Определение экономической эффективности применения промышленных роботов

Общие положения. Оценка экономической эффективности новой техники (в том числе и ПР) должна производиться на основе положений методики [22] с учетом отраслевых методических указаний и инструкций по конкретным видам техники, разработанных на ее базе. Рекомендации по расчету экономической эффективности ПР с учетом социальных факторов, сопутствующих процессу создания и внедрения роботов, этапы и последовательность расчетов, приводимые в этом разделе, основаны на общих методических положениях общегосударственных и отраслевых документов, устанавливающих порядок определения эффективности новой техники [22, 29].

На стадии проектирования и освоения выпуска ПР для технико-экономического обоснования выбора конструкции основными критериями оценки экономической эффективности являются экономический эффект от применения одного ПР за весь срок его эксплуатации; экономический эффект на весь объем производства ПР в расчетном году^*; дополнительный экономический эффект, получаемый за счет социальных факторов, связанный с изменением условий труда рабочих,- так называемый дополнительный социально-экономический эффект; срок окупаемости дополнительных капитальных вложений изготовителя и потребителя ПР.

^* (При серийном выпуске ПР за расчетный год принимают второй год с начала их промышленного производства: При разовом выпуске ПР экономический эффект определяют на объем производства по заказу (договору).)

На стадии внедрения ПР основными критериями оценки экономической эффективности служат годовой экономический эффект, получаемый потребителем при эксплуатации одного ПР; дополнительный социально-экономический эффект; срок окупаемости дополнительных капитальных вложений потребителя.

Экономическую эффективность новой техники устанавливают при сопоставлении капитальных вложений, связанных с приобретением оборудования, и себестоимости продукции, производимой при помощи этого оборудования, по двум вариантам: новому и базовому.

При определении экономической эффективности ПР следует рассматривать как машины широкого назначения, отличительным признаком которых является способность к переналадке. Класс ПР совмещает в себе признаки средств автоматизации вспомогательных операций (подъемно-транспортные промышленные роботы - ПТПР) и признаки, присущие основному технологическому оборудованию (производственные промышленные роботы - ППР).

Экономический эффект от создания и применения ППР рассчитывают так же, как и эффект от применения основного технологического оборудования новых типов (обрабатывающих машин, сварочных, гибочных или сборочных автоматов и т. п.).

ПТПР, предназначенные для обслуживания основного технологического оборудования, должны рассматриваться как составляющие комплекса "основное технологическое оборудование - робот".

Экономическую эффективность ПТПР, выполняющих транспортные или складские операции, определяют, сравнивая с эффективностью машин или механизмов аналогичного назначения.

Универсальные ПР (УПР) совмещают в себе признаки, присущие средствам автоматизации вспомогательных операций и основному технологическому оборудованию.

Дополнительный социально-экономический эффект от использования ПР представляет собой экономию, получаемую за счет сокращения затрат на здравоохранение и социальное обеспечение в связи с уменьшением травматизма и профтехзаболеваний, снижения потерь вследствие текучести кадров и потерь, связанных с особенностями участия человека в производственном процессе (утомляемость, нестабильность качества продукции, неритмичность работы в течение смены и т. п.).

При расчете экономической эффективности ПР по всем позициям, не являющимися специфическими для машин данной категории, следует руководствоваться положениями, содержащимися в работе [22]. Сопоставление, согласование и утверждение расчетов должны производиться в соответствии с отраслевыми инструкциями.

Выбор базы сравнения для определения эффективности ПР.На стадии проектирования и освоения производства ПР за базу сравнения принимают показатели лучшей техники, имеющие сопоставимые технические параметры. Поэтому при выборе базового варианта необходимо сформулировать все конструктивно-технологические требования к новому ПР, позволяющие установить соответствие функциональных возможностей разрабатываемого робота предполагаемой области применения.

В качестве базового варианта при сравнении принимают ПР с сопоставимыми технологическими возможностями и техническими показателями.

В случае отсутствия аналога в СССР (или за рубежом) в качестве базы сравнения принимают:

• для ППР - передовое технологическое оборудование, используемое для выполнения тех же операций;
• для ПТПР, предназначенных для работы в комплексе с технологическим оборудованием,- те же модели оборудования, но с ручным обслуживанием;
• для ПТПР, работающих автономно и выполняющих складские или транспортные операции,- специальное транспортно-складирующее оборудование или ручные операции;
• для УПР, когда область их применения оговорена техническим заданием, - оборудование, выбранное в зависимости от назначения УПР.

Если область применения УПР не установлена, расчет должен производиться для нескольких вариантов использования УПР - как в качестве ППР, так и ПТПР. Экономический эффект от создания УПР определяют в этом случае по средним квадратическим показателям, полученным в результате серии расчетов.

На стадии внедрения ПР в производство в качестве базового варианта при сравнении принимают заменяемую технику.

Варианты баз сравнения, выбираемые для оценки экономической эффективности ПР, приведены на рис. 53.

Рис. 53. Базовые варианты для сравнения при оценке экономической эффективности промышленных роботов

При выборе базового варианта общими для всех групп ПР параметрами сопоставимости являются основные технические показатели: грузоподъемность (кг), число степеней подвижности, объем рабочей зоны (м³), погрешность позиционирования (± мм), коэффициент совершенства К_С и комплексный показатель надежности К_Н конструкции. Дополнительными параметрами сопоставимости являются: для ППР - номенклатура выполняемых операций и время их выполнения; для ПТПР - то же и номенклатура моделей обслуживаемого оборудования.

Технические показатели базовой и новой модели ПР можно сравнивать с помощью условного коэффициента совершенства конструкции ПР К_С и комплексного показателя надежности К_Н:

где K_I = V₂/V₁ - коэффициент, учитывающий объем рабочей зоны; V₂ = (1±0,3) V₁;K_II = t_ц1/t_ц2, - коэффициент, учитывающий цикл ПР (время выполнения заданного объема операций): t_ц2≤t_ц1;К_III = t_Н1/t_Н2 - коэффициент, учитывающий затраты времени на переналадку ПР: t_Н2≤t_Н1; K_IV = Q₂/Q₁ - коэффициент, учитывающий грузоподъемность Q одной руки ПР: Q₂ = (1 ± 0,2) Q₁;К_V = n_об1/n_об2 - коэффициент, учитывающий количество оборудования (или рабочих позиций) n_об, обслуживаемого одним ПР в составе комплекса; K_VI = Δ₁/Δ₂ - коэффициент, учитывающий погрешность позиционирования Δ: Δ₂≤Δ₁;K_VII = n_H2/n_H1 - коэффициент, учитывающий номенклатуру моделей оборудования, которое способен обслужить ПР (либо номенклатуру операций, выполняемых роботом): n_H2≥n_H1;K_VIII = η₂/η₁ - коэффициент, учитывающий число степеней подвижности η ПР: η₂ = η₁ ± 2.

Комплексный показатель надежности конструкции

где Т_о - наработка на отказ, ч; Т_в - среднее время восстановления работоспособности ПР, ч.

ПР может быть рекомендован для разработки, если К_С>1, а K_Н2≥ K_Н1.

Определение дополнительного социально-экономического эффекта. Социально-экономический эффект Э_C от применения ПР представляет собой сумму экономии, получаемой за счет следующих факторов:

• сокращения потерь (выражаются в стоимости условно-недоданной продукции), связанных с текучестью рабочей силы и с участием человека в производственном процессе, т. е. сокращения внутрисменных потерь вследствие утомляемости рабочего (перерывы на отдых, брак, неравномерность выработки и т. д.) и годовых потерь из-за временной нетрудоспособности (заболеваемости, травматизма) и отсутствия рабочего на рабочем месте по причинам, не связанным с временной нетрудоспособностью;
• сокращения затрат на социальное обеспечение и все виды доплат и льгот в связи с улучшением условий труда и уменьшением числа производственных рабочих в результате применения ПР.

Некоторые составляющие (Э_тяж - экономия за счет перевода рабочих с оплаты по одной тарифной сетке на оплату по другой, и Э_страх - экономия за счет снижения затрат на социальное страхование и здравоохранение вследствие сокращения числа производственных рабочих) учитывают при расчете экономии заработной платы в составе годовых эксплуатационных издержек потребителя. Остальные составляющие, образующие так называемый дополнительный социально-экономический эффект Э_сд, рассчитывают отдельно.

Величину дополнительного социально-экономического эффекта учитывают при определении экономического эффекта от создания и использования ПР на стадии проектирования и при расчете годового экономического эффекта от внедрения ПР.

Расчет экономической эффективности применения ПР рекомендуется вести в соответствии с методическими указаниями [22].