсутствии необходимого информационного материала в отдельных случаях, особенно для вспомогательного оборудования и агрегатов (мостовые краны, лифты, транспортеры, сантехнические и вентиляционные установки и т.д.), производительность определять необязательно. Достаточно обосновать уровень изменения основных параметров работы оборудования, позволяющих повысить его производительность в результате нововведений, предварительно определив поправочные коэффициенты, которые должны скорректировать соответствующие базовые показатели.

Например, в результате внедрения регулируемого электропривода на отделочной ткацкой линии взамен нерегулируемого процент брака снизился на 3 %. В этом случае поправочный коэффициент будет равен 1,03, с его помощью можно скорректировать, не определяя производительность, соответствующие капитальные вложения и эксплуатационные расходы при ТЭО.