logo
АТП_лекции

Основные положения теории производительности машин и труда

В основе теории производительности машин и труда лежат следующие основные положения.

  1. Каждая работа для своего совершения требует затрат времени и труда.

  2. Производительно затраченным считается только то время, которое расходуется на основные процессы обработки (например, формообразование, контроль, сборку и т.д.). Все остальное время, включая время на вспомогательные (холостые) ходы рабочего цикла и внецикловые простои, является непроизводительно затраченным, т.е. потерями.

  3. Машина считается идеальной, если при высоком потенциале производительности, качестве продукции отсутствуют потери времени на холостые ходы и простои (машина непрерывного действия, бесконечной долговечности и абсолютной надежности).

  4. Для производства любых изделий необходимы затраты прошлого (овеществленного) труда на создание средств производства и поддержание их работоспособности и живого труда на непосредственное обслуживание технологического оборудования.

  5. Закономерность развития техники заключается в том, что удельный вес затрат прошлого (овеществленного) труда непрерывно повышается, а затраты живого труда снижаются при общем уменьшении трудовых затрат, приходящихся на единицу продукции.

  6. При разработке технологических процессов любой процесс производства, взятый сам по себе, безотносительно к руке человека, следует разлагать на составные элементы.

  7. Производительность машин предела не имеет.

  8. Автоматы и автоматические линии различного технологического назначения имеют единую основу автоматизации, которая выражается в общности целевых механизмов и систем управления, в общих закономерностях производительности, надежности, экономической эффективности, в единых методах построения машин, агрегатирования, определения режимов обработки, оценки прогрессивности и т.д.

  9. При окончательной оценке прогрессивности новой техники учитывается фактор времени — темп роста производительности труда.

Важнейшим фактором производительности труда являются затраты труда на создание, обслуживание и эксплуатацию рабочей машины. Эти затраты можно представить состоящими из трех компонентов:

  1. единовременные затраты прошлого труда ТП, необходимые для создания машин, оборудования, зданий, сооружений и т.п.;

  2. текущие затраты прошлого труда TU которые включают в себя часть овеществленного труда, затрачиваемого на основные и вспомогательные материалы, запчасти, электроэнергию, инструменты, топливо, смазку и т.п., необходимые для производства изделий.

В то время как текущие затраты прошлого труда непрерывно растут пропорционально времени (годам), т.е. количеству выпущенной продукции, единовременные затраты прошлого труда являются разовыми, рассчитанными на весь срок службы машины N„em, т.е. носят постоянный характер;

  1. текущие затраты живого труда Тж обслуживающих рабочих, которые, используя средства труда, создают новые материальные ценности.

Таким образом, производственный процесс обеспечивается единством рабочей силы и средств производства — совместными годовыми затратами живого труда Тж, единовременными затратами средств труда ТП рассчитанными на N лет, и годовыми затратами предметов труда TU. Суммарные затраты за весь срок действия средств труда

Т= Тп + N-СТж + Ти).

Производительность общественного труда оценивается путем сопоставления результатов трудового процесса: количества выпущенной продукции с суммарными трудовыми затратами, необходимыми для ее выпуска за некоторый интервал времени — срок службы машин N лет:

Ат = W/Т,

где АТ — производительность труда; W — выпущенная годная продукция; Т — суммарные трудовые затраты, необходимые для выпуска продукции.

Так как единовременные трудовые затраты на оборудование, здания и сооружения реализуются постепенно в течение срока службы, производительность труда определяется с учетом фактора времени, прежде всего сроков службы.

Определив суммарные затраты Т и выпуск продукции W за весь срок службы, легко определить среднегодовые затраты, которые наиболее широко приняты на практике.

Размерность производительности труда в обобщенном виде:

АТ = [продукция/труд].

При практических расчетах размерность производительности труда зависит от того, в каких единицах исчисляются выпущенная продукция и трудовые затраты.

Выпущенная годная продукция измеряется либо в физических величинах (штуки, единицы длины, массы, объема и др.), либо в стоимостном выражении (рубли). Суммарные трудовые затраты выражаются либо в единицах абстрактного труда (человекочасы, человекодни и т.п.), либо в денежном выражении (рубли). В соответствии с этим при расчетах производительность труда может иметь различную размерность, например: [шт./чел.-ч.].

Количество выпущенной продукции зависит от того, сколько лет работает оборудование при постоянной производительности оборудования W = QrN, где Qr — годовой фактический выпуск продукции.

Подставляя значение W и Т в приведенную выше формулу, получаем

A - Qr •N

Tn + N(Tu + Тж ) .

Проанализируем полученную зависимость графически, выразив W, Т и АТ в функции сроков службы N (рис. 4). Здесь N — не текущее время эксплуатации машины, а возможные сроки службы как переменная величина, неизвестная в процессе проектирования. Анализ производительности труда АТ в функции сроков службы N показывает ее переменный характер даже при неизменных технико­экономических характеристиках (производительность машин, их надежность, степень автоматизации и эксплуатационные затраты).

Уровень производительности труда при малых сроках службы относительно невысок, поскольку на сравнительно малый объем выпущенной за это время продукции требуются значительные затраты на средства производства. С ростом сроков службы производительность труда увеличивается, так как единовременные затраты овеществленного труда ТП раскладываются в этом случае на больший объем выпущенной продукции.

Рис. 4. Зависимости выпущенной продукции W, эксплуатационных затрат Т и производительности труда АТ в относительных единицах от сроков службы при неизменных эксплуатационных характеристиках

Графики, представленные на рис. 4, справедливы для случаев, когда эксплуатационные показатели машин — количество выпущенной продукции Qri и эксплуатационные затраты (TU + Тж ) i — являются неизменными во времени и от длительности эксплуатации не зависят. В общем случае это не всегда справедливо, потому что в процессе эксплуатации всегда действуют необратимые факторы: с одной стороны, освоения, отработки технологии, повышения квалификации обслуживающих рабочих, с другой — старения машин вследствие износа, потери жесткости и геометрической точности узлов, накопления усталостных напряжений и т.д.

В качестве примера на рис. 5 приведены зависимости годового выпуска и годовых эксплуатационных затрат от длительности эксплуатации для токарно-револьверных автоматов. Как видно, производительность сохраняется на относительно стабильном уровне лишь в течение 7...9 лет, после чего следует ее монотонное снижение. Годовые эксплуатационные затраты, наоборот, изменяют тенденцию к возрастанию, главным образом, за счет увеличения затрат на ремонт и межремонтное обслуживание.

Следовательно, зависимость суммарного выпуска продукции W и суммарных затрат Т от сроков службы носит не прямолинейный, а более сложный характер (рис. 6). На рисунке показаны

графики W и T при условии сохранения показателей первого года эксплуатации на неизменном уровне, т.е.

W = Qri -N; T = Tn +N(Tui + ТЖ1)

Заштрихованные зоны показывают величину ошибки суммарных значений W и Т при допущении о неизменном характере эксплуатационных показателей для токарно-револьверных автоматов.

13 5 8 11 16 годы 1 3 5 8 11 16 годы

Рис. 6. Эксплуатационные характеристики токарных одношпиндельных автоматов на различных стадиях эксплуатации: а — годовой выпуск продукции; б — годовые затраты труда (с разделением по категориям)

На рис. 7 приведены графики зависимости производительности труда от сроков службы при эксплуатации токарно-револьверных автоматов при переменных эксплуатационных показателях.

Автоматизация производственных процессов является средством, которое позволяет решать задачу повышения производительности труда.

Для оценки прогрессивности новой техники, в том числе автоматов и автоматических линий, необходимо по уровню производительности труда сравнить различные варианты. Затем необходимо сравнить внедряемый вариант с действующим в производстве (базовым вариантом) и дать заключение о целесообразности его внедрения.

Рис. 7. Изменение суммарного выпуска продукции Т и суммарных эксплуатационных затрат во времени при переменных эксплуатационных показателях Qri и (Тг+Тж)

Рис. 8. Изменение производительности труда в зависимости от сроков службы токарно­револьверных автоматов: 1 — при постоянных эксплуатационных показателях; 2 — при переменных эксплуатационных показателях

Предпочтение следует отдать варианту, который обеспечивает наибольший рост производительности труда и гарантирует выполнение планируемых темпов ее роста на весь срок службы машины:

X = Ati/ At2,

где X — коэффициент роста производительности труда при сравнении двух технических вариантов; AT1 — производительность труда, которую обеспечивает исходный вариант техники; AT2 — производительность труда второго, сравниваемого с исходным, варианта техники.

Сравнение различных вариантов техники позволяет определить их прогрессивность, оценить ее аналитически. Например, если существующая техника обеспечивает производительность труда AT1 = 25 шт./чел.-ч, а новая техника AT2 - 100 шт./чел.-ч, то X = AT1/ AT2 = 100:25 = 4, т.е. внедрение новой техники обеспечивает рост производительности труда в 4 раза.

На рис. 9 приведены графики производительности труда во времени для двух проектируемых вариантов новой техники, например поточной и автоматической линии при условии, что оба варианта новой техники вводятся в действие одновременно и имеют одинаковые сроки службы.

Так как автоматическая линия более дорогостоящая, чем поточная (ст > 1), то при малых сроках службы производительность общественного труда на поточной линии AT1 выше, чем на автоматической AT2 поэтому и коэффициент роста производительности труда меньше единицы. Однако автоматическая линия благодаря высокой производительности (ф > 1) и малому количеству обслуживающих рабочих (е > 1) имеет более низкие эксплуатационные затраты при выпуске продукции, поэтому при длительных сроках службы уровень производительности труда на автоматической линии выше (X > 1).

Рис. 9. Изменение производительности труда во времени поточной (AT1) и автоматической (AT2) линий, одновременно вводящихся в эксплуатацию и имеющих одинаковые сроки службы

Следовательно, если сроки службы автоматической линии меньше некоторой минимальной величины (N < NM), целесообразнее строить поточную линию, как более дешевую, несмотря на большие эксплуатационные расходы. И наоборот, автоматическая линия выгоднее, если предполагаемые сроки ее службы достаточно велики (N > NM).

Характерным для современного этапа развития техники, в первую очередь для автоматизации производственных процессов, является рост производительности средств производства, увеличение их стоимости и сокращение числа людей, непосредственно занятых обслуживанием машин. Изменение текущих затрат прошлого труда на единицу изделия зависит от характера производственного процесса и может находиться в широких пределах.

На рис. 10 показана диаграмма зависимости производительности труда при эксплуатации машины от сроков службы при условии, что она внедрена R лет тому назад (R = 15). К моменту, принятому за начало отсчета календарного времени (N = 0), она обеспечила уровень производительности труда AT0. Если машина и дальше эксплуатируется в течение времени N + R, то производительность труда AT будет несколько выше.

Рис. 10. Зависимость производительности труда при эксплуатации изделия, внедренного R лет назад, от срока службы

Так как целью расчета и анализа является определение целесообразности замены действующего оборудования, т.е. ограничение его сроков службы величиной R, производительность общественного труда при внедрении возможных вариантов новой техники сравнивается с достигнутой величиной AT0, от которой исчисляются и плановые темпы роста производительности труда.

На рис. 11 показана диаграмма роста производительности труда во времени для различных вариантов производства при условии, что все взаимозаменяемые варианты, как новые, так и действующие, имеют сроки службы еще N лет.

Рис. 11. Графики роста производительности труда во времени для различных вариантов производства

Кривая Х1 характеризует рост производительности труда лучшей существующей техники по сравнению со средним уровнем производства в настоящее время. Как видно, лучшая существующая техника обеспечивает более высокий уровень производительности труда, однако с удлинением сроков службы темпы роста постепенно замедляются. Не остается неизменной и производительность труда того варианта техники, который характеризует средний уровень производства AT0, если это оборудование эксплуатируется еще N лет дополнительно к R годам (кривая Х0).

Кривая Хд показывает рост производительности труда новой техники, которая будет внедрена через L = 2 года. При малых сроках службы эта производительность труда ниже, чем у лучшей существующей техники и техники среднего уровня в настоящее время, однако при достаточно длительных сроках службы новая техника реализует свои возможности и обеспечивает значительные темпы роста производительности труда. Как видно, при увеличении сроков службы производительность труда любого варианта производства, постепенно повышаясь, стремится к определенному пределу Xmax. Величина Xmax определяется технико-экономическими показателями новой техники: ростом производительности, сокращением числа обслуживающих рабочих, экономичностью машин в эксплуатации. Если новая техника имеет низкий потенциал роста производительности труда, она не может быть прогрессивной.