Оптимизация выбора технологий

В общей постановке вопросы выбора технологического про­цесса, формирующего свойства материала в детали (изделии), как уже указывалось, решаются при подготовке перечня марок, удов­летворяющих заданным требованиям. При этом, однако, может возникнуть необходимость сравнительной оценки конкурирую­щих технологических вариантов [24].

Если говорить о сталях и сплавах, такими вариантами могут быть способы поверхностного упрочения. Применительно же к неметаллическим материалам такими вариантами будут спосо­бы формования изделий.

Оптимизация при этом сводится к выбору лучшего варианта из возможных, рекомендованных на основе материаловедческого анализа. Лучшим, как правило, будет тот из возможных вариан­тов, который экономически более целесообразен при обязатель­ном удовлетворении требований по качеству материала и полез­ному эффекту, достигаемому в детали (изделии). В связи с этим при оптимизации достаточным будет проведение сравнительной оценки предварительно выбранных технологических вариантов. Заметим, однако, что экономическая эффективность при этом должна пониматься в широком смысле слова - с учетом не толь­ко производственных, но и эксплуатационных затрат в рамках ус­тановленного (требуемого) срока службы изделия.

Решение задачи оптимизации в плане вышеизложенного, как решение любой оптимизационной задачи, должно начинаться с ее уяснения и постановки в формализованном виде. Наиболее ти­пичными в этом отношении будут варианты [14]:

• обеспечение минимума стоимости осуществления техноло­гического процесса при обеспечении требуемой долговечно­сти детали (по числу циклов, времени, дальности и другим параметрам), т. е.

где С - стоимость, a L - долговечность;

• обеспечение максимальной долговечности при допустимой (ограниченной) стоимости, т.е.

В качестве ограничений при этом могут приниматься во вни­мание соображения, учитывающие специфику решения задачи в тех или иных условиях, например наличие (возможность приоб­ретения) того или иного оборудования, необходимого для осуще­ствления технологического процесса.

Следующим этапом решения задачи будет формирование це­левой функции, увязывающей соответствующие параметры. Для первого условия в формализованном виде ее можно записать:

при L=const

где С_тс - технологическая себестоимость; С_эс - эксплуатацион­ная себестоимость.

Технологическая себестоимость определяется исходя из пред­полагаемого объема производства, существующих норм исполь­зования материалов, топлива, электроэнергии и заготовительных цен. Калькуляция технологической себестоимости исчисляется на определенное количество продукции (в тоннах, штуках) с уче­том следующих статей расхода:

заработная плата рабочих (основная и дополнительная), ИТР, служащих и МОП;

затраты на технические цели:

топливо техническое;

энергетические затраты (электроэнергия, пар, сжатый воздух);

вспомогательные материалы (масло, вода, химикаты и др.);

потребность (износ) инструмента и приспособлений;

амортизационные отчисления от стоимости здания и обо­рудования, задействованных на соответствующем вариан­те технологического процесса.

Суммированием затрат по указанным позициям примени­тельно к принятому объему выпускаемой продукции получим стоимость осуществления технологического процесса. При расче­те технологической себестоимости можно не учитывать статьи расходов, одинаковые для оцениваемых вариантов технологиче­ского процесса.

Расходы, связанные с транспортировкой, а также другие непроизводственные расходы можно не учитывать, поскольку они мало зависят от изменений в технологии.

Эксплуатационная себестоимость определяется в тех случаях, когда конкурирующие варианты технологии обусловливают раз­ные затраты на эксплуатацию изделия вследствие специфической роли данной детали. Например, коленчатый вал в случае приме­нения азотирования будет обладать большей долговечностью, чем при его поверхностной закалке, и, следовательно, эксплуатаци­онные затраты (ремонт, замена) при использовании азотирован­ного вала будут меньше. Эксплуатационная себестоимость колен­чатого вала с поверхностной закалкой, следовательно, будет до­полнительно оцениваться долей стоимости его ремонта или замены соответственно различию в долговечности по сравнению с валом, подвергнутым азотированию.

В эксплуатационной себестоимости могут находить отраже­ние также затраты, связанные с различной длительностью экс­плуатации изделия в целом.

Определив таким образом технологическую и эксплуатацион­ную себестоимость конкурирующих вариантов технологии, пере­ходим к выбору оптимального варианта. Ввиду ограниченности конкурирующих вариантов подобные задачи решаются методом простого перебора.

Заметим, что по технологической себестоимости уже можно оптимизировать выбор упрочняющей технологии, если заранее известно, что эксплуатационные издержки при разных вариантах не различаются между собой. При этом в случае необходимости учета эффективности капитальных вложений целесообразно про­вести оценку по приведенным затратам:

П₃=С_сб+Е_нК (30)

где С_сб - себестоимость единицы продукции; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К- удель­ные (на единицу продукции) капитальные вложения.

Минимум приведенных затрат соответствует наиболее эффек­тивному варианту капитальных вложений. При равенстве же при­веденных затрат лучшим будет вариант с минимумом себестоимо­сти единицы продукции.

Аналогичным образом в принципиальном плане решается и задача максимизации долговечности при нежелательности увели­чения стоимости выше допустимой величины (второй вариант). Расчетные данные по конкурирующим вариантам сопоставляют­ся при этом по стоимости с установленным пределом, а по долго­вечности - между собой.

В заключение отметим, что при принятии окончательного ре­шения в зависимости от конкретных условий могут приниматься во внимание и другие обстоятельства, например трудозатраты, экологическая безопасность.