CC BY
3
УДК 631.3 DOI 10.51794/27132064-2022-3-108
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМБИКОРМОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
М.С. Симачкова, старший преподаватель А.Е. Крупин, кандидат технических наук, доцент
ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет» E-mail: marina w@inbox.ru
Аннотация. Для определения степени эффективности использования технологического оборудования для приготовления комбикормов, а также с целью рационального выбора применяемых технических средств принято использовать критерии эффективности. Под данными показателями понимается количественная мера эффективности, т. е. ее числовая характеристика, которая в полной мере будет оценивать степень приспособленности оборудования к выполнению поставленных перед ним задач в конкретных условиях и в конкретной обстановке. Каждый критерий характеризуется показателями, а в общем виде каждый критерий является функцией от нескольких показателей. В свою очередь, каждый отдельный показатель, несомненно, зависит от целого ряда различных параметров, которые определяются либо расчетным путем, либо моделированием. Нами проведен анализ и осуществлена оценка эффективности использования технологического оборудования для приготовления комбикормов. По результатам анализа существующего технологического оборудования выбраны главные, на наш взгляд, критерии, влияющие на качество получаемого комбикорма; составлена классификация показателей, оказывающих максимальное влияние на эффективность работы технических средств и технологическое оборудование. Предлагается разделить все показатели на 5укрупненных групп: первая группа - критерии энергоэффективности (Кэ), вторая группа - критерии ресурсоэффективности (Кр), третья группа - экономический аспект использования техники и технологий (Кэк), четвертая группа - критерии качества (Ккач), пятая группа - комплексные показатели эффективности использования технологического оборудования (КПЭ). Ключевые слова: анализ, качество, комбикорм, критерии, оборудование, параметры, ресурсоэффектив-ность, энергоэффективность.
Введение. С появлением комбикормов существенно упростилось содержание сельскохозяйственных животных. Во-первых, отпала необходимость в заготовке большого количества кормов и их хранении. Во-вторых, животные стали получать большее количество витаминов и микроэлементов, в результате чего у них наблюдается стабильный рост и развитие. Технологии производства готовых комбикормов не представляют больших сложностей, но возникает проблема в рациональном подборе технологического оборудования. Современный рынок предлагает огромное разнообразие специализированного оборудования, поэтому перед производителями комбикормов встает вопрос о правильном подборе наиболее подходящей техники. При выборе сельскохозяйственного оборудования нужно учитывать различные критерии, такие, как надежность, мощность, качество техники и другие.
Целью работы является анализ существующих показателей эффективности использования техники и технологий комбикормового производства. Исследование целесообразно проводить по различным показателям, которые оказывают влияние на качество готового комбикорма.
Материалы и методы исследования. Классификация показателей эффективности использования комбикормового оборудования проводилась на основании анализа и оценки технологий и технических средств для приготовления комбикормов. Каждое отдельное предприятие комбикормовой отрасли самостоятельно принимает решение о значимости того или иного показателя в процессе производства. Но при этом необходимо учитывать ряд особенностей:
- показатели должны оценивать как отдельную технологическую линию, так и технологический процесс кормопроизводства в
целом, а также с разных точек зрения: по затратам энергии, по производительности, по обеспечению качества и т. п.;
- показатели должны быть характерны для оценки влияния технологических и технических параметров на процесс производства в целом;
- должен выполняться принцип доступности, т. е. сведения о влиянии каждого показателя на производственный процесс должны содержаться в научно-технической литературе либо получены в лабораторных условиях;
- показатели должны обладать такими параметрами, как относительность и универсальность, с целью снижения количества критериев до минимума [1].
Все показатели эффективности использования техники и технологий комбикормовой промышленности можно классифицировать по нескольким категориям: показатели энергетической эффективности использования оборудования, показатели ресурсоэффектив-ности, экономические показатели, показатели качества готовой продукции и комплексные показатели эффективности (Кэ, Кр, Кэк, КПЭ, Ккач) (рис. 1).
рассчитанная единицах:
в условных энергетических
ß _ Y,W кВт-ч
Q ' ед.продукции
(1)
где ZW - полный расход электроэнергии оборудованием при производстве продукции (энергоемкость), кВт-ч; Q - объем произведенной продукции (т, кг и т.п.).
Энергоемкость можно рассчитать как для отдельной технологической линии, так и для технологического процесса в целом [2, 3, 4]. При расчете данного показателя необходимо учитывать следующие критерии энергозатрат: расход электроэнергии в процессе производства продукции; затраты на транспортировку энергоносителей; энергозатраты живого труда основного и вспомогательного персонала; утилизация отходов, соблюдение требований охраны труда и окружающей среды; производство оборудования. К дополнительным показателям энергоэффективности (экономичности энергопотребления) оборудования относят следующие показатели. 1. КПД оборудования по электроэнергии
(цикловой) ^э.ц., который равен отношению расхода электроэнергии на конкретный технологический про-
Показатели оценки зффектибности использования техники и технологий пригатобления комВикармоб
Энергетические показатели (Кз/ Показатели ресурсазффектибности (Кр! Экономические показатели !Кзк! Комплексные показатели зффектибности (КПЭ)
Показатели качестба /'Ккач!
Рис. 1. Показатели оценки эффективности использования техники и технологий приготовления комбикормов
Под обобщенным критерием энергетической эффективности использования оборудования (Кэ) подразумевается совокупность показателей, которые в полной мере позволяют выполнить анализ энергетических затрат используемых технических средств.
Основным показателем энергоэффективности оборудования является удельный расход электроэнергии - величина, равная отношению затрачиваемой оборудованием электроэнергии к объему продукции в соответствии с действующими технологиями,
цесс к полному расходу электроэнергии оборудованием за цикл его работы. КПД оборудования по электроэнергии
(цикловой) определяется по формуле:
„ ^Э.С.
^Э.Ц. =
W
(2)
где Wэ.c. - расход электроэнергии на конкретный технологический процесс, кВт-ч; W - полный расход электроэнергии оборудованием за цикл работы оборудования, кВт-ч.
На рост величины данного коэффициента оказывают влияние совершенствование конструкции оборудования, технологического процесса и оптимизация процесса управления оборудованием. КПД оборудования необходимо определять для сопоставления разноразмерных и разнотипных моделей оборудования по экономичности энергопотребления.
2. Коэффициент использования оборудования по электроэнергии (цикловой) Кж.ц., который равен отношению фактического расхода электроэнергии оборудованием к номинальному расходу (произведению суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей на время цикла его работы).
Коэффициент использования оборудования по электроэнергии определяется по формуле:
^О
К^.ц. - ,
^О.Н.
(3)
где Жо - фактический расход электроэнергии оборудованием, кВт-ч; Жо.н. - номинальный расход электроэнергии, кВт-ч.
Мо.К-1РО.НгТЦ , (4)
где ЕРо.н. - суммарная номинальная мощность установленных на оборудовании электродвигателей, кВт; Гц - время цикла, ч.
3. Коэффициент использования оборудования по мощности (цикловой) Кр.ц., который равен отношению средней (взвешенной) мощности оборудования, потребляемой за цикл, к суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей. Коэффициент использования оборудования по мощности определяется по формуле:
Ро
КР.Ц. - ур >
(5)
где Ро- средняя (взвешенная по времени цикла) потребляемая мощность, кВт.
Дополнительные показатели Кж.ц. и Кр.ц. позволяют оценить загрузку электродвигателей оборудования и уровень использования их потенциальных возможностей, определяемых полной загрузкой двигателей в течение цикла работы оборудования [5].
Наряду с оценкой энергетической эффективности использования технологического оборудования немаловажной является оценка его ресурсоэффективности. Применим для этой цели обобщенный критерий ресурсо-эффективности (Кр). Увеличение надежности, долговечности и технического уровня уже существующей техники и технологического оборудования является важной народно-хозяйственной задачей. Главным направ-
лением в решении данной задачи можно назвать повышение долговечности машин и их составных частей. Продвижение в выполнении этого направления может стать предпосылкой для создания новых технических средств и технологий, более качественных и конкурентоспособных.
Первостепенными задачами при разработке данных машин являются: увеличение производительности; снижение металлоемкости; повышение показателей надежности; с ниже н ие трудое мкост и технологического обслуживания и ремонта [6, 7, 8].
Для проведения оценки показателей надежности разработаны различные стандартные методики [9, 10]. На рисунке 2 представлена схема взаимосвяз и универсальных критериев для оценки ресурсоэффективности технических средств, предложенная д.т.н., профессором В.И. Колмыковым. К машине подводится энергия, которая не только расходуется для конкретно-определенных целей, на которые ориентирована машина, но также проявляется в отдельных ее элементах в механической, химической, тепловой и других формах, изменяя состояние материала и его деталей. В результате такого взаимодействия возникают процессы изнашивания, коррозии, деформации и др., которые приводят к уменьшению показателей надежности машины в целом [11].
Для определения ресурса на всех стадиях жизненного цикла объекта разрабатываются различные расчетные и экспериментальные методы с использованием показателей ресурса его базовых элементов. Методики расчетов основаны на анализе состояния функционирующих объектов с последующей разработкой программы расчетных и экспериментальных операций по определению характеристик условий эксплуатации, основных механических свойств исходных материалов, изготовления и эксплуатации на основе действующей нормативной и технической документации, а также с применением новых методов и средств исследований, дающих более полную или более точную информацию о состоянии элементов технических объектов и показателях их ресурса. По-
казатели ресурса можно представить в виде схемы (рис. 3) [12].
Для оценки экономической эффективности использования техники и технологий можно применить систему технико-экономических показателей (рис. 4) [1], представленную критерием экономической эффективности использования технических средств (Кэк), включающим следующие группы показателей:
а) частные показатели, например: трудоемкость ТО или ТП; энергоемкость техноло-
гических операций, материалоемкость технологических процессов и др.;
б) обобщающие показатели: себестоимость готовой продукции, капитальные вложения, приведенные затраты, прибыль, рентабельность и др.;
в) результирующие показатели, отражающие изменение частных и обобщающих показателей по сравнению с базовым вариантом - прирост объемов производства, экономия приведенных затрат, годовой экономический эффект, срок окупаемости и др.
Рабочий процесс
1
Внешние воздействия
Эксплуатационные
факторы-
- загрузка
- скорость — бремя роботы
и др.
Геаметрические параметры злементоб машины
Энергетические затраты на Выполнение работы
Затраты на техническое обслуживание и ремонт
Показатели надежности технического средстба вероятность безотказной работы, казффициент готобности, бремя безотказной работы и др.
Рис. 2. Схема взаимосвязи универсальных критериев надежности машин
Рис. 3. Показатели ресурса технического средства
Рис. 4. Основные источники экономической эффективности техники и технологий
Немаловажной при оценке эффективности использования оборудования является оценка качества [1]. Под обобщенным критерием качества (Ккач) понимается тот или иной показатель геометрических параметров технического средства или тот или иной показатель, характеризующий исходные компоненты для производства комбикормов (рис. 5). Также для технико-экономической оценки эффективности применяемого оборудования можно применить комплексный показатель эффективности (КПЭ) использования техники и технологий. Для определения данного показателя анализ оборудования производят, опираясь на функциональную иерархическую модель производственного предприятия в целом, а также иерархическую модель оборудования, основанную на ролевом принципе (рис. 6, 7) [13].
Главная цель данных моделей - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а
также выявить отношения между этими процессами. КПЭ-показатели формируются и рассчитываются на уровне 3, который связан непосредственно с управлением технологическими операциями. Не исключено, что показатели могут распространяться и использоваться в дальнейшем на уровне 4, а предшествующие уровни могут использоваться для их формирования. Функциональная иерархическая модель производственного предприятия характеризуется восемью видами деятельности: детальное календарное планирование; диспетчеризация производства; управление выполнением; управление ресурсами; управление проектированием изделия; сопровождение (отслеживание); сбор данных; анализ. Анализ КПЭ-показателей основан на использовании информации, полученной в рамках вышеизложенных видов деятельности. Последовательность этапов является основой для наиболее верного расчета данных показателей [13].
Рис. 5. Показатели качества
ь
h
Ь
I
II Уообень О
ч
ч
н
ч
! Фактический произйодстйенный процесс
I_____________________________I
Рис. 6. Функциональная иерархическая модель производственного предприятия
)
РАБОЧИЕ ЦЕНТРЫ
А СТРУКТУРНЫЕ Щ РАБОЧИЕ ЕДИНИЦЫ
V
оЗорудобание, используемое при серийном произбодстбе
'"-Г
V
У V
оЗорудобание, используемое при периодическом или
оЗорудобание, используемое при хранении или
оЗорудобание, используемое при непрерывном произбодстк
Рис. 7. Иерархия оборудования, основанная на ролевом принципе
Результаты исследований и обсуждение. На основании проведенного анализа разработана классификация показателей эффективности использования комбикормового оборудования (рис. 8). Все показатели можно разделить на 5 укрупненных групп. К первой группе относятся критерии энергоэффективности (Кэ), которые включают в себя такие показатели, как КПД оборудования по электроэнергии, удельный расход электроэнергии, коэффициент использования оборудования по электроэнергии и коэффициент использования оборудования по мощности. Вторая группа характеризуется критериями ресурсоэффективности (Кр), которые состоят из показателей надежности и долговечности
используемого оборудования. Третья группа оценивает экономический аспект использования техники и технологий (Кж). К ним относят частные, обобщающие и результирующие показатели. Четвертая ук-рупненная группа представлена критериями качества (Ккач) и включает в себя показатели геометрических параметров оборудования и параметры, характеризующие исходные компоненты для производства комбикормов. К пятой группе критериев относятся комплексные показатели эффективности технологического оборудования (КПЭ), принцип использования которых основан на обработке информации, полученной в рамках производственной деятельности предприятия.
Рис. 8. Классификация показателей эффективности использования комбикормового оборудования
Выводы. С целью рационального выбора применяемых технических средств принято использовать критерии эффективности. На основе данных анализа и оценки показателей эффективности использования комбикормового оборудования составлена классификация критериев, оказывающих максимальное влияние на эффективность работы технических средств и технологическое оборудование, которые разделены на 5 значимых групп.
Литература:
1. Муслина Г.Р., Правиков Ю.М. Методы оценки экономической эффективности новой техники и технологий. Ульяновск, 2017. 101 с.
2. Методика определения экономической эффективности технологий и с.-х. техники / Шпилько А.В. и др. M., 1998.
3. Зырянов Д.А. Повышение качества смешивания комбикормов оптимизацией конструктивно-технологических параметров горизонтального смесителя c ленточным шнеком: дис. к. т. н. Киров, 2021. 139 с.
4. Мухамадьяров Ф.Ф. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов кормов для условий Северо-Востока европейской части РФ. Киров, 1991. 63 с.
5. ГОСТ Р 54430-2011. Оборудование металлообрабатывающее и деревообрабатывающее. М., 2012. 23 с.
6. Польский Е.А. Технологическое обеспечение качества сборочных единиц на этапах жизненного цикла на основе анализа размерных связей с учетом эксплуатации // Известия ЮЗГУ. 2014. № 3. С. 8-19.
7. Коган Я. Технологические методы повышения надежности и долговечности деталей машин. М., 1988.
8. Бойцов В.Б. Технические методы повышения прочности и долговечности. М., 2005. 125 с.
9. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. М., 1987.
10. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. М., 1995.
11. О комплексных критериях надежности машин и оборудования / В.И. Колмыков и др. // Известия ЮЗГУ. 2017. № 6(75). С. 96-102.
12. ГОСТ Р 57445-2017. Железнодорожные технические средства. М.: Стандартинформ, 2019. 30 с.
13. ГОСТ Р ИСО 22400-2-2016. Системы промышленной автоматизации и интеграция. М., 2016. 66 с.
Literatura:
1. Muslina G.R., Pravikov YU.M. Metody ocenki ekono-micheskoj effektivnosti novoj tekhniki i tekhnologij. Ulyanovsk, 2017. 101 s.
2. Metodika opredeleniya ekonomicheskoj effektivnosti tekhnologij i s.-h. tekhniki / SHpil'ko A.V. i dr. M., 1998.
3. Zyryanov D.A. Povyshenie kachestva smeshivaniya kombikormov optimizaciej konstruktivno-tekhnologiche-skih parametrov gorizontal'nogo smesitelya c lentochnym shnekom: dis. k. t. n. Kirov, 2021. 139 s.
4. Muhamad'yarov F.F. Metodicheskoe posobie po opre-deleniyu energozatrat pri proizvodstve prodovol'stvennyh resursov kormov dlya uslovij Severo-Vostoka evropejskoj chasti RF. Kirov, 1991. 63 s.
5. GOST R 54430-2011. Oborudovanie metalloobrabaty-vayushchee i derevoobrabatyvayushchee. M., 2012. 23 s.
6. Pol'skij E.A. Tekhnologicheskoe obespechenie kachestva sborochnyh edinic na etapah zhiznennogo cikla na osnove analiza razmernyh svyazej s uchetom ekspluatacii // Izvestiya YUZGU. 2014. № 3. S. 8-19.
7. Kogan YA. Tekhnologicheskie metody povysheniya nadezhnosti i dolgovechnosti detalej mashin. M., 1988.
8. Bojcov V.B. Tekhnicheskie metody povysheniya pro-chnosti i dolgovechnosti. M., 2005. 125 s.
9. GOST 27.410-87. Nadezhnost' v tekhnike. M., 1987.
10. GOST 27.301-95. Nadezhnost' v tekhnike. M., 1995.
11. O kompleksnyh kriteriyah nadezhnosti mashin i obo-rudovaniya / V.I. Kolmykov i dr. // Izvestiya YZGU. 2017. № 6(75). S. 96-102.
12. GOST R 57445-2017. ZHeleznodorozhnye tekhnicheskie sredstva. M.: Standartinform, 2019. 30 s.
13. GOST R ISO 22400-2-2016. Sistemy promyshlennoj avtomatizacii i integraciya. M., 2016. 66 s.
ANALYSIS OF THE COMBINED FEED EQUIPMEN USING EFFICTIVENESS' INDICATORS M.S. Simachkova, senior lecturer A.E. Krupin, candidate of technical sciences, docent
GBOU VO «Nizhny Novgorod state university of engineering-and-economics»
Abstract. To determine the combined feed's preparation technological equipment using efficiency degree, as well as for the purpose of applied technical means' rational choosing, it's necessary efficiency criteria to use. These indicators mean an efficiency's quantitative measure, that is its numerical characteristic, which will the equipment adopt degree fully assess in specific conditions and environment assigned tasks performing. Each criterion by indicators is characterized, and in general, each criterion is a function of several indicators. In turn, each individual indicator undoubtedly depends on a number of different parameters, which either by calculating or modeling are determined. We have analyzed and evaluated the technological equipment for combined feed's preparation effectiveness. According to existing technological equipment results' analysis, in our opinion, the main criteria affecting the combined feed quality have been selected; indicators' classification that the maximum impact on the technical means and technological equipment's efficiency has been compiled. It is proposed all indicators into 5 enlarged groups to divide: the first group - criteria of energy efficiency (Ks), the second group - criteria of resource efficiency (Kp), the third group - the economic aspect of the machinery and technology using (Ksk), the fourth group - quality criteria (KKav), the fifth group - complex indicators of the technological equipment using efficiency (KPE). Keywords: analysis, quality, combined feed, criteria, equipment, parameters, resource efficiency, energy efficiency.
