Технико-экономическое проектирование технологической подсистемы ПС предприятия

При технико-экономическом проектировании технологической подсистемы ПС предприятия необходимо иметь систему критериев оценки каждого конкретного технологического процесса, а также методику оценки всей технологической подсистемы ПС предприятия. Наличие оценочных критериев и методики позволят осуществить обоснованный выбор из существующих альтернатив. Основными критериями оценки технологических процессов, по нашему мнению, являются:

• • издержки, связанные с воспроизводством технологии, ее содержанием и эксплуатацией;
• • качество технологического процесса, являющееся комплексной характеристикой;
• • синергетический эффект, образуемый данным технологическим процессом в производственной системе и уровень синергии в технологической подсистеме в целом.

Оценка технологического процесса по издержкам

Применяемая предприятием для производства товарной продукции технология состоит из некоторого числа частичных технологических процессов. На крупных предприятиях машиностроения таких частичных процессов может быть несколько сотен. Упрощенно можно представить частичный производственный процесс как стадию обработки, и тогда весь производственный процесс может быть изображен в виде схемы (рис. 6.3). Эффективность всего производственного процесса товарной продукции зависит от эффективности частичных технологических процессов, их согласованности между собой и образуемого синергетического эффекта.

Рис. 6.3. Производственный процесс преобразования входных ресурсов в товары

Изготовление продуктов, входящих в продуктовый портфель предприятия, может вестись с использованием различных частичных технологий, основанных на разных способах обработки полупродуктов. Для машиностроительной отрасли это и литейные технологии, и технологии, основанные на обработке металлов давлением, технологии резания, технологии электрофизической обработки металлов и т. д.

Таким образом, возникает задача формирования структуры технологического процесса, его синтеза. Решение этой задачи носит итерационный характер, т. е. осуществляется в несколько последовательных этапов с постепенным уточнением содержания технологического процесса.

Первый этап такого проектирования связан с формированием принципиальной схемы технологического процесса, когда формируется последовательный перечень предполагаемых к использованию технологий изготовления элементов изделия, а именно: литейная технология, обработка металлов давлением, электрофизическая обработка и т. д. Таким образом, выходом из разработки является принципиальная схема технологического процесса, которая содержит укрупненные операции обработки по основным переделам.

Второй этап проектирования связан с уточнением технологического процесса путем наполнения каждой укрупненной операции совместным сочетанием частичных технологических процессов. При этом в рассмотрении участвуют все возможные совместные сочетания. Такие сочетания могут быть сформированы на основе каталога типовых вариантов частичных ТП по основным переделам при изготовлении продукции отрасли (подотрасли). Каталог частичных ТП должен быть сформирован специалистами-технологами фирмы. Множество частичных ТП определено и конечно. Наличие каталога позволяет устанавливать, так называемый, обобщенный маршрут обработки объекта. Он будет включать в себя перечень основных операций обработки, характерных для данного класса, подкласса, группы, подгруппы и т. д. объектов производства. Такой перечень является упорядоченным и представляет собой набор типовых элементов для формирования как типовых технологических процессов, так и индивидуальных маршрутов. Таким образом, создается своеобразный «конструктор» типовых технологических элементов, из которых может быть сформирован технологический процесс производства заданной продукции.

Выявление совместных частичных технологических процессов удобно осуществлять формируя парные матрицы. Если предположить, что для машиностроения частичные ТП совпадают со стадией производства, а таких стадий три: заготовительная, обрабатывающая и сборочная, то необходимо сформировать с помощью каталога матрицы.

где ТП?^аг, ТП°^бр, ТП?⁶ — частичные технологические процессы заготовительной, обрабатывающей и сборочной стадий производства i-ro изделия соответственно.

В такой матрице каждая ячейка обозначает конкретную связку частичных ТП различных стадий производства. Если такая парная связка может существовать, т. е. частичные техпроцессы совместны, то в этой ячейке ставится «1» или «х», если связка не совместна, то проставляется «О» или «-», примеры таких матриц представлены в табл. 6.1 и 6.2.

Таблица 6.1

Парная матрица совместности «ТП?^аг -тп°^бр».

Парная матрица совместности «ТП°^бр — ТП?⁶».

По заполненным матрицам теперь легко построить принципиальную схему технологического процесса для каждого продукта портфеля предприятия. Такая схема наиболее наглядно и полно реализуется в виде целевого дерева технологий (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Целевое дерево технологий

Каждая «сквозная» технология изготовления продукта может быть оценена по издержкам, связанным с ее эксплуатацией.

Заготовительная стадия может реализовываться, при относительно сходных результатах, следующими основными частичными технологическими процессами:

• — литье заготовок;
• — обработка металлов давлением (ковка, штамповка).

В свою очередь, литье может вестись в песчано-глинистые формы (ПГФ), по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы (кокили), в металлические формы под давлением и др. Обработка металлов давлением может осуществляться в горячем и холодном состоянии. Горячая обработка может вестись методами свободной ковки, в подкладных штампах, штамповкой и др. Холодная обработка металлов давлением может быть листовой и объемной, но основное распространение она получила при листовой штамповке и на сборочных операциях, так как при объемной штамповке имеются ограничения по массе и габаритным размерам обрабатываемого изделия.

Обрабатывающая стадия может реализовываться при получении сравнительно однородных результатов на выходе из процесса следующими основными частичными технологическими процессами: обработкой резанием, элекро-физическими методами обработки (например, электроэрозионный метод обработки); электро-химическими методами обработки (например, полирование); химические методы обработки (например, обработка травлением); ультразвуковые методы обработки и т. д.

Сборочная стадия может быть реализована с использованием различных организационных форм частичных технологических процессов, таких как групповая или поточная конвейерная сборка, по оснащенности технологического процесса может быть ручная сборка или с применением средств механизации и автоматизации и т. д.

Смысл предлагаемого анализа сводится к следующей ситуации: литье в ПГФ позволяет получить относительно дешевую литую заготовку по сравнению с точной заготовкой, полученной, например, объемной горячей штамповкой. Однако затраты на следующей обрабатывающей стадии производства на литой заготовке окажутся выше, так как величина припусков на обработку у нее выше, чем у штампованной заготовки, больше и отход металла при обработке, затраты на обработку будут превосходить соответствующие затраты, связанные со штампованной заготовкой (есть и другие существенные отличия, например характер структуры металла заготовки полученной обработкой давлением лучше, чем у литой заготовки). Таким образом, необходимо решить проблему выбора рационального в данных условиях технологического процесса.

Анализ альтернативных технологий следует вести, исходя из издержек, связанных с их реализацией, это:

• • издержки на исходное сырье и материалы в расчете на единицу полезного эффекта (часто принимают на единицу продукции);
• • издержки на содержание и эксплуатацию технологии, куда входят зарплата рабочих, издержки на технологические энергетические ресурсы, амортизационные отчисления по оборудованию и занятым площадям, затраты на обслуживание технологии инструментами и оснасткой, ремонтного обслуживания технологического оборудования процесса, издержки подготовительно-заключительного характера (настройки и наладки оборудования и т. п.).

Таким образом, по каждому частичному ТП могут быть рассчитаны приведенные затраты по формуле.

где З_пр — приведенные затраты по варианту технологии; С^пл — себестоимость реализации технологического процесса в плановом периоде (например, год), т. е. издержки, связанные с содержанием и эксплуатацией процесса; к* — нормативный коэффициент эффективности (может быть принят равным 0,15 -г- 0,2); К — капитальные вложения в данный вариант технологии.

Первоначальные капитальные вложения К по варианту технологии образуются из балансовой стоимости используемого в технологическом процессе оборудования, затрат связанных с его монтажом и пусконаладочными работами (иногда учитываются и другие работы, например, строительные работы, если при монтаже потребовалось поднять крышу здания, или устроить подъездные пути).

Удобным инструментом для синтеза альтернатив технологического процесса и последующего выбора лучшего варианта является построение целевого дерева технологий. Упрощенный пример такого целевого дерева приведен на рис. 6.5. Построение дерева ведется по ходу производственного процесса, разбитого на частичные технологические процессы. В условном примере, излагаемом ниже, разбивка осуществлена на три основные стадии: заготовительную, обрабатывающую и сборочную. Каждая из стадий может быть реализована с использованием различных технологий. Так, в условном примере, на заготовительной стадии производственного процесса заготовка может быть получена литьем в песчано-глинистые формы, литьем в кокиль или горячей объемной штамповкой.

Аналогичное рассмотрение проводится и по остальным стадиям производства. В примере обрабатывающая стадия может реализовываться механической обработкой резанием, химической обработкой (например, травлением), а сборочная стадия может реализовываться как технологией ручной сборки, так и с привлечением механизации и автоматизации. По каждому технологическому процессу рассчитываются приведенные затраты, величина которых проставляется в верхних частях узлов древовидного графа (кружочках). Над дугами графа проставляются величины накопленных приведенных затрат, которые вычисляются как сумма затрат по всем предыдущим переделам при движении от корня дерева к его вершине. В нижней части узлов проставляются их номера. Накопленная величина приведенных затрат после последнего передела позволяет присвоить ранг технологии, соответствующей той или иной цепи дуг на целевом дереве.

Ранги заносятся в прямоугольные поля, образующие нижний слой целевого дерева, его вершину. Чем больше номер ранга, тем выше приведенные интегральные (накопленные) издержки по технологии и тем менее она привлекательна. Лучшей является технология, имеющая ранг, равный единице.

Рис. 6.5. Целевое дерево технологий

Общая схема реализации изложенного подхода к формированию и оценке систем совместных ТП представлена на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Алгоритм построения принципиальной схемы ТП

Другим удобным инструментом выбора варианта технологического процесса из альтернатив является «правило рычага», суть которого сводится к определению так называемой точки равновесия рычага, в которой сравниваемые варианты оказываются равноценными, а следовательно, появляется возможность определить условия когда один или другой вариант более предпочтителен (рис. 6.7). Для проведения такого анализа все издержки, связанные с реализацией вариантов, разносятся в группы постоянных и переменных издержек. Соотношение этих издержек в их общем объеме формируют структуру издержек по рассматриваемым вариантам частичных технологических процессов. Возможны три варианта изменения структуры издержек:

• • если по отношению к базовому варианту и постоянные, и переменные издержки в проектном варианте выше. Тогда проектный вариант уступает базовому и от него следует отказаться;
• • если по отношению к базовому варианту и постоянные, и переменные издержки в проектном варианте ниже. Тогда проектный вариант однозначно лучше базового и последний отвергается;
• • если постоянные издержки выше, а переменные ниже, или постоянные издержки ниже, а переменные выше, тогда следует воспользоваться правилом рычага для определения лучшего по издержкам варианта в данных конкретных условиях. Для дальнейшего рассмотрения примем следующие обозначения: 3™^ст, Зпр^СТ — постоянная часть издержек по базовому и проектному вариантам соответственно; 3g, Зп_Р — суммарные издержки по базовому и проектному варианту соответственно; N_r — точка равновесия рычага, объем производства, при котором варианты технологии равноценны по издержкам.

Таким образом, точка равновесия рычага N_R есть объем производства, при котором суммарные производственные издержки по сравниваемым вариантам оказываются одинаковыми.

Рис. 6.7. Схема определения точки равновесия рычага

Тогда для точки N_R может быть построено балансовое уравнение, оно будет выглядеть так.

или.

После преобразования точка равновесия рычага окажется равной.

При этом в числителе или (и) знаменателе могут быть получены отрицательные числа, но N_R всегда положителен.

Таким образом (см. рис. 6.7), при объемах производства и реализации N, меньших N_r, в случае б следует отдать предпочтение базовому варианту, а в случае а — проектному. При объемах производства и реализации N, больших N_R, более предпочтителен в случае б проектный вариант технологического проекта, а в случае а — базовый вариант. Однако вариант технологического проекта, в котором доля постоянных издержек относительно выше обладает более низкой ликвидностью, что является отрицательным моментом такой структуры издержек.

При числе вариантов ТП более двух, после сравнивания по издержкам первых двух ТП, с очередным следует сравнивать лучший из них и т. д. В результате удается отранжировать по издержкам все альтернативные ТП.