CC BY
11
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С- М. КИРОВА
Том 290 1974
МЕТОДИКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СХЕМ СТАТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
А. С. БАТУРИН
(Представлена научным семинаром кафедры экономики промышленности)
Техническая разработка схем статических преобразователей является важным направлением в создании совершенных систем автоматики. Однако каждое схемное решение может быть реализовано на различных типах (марках) элементов, имеющих неодинаковую дену и обладающих отличными эксплуатационными характеристиками (коэффициент полезного действия, интенсивность отказа, точность выходных характеристик и т. п.).
Наряду с этим неодинаковы и условия эксплуатации, то есть число часов работы усилителя в год, соотношение между временем работы под нагрузкой и на холостом ходу, тариф за электрическую энергию, условия окружающей среды, требования к безотказности работы. К одному из факторов, определяющих себестоимость изготовления преобразователя, относится также объем производства и условия завода-изготовителя. Все перечисленные факторы оказывают влияние, с одной стороны, на цену статического преобразователя (капитальные вложения, связанные с его использованием), а с другой— на годовые эксплуатационные расходы-
Оценка экономичности для определенного набора факторов может быть проведена по формуле годовых приведенных затрат:
Зг — С -г Еи -К, (1)
где Зг —годовые приведенные затраты;
С —годовые эксплуатационные расходы;
Е„ — коэффициент сравнительной экономической эффективности;
К —капитальные вложения, связанные с использованием статического преобразователя.
Количественным критерием экономичности статического преобразователя для определенных условий эксплуатации принимаем минимум годовых приведенных затрат- Нахождение экономичности исполнения требует перебора большого числа вариантов, что вызывает необходимость применения ЭВМ.
В данной работе рассматривается разработка методики исследования по выбору экономичного варианта исполнения статического преобразователя для различных условий производства и эксплуатации.
Поскольку в формуле годовых приведенных затрат Е„ = 0,12— величина нормативная [1], переменными величинами являются С и К. Исследование же следует начинать с капитальных затрат, так как без этого нельзя определить элементы эксплуатационных расходов..
Капитальные вложения включают: цену статического преобразователя, транспортные расходы и затраты, связанные с монтажом
71
на месте эксплуатации. Наибольший удельный вес в капитальных затратах составляет цена. Поэтому прежде всего определим цену преобразователя.
Цена статического преобразователя включает полную себестоимость изготовления и прибыль предприятия. Наиболее точно полная себестоимость изготовления может быть определена калькулированием для определенных условий изготовления.
В нашем .случае, когда отсутствует технология, составить калькуляцию нельзя.
В условиях имеющейся информации (известно схемное решение, математические зависимости для определения параметров элементов схем, входные и выходные параметры статического преобразователя) мы можем воспользоваться укрупненными методами определения себестоимости изготовления. Наиболее приемлемым для нас будет метод определения себестоимости по удельному весу материальных затрат в аналогичных изделиях. Математически это выражается так:
Сп = ^-100, (2)
У м
где Сп — полная себестоимость статического преобразователя;
Мп — материальные затраты преобразователя;
Ум - удельный вес материальных затрат в полной себестоимости аналогичных изделий, в процентах.
Материальные затраты статического преобразователя составляет стоимость элементов схемы с учетом транспортно-заготовительных расходов.
Для определения стоимости элементов необходимо на основе выходных и входных параметров статического преобразователя по формулам найти параметры соответствующего элемента, а затем выбрать элемент по соответствующему прейскуранту и одновременно взять цену элемента- Последовательное определение элементов и их цен позволяет определить материальные расходы как
п
мп = 2ч - <3>
(О 1
где п — число элементов схемы;
Ц/ — цена по прейскуранту ¿-го элемента.
Эта операция может быть выполнена на электронно-вычислительной машине (ЭВМ). Для ее осуществления в память машины засылают параметры элементов и их цены, которые могут быть использованы для изготовления статического преобразователя- Наряду с этим в память машины засылаются математические зависимости, на основе которых могут быть определены параметры элементов схемы. Используя входные и выходные параметры, а также математические зависимости, ЭВМ сама выбирает элементы по заданным условиям. В этом случае осуществляется машинное проектирование статического преобразователя.
Так как функции элемента могут выполняться различными типами (марками) элементов, то машина переберет все возможные наборы одной и той же схемы, а тем самым определит различные материальные затраты (МД).
Известно, что удельный вес материальных затрат в аналогичных изделиях Ум изменяется от масштаба производства. Поэтому Ум принимаем изменяющимся от 30 до 50% и соответственно получим множество себестоимостей при различных масштабах и условиях производства.
Для перехода от себестоимости к цене и далее к капитальным вложениям воспользуемся коэффициентами, то есть
К^С П-КГК2, (4)
где К — капитальные вложения, связанные с использованием статического преобразователя;
К1 — коэффициент, учитывающий прибыль предприятия, принимаем К1 = 1,10 [2];
К2 — коэффициент дополнительных затрат по транспортировке до •потребителя и монтажу, принимаем Кг= 1,05.
Обобщенная формула для определения капитальных затрат будет
-(5)
# м
Обозначения тс же, что и в формулах (1), (2), (3), (4), приведенных ранее.
На основе формулы (5) будет получено множество значений капитальных затрат (К), которые используются для дальнейших исследований.
Годовые эксплуатационные расходы (С) для статического преобразователя включают следующие затраты:
а) амортизация на реновацию, так как рассматриваемое изделие не подвергается капитальному ремонту;
б) расходы на текущие ремонты;
в) стоимость потребляемой электрической энергии.
Затраты по заработной плате обслуживающего персонала не включаются, так как схема работает в автоматическом режиме.
Амортизация на реновацию для статических преобразователей по действующим нормам составляет 10%- При этом амортизационный период составляет 10 лет. Однако известно, что полный ресурс работы статического преобразователя равен 30000 часов. Следовательно, норма амортизации 10% соответствует 3000 и менее часов работы в год. При большем <числе часов работы, а именно 4000, 6000, 8760 часов в год, срок службы преобразователя сокращается и тем самым должна быть увеличена норма амортизации на реновацию, то есть при 4000 4000
часов работы —— .100=13,31%, при 5000 ч.— 17%, при 6000 ч.— 3000С)
20%, при 8760 ч. (непрерывный режим работы) —30%. Годовая сумма амортизации определяется по формуле
(6).
где Аг — годовая сумма амортизации на реновацию; На — норма амортизации в процентах.
Для нашего случая при годовом числе работы до 3000 часов — ■10%; 4000 ч.— 13,3%; 5000 ч.—17%; 6000 ч.—20%, 8760 ч,— 30%.
Расходы на текущие ремонты могут быть подсчитаны, исходя из интенсивности отказов отдельных элементов схемы, по следующей формуле:
т
Р = Т-К,-2Н/^Ц/, (7)'
1
где Р — годовые ремонтные расходы;
Т — число часов работы преобразователя в течение года, принимаем:
1000, 2000, 3000, 4000, 5030, 6000, 8760 ч. т — число различных типов элементов в схеме преобразователя; Hf — количество элементов ¿-го типа (марки); '^■--интенсивность отказов ¿-го типа (марки) элемента; Ц, — цена ¿-го элемента по действующему прейскуранту; К, — суммарный коэффициент, учитывающий : транспортно-загото-вительные расходы, связанные с приобретением элементов схем (1,05), заработную плату и косвенные расходы. Принимаем значение К3 в пределах от 2 до 3, что соответствует удельному весу материальных затрат 30—5096 Стоимость потребляемой энергии может быть определена по формуле
Эвт>'(тр ~ +Т**Рх)' (8)
где Э — годовые затраты, связанные с потреблением энергии;
Тр — время работы преобразователя в режиме полной нагрузки; Рв —выходная мощность преобразователя;
— к. п. д. преобразователя, по данным технических исследований может быть принят 0,90; Тэ — двухставочный тариф на электроэнергию, колеблется для разруб
личных энергетических систем в пределах 0,0063—0,090 ——1 ,
квт.ч
а среднее значение-----0,013 ^^' . В исследованиях этим по-
квт.ч
казателем можно варьировать;
Тх — время работы на холостом ходу, - ;
год.
Рх — мощность, потребляемая в режиме холостого хода. В ряде случаев Тх составляет незначительный удельный вес, и тогда формула принимает вид
э = Тр. (9)
7J
В целом годовые эксплуатационные расходы (С) могут быть определены по формуле
С-^ + т-к:,|н,ц, + т9(тр.А + Тх.Рх] . (10
Исходными данными для проведения исследования являются:
1) принципиальные схемы статических преобразователей;
2) перечень элементов, входящих в каждую схему;
3) типы (марки) элементов, которые могут выполнять, функции в схемах;
4) данные по основным техническим параметрам и ценам на выпускаемые типы (марки) элементов, которые могут быть использованы в схемах статического-преобразователя;
5) входные и выходные параметры схем статических преобразователей;
6) математические зависимости для определения параметров элементов и порядок их расчета;
7) варьируемые значения для проведения исследования, о которых упоминалось ранее;
8) формула количественного критерия
V ICO) yM
m
-f T • K, 2 H;h Li,/ + Тэ (тр A + Tx Px j , (11)
,, 100 К, Ко v,, /-Ч где К =---• 2 (о).
У м I
Порядок проведения исследования на ЭВМ предопределяется формулой количественного критерия (11).
В первую очередь в память машины вводятся все постоянные величины: Е, таблицы параметров и корреляционные зависимости цен элементов от параметров,/.,., коэффициенты Кь K?, К3 и варьируемые значения Ум, Т, На, Тр, ТХ1 Тэ.
Затем в память машины вводятся входные и выходные параметры статического преобразователя (í/n, /н, Zu), а также математические формулы для выбора элементов-
Решение задачи начинается с расчета параметров элементов по формулам и выбора их из памяти машины по определенному логическому критерию. В результате находим Ц,- или их набор, если имеются различные типы (марки) элементов, способные выполнять заданные функции в схеме. Этот этап является машинным проектированием статического преобразователя- Перебор всех элементов создает различные варианты схем и позволяет определить все возможные значения (К) капитальных затрат, связанных с использованием статического преобразователя. На этой стадии возможно получить данные ■по капитальным затратам при различных наборах варьируемых параметров: типы (марки) элементов, Ум = 30, 35, 40, 45, 50. Наряду с этим можно дополнительно варьировать значениями Un и 1н при одной и той же мощности статического преобразователя и тем самым найти оптимальные Un и 1Н, при которых достигаются минимальные капитальные затраты преобразователя (5).
В целом реализуется формула годовых затрат (11). Получаем набор значений Згдля различных вариантов. Из этого набора следует выбирать минимальные значения для определенных вариантов и условий эксплуатации. Наряду с этим следует иметь данные для их сопоставления с максимальными значениями годовых приведенных затрат в данном наборе.
Решение задачи в полном объеме можно представить следующим образом. Берем один изменяющийся параметр, варьируем его значениями и находим годовые приведенные затраты (11) при постоянных величинах остальных варьируемых параметров. Машина выбирает минимум из полученного ряда и его основные данные. Кроме того, необходимо сопоставить найденный минимум с максимальным значением, чтобы установить степень экономичности полученного решения. В результате имеем первое оптимальное решение.
Затем изменяется второй варьируемый параметр при постоянных значениях остальных. И так повторяется до тех пор, пока не будут ■ перебраны все варьируемые параметры- Для каждого перебора будем иметь экономичное решение и вся область будет исследована.
ЛИТЕРАТУРА
1. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложении. М., 1969.
2. А. А. Ко шут а. Цена и экономическая эффективность машин. М., «Экономика», 1969.
3. Е. К. Смирнидк и и. Экономика и машина. М., «Экономика», 1970.
