机械加工工艺方案的技术经济分析方法及应用

机械加工工艺方案的技术经济分析方法及应用

赵竹青

赵竹青ZhaoZhuqing（西安文理学院，西安710065）

（Xi'anUniversityofArtsandScience，Xi'an710065，China）

摘要：在制订机械加工工艺方案时，应首先考虑几种不同的加工方案，然后进行技术经济分析，选出经济合理的最佳方案。目前教科书中仅介绍了工艺成本评价法，方法单一，不能满足实际工程的需要，为了建立一整套较完整的评价体系，研究了各种工艺方案的特点，提出了对应的评价方法：工艺成本评价法，投资回收期评价法，综合价值评价法。这三种评价方法既方便又实用，在对不同的工艺方案进行技术经济分析和评比时具有重要的现实意义。

Abstract:Whileestablishingamachineparttoprocessthecraftproject,weshouldconsiderseveraldifferentkindstoprocessaprojectfirst,thencarryonthetechniqueeconomyanalysis,andselectthebestprojectoftheeconomyreasonable.Atpresent,thetextbookonlyintroducedthecraftcostevaluationmethod,thesinglemethodcan'tsatisfythedemandoftheactualengineeringcurrently.Inordertobuilduponesetofmorecompleteevaluationsystem,thispaperstudiedthecharacteristicsofvariouscraftproject,putforwardcorrespondingevaluationmethod:thecraftcostevaluationmethod,evaluationmethodofinvestmentrecoveryexpectandcomprehensivevalueevaluationmethod.Thesethreekindsofevaluationmethodsareconvenientandpractical,andhaveimportantrealisticmeaningwhilecarryingonthetechniqueeconomyanalysisandevaluationtothedifferentcraftproject.

关键词：技术经济分析；工艺成本；投资回收期；综合价值评价法

Keywords:techniqueeconomyanalytical；thecraftcost；investmentrecoveryperiod；comprehensivevalueevaluationmethod

中图分类号：TH112.2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）10-0014-02

0引言

工业生产中，在进行工艺方案的设计和选择时，必然涉及到所采用的设备、工装、切削用量、工艺方法以及其它工艺因素。制订机械加工工艺方案时，在同样能满足被加工零件的加工精度和表面质量的要求下，通常可以有几种不同的加工方案来实现，其中有些方案具有很高的生产率，但设备和工艺装备方面的投资较大，另一些方案则可能投资节省，但生产率较低，因此不同的方案就有不同的经济效果。为了选取在给定的生产条件下最经济合理的方案，必须对工艺方案进行全面的技术经济分析和综合评价。

1工艺成本的组成及其计算

制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和称为生产成本。其中与工艺过程有关的费用约占70%～75%。因此，对不同的工艺方案进行经济技术分析和评价时，就只需分析、评价它们与工艺过程直接有关的生产费用，也即工艺成本。

工艺成本可分为两部分：

1.1可变费用V：可变费用是与年产量成比例增长的费用。它包括材料费C材料，机床工人工资及工资附加费C工资，机床使用费C使用，通用设备折旧费C通设，刀具费C刀具，通用工装折旧费C通装等。

1.2不变费用C：不变费用是与年产量无直接关系的费用。当年产量在一定范围内变化时，全年费用基本上不变。它包括调整工人的工资及工资附加费C调资，专用机床折旧费C专设，专用工装折旧费C专装等。

一种零件全年工艺成本S为：S=V·N+C（元/年）

式中：N为零件年产量（件/年）。

零件单件工艺成本Si为：

2工艺方案的技术经济分析

在作经济效果分析及评价时，若只考虑为实现工艺方案而需付出的投资是多少，则不能判断方案的优劣，因为还不知道它能获得多大的经济效益。同理，只考虑方案实施后带来的经济效益的大小，也不足以判定方案的优劣，因为不知道它是用多大的投资取得的。只有同时考虑投资和经济效果，才能作出比较准确的判断。下面介绍三种分析比较和综合评定技术经济效果的方法。

2.1全年工艺成本评价法[1]当需评价的工艺方案的基本投资相近或都采用现有设备的条件下，工艺成本可作为衡量各方面经济性的依据。例如有两种不同的工艺方案，设S1、V1、C1为方案1的全年工艺成本、可变费用、不变费用，S2、V2、C2为方案2的全年工艺成本、可变费用、不变费用，则全年工艺成本分别为：

S1=NV1+C1，S2=NV2+C2

（1）当年产量一定时，先分别计算两种方案的全年工艺成本，然后比较，选其小者。

（2）当年产量变化时，根据上述公式用图解法比较。

当N＜NC时，宜采用工艺方案1，而当N＞NC时，则宜采用工艺方案2。NC称为临界年产量，其值由计算确定。由图中看出，两条直线交点的横坐标便是NC值，即：

由于进行技术经济分析的目的是求得最有利的工艺方案或加工方法，并非为了准确地计算零件成本，故只需对各方案的不同点进行比较，几种方案的相同项目可以忽略不计。

2.2“投资回收期”评价法当两个工艺方案的基本投资额相差较大时，例如：第一方案采用了高生产率而价格较贵的设备与工艺装备，所以基本投资K1较大，但工艺成本S1较低；第二方案采用了生产率较低而价格便宜的机床和工艺装备，故基本投资K2较小，但工艺成本S2较高。前者工艺成本低是由于增加了基本投资而取得的。因此，在作评比时就必须同时考虑这种“投资回收期”，即要用几年的时间才能把其本投资差额收回。投资回收期可用下式计算：

式中：τ为投资回收期；ΔK为基本投资差额；ΔS为全年生产费用节约额。

投资回收期越短，则经济效果越好。一般投资回收期必须满足以下条件：①投资回收期应小于所采用设备和工艺装备的使用年限；②投资回收期应小于产品的生命周期；③投资回收期应小于企业预定的回收期目标。此目标可参考国家或行业标准。合理的回收期通常为：轻工业2~3年，重工业3~5年。

考虑投资回收期后的临界年产量NCC计算如下：

2.3综合价值评价法合理选择加工方案的主要目标是最大限度地提高产品的综合价值。按价值工程，产品的综合价值U可以表示为：

式中：C为产品的总成本（包括材料费，加工费以及其他与加工方案有关的费用，如试验研究费、产品维修费等）；F为产品的功能价值，决定于产品的使用功能、服役寿命等。

上式表示，只有当U>1时，所确定的方案才有实施的价值。功能价值F越大，成本C越低，产品的综合价值U就越高，该方案的优越性越明显。

例：某锻造厂用模锻生产40Cr钢材的柴油机连杆，年产量为2000吨，产品需要调质处理。为了提高质量，欲采用锻后余热淬火新工艺来代替现行的锻后冷却再加热淬火的旧工艺。两种工艺的有关技术参数见表1。若40Gr钢材的价格为12000元/吨，电费为0.5元/度。原工艺产品成本为15000元/吨，试比较两个方案何者为佳。

分析：设C1、F1、U1为原方案的年工艺成本、功能、价值；C2、F2、U2为新方案的年工艺成本、功能、价值。两种方案的年工艺成本计算如下：

由于新方案比原方案的产品综合机械性能提高20%，因此F2为F1的1.2倍。即F2=1.2F1，它们的综合价值比为：

这说明新的余热淬火工艺比原工艺方案的综合价值提高了25.4%，所以应该采用新方案。

3结论

综上所述，为了选出最经济合理的方案，必须在对不同的工艺方案进行技术经济分析和评比，而工艺成本评价法，投资回收期评价法和综合价值评价法在工程实际应用中既方便又实用，在对不同的工艺方案进行技术经济分析和评价中具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]卢秉恒，机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]秋山廉夫，田中秀春.价值工程函授教材[M].北京：机械工业出版社，1985.