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机械加工生产率和技术经济分析(下)
  2008年04月25日

 二、工艺过程的技术经济分析

  制订机械加工工艺规程时,在保证零件加工质量的前提下,还应注意其经济性。一般情况下,满足同一质量要求的加工方案可以有多种,在这些方案中,必然有一个经济性最好的方案。所谓经济性好,就是指机械加工中能用最低的制造成本制造出合格的产品。这样就需要对不同的工艺方案进行技术经济分析,从技术和生产成本等方面进行比较。

  (一)生产成本和工艺成本

  制造一个零件(或产品)所消耗的费用的总和,称为生产成本。生产成本分两类费用:一类是与工艺过程直接的关的费用,称为工艺成本。工艺成本约占生产成本的 70%~75% ;另一类是与工艺过程没有直接关系的费用,如行政人员的开支,厂房的折旧费,取暖费等。以下仅讨论工艺成本。

  1 .工艺成本的组成

按照工艺成本与零件产量关系,可分为两部分费用。

  ( 1 )可变费用 V ——与零件年产品有关,并与之成正比关系的费用。它包括:毛坯材料及制造费、操作工人工资、通用机床折旧费和修理费、通用工艺装备的折旧费和修理费以及机床电费等。

  ( 2 )不变费用 S ——与零件年产量无直接关系,不随年产量的变化而变化的费用。它包括:专用机床和专用工艺装备的折旧费和修理费、调整工人的工资等。

 

  2 .工艺成本的计算

  零件加工全年工艺成本可按下式计算:

  

  式中 E ——一种零件全年的工艺成本(元 / 年);

  V ——可变费用(元 / 件);

  N ——零件年产量(件 / 年);

  S ——不变费用(元 / 年)

  每个零件的工艺成本,可按下式计算:

  

  式中 E d ——单件工艺成本(元 / 件)。

  年工艺成本与年产量的关系可用图 3-93 表示, E 和 N 成线性关系,说明年工艺成本随着年产量的变化而成正比地变化。

  单件工艺成本与年产量的关系可用图 3-94 表示, E d 和 N 成双曲线关系。在曲线的 A 段, N 值很小,设备负荷率低, E d 就高,如 N 略有变化时, E d 将有较大的变化。在曲线的 C 段, N 值很大,大多数采用专用设备( S 较大, V 较小),且 S/N 值小,故 E d 较低, N 值对 E d 变化影响较小。以上分析表明,当 S 值一定时(主要是指专用工装设备费用),就应有一个相适应的零件年产量。所以单件小批生产时,因 S/N 所占的比例大,就不适合使用专用设备(以降低 S 值);在大批大量生产时,因 S/N 占用的比例小,最好采用专用工装设备(减小 V 值)。

  (二)不同工艺方案的经济比较

  1 .如果两种工艺方案基本投资相近,或在现有设备条件下,可比较其工艺成本。

  ( 1 )如两方案中只有少数工序不同,可比较其单件工艺成本,即

  方案Ⅰ

       

  方案Ⅱ

       

  则 E d 值小的方案其经济性好,如图 3-95 所示。

  ( 2 )当两种工艺方案有较多工序不同时,应比较其全年工艺成本,即

  方案Ⅰ

      

  方案Ⅱ

      

  则 E 值小的方案其经济性较好,如图 3-96 所示。

 

  由此可知,各方案的经济性好坏与零件的年产量有关,当两种方案工艺成本相同时的年产量为临界年产量 N K ,即

  当 E 1=E 2 时 N KV 1+S 1=N KV 2+S 2
  则

  

  若 N < N K ,宜采用方案Ⅰ ;

  若 N > N K ,宜采用方案Ⅱ。

  2 .如果两种工艺方案的基本投资相差较大,则应比较不同方案的基本投资差额的回收期限τ。

  例如,方案Ⅰ采用高生产率而价格贵的工装设备,基本投资 K 1 大,但工艺成本 E 1 低;方案Ⅱ采用生产率低但价格便宜的工装设备,基本投资 K 2 小,但工艺成本 E 2 较高。也就是说方案Ⅰ的低成本是以增加投资为代价的,这时需要考虑投资差额的回收期限τ,其值可以通过下式计算:

  

  式中 Δ K ——基本投资差额(元);

  Δ E ——全年工艺成本差额(元 / 年)。

  所以,回收期限就是方案Ⅰ比方案Ⅱ多花费的投资,需要多长时间由于工艺成本的降低而收回。显然,τ愈小,则经济效益愈好。但τ至少应满足以下要求:

  ( 1 )小于所采用的设备的使用年限;

  ( 2 )小于生产产品的更新换代年限;

  ( 3 )小于国家规定的年限。如普通机床有回收期限为 4~6 年,新夹具为 2~3 年。

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