Экономическая эффективность сверхпластического деформирования при мелкосерийном и среднесерийном производстве тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Экономическая эффективность сверхпластического деформирования при мелкосерийном и среднесерийном производстве"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВНС1НИ 1КОЛЕ

МОСКОВСКИЙ ГОСЗДАРСТВЕНННИ ИНСТИТЗТ СТАЛИ И СПЛАВОВ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЗНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

Рге од -

'Чоа

ЗДК 658.011.46:621.983.011:539.37

ВОРОБЬЕВ Александр Григорьевич

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ МЕЛКОСЕРИЙНОМ И СРЕДНЕСЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность 08.00.05 - "Экономика, планирование и организация управления народным хозяйством и его отраслями"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСМЕЙ «КОЛЕ

МОСКОВСКИЙ Г О СУДАР СТВ ЕНННИ ИНСТИТЗТ СТАЛИ И СПЛАВОВ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

УДК 658.011.40:621.983.011:539.3?

ВОРОБЬЕВ Александр Григорьевич

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ МЕЛКОСЕРИЙНОМ И СРЕДНЕСЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специально сть 08.00.05 — "Экономика, планирование и организация управления народным хозяйством и"его отраслями"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Диссертационная работа выполнена в Московской Государственно» институте стали и сплавов на кафедре "Экономики и Менеджмента".

Научный руководитель -академик РАЕН, доктор технических наук В.А. РОМЕНЕЦ

Научный консультант -член-корреспондент РАЕН, доктор технических наук О.М. СМИРНОВ

Официальные оппоненты -доктор экономических наук, профессор В.В. ГЛУХОВ кандидат экономических наук Б.Г.КИСЕЛЕВ

Ведущее предприятие -

Государственный научно-исследовательский институт сплавов и обработки цветных металлов ГИПРОЦВЕТМЕТОБРАБОТКА

Защита диссертации состоится 1994 года в часо!

на заседании Специализированного Совета Д.053.08.05 при Носковско] Государственном институте стали и сплавов (Технологическом Университете) по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московскоп института стали и сплавов.

Автореферат разослан апреля 1994 года.

Спрвки по телефону: 236-99-25.

Нченый секретарь

Специализированного Совета

доктор экономических наук, профессор '

».С. 1А1УРИ

Обеспечение развития отраслей машиностроения при ограниченных ! настоящее время сырьевых и дененных ресурсах возмонно только за :чбт значительного снижения материалоемкости и энергоемкости продукции. Одним из перспективных направлений ренения задачи использо-1ания ресурсосберегающих и безотходных технологий при производстве онкостенных деталей и изделий в условиях мелкосерийного и сред-[есерийного производства является применение технологии сверх-[ластического деформирования (СПД) материалов с ультранелкозер-[истой структурой.

По сравнении с традиционными методами получения таких деталей шогооперационной листовой птамповкой СПД обладает рядом преиму-[еств, к числу которых относятся низкие энерго-, капитало- и трудо-1атраты изготовления, высокий коэффициент использования металла КИИ), возможность получения слохнопрофильных изделий на маломощном фессовоы оборудовании и простой, относительно недорогой оснастке.

Суцественное раснирение возможностей технологии 6ПД и дизай-1ерских ренений при конструировании деталей может быть достигнуто 1рименением новых сверхпластичных материалов, созданных специально 1ля СПД, в частности сплавов из цветных металлов и металлокерамики, збладавщих повышенным ресурсом деформационной способности и искли-1ителы10 низкими напряжениями течения.

В настоящее время достаточно глубоко разработаны технологи • «еские аспекты применения СПД по многим направлениям ее использова-1ия. Однако иирокое освоение технологии СПД с использованием таких «атериалов сдерживается из-за недостатка экспериментальных и аналитических технико-экономических данных по использовании данной тех-юлогии в производстве и единого методического подхода по оценке экономичности технологического процесса.

Медленные темпы развития технологии СПД объясняются рядом объективных причин:

- ограниченной номенклатурой сверхпластичных сплавов и малым збъемом их производства:

- отсутствием серийного выпуска оборудование и формообразующей оснастки для СПД:

л.

- недостаточностью сведений о экономической эффективности применения технологии СПД в конкретных производственных условиях.

Поэтому возникла необходимость проведения комплексного экономического исследования и обобщения всех полученных результатов применения технологии в промышленности России и бывшего СССР.

В связи с этим целью настоящей диссертационной работы явилось определение роли и места СПД в развитии направлений применения обработки металлов давлением, путей эффективного использования в условиях мелко- и среднесерийного производства существующих промыв-ленных предприятий и образовывающихся новых фирм при производстве деталей и изделий самого разного назначения, в том числе товаров народного потребления.

Цель диссертационной работы обусловила необходимость решения следующих задач:

- технико-экономический анализ отечественного и зарубежного опыта применения технологии СПД:

- анализ существующих методов расчета экономической эффективности научно-технических мероприятий и классификация способов расчета экономического эффекта:

- разработка методического подхода и методических особенностей определения эффективности технологии СПД по направлениям использования:

- создание экономико-математической модели определения технико-экономических показателей при производстве деталей и изделий по технологии СПД. Реализация модели на ПЭВМ типа РС/АТ - 286/306;

- определение граничных условий и экономической эффективности применения технологии СПД по направлениям использования.

Решение поставленных задач базируется на следующих основных положениях:

1. При разработке и внедрении технологии СПД наряду с обеспечением необходимой производительности оборудования повышается значение требований обеспечения экономичности процесса и качества изготавливаемых деталей.

2. Предлагаемые в действующих в настоящее время методиках *

рекомендациях методы расчета эффективности имевт единую основу и разлкчантся в основном способами расчета затрат и результатов и с учетом фактора времени.

3. К выделенным направлениям использования технологии СПД необходимо применение единого методического подхода с учетом особенностей технологии при расчетах экономической эффективности.

Научная новизна работы заклвчается в следующем:

- разработаны методические подходы по расчету экономической эффективности использования технологии СПД с учетом ее особенностей для различных типов изделий, предусматривавшие установление граничных условий ее внедрения, определение серийности выпуска и цены продукции, финансовув оценку проектов применения технологии СПД;

- разработаны методические подходы по анализу экономической эффективности использования компьвтерного моделирования для проектирования рациональных режимов применения технологии СПД.

Практическая значимость работы состоит в том. что: *

- дан подробный экономический анализ практического применения .. технологии СПД за рубежом при производстве изделий военно-промыж-ленного и гражданского назначения и опыта использования данной технологии на протяжении последних 6 лет на различных машиностроительных и металлургических предприятиях России.

- разработана и реализована на ПЭВМ экономико-математическая модель определения технико-экономических показателей, расчета экономической эффективности и серийности производства конкретных изделий при использовании технологии СПД;

- определена экономичность и граничные условия применения технологии по направлениям использования технологии СПД, даны рекомендации по повыженив эффективности ее применения.

- проведены конкретные расчеты с экономическими рекомендациями для использования технологии в качестве базовой на вновь образуемых Фирмах.

Достоверность полученных данных обосновывается использованием при проведении расчетов экономичности конкретных данных предприятий, где проводилось промышленное внедрение технологии СПД (Курское

ПО "СЧЕТМА1", НПО "МАШИНОСТРОЕНИЕ". фирма "ЭСТОФ". Кировский завод по обработке цветных металлов, институт проблем сверхпластичности материалов АН СССР, фирма "ЭЛЬТРАФОРМ").

Апробация работы. Основные положения работы были доложена и обсуждены на IY Всесоюзной конференции "Сверхпластичность металлов" (Зфа . 1989г.); на 44 научной конференции студентов и молодых ученых Московского института стали и сплавов, секции информатики и экономики ( МИСиС. 1990г.); на II китайско-советском семинаре по теории и технологии кузнечно-жтамповочного производства ( Пекин, 1990г.); Session 10. Poster Presentation Analysis and Application of Superplastic ForMing. Abstracts International Conference on Superplasticity in Advanced Materials - ICSAH-91 С 1991. Osaka. Japan ), защищены авторским свидетельством "Устройство для листовой формовки в состоянии сверхпластичности " Н: 1687334 от 01 июля 1991г..

Исследования выполнялись с 1988 года в соответствии с планоь научно-исследовательских работ по создании перспективных технологических процессов получения и обработки сверхпластичных материалов i совместной научно-технической программой "Сверхпластичность" проблемной лабораторией деформирования сверхластичных материалов и кафедрой экономики и менеджмента Московского института стали и сплавов.

Логическая схема приведения исследования определила следупщу] последовательность изложения материала:

Введение.

Глава 1. Анализ современного состояния развития технологи сверхпластического деформирования.

Глава 2. Методические особенности определения экономическо эффективности применения технологии сверхпластического деформирова ния.

Глава 3. Экономическая оценка направлений применения техноло гии СПД.

Заключение.

Диссертация содержит 199 страниц текста, в том числе 17 ил

лвстраций. 9 таблиц, ? приложений. Список литературы включает 106 наименований.

Краткое содержание работы.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ.

Традиционная для машиностроительных отраслей технология производства тонкостенных деталей слохного профиля, основана на использовании методов листовой штамповки и механосборки. Она. как правило. характеризуется низким коэффициентом использования металла, требует сложного прессового и механосборочного оборудования, высокой трудоемкости слесарных и сборочных работ, большого количества комплектующих единиц и крепежных изделий. Указанные недостатки в значительной мере устраняются при внедрении новой технологии, использующей эффект сверхпластичности материалов. Технология сверхпластического деформирования (СПД) позволяет получать нет маломощном оборудовании различные типы конструкций при ощутимом снижении себестоимости и массы изделия.

Одним из направлений, наиболее полно реализующих особенности сверхпластической деформации является листовая сверхпластическая формовка (СПФ).

Сверхпластическая формовка является технологией, использующей возможности сверхпластичности материалов подвергаться удлинению на несколько сотен процентов без шейкообразования и локального разрушения. Процесс осуществляется в диапазоне температур выше половины температуры плавления и чувствителен к скорости плавления и к скорости деформации. При оптимальных температуре формовки деформирование составляет несколько сотен процентов в час, следовательно для получения сложных форм с мелкими элементами и малыми радиусами, полное время формовки может составлять несколько часов.

При сочетание технологии СПФ с процессами диффузионной сварки ( СПФ/ДС ) обеспечивает производство широкой номенклатуры изделий, которые крайне затруднительно изготавливать какими-либо другими способами, в частности, например, различные типы многослойных

конструкций, обычно используемых в авиационной и азрокосмической технике.

Основные преимущества СПФ:

- возможность получения деталей сложной формы за одну-две Формообразующие операции в отличие от традиционных технологий производства тех же деталей многопереходной итамповкой или другими способами:

- относительно низкая стоимость оснастки, обусловленная использованием одного основного инструмента взамен точно сопряженной пары пуансона и матрицы или многопозиционных штампов;

- низкие капитальные затраты на оборудование, т.к. используемые яеформирувщие усилия относительно малы.

Однако, процесс имеет ряд особенностей, обычно рассматриваемые как недостатки:

- необходимость специальной подготовки ультрамелкозернистой (ЗМЗ) структуры полуфабрикатов, которая осуществима для относительно небольшого числа металлических сплавов:

- сравнительно высокие температуры формовки-порядка 0.5...0.7

Тпл:

- относительно низкую производительность процесса:

- разнотолщинность стенок формуемых деталей.

При оценке экономической эффективности СПД, в частности СПФ из листовых алпминиевых сплавов необходимо учитывать малую скорость деформации, которая значительно удлиняет рабочий цикл по сравнении с циклом при традиционном способе мтамповки. Сверхпластичный алюминиевый сплав в 2 ... 3 раза дороже обычного алюминиевого сплава. Вместе с тем. для СПФ характерны малые затраты на инструмент (2 .. ____ 10 У. расходов на оснастку для холодной штамповки) и незначительный его износ. Для традиционных же способов холодной листовой штамповки необходимым условием является использование дорогостояце-го взаимосопряженного металлического инструмента. Цикл изготовление детали при этом мал, поэтому в условиях массового производства стоимость единицы продукции низка.

Сверхпластическая формовка применима тогда, когда высокие из-

СВЕРНПЛАСТИЧЕСКАН ФОРМОВКА СПЛАВОВ С

У МЗ СТРУКТУРОЙ /АНАЛИЗ ЗАРУБЕЖНОГО ОПЫТА/

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

СХЕМА ПРОЦЕССА

ГАЗ

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА-Р-ДАВЛЕНИЕ. МП А Т - ТЕМПЕРАТУРА,0 С X - ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ. С

50 500 5000 50000- Ц.щ^ГБД

1-СЛЕСАРНАЯ ОБРАБОТКА

2- СПФ

3-ЛИСТОВАН ШТАМПОВКА

НОНС1РУМЦИП МЕ'1 иД ИЗ гашв/титу спш/дс сборка ЗАМЕНА СПИ ЖЕ .НИЕ ёёса^г

В1_АЫЗ-НЕСиЩАЯ структура нрыпа собиралась из ти тановын деталей 41 ЗО-

ПАРНАС РАМЫ ИА1_5И11Ы В 1 пкзк вспЬмёгат, сипового агр. В1 СПШ имш/ас^ СПФ/АС МЕНАНИЧ. РАЗРАБАТЫВАЛСЯ ИЗ ТИТАНР АЛЮМИНИВАП сато ван нонс1рунция 55 • 43.5 33* ча •

50 31 •

ПО 1 ДВИГЛТЕГ1П люк. ШАССИ Т-ЗВ СПФ/АС СПФ/ДС 34 яктэамг 5млн $

—..— 2

затыпш с-17 СПФ/АС -и- 15 25 *

воздунтршод в СПФ/ЛС собирался из стапьныи деталей ЧО 50 е

преокрыпок НЧА силового агр. в« СПФ/АС собирался из апю миниевын деталей за !□ *

спасательный г1юн вае \25fBUU СПФ/АС -•<- за !□ "

форсунна сшппа г15 СПФ/АС титановая сотовая конструкция ча Н.А. ...

& СНИЖЕНИЕ I КГ ПОПЕТШП] ВЕСА ШШ$ УЭ

Рис. 1

держки на оснастку, характерные для массового производства, превосходят результирующее снижение себестоимости единицы продукции, с другие способы с низкой стоимостью оснастки, такие как атамповке резиной или формовка обтяжкой по пуансону, не позволяет получить требуемую деталь сложной формы. Сочетание малых затрат на оснастщ с более высокой, чем при массовом производстве, стоимостью детали, обуславливает оптимальные для СПФ объемы производства от 50 д( 5000 деталей (рис. 1.).

Интервал объемов расширяется с увеличением сложности изделия, особенно, когда изготовление составного узла заменяют одной деталью. Последнее является одним из главных достоинств СПФ. поскольку устраняет сварные и другие соединения, повышает точность и сокращает время сборки продукции.

Для штамповки трубопровода по обычной технологии потребовалос! бы 44 инструмента. Для СПФ требуется только четыре инструмента, чт! снижает затраты труда на 40 У. и сокращает время изготовление инструмента с 7 ... 10 месяцев до 6 ... 10 недель. Значительно ко роче для СПФ и подготовительно-наладочный период, в связи с че расходы на оснастку на ранних стадиях проектирования существенн ниже, чем для обычного жтампового инструмента.

Технико-экономические показатели использования СПД определя ются с учетом номенклатуры, объемами производства и специфически требований к изготавливаемым изделиям. Перспективным, с точки зре ния экономии металла и снижения трудоемкости, является перепроекти рование деталей специально для изготовления их по технологии СПД.

В результате анализа патентной документации и научно-техни ческой литературы можно сделать вывод, что основными тенденциям развития процессов сверхпластического деформирования узлов и дета лей является создание специализированного оборудования и увеличен« количества его функциональных систем, позволяющих управлять прс цессами формообразования деталей в ручном или автоматическом реж» ме, использование сложных схем формовки на базе специализированног оборудования для СПД. оптимизация режимов деформирования и примени ние сложных сверхпластичных полуфабрикатов.

тг.

Однако, опубликованные до настоящего времени в научной литературе С!Р. и Европы экономические данные о эффективности нового технологического процесса носят ограниченный и отрывочный характер.

Опыт экономического анализа практического применения технологии СПД в СССР обусловил постановку задачи тщательного изучения экономических проблем применения этой технологии в различных производственных условиях, разработки методических подходов и выполнение на их основе с помощьп пакета программ экономических расчетов в современных условиях.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ.

Исходя из задач исследования, для оценки эффективности сверх-гтластической формовки был разработан ряд методических положений, имеющих целью обеспечение единого методологического подхода к определении экономической эффективности технологии СПД Ш) различным направлениям использования.

Действующие методические материалы по определению эффективности капитальных влокений мохно классифицировать по используемым в них способам расчета экономичности.

Применяющиеся в действующих методиках и методических рекомендациях способы, расчета экономического эффекта в основном различается:

1. По способу учета фактора времени:

П) необходимость учета п расчете интегрального экономического эффекта эффекта за весь период осуществления научно-технического мероприятия;

I)) достаточность учета в расчете годового экономического эффекта .

Вариант (А) реализован в Методических рекомендациях [11. в которых предполагается его применение для расчета эффективности мероприятий. характеризующихся длительными сроками осуществления затрат и неравномерностью получения результатов во времени. Вариант расчета годового экономического эффекта реализован в других

' 12. действующих методиках [2,3].

2. По соотноненив затрат и результатов в вариантах осуществления научно-технического мероприятия:

А) Варианты научно-технического мероприятия характеризуются различными затратами и различными результатами, т.е. прежде всего, объемом производства и уровнем качества производимой в результате осуществления мероприятия продукции.

Б) Сравниваемые варианты осуществления научно-технического мероприятия характеризуются равными результатами, т.е. одинаковы или приведены в сопоставимый вид по объему производства продукции.

3. По выбору базового варианта для расчета экономического эффекта:

А) Существующего до начала осуществления научно-технического мероприятия базы для расчета эффекта;

Б) Какого-либо альтернативного варианта осуществления мероприятия.

1. Методика определения эффективности капитальных вложений. Утв. Госпланом СССР 10.11.88. 11.: 1988, 17с..

2. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий.направленных на ускорение научно-технического прогресса. Утв. Госпланом СССР и Президиумом АН СССР от 03.03.88. N60/52 М.: 1988, 17с..

3. Методика С основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. Утв. пост. ГКНТ СССР, Госпланом СССР, АН СССР и Госкомизобретений от 14.02.1377, Но 48/16/13/3. - П.. 1977. 55 е..

В результате анализа методических материалов определения экономической эффективности при разработке методических подходов определения направлений эффективного использования технологии СПД принята концепция Методики [3], отвечающая требованиям обеспечения единого методического подхода ко всем вариантам расчетов экономической эффективности и позволяющая точно учесть особенности техно-

логии Cll/I (осуществление практического внедрения и применения осуществляется в краткосрочный период времени).

Выбор сравнительно более экономичного варианта в данной исследовательской работе предлагается производить, исходя из достижения экономии на приведенных производственных затратах.

Экономия на приведенных производственных затратах (ûî13) определяется как разность их значений по базовому и новому вариантам: лПЗ/п/ = П3/н2/ - ПЗ/nl/, (1. )

Приведенные производственные затраты, обусловленные производством и реализацией продукции данного наименования. ПЗ (п.) по каждому варианту рассчитываются по формуле:

ПЗ/п./ = И/п/ + ЕСн.х.) * К(п), (2.)

где ЕСн.х.) - норма производственной эффективности дополнительных капитальных вложений, ( руб./год)/руб. :

КСп) - вложения в основные и оборотные средства предприятия, применяемые при изготовлении продукции данного типоразмера, руб.

И(м) - издержки предприятия, обусловленные производством и реализацией данной продукции (руб./год), определяются как сумма:

V

И( X ) С( X ) i К( X ) ) X [ (И а) * li(.i) I / (3.)

а=1

/ 100 + li(iior) * PH. где СС X ) - полная себестоимость годового объема продукции руб./год;

Kl X ) - новые капитальные вложения и имеющиеся производственные фонды, используемые при изготовлении данной продукции, осуществляемые в течение года, руб.:

V - число видов кредита, используемых при осуществлении варианта улучаени.ч производства изделий;

6(a) - плата за банковский кредит а-го вида, У. в год; DCa) - банковский кредит а-го вида, руб.: Б(пог.) - объем погашения кредита, руб./год;

PI1 -'сумма фиксированных (рентных) платежей предприятия, приходящихся на изделия, руб./год.

Норма производственной эффективности дополнительных капитальных

вложений но сути, назначении и порядку определения подобна норме и народнохозяйственной эффективности ЕСн.х.). Она показывает мини мальный размер годовой экономии на издержках предприятия в расчет на 1 руб. дополнительных капитальных вложений, достаточный с точк зрения получения предприятием максимально возможной прибыли от про изводства и реализации всей совокупной продукции. Величина ЕСн.х. должна рассчитываться для отдельных производств как часть комплекс, показателей сравнительной экономической эффективности произ водственных ресурсов, находящихся в его распоряжении.

Капитальные вложения К(п). принимаемые к расчету при определе нии производственной эффективности вариантов, охватывают вложения I основные и оборотные средства предприятия, осуществляемые за сче собственных источников, банковских кредитов, а также стоимость име ющихся средств (оборудования зданий, оснастки и т.д.), используемы; по варианту.

Принимается, что величина аПЗ(п) характеризует годовой экономический эффект, достигаемый при применении нового варианта.

В случаях, когда И(п2) < И(п1) на оИ(п), а К(п2) > К(п1) не аК(п), при прочих равных условиях выбор более экономичного вариант; может быть сделан на основании превышения показателя расчетной экономической эффективности дополнительных капитальных вложений, установленной для предприятия нормы производственной эффективности их, когда

И/п1/ - И/п2/

( Е(р.х) =------------- } > ЕСн.х.). (4..

К/п2/ - К/п1/

Сравнительная производственная эффективность дополнительна капитальных вложений К(п) может быть установлена и в обратной форме - путем расчета показателя срока окупаемости их экономией на издержках предприятия и сопоставлением его с установленной для предприятия нормой Такого срока . При этом

Кн.х) = 1 / Е(н.х). (5. ]

Показатель экономии 11а приведенных собственных затратах о!13(п.) может быть использован для характеристики экономичности со-

поставляемых n<t[)и.што» н ситуациях, когда ими не предусматривается использование других, кроме капитальных вложений. авансируемых из средств, находящихся в распоряжении предприятия. Если варианты, помимо издержек предприятия и капитальных вложений, существенно различаются и по расходу ограниченных средств (ресурсов), возникает необходимость расчета более общего экономического показателя.

Необходимость единого методического подхода к определении направлений использования технологии СПД предопределила разработку методики проведения расчетов по исследовании эффективности внедрения технологии СПД по последовательным этапам расчетов.

Были выделены следующие этапы расчетов:

3jan I. Анализ круга технических задач, режение которых возможно с использованием технологии СПД.

^ Этап II. Определение технико-экономических показателей использования технологии СПД и альтернативных технологий для режения выделенных задач.

I

Этап III. Сравнение технологий между собой и выделение задач; режение которых более эффективно с использованием технологии СПД.

Этап IV.. Оценка экономической эффективности использования технологии СПД в условиях неопределенности.

Первый этап включает в себя анализ практических результатов внедрения технологии СПД, определение производителей и потребителей сверхпластичпскпго материала, изделий и деталей, определения ожидаемой динамики развития на перспективу. Особое внимание уделяется тем видам изделий, качественные эксплуатационные показатели которых (износостойкость, прочность и др. ) отстают от требований потребителей или производство которых характеризуется низкими технико-экономическими показателями (высокая себестоимость, срок внедрения и др. ).

После выделения круга задач, техническое режение которых возможно с использованием технологии СПД, производится укрупненная оценка технической и экономической целесообразности производства выделенных видов продукции с использованием технологии СПД. В первую очередь даются рекомендации о возможности обеспечения техно-

логии СПД исходный сырьем, <1 также требуемого иронии качества продукции, объемов производства. Параллельно оценивается укрунненно уровень капитальных затрат на внедрение технологии СПД.

К дальнейшему рассмотрению допускаются варианты применения " технологии СПД, которые могут обеспечить производство продукции с уровнем качества не ниже базового. Если имеется возможность повысить качество продукции, то данный вариант допускается к дальнейшему рассмотрению независимо от изменения себестоимости изделия. Если уровень качества продукции приблизительно равный, то оценивается себестоимость. При условии оценки себестоимости деталей или изделий ниже базовой или незначительно выше, вариант допускается к дальнейшему рассмотрению. Если технология СПД не обеспечивает базо-

I

вого уровня качества продукции, вариант дальше не рассматривается.

Также на этом этапе проводится отбор технологий, позволяющих решить другими способами техническую задачу производства определенных видов продукции. Для оценки эффективности применения технологии СПД по направлениям использования, согласно излагаемой методике выделяются объекты, по которым имеется возможность получения достоверных данных. Затем делаются обобщающие выводы по данному виду продукции, которую предполагается выпускать с помощью технологии СПД.

Па этапе II производится определение следующих показателей использования технологии СПД и альтернативных технологий для осуществления рассматриваемого варианта:

1. Качественные показатели производимой продукции;

2. Производительность и объем производства:

3. Расход и стоимость основного материала на готовую продукцию;

4. Себестоимость производства продукции при использовании технологии:

5. Капитальные затраты на осуществление мероприятия.

Данный этап является наиболее трудоемким в цепи расчетов.

На II и 1и этапах предусматривается определение граничных условий эффективности применения технологии СПД с точки зрения объ-

емов производства продукции и ыоыснт перехода производства от базовой технологии к технологии СПД.

Для определения эффективности применения технологии СПД в конкретных производственных условиях и нахождения оптимальных параметров ее работы, проведения исследования влияния производственных и внежних факторов на технико - экономические показатели в ходе исследования была составлена экономико-математической модели, цельи которой является ревение задачи количественного определения влияния различных экономических и технологических факторов (производительность оборудования, цены заготовки, отходов, основных и вспомогательных материалов, коэффициента использования материала, нормы расхода материалов, структура и коэффициент загрузки оборудования и др.).

Использованные в модели независимые переменные (параметры) разделены на две основные группы:

I. Управляющие параметры:

II. Справочные параметры.

К группе управляющих параметров отнесены: календарный фонд времени работы оборудования в исследуемом периоде, коэффициент использования оборудования, коэффициент использования металла, годовая программа выпуска и другие.

К группе справочных параметров отнесены: цена используемой заготовки, цена отходов металла, стоимость производственных фондов, нормы амортизации оборудования и другие.

Результирующими показателями модели являются: себестоимость выпуска продукции, определение дополнительных капитальных вложений, расчет годового экономического эффекта, серийность производства.

Могут быть рассчитаны также некоторые другие результирующие показатели (производительность труда, затраты на рубль товарной продукции, фондоемкость и фондоотдача/ и др.). При анализе можно установить величины относительных изменений себестоимости за счет влияния разных факторов.

Финансовую оценку проектов использования технологии СПД можно провести в виде ' анализа безубыточности. Лнализ безубыточности

определяет точку безубыточности - точку, при которой доходы от продан равны издержкам производства. Точка безубыточности монет быть также выражена в виде произведенных физических единиц или уровня используемых мощностей, при котором доходы от продажи и издержки производства равны." Анализ безубыточности следует рассматривать лижь как инструмент, дополняющий вышеописанный методы оценки принимаемых технологических режений и может быть полезным при определении влияния изменения цены единицы товара, постоянных и переменных издержек производства на точку безубыточности проекта.

Сравнение безубыточной цены с расчетной ценой продаж при полном использовании мощностей дает возможность определить запас надежности для регулирования цен, особенно в начальный период проникновения на рынок. Запас надежности в отношении объема производства определяется, уровнем использования мощностей в точке безубыточности и предполагаемым полным использованием производственной мощностей.

Анализ безубыточности является полезным инструментом и для финансового планирования. Для того чтобы обеспечить ежегодное погаже-ние банковского кредита для использования новой технологии, можно рассчитать дополнительную точку безубыточности, учитывая такие постоянные платежи.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАПРАВЛЕНИИ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СПД.

На базе указанных в предыдущей главе методических особенностей определения экономической эффективности направлений применения технологии СПД и используя разработанную экономико-математическую модель были проведены исследования экономической эффективности применения технологии СПД на ряде отечественных предприятий.

Это исследование и анализирование экономических данных использования технологии СПД охватило период времени около пяти лет. Оценка каждого из приведенных вариантов применение этого технологического решения была выполнена в ценах того периода времени, когда осуществлялось практическое использование технологии СПД.

Преимущество проведения расчетов в постоянных ценах заключалось в том, что имелась возможность взвесить и оценить результаты использования технологического решения, не выходя за рамки существующего на момент выполнения расчетов масштаба цен.

Кроме того, простота и оперативность подготовки требующейся информации способствовала широкому применению метода расчета в постоянных ценах. Использование денежных единиц с постоянной покупательной способность!) позволила легче рассчитать и проследить ре-альнув динамику таких важных показателей, как объем производства, цена реализации, себестоимость продукции, рентабельность.

Сложивжиеся на момент сбора и использования исходной информации ценовые соотношения не изменявтся в течение всего срока жизни технологического решения.

Учитывая ранее приведенные рекомендации и факт того, что все варианты технологических решений были осуществлены в течении ограниченного (менее года) инвестиционного периода времени, йересчет в текущие цены не внесет искажений в картину общей закономерности эффективности использования технологии СПД при производстве различных изделий и деталей.

В процессе проведения экспериментальных, теоретических исследований, опытно-промышленного опробования и подробного анализа экономической эффективности и целесообразности практического применения технологии СПД для производства различных'деталей и изделий был разработан ряд новых технических решений, некоторые из которых признаны изобретением.

Одним из направлений использования в отечественном приборостроении явления сверхпластичности явилось появление на Курском производственном объединении "СЧЕТМА1" участка сверхпластической формовки корпусных деталей и накрытий ПЭВН.

Капитальные затраты на осуществление технического использования технологии СПФ превысили затраты по базовой технологии более, чем в 3 раза, что объясняется использованием в сопутствующих технологических процессах дорогостоящего универсального оборудования.

Однако это компенсировалось значительным сокращением доли зат-

рат на заработную плату и расходу на сырье и материалы. При С данного типа деталей использовался алюминиевый сплаи ПЦ5К5 ппам используемых обычных по базовой технологии алюминиевых сплапо причем расход его пике п 1.5 риза. Цельная деталь, воплощаемая ссбо псе свойства и функции узла, полученная СПФ, значительно со ратила технологический мармрут.

Для выяснения эффективности капитальных вложений были нровед 1|Ы расчеты и сравнения при объемах производства от 1000 до 200 изделий в год. Анализ полученных показателей показал, что эффект i производства изделий по технологии СПФ максимален при среднесери) ном производстве ( 18910 штук в год ).

Внедрение в отечественном машиностроении процесса совмещенно1 процесса СПФ/ДС было осуществлено на Ш10 "ШИИОСТРОЕНИЕ" при up< изводстве ячеистых многослойных конструкций.

Технико-экономический анализ производства изделий thi "консоль" показал, что применение технологии СПФ/ДС обеснечива! снижение трудоемкости в 1 .(> pa:ni, уменьшение веса конструкции в 1 раза. Установлено, что при годовой программе оыпускЪ 2000 панел! обеспечивается значительный технологический и эксплуатационный эт помичсский эффект.

Оптимальный интервал введения технологии СПФ/ДС составля!

50-2000 изделий в год, что обусловлено, как технологическими во:

i

можностями процесса, так и специфичностью области применения изд( лий.

Анализ эффективности применения технологии СПФ товаров наро, ного потребления из стали 03X2GIIGT производился на примере издел!

«

"мойка кухонная двухсекционная" на фирме "ЭСТ0Ф". За базовую бы. принята технология холодной штамповки.

Только за счет использования в технологии СПФ двух матр| вместо сопряженных пар пуансонов и матриц для штамповки двух чаш сливной доски на ГСЗ "ДВИГАТЕЛЬ" был получен экономический эффе! при изготовлении инструмента для СПФ.

Исследования параметров технико-экономической эффективное проводилось при изменении объема 'выпуска от 5 до 25 тыс. изделий

год. Этот интервал был определен в связи с теи, что по накопленному опыту при таком объеме выпуска базовая технология имеет преимущества по сравнении с производством моек на автоматизированных линиях, а технология СПФ выгодна по сравнения с многопереходной листовой штамповкой.

Анализ сравнительных затрат по технологиям в зависимости от годового выпуска Нг. показал, что с увеличением объема производства по базовому варианту они монотонно уменьшаются, а по новому имевт минимум при Яг.кр. = 18700. При дальнейшем увеличении выпуска изделий происходит резкий скачок затрат за счет необходимости увеличения установок для СПФ и происходит уменьшение экономического эффекта.

Поэтому применение технологии СПФ экономически целесообразно при объеме среднесерийного производства. При этом трудоемкость снизилась в 1,6 раза, а коэффициент использования материала был повышен в 2 раза.

Выпуск опытно-промышленных партий сверхпластичного листа из латуни марки Л1НЦ-59-1-1 и Л-63 на Кировском заводе ОЦН позволил впервые в промышленном производстве изготовить сервиз из латуни методом сверхпластической формовки.

В качестве базовой технологии для производства планируемых к выпуску изделий принимали наиболее производительные и традиционные методы обработки, такие как штамповка или механическая вытяжка.

Для определения рациональной программы выпуска с положительным экономическим, эффектом при существующей стоимости сверхпластичного латунного листа в 2 раза превышающим стоимость обычного, по программе рассчитали и построили зависимости себестоимости изделий по новому варианту и экономические эффекты от внедрения технологии СПФ от программы выпуска. Расчеты показали, что почти все изделия выгодно производить по новой технологии не более 2-5 тыс. в год, когда экономический эффект положителен, т.е. Зг.> 0.

Но при изготовлении молочника СПФ с увеличением программы выпуска экономичность повышается. Это связано с тем, что на операции сверхпластической формовки совмещается большее количество операций.

чем при СПФ других деталей, в частности носик оформляется при СПФ. а для других изделий его втампуют отдельно, а потом припаивают к корпусу.

При изготовлении опытных партий сервизов около 100-200 штук требуется для полного изготовления 5-10 млн. рублей капитальных вложений при стоимости сервизов по базовой технологии в 10 раз болые. чем при СПФ. При программе 10 тыс. сервизов их себестоимости по базовому и новому вариантам почти одинаковы, а требуемые затраты повымавтся до 10-15 млн. рублей. При программе выме 20 тыс. сервизов технология СПФ неэффективна (при указанном выме соотношении цен на сверхпластичный и обычный листы Л63).

Для производства электрического самовара аналогичные зависимости следующие совпадают.

Анализ структуры себестоимости базового и нового вариантов от программы выпуска самоваров показал, что доли затрат на материалы и заработную плату возрастают, доли затрат на оборудование и цеховые расходы падают, а часть расходов на электроэнергии примерно стабильна. При сравнении структур затрат по вариантам видно, что доля зарплаты при повышенных программах базового 30-35 7. падает до 20 % для нового, часть расходов на оборудование для базового с 15 У. снижается до 1,5-2 7. для СПФ. Это говорит о том. что для технологии СПФ снимается количество оборудования и обслуживающего персонала, благодаря совмещению нескольких операций при СПД. Зато доля стоимости материала для базового, составляющая 40-45 2 повышается при СПФ до 70 '/., несмотря на снижение металлоемкости изделий в среднем на 20-30 X.

При соотношении цен на сверхпластичный и обычный листы выше, чем 1:1,75, интервал программ, в котором СПФ эффективней ограничен, а в случае, если соотношение цен ниже или они равны при производстве рассмотренных изделий или других такого типа, с увеличением программы происходит значительное повышение экономической эффективности использования технологии СПФ.

По результатам технико-экономического анализа установлено.что использование предложенного типового технологического процесса

верхпластической формовки при производстве тонкостенных пространс-венннх изделий.с объемом выпуска до нескольких тысяч изделий в год беспечивает значительное сокоамение приведенных затрат на произ-одство продукции. Для организации производства отпадает необходи-ость приобретения мощного дорогостоящего оборудования, требующего ополнительных производственных площадей и значительных капитальных ложений.

Исследования по изучение эффективности технологии СПД охватили 1нализ эффективности применения компьютерного моделирования в сравнит с натурными испытаниями технологии СПФ. Натурное моделирова-[ие рассматривали в двух вариантах на примере получения реальной [етали " воздухозаборник ". технология которой была разработана в [ПСМ АН СССР взамен традиционной для авиастроения технологии меха-юобработки.

Проведенный анализ статей затрат себестоимости " воздухозабор-[ика ", изготовленного механической обработкой и СПФ,»подтвердил |ффективность мелкосерийного и среднесерийного производства при [спользованием технологии сверхпластической формовки. Себестоимость ¡омпьютерного моделирования ниже себестоимости натурного экспери-1ента примерно в 5,4 раза.

В настоящей работе был рассмотрен технологический процесс, не шеющие аналогов в Российской Федерации и проведена оценка стои-тсть сверхпластической обработки давлением керамических материалов : субмикронным зерном на базе фактических затрат на экспериментальное и опытные работы.

Деформация в сверхпластичном состоянии применима тогда, когда шсокие издержки на оснастку, характерные для массового произ-¡одства. превосходят результирующее снижение себестоимости единицы тродукции при увеличении серийности.

В то же время другие способы с низкой стоимостью оснастки, та-<ие как мтамповка резиной или формовка обтяжкой по пуансону, не юзволяют получить требуемую деталь сложной формы. Сочетание малых затрат на оснастку с более высокой, чем при массовом производстве. :тоимостью детали, обуславливает оптимальные для СПД объемы сред-

несерийного производства до 20000 деталей.

При этом интервал объемов расширяется с увеличением сложност! изделия, особенно, когда изготовление составного узла заменяют одной деталью. Последнее является одним из главных достоинств СПД поскольку устраняет сварнне и другие соединения, повнмает точност! и сокращает время сборки продукции.

В условиях складнвающихся рыночных отношений по предложении! методическим подходам произведена финансовая оценка и определен, цена изготовления изделий ( на примере деформации сверхпластично! керамики ). полученных по технологии СПД.

внводк

1. Анализ зарубежного и отечественного опыта практическог применения технологии сверхпластического деформирования при произ водстве деталей военной и специальной техники показал высокую е эффективность при создании новых конструкций и изделий из титано вых. алюминиевых, медных сплавов и нержавеющих сталей за счет тех нических возможностей изменения конструкций изделий, снижения веса уменьшения капитальных затрат на деформирующее оборудование, воз можности использования совмещенных процессов деформирования с диф фузионной сваркой. При этом снижение стоимости изготовления готовы деталей составляет от 2 до 55 X, а повышение эксплуатационных ха рактеристик изделий обеспечивает значительный экономический эффект

По рекомендациям отечественных и зарубежных ученых и специа листов потенциальная возможность получения элементов конструкци аэрокосмической техники методом СПД составляет 8-102 от веса все элементов конструкций.

Данные процессы сейчас глубоко проработаны и на их основе у1 получают конструкции, превосходящие по прочности. качеств конструкции, изготавливаемые традиционными методами обработки ме таллов давлением.

2. Разработаны методические подходы и экономико-математическг модель, пакет прикладных программ расчета на ПЭВМ экономической эа

фективности применения технологии СПД. Отличие от известных состоит в комплексном анализе приведенных затрат, дополнительных капитальных вложений связанных с стоимостными показателями исходных заготовок с ультрамелкозернистой структурой и сверхпластическими свойствами, с собственными расходами на СПД. последующими операциями механической обработки, сборки, другими технологическими операциями для получения готового изделия, анализе экономической эффективности, которая может быть достигнута при его эксплуатации и потреблении .

3. Па осноие выполненных расчетов с помощью предложенных методических подходов дан детальный анализ- технико-экономической информации для процессов изготовления изделий типа " панель клавиатуры для ПЭПМ,"мойка кухонная двухсекционная", "ячеистая многослойная конструкция для аэрокосмической техники", товаров народного потребления из латуни.

Установлено, что зависимость объема производства от дополнительных капитальных вложений необходимых для реализации новой технологии СПД с различной программой выпуска имеет немонотонный характер и требует более тщательного экономического исследования, так как в зависимости от стоимости применяемого оборудования с учетом его загрузки возможно появление неэффективных областей даже при мелко- и среднесерийном производстве.

4. Анализ изменения соотноиения стоимости сверхпластичного материала по отношении к серийно выпускаемому для производства товаром народного потропления традиционными способами показал, что при 2-х кратном и более увеличении цены исходного материала верхняя граница экономической эффективности технологии СПД заметно снижается, чти 1:<М)ТН1'Т('ТН1||'Т оценкам зарубежных источников.

!:. Пакет прикладных программ на ПЭВМ, разработанный на основе предложенных методических подходов к расчету экономической эффективности применения технологии СПД, позволяет проводить полный анализ не только известных экономических и технологических показателей, но и принципиально новых процессов в сравнении с неизменяющимися или базовыми вариантами получения заданных готовых изделий и

деталей или оценивать экономическую эффективность новых информационных технологий, з частности компьютерное моделирование технологии СПД в сравнении с натурными экспериментами технических испытаний.

6. Использование технологии сверхпластичности позволит предп-риятияи по обработке цветных металлов в условиях недостаточного количества производственных площадей, отсутствия мощного энергоемкого специализированного деформирующего оборудования и хорово подготовленной инструментальной базы значительно повысить эффективность действувчего производства или организовать серийное производство новых видов товаров народного потребления.

Особенно выгодно использование данной технологии в отраслях и на предприятиях, имевцих свое металлургическое производство (например. на заводах по обработке цветных металлов), где одновременно ревается вопрос изготовления заготовок с ультрамелкозернистой структурой, которые могут быть использованы не только для потребностей саыих предприятий, но и для продажи на сторону.

Основные половения диссертации изловены в следующих работах:

1 . "Экономические аспекты использования сверхпластической формовки при обработке металлов давлением". "Особсчшость формирования цен при использовании г.нерхпластической формовки п условиях малого предприятия", "Использование сверхпластической формовки при производстве кухонных ыоек на налом предприятии" - Тезисы докладов 1У Всесоюзной конференции "Свирхпластичность металлов" , Уфа . 1989г., ч. II, с. 155.197-198, (в соавторстве).

2. "Экономический анализ возможности применения втамповки на термоупругих прессах в состоянии сверхпластичности" - Тезисы докладов 44 научной конференции студентов и молодых ученых Московского института стали и сплавов. Секция информатики и экономики. Москва, МИСиС, 1990г.,с. 51, (в соавторстве).

3. "Оценка эффективности использования технологии на базе сверхпластичности в кузнечно-втамповочном производстве" - Сборник статей II китайско-советского семинара по теории и технологии куз-

1ечно-ятамповочного производства, Пекин. 1990г., с. 74-78, (в соавторстве ).

4."Econoiic aspects of superplastic forming (SPD)" - Paper 10-70, Session 10. Poster Presentation Analysis and Application of Superplastic Forming, Abstracts International Conference on Superplasticity in Advanced Materials - ICSAH-91, 1991, Osaka, Japan.

5.Авторское свидетельство "Устройство для листовой формовки в состоянии сверхпластичности " N: 1687334 от 01 июля 1991г. (заявка Н: 4711416 от 28 июня 1989г.). (в соавторстве).

6."Оценка эффективности использования технологии сверхпластической формовки". "Цветные металлы", N: 6, 1992, с.4-5, (в соавторстве).

7."Оценка эффективности технологии сверхпластичности при изготовлении декоративной тарелки на Кировском заводе по обработке цветных металлов". "Цветные металлы", N: 10, 1993, с.4-5, ( в соавторстве).

Заказ 19. Тираж ЮС экз.

отп. Гипроцветметобработка.