Альманах
  Главная страница

 

Выпуск: N 2(14), февраль 2004 года

Труд, капитал, энергия

Связь эффективности с использованием технических возможностей

П.Г. Кузнецов

Глава 5ая(окончание). Основным фактором, определяющим экономическую эффективность системы транспортировки грузов является полнота использования технических возможностей. Она определяется по отношению к возможной производительности. ...численное значение "времени жизни" локомотива определяется интервалом времени от начала эксплуатации до момента максимального темпа роста производительности труда, т.е. до момента, когда функцияF(t) имеет максимум. Проведенные расчеты могут служить примером для вычисления экономической эффективности в других случаях.

5.4. СВЯЗЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ С ПОЛНОТОЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Рассмотрим связь между предельными техническими возможностями и экономической эффективностью при изготовлении и использовании тепловозов. Положим, что мы изготовляем за один год тепловозы с общей мощностью 3 млн кВт. Исходя из действующей системы цен на тепловозы, мы можем вычислить капиталовложения в каждый киловатт установленной мощности в тяговом хозяйстве железной дороги. Эта величина на 1 кВт установленной мощности тяги составляет 90 руб. Общая стоимость всего годового выпуска составляет 270 млн руб.

Воспользуемся принятым соотношением 1 руб. ≡ 100 кВт · ч.

Выпуск тепловозов за год соответствует тому, что народное хозяйство израсходовало 27 млрд кВт · ч. В результате деления этой величины суммарных энергетических затрат на число часов в году мы получим потребление энергии тепловозостроительными заводами в один час, т. е. мощность, потребляемую на выпуск тепловозов.

Общая величина потребляемой мощности составляет

27·109 : 8760 =3,1 млн кВт.

Это соотношение между мощностью и годовыми затратами на производство тепловозов следует из того, что каждый миллион киловатт при использовании на протяжении 8760 ч в году дает 8,76 млрд кВт · ч, что соответствует 87,6 млн руб. в год.

Изготовленные тепловозы сами являются источниками мощности, используемой на перемещение грузов. В этом смысле каждый установленный киловатт тяги в принципе может за 8760 ч в году совершить полезную работу тяги на 8760 кВт · ч. Эти 8760 кВт · ч тяги есть фактический вклад железнодорожного транспорта в систему общественного производства. Если их также считать по прежнему правилу, то это дает "выпуск" в виде 87,6 руб./год.

Однако чтобы эти 8760 ч установленный киловатт фактически проработал, нам необходимо расходовать топливо, нести расходы на заработную плату обслуживающему персоналу и т. д. Этот годовой расход может быть выражен как рублями за год, так и эквивалентной величиной мощности, как бы расходуемой на собственные нужды (последний показатель используется на электрических станциях). Принимая во внимание, что мы имеем новый тепловоз, можем вычислить эксплуатационные затраты на один киловатт установленной мощности в предположении, что техническая мощность дизеля используется полностью на протяжении всего года.

Расход топлива составляет порядка 200 т/ (кВт · ч). Это означает, что расход горючего на 1 кВт составит 1,8 т/год. Весь парк локомотивов потребует 5,4 млн т топлива в год. Проводя несложные вычисления, получим величину эксплуатационных затрат в год около 105 млн руб.

Переходя от годовой суммы эксплуатационных затрат к эквивалентной ей величине в кВт · ч, получим годовой расход 10,5 млрд кВт · ч. Переходя от годового к часовому расходу будем иметь:

10,5·109 : 8760=1,2 млн кВт

Дается отдельно

 

Рис. 8. Зависимость срока окупаемости от полноты использования технических средств.

Рассматривая идеальные условия эксплуатации дизельной тяги, найдем, что для получения мощности тяги в 3 млн кВт нам необходимо расходовать на эксплуатацию 1,2 млн кВт.

Обратим внимание, что мы не учитываем необходимости выполнения ремонта и приобретения запасных частей.

Полученные нами данные достаточны для вычисления эффективности по действующей инструкции, т.е. для вычисления срока окупаемости.

На рис. 8 представлены соответствующие графики.

В интервале времени, который кончается на отметке 1 год, мы представляем стоимость капиталовложений на изготовление локомотивов С обшей мощностью 3 млн кВт. Общая сумма капиталовложений равна 270 млн руб., что соответствует в единицах энергии 27 млрд кВт · ч. Начиная с первого года мы вступаем в эксплуатационный период. При выходной мощности тяги 3 млн кВт мы несем эксплуатационные затраты, равные 105 млн руб./год, т.е. расходуем мощность в 1,2 млн кВт. Разность между выходной и потребляемой мощностью и соответствует "выпуску" транспортной продукции, равной 1,8 млн кВт. Переходя от мощности в кВт к денежному выражению, найдем (по цене 1 коп. за 1 кВт · ч) "доход" от выпуска в 15..8 млрд кВт · ч/год, или 158 млн руб./год. Находим на графике место, где годовой доход равен сумме капиталовложений, т.е. 270 млн руб.

Нетрудно видеть, что срок окупаемости будет равен около 1,7 года.

Рассмотрим теперь влияние на срок окупаемости полноты использования предельных технических возможностей. Представим себе, что полные технические возможности (в виде тяги в 3 млн кВт) используются только на 2/3, т.е. выходная мощность тяги равна только 2 млн кВт. В этом случае эксплуатационные расходы также сократятся до 2/3 и составят не 1,2 млн кВт, а только 800 тыс. кВт, что соответствует годовому расходу на эксплуатацию 70,1 млн руб. Выходная мощность, т.е. скорость "выпуска" транспортной продукции, теперь составляет 1,2 млн кВт, т.е. 105,1 млн руб./год. Срок окупаемости составит 270 : 105,1 =2,6 года.

Рассмотрим третий случай, когда парк локомотивов используется на 1/3, т.е. выходная мощность тяги равна только 1 млн кВт. В этом случае эксплуатационные расходы сократятся до 400 тыс. кВт, т.е. до величины 35 млн руб./год. Срок окупаемости в этом случае будет равен 270 : 52,5=5,1 года.

Проведенные простые расчеты показывают, что срок окупаемости локомотива, хотя и зависит от технических характеристик самого локомотива, но в основном определяется техническим режимом его эксплуатации. Имеющаяся связь между предельными техническими возможностями тяги и традиционной экономической характеристикой — величиной фондоотдачи — не была бы замечена, если бы мы не перешли к более удобным единицам измерения.

Проведенные расчеты можно интерпретировать и иным способом. Вычисляя себестоимость одного киловатта установленной мощности, мы неявно предполагали, что этот киловатт фактически является источником мощности. Если имеющийся киловатт не работает, то здесь мы имеем дело с так называемым не складируемым ресурсом. Нельзя "вернуть" назад тот час, который уже прошел, если этот киловатт не использовался. Это является безвозвратной потерей. Если мощность локомотивного парка используется только на 66%, мы можем считать, что у нас "увеличились" капиталовложения в фактический киловатт. Поскольку вместо 3 млн кВт используемая нами мощность составляет 2 млн кВт, а суммарные капиталовложения остались теми же, т.е. 270 млн руб., то на фактически используемый киловатт теперь приходится не 90, а 135 руб. При использовании же 33% на фактический киловатт приходится не 90, а 270 руб.

Проведенное нами рассмотрение не дает ответа на вопрос о времени жизни локомотивов, т.е. не дает указания, когда локомотив должен быть снят с эксплуатации. И это не случайно. Как показано в первой части, это возможно только в том случае, когда, кроме приведенных в расчете срока окупаемости, трех функций, в рассмотрение будут приняты еще две функции времени. Мы имеем в виду функцию нарастания простоев по причине износа оборудования и функцию нарастания затрат на запасные части и ремонт.

На рис. 9 воспроизведены три функции времени, которые были приведены на рис. 8: функция затрат на изготовление парка локомотивов с общей мощностью на ободе колеса в 3 млн кВт; функция "выходной мощности" в 3 млн кВт, получаемая в предположении работы локомотива 8760 ч в году; функции эксплуатационных затрат в 1,2 млн кВт, получаемая в предположении использования локомотива 8760 ч/год.

Обозначим функцию капиталовложений f1(t), интеграл которой от 0 до 1 является константой и равен величине капиталовложений в изготовление локомотивов с общей мощностью 3 млн кВт:

=K=270 млн руб.=27*109 кВт*ч

Обозначим функцию выходной мощности f2(t). Поскольку эта функция принимается нами для полностью исправного локомотива, она представлена как постоянная функция, интеграл которой растет линейно с течением времени.

Обозначим функцию потребляемой мощности f3(t). Поскольку эта функция принимается для полностью исправного локомотива, то, подобно функции выходной мощности, она постоянна, а ее интеграл растет линейно с течением времени.

Эти три функции и исчерпывают исходные данные при вычислении срока окупаемости. Две новые функции, которыми необходимо пополнить расчет эффективности, — это функция нарастания простоев по причине неисправности локомотива и функция нарастания затрат на ремонт и запасные части.

Дается отдельно

 

 

Рис. 9. Диаграмма ежегодного темпа роста производительности труда F(t)

Известно, что не существует оборудования, которое исправно бесконечно долго. Для нашего примера это означает, что с течением времени начинают возникать различные поломки и со временем нарастает как число видов, так и общая продолжительность простоев по причине неисправности локомотива. Мы не говорим о росте расхода горючего и смазочных веществ при износе любого двигателя. Потребность в получении количественной оценки величины нарастания простоев нашла свое разрешение в разработке теории надежности. Теория надежности и была создана для ответа на вопрос, который поставила экономическая наука. Обозначим функцию "нарастания поломок" через f4 (t). В этом случае функция "продаж", т.е. функция "выходной мощности" (и соответствующей ей выпуск транспортной продукции), будет равна разности f2(t) – f4(t), которая в каждом интервале времени дает величину простоя оборудования по причине неисправности.

Если рассчитать надежность каждого элемента конструкции локомотива, то, зная количество и виды неисправностей, можно вычислить увеличение затрат как с учетом "вида ремонта", так и с учетом дополнительных затрат на приобретение конкретных запасных частей к локомотивам. Эту функцию увеличения затрат на "ремонт оборудования и запасные части" обозначим через f5(t).

Объединим эти пять функций времени в две группы. В первую группу войдут функции f2(t) и f4(t). Обозначим разность этих двух функций через Ф1(t). Функция Ф1(t) выражает текущую величину "продаж", т.е. фактическую "выходную мощность", или скорость выпуска транспортной продукции.

Во вторую группу войдет сумма трех функций: функция капиталовложений f1(t), функция эксплуатационных затрат при условии полностью исправного оборудования f3(t) и, наконец, функция дополнительных затрат на выполнение ремонта и запасные части f5(t) Обозначим ее через Ф2(t)= f1(t) +f3(t) + f5(t).

Эта функция выражает текущие затраты на эксплуатацию. Поскольку функция капиталовложений отлична от нуля только в интервале времени от начала отсчета до одного года, то ее вклад в текущие эксплуатационные затраты равен нулю.

Интеграл от функции Ф1(t) дает кумулятивную величину "продаж", т.е. накопленную сумму от всех транспортных услуг от начального до текущего момента. Интеграл от функции Ф2(t) дает кумулятивную величину от всех затрат, которыми сопровождалась указанная величина "продаж".

Как было указано в первой части, эффективность капиталовложений, т.е. влияние решений на темпы роста производительности труда, вычисляется как величина темпа роста производительности труда в системе общественного производства. Эта величина измеряется в процентах в год.

Ежегодный темп роста производительности труда F(t) может быть выражен следующим образом:

где Ф1(t) — интегральная величина "продаж" (услуг транспорта); Ф2(t) — интегральная величина затрат; t0 начальный момент времени; t — текущее время.

Подобно тому как на рис. 8 были приведены три срока окупаемости с учетом полноты использования технических средств, на рис. 10—12 (численные значения в табл. 3—5) приведены значения функции F(t) в зависимости от использования предельных технических возможностей.

Внимательное рассмотрение графиков и сопровождающих их расчетных таблиц показывает:

1. По ежегодному темпу роста можно судить о полноте использования предельных технических возможностей:

при использовании 100% - темп роста 10,46%/год;

при использовании 66% - темп роста 7,46%/год;

при использовании 33% — темп роста 4,09%/год.

2. Во всех случаях падение темпа роста начинается еще до начала существенного значения функции поломок. Это означает, что интенсивная работа ремонтных служб возможна лишь тогда, когда мы далеко зашли за максимальное "время жизни" локомотива.

3. Численное значение "времени жизни" локомотива определяется интервалом времени от начала эксплуатации до момента максимального темпа роста производительности труда, т.е. до момента, когда функция F(t) имеет максимум. Проведенные расчеты могут служить примером для вычисления экономической эффективности в других случаях.

(ТАБЛИЦЫ 3-5 изъяты для сокращения файла)

Отдельно

 

 

Рис. 10. График функции F(t) при 100%-ном использовании технических возможностей

Отдельно

 

 

Рис. 11. График функции F(t) при 66%-ном использовании технических возможностей

Отдельно

 

 

Рис. 12. График функции F(t) при 33%-ном использовании технических возможностей

Теперь мы можем значительно лучше выяснить связь между полнотой использования технических средств и влиянием качества управления на темпы роста производительности труда в системе общественного производства. Остановимся коротко на некоторых положениях относительно эффективности электрической тяги.

В приведенных расчетах мы рассматривали "выходную мощность" локомотивов в киловаттах, предполагая эксплуатационные затраты. При использовании электровозной тяги мы не можем рассчитывать, что каждый киловатт на входе в электровоз и будет соответствовать киловатту в форме тяги, так как коэффициент полезного действия электровоза не равен 100%. При расчете капиталовложений в электровозную тягу мы определили затраты на 1 кВт мощности, равные 35 руб./кВт. Однако, если говорить о полном экономическом расчете, то в электровозе имеется лишь преобразователь электрической энергии в тягу, а для питания электровоза народное хозяйство должно дать еще 1 кВт электрической мощности. Если капиталовложения в электрическую станцию составляют порядка 130 руб./кВт, то общие народнохозяйственные затраты на 1 кВт электрической тяги будут равны сумме капиталовложений в киловатт мощности электростанции (130 руб./кВт) и плюс в киловатт преобразователя на электровозе (35 руб./кВт). Общая сумма капиталовложений в 1 кВт электрической тяги окажется равной 165 руб./кВт. Полученная величина почти в 2 раза больше, чем капиталовложения в 1 кВт тяги в тепловозах. Видимость экономической эффективности весьма существенно зависит от "цены" киловатт-часа. Мы полагаем, что увеличение "цены" за киловатт-час очень быстро покажет, что эта выгодность электрической тяги является относительной.

Для выполнения же услуг транспорта совершенно несущественно, какой вид тяги, а важна величина тяги в киловаттах. Очевидно, что выгодна та форма тяги, где киловатт полезной мощности тяги обладает минимальной себестоимостью.

5.5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЯГИ И ВЕЛИЧИНА РУКОВОДЯЩЕГО УКЛОНА

При вычислении экономической эффективности перемещения груза по горизонтали мы используем транспортную мощность, которая пропорциональна массе груза и кубу скорости. Это правило не имеет смысла, когда движение груза осуществляется не по горизонтали, а по вертикали (вверх).

В этом случае величина потребляемой мощности определяется произведением массы груза на скорость подъема. Различие, которое наблюдается при вычислении мощности при движении горизонтально и вертикально, уже давно стало предметом обсуждения.

Еще в 1926 г. советским инженером Д.А. Штанге было предложено оценивать услуги транспорта по величине механической мощности тяги. Он впервые поставил вопрос о соизмерении результатов при различных условиях пути.

Выше мы ввели представление об идеальном грузовом составе, который перемещается со скоростью 60 км/ч. Используя полную мощность в 4000 кВт, он совершает за один час транспортную работу, которая равна 1,62· 103 тран/(ч· кВт).

Общая масса нашего идеального грузового состава равна 4000 т, а его же масса нетто — 3000 т.

Очевидно, что если этот состав идет с той же самой скоростью, но уже не по горизонтали, а по руководящему уклону в К‰ то нам понадобится дополнительная мощность, которую можно получить добавляя еще один локомотив, используемый на подталкивание. Эта дополнительная мощность прямо пропорциональна массе состава брутто, скорости движения, величине руководящего уклона.

Принимая массу состава P (в тыс. т), скорость движения V (в км/ч), руководящий уклон K ‰), можно дать выражение для дополнительной мощности, используемой на подталкивание, кВт:

Nдоп=2,726*PVK

Поскольку идеальный грузовой состав имеет массу брутто 4000 т, двигается со скоростью 60 км/ч, дополнительная мощность будет расти прямо пропорционально величине руководящего уклона.

Нетрудно показать, что уже руководящий уклон порядка 6‰ потребует дополнительную тягу еще в 4000 кВт. Действительно:

Nдоп=2,726*4*60*6=3925 кВт

Очевидно, что если руководящий уклон окажется в 18‰, то при двойной тяге два локомотива с общей мощностью в 8000 кВт смогут вести указанный грузовой состав со скоростью лишь 30 км/ч. Для сохранения постоянства скорости нам понадобилась бы мощность 16000 кВт (табл. 6).

Поскольку затраты горючего и износ двигателей пропорциональны величине используемой мощности, мы можем сравнивать эффективность капиталовложений в изменение руководящего уклона пути и тех же самых капиталовложений в увеличение мощности парка локомотивов. Обратим внимание на изменение коэффициента пересчета мощности тяги в транспортную работу за час, измеряемую в тран/(ч - кВт).

Для горизонтального движения идеального грузового состава мы нашли эту величину (по физической мощности) : 1,62·103 тран/(ч · кВт).

В рассмотренном примере для выполнения той же самой транспортной работы за 1 ч нам понадобилась мощность тяги в 2 раза больше. Это означает, что теперь коэффициент перевода мощности тяги в транспортную мощность уменьшился в 2 раза и стал равен 8,1 · 102 тран/(ч · кВт).

Таблица 6

Увеличение потребной тяги для перемещения грузов различной массы в зависимости от руководящего уклона при V = 60 км/ч, кВт

Руководящий уклон, ‰

1000 т

2000 т

3000 т

4000 т

5000 т

6000 т

1

164

327

491

654

818

981

5

818

1636

2453

3271

4089

4907

10

1636

3271

4907

6542

8178

9814

15

2453

4907

7360

9814

12267

14720

20

4271

6542

9814

13085

16356

19627

Поскольку конечной целью является увеличение производительности труда в два раза, то мы можем достичь этого, как видно из всего изложенного, либо увеличением энерговооруженности труда, т.е. увеличением числа киловатт на одного работающего, либо увеличением коэффициента совершенства технологии, роль которого и играет коэффициент перевода абстрактной мощности в киловаттах в конкретную, т.е. транспортную мощность, измеряемую в транах в час.

Увеличение руководящего уклона увеличивает необходимую мощность на ту же самую величину транспортной мощности, т.е. уменьшает коэффициент совершенства технологии в транспортном процессе. Поскольку связь между разовыми и текущими эксплуатационными затратами подробно рассмотрена в предыдущем подразделе, можно оценить совершенствование путевого хозяйства по его вкладу в темп роста производительности труда в системе общественного производства.

Рассмотрение связи эффективности использования транспортных средств с величиной руководящего уклона представляет значительный методологический интерес. Движение грузового состава по пути с некоторой величиной руководящего уклона можно разбить на два: по горизонтали и по вертикали. Каждое из этих движений потребляет мощность, но законы, определяющие величину мощности различные. В движении по вертикали мощность равна произведению массы на ориентированную вверх скорость, а в движении по горизонтали мощность равна произведению массы на ориентированную по горизонтали скорость, возведенную в куб.

Таким образом, основным фактором, определяющим экономическую эффективность системы транспортировки грузов является полнота использования технических возможностей. Она определяется по отношению к возможной производительности.

Каждый вид простоя технических средств оказывает отрицательное влияние на темпы роста производительности труда в системе общественного производства. В экономических категориях - это снижение фондоотдачи. Влияние решений на темпы роста производительности труда не может быть определено по методу вычисления срока окупаемости.

Конкретная программа роста производительности труда в системе транспортировки грузов требует разработки конкретных мероприятий, которые обеспечат рост производительности труда за счет: более полного использования предельных технических возможностей; более высоких уровня энерговооруженности труда на каждого занятою в системе транспортировки грузов и коэффициента совершенства технологии, связывающего энергопотребление с полезной работой транспорта, выражаемой в транах.

Поскольку мы полагаем, что рост производительности труда будет осуществляться без изменения численности работающих, то увеличить услугу транспорта при этом условии в среднем за один час можно лишь за счет указанных факторов.

Контроль за изменением численных характеристик по указанным пунктам и составляет методологическую основу автоматизированной системы управления транспортным процессом.

Версия для печати [Версия для печати]

Гостевые комментарии: [Просмотреть комментарии (0)]     [Добавить комментарий]



Copyright (c) Альманах "Восток"

Главная страница