Автоматизированная оценка проектных затрат на изготовление новых изделий машиностроения

    Каждое предприятие сталкивается с проблемой оценивания денежной величины затрат на изготовление новой продукции. Любому предприятию необходимо быстро и с достаточной точностью получить это значение.         Анализ существующих методик расчета затрат на изготовление новых изделий машиностроения, проведенный автором данной работы, позволил сделать следующие выводы:
  1. Метод прямой калькуляции обеспечивает необходимую точность расчетов. Этот метод применим только на заключительном этапе внедрения новых изделий в производство.
  2. Основными данными необходимыми для расчета затрат на изготовление изделия являются затраты на материал и затраты на заработную плату основных рабочих. Они определяются на основе нормирования материала и трудоемкости изготовления изделия.
  3. Оперативность расчета затрат на изготовление изделия влияет на возможность создания обратных связей в структуре производства изделия. Это в свою очередь позволяет произвести оптимизацию затрат на изготовление изделий машиностроения.
  4. Отсутствуют методики позволяющие произвести автоматизированный расчет затрат на стадии проектирования в среде CAD-систем.

        Приведенные выводы позволили сформулировать задачу и разработать автоматизированную подсистему оценки денежного значения затрат на изготовление новых изделий машиностроения. Основной задачей этой подсистемы является автоматизированный расчет затрат  на изготовление изделий машиностроения на стадии проектирования в среде CAD-систем. Значение затрат получаемые с помощью данной подсистемы названы проектными затратами.
        Автоматизированная подсистема расчета проектных затрат состоит из двух модулей: модуль формирования конструктивно-технологической информационной модели изделия и модуль расчета проектных затрат на изготовление изделий машиностроения.
        При формировании конструктивно-технологической информационной модели изделия пользователь (инженер-конструктор) производит виртуальную обработку заготовки путем добавления в нее конструктивно-технологических элементов (КТЭ). В качестве исходных данных для формирования конструктивно-технологической информационной модели изделия будет выступать трехмерная модель заготовки. При добавлении конструктивно-технологического элемента на заготовку проектировщик выбирает из базы данных параметризованный шаблон КТЭ, заполняет параметры этого шаблона (габаритные размеры, точность, шероховатость, материал и др.) и указывает расположение КТЭ на заготовке.
        После формирования конструктивно-технологической информационной модели изделия у инженера-конструктора появляется возможность получить значение проектных затрат на изготовление изделий машиностроения. Данное значение будет являться оценочной себестоимостью изготовления данного изделия, а так же критерием для принятия решения о продолжении освоения этого изделия.
        Для такой реализации необходима модель автоматизированного расчета проектных затрат, а так же некоторый математический аппарат, позволяющий рассчитать затраты на производство изделия на ранних стадиях жизненного цикла изделия. Как уже упоминалось, в настоящее время основным способом получения затрат на изготовление изделий машиностроения является метод прямой калькуляции, использование которого возможно только после завершения всех этапов жизненного цикла изделия. При таком способе расчета затрат обратные связи становятся экономически не эффективными, т.к. влекут за собой значительные дополнительные материальные и временные затраты. Поэтому в большинстве случаев обратные связи не реализуются и оптимизация затрат на производство изделия не производится. В результате себестоимость изделия оказывается слишком высокой. В качестве решения этой задачи предлагается автоматизированная подсистема расчета проектных затрат.   

    Расчет проектных затрат производится по следующей формуле:

З=ЗМ+ЗС(1+k),

где З – денежные затраты на изготовление изделия, ЗМ – денежные затраты на основной материал, ЗС – затраты на заработную плату основных рабочих, k – коэффициент учитывающий процентное отношений всех остальных затрат от затрат на заработную плату основных рабочих. Данная формула получена на основе анализа многолетнего опыта расчета затрат на машиностроительных предприятиях России. 

    Затраты на основной материал рассчитываются следующим образом:

М =mд kМ ZМ,

где mд– масса детали, kМ – коэффициент использования материала, ZМ – стоимость материала. Масса детали рассчитывается на основе конструктивно-технологической модели изделия, как произведение объема детали на плотность ее материала.
        Затраты на заработную плату рабочих рассчитывается на основе трудоемкости изготовления изделия, которую можно получить с помощью теории конструктивно-технологической сложности , разработанной совместно учеными ИжГТУ и УГТУ (УПИ):

ЗС =ТШ ZС,

ТШ – штучное время, ZС – ставка заработной платы рабочего.
    Штучное время рассчитывается на основе зависимости /1/:

Т=f(C),

где С – конструктивно-технологическая сложность изделия.

   Для использования теории конструктивно-технологической сложности в автоматизированном режиме информационная модель изделия должна содержать сведения о конструктивно-технологических элементах (КТЭ) из которых состоит изделие. Но информационная модель изделия получаемая после этапа проектирования содержит только геометрическое описание изделия и для выделения КТЭ из этого описания необходим некоторый алгоритм распознавания образов. Создание такого алгоритма выходит за рамки данной работы. Предлагается на этапе проектирования создавать информационную модель изделия содержащую конструктивное и технологическое описание изделия, т.е. формирование изделия осуществляется путем добавления КТЭ на модель заготовки. Такая информационная модель названа конструктивно-технологической информационной моделью изделия. Основным преимуществом данной информационной модели является возможность использования ее для построения систем автоматизации последующих этапов производства изделия (рис. 1).

Использование конструктивно-технологической информационной модели изделия

Рис. 1. Использование конструктивно-технологической информационной модели изделия


    Модель расчета проектных затрат, а так же конструктивно-технологическая информационная модель изделия были использованы при разработке автоматизированной системы производства теплообменников (Рис. 2). В виду особенностей производства теплообменников автоматизированная система позволяет определить себестоимость теплообменника сразу на этапе проектирования. Конструктивно-технологическая информационная модель позволила автоматизировать все этапы проектирования и технологической подготовки для производства теплообменников.

Элементы интерфейса автоматизированной системы производства теплообменников 

    Рис. 2. Элементы интерфейса автоматизированной системы производства теплообменников.

    Использование представленной методики позволяет получить значение проектных затрат на производство изделий машиностроения сразу после этапа проектирования, что в свою очередь позволяет произвести технико-экономический анализ и оптимизацию этих затрат и тем самым значительно снизить себестоимость изделия.     Представленная методика наиболее актуальна при расчете затрат на производство новых изделий. Особую практическую ценность имеет конструктивно-технологическая информационная модель изделия, т.к. может использоваться не только для расчета проектных затрат, но и как инструментальное средство для создания систем автоматизации различных этапов жизненного цикла изделия.