ОЦЕНКА ПРОМЫШЛЕННОЙ РОБОТИЗАЦИИ ПО КРИТЕРИЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРУДА. Александров С.П., Бердникова И.П.

ОЦЕНКА ПРОМЫШЛЕННОЙ РОБОТИЗАЦИИ ПО КРИТЕРИЮ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРУДА.
Александров С.П., Бердникова И.П.
Московский государственный университет технологий и управления им.
К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)
Аннотация. Предложена усовершенствованная методика сопоставительного
расчета
эффективности
применения
технологических
машин
и
роботизированных технологических комплексов для стран с различными
общественно-экономическими формациями и уровнями производительности
оборудования.
Ключевые слова: обувная промышленность, технологические машины,
промышленные роботы, сравнительный анализ.
Aleksandrov S.P., Berdnikova I.P. The assessment of industrialized robots by
assuming productivity of labor.
Abstract. The improved method of calculating the comparative effectiveness of
technological machines and robotized technological complexes of different
socioeconomic systems and levels of equipment productivity is offered.
Keywords: shoe industry, production machines, industrial robots, comparative
analysis.
Одним из постулатов теории производительности машин является –
закономерность развития техники заключается в непрерывном повышении
удельного веса затрат общественного прошлого труда при снижении живого
труда и общем уменьшении трудовых затрат, приходящихся на единицу
продукции.
Мировое
развитие
техники
идет
по
пути
автоматизации
технологических процессов, сопровождающихся увеличением стоимости
оборудования, уменьшением потребности в рабочей силе при повышении
производительности и росте качества продукции.
Доминирующим средством современной автоматизации является
расширенное
внедрение
роботизированных
устройств.
В
глобализованноммире техники инновационные разработки незамедлительно
становятся
общим
информационным
достоянием,
что
вызывает
необходимость принятия быстрого решения о приобретении или создании
роботизированного технологического комплекса (РТК) на конкретном
производстве, для чего требуется провести анализ эффективности, зачастую в
условиях недостаточных исходных данных, с учетом преимуществ и
негативных сторон представленных на выставках образцов новейших
разработок.
В состав РТК входит технологическое оборудование, промышленный
робот (ПР), обеспечивающий подачу заготовок к месту обработки и
разгрузку, устройство управления и различные вспомогательные средства
оснащения, облегчающие выполнение цикловых и внецикловых операций.
ПР, выполняя транспортно-манипуляционные действия, освобождают
оператора от обслуживания технологической машины, либо минимизирует
вспомогательные
затраты
времени,
открывая
возможности
для
многомашинного обслуживания.
Потенциал использования промышленных роботов в традиционном
технологическом процессе производства обуви весьма значителен в силу его
высокой дифференцированности, разделения более чем на стоподпроцессов
(операций), каждый из которых оснащен технологической машиной,
обслуживаемой своим оператором.
Эффективность РТК обуславливается рядом факторов, одним из
которых является сокращение живого труда за счет передачи ряда функций
оператора ПР, сокращению времени выполнения вспомогательных операций,
так как скоростные возможности ПР существенно выше, чем у оператора.
Смена
общественно-экономической
формации,
произошедшей
в
России, привело к модификации парадигмы, ментальной модели и целевых
установок производственных отношений, ярко отображенных президентом
Американского общества инженеров-механиков Генри Тауном «Доллар
является решением почти всякого уравнения, возникающего в инженерной
практике, в каждой из ее отраслей и во всех вместе взятых».
Существующие ранее цели: освобождение человека от тяжелой и
монотонной работы, от функций придатка машины отошли в сторону, если
они не сопровождаются получением прибыли или возникновением угрозы
крупных штрафных санкций.
Внедрение ПР в производство является экзогенным (внешним)
фактором
интенсивности
развития
научно-технического
прогресса,
результаты которого можно рассматривать в качестве инновационной базы
технологического совершенствования.
Но для каждого производства, для конкретного состояния экономики,
нужно иметь решение – приведет ли введение новшества в данном случае ПР
к экономическому эффекту – росту выпуска продукции на единицу затрат,
определить время целесообразного внедрения.
В
качестве
производительность
критерия
оценки
эффективности
примем
общественного труда, представленную классической
экономикой, как сопоставление результатов трудового процесса – количества
выпущенной продукции с суммарными трудовыми затратами, необходимыми
для ее выпуска
гдеW – созданная продукция;
T - суммарные трудовые затраты, необходимые для выпуска продукции.
Размерность производительности общественного трудав обобщенном
виде [продукция/затраты на ее создание], то есть количество продукции
приходящееся на единицу затрат. Прикладная трактовка производительности
общественного труда применительно к машинному производству была дана
Г.А. Шаумяном[1].
При
постоянной
производительности
оборудования
выпущенная
продукция составит
где
– годовой фактический выпуск продукции;
n - срок эксплуатации оборудования, в годах.
Затраты
на
конструирование,
создание
продукции
изготовление,
включают
обслуживание
издержки
и
на
эксплуатацию
технологической машины, суммарные затраты за весь период эксплуатации
оборудования определяются как
+n (
где
)
- единовременные затраты прошлого труда, необходимые для создания
машины зданий и т.п.;
–годовые текущие затраты живого труда, обслуживающих рабочих;
– годовые текущие затраты прошлого труда, затрачиваемого на
расходныедетали и материалы, электроэнергию, смазку и т.п.
С учетом составляющих производительность общественного труда,
принятая за критерий, будет иметь вид
В
качестве
управляющих
переменных
модели
составляющие правой части приведенного выражения Диапазоны
переменных
определены
из
принимаемвсе
,
,
условий
,
,
.
современного
состояния обувного производства.
Годовая
фактическая
производительность
относительных единицах – 1; 1,2; 1,4; 1,6.
представлена
в
Единовременные затраты прошлого труда
на
мировом
рынке
ценовым
, определены сложившим
индексом
обувного
оборудования,
ранжированным в размерный (евро) ряд: 10000, 20000, 45000 и 700000. В
первую группу (10000 евро) в основном входят швейные машины; во вторую
(20000
евро)
–
пресса,
в
третью
(45000
евро)
обтяжно-затяжные
полуавтоматы; в четвертую (700000 евро) – литьевые комплексы.
Ценовой
диапазон
программируемых
промышленных
роботов
применяемых в обувной промышленности развитых стран достаточно узкий,
что
позволяет
составляющим
этот
показатель
примерно
ограничить
90000
евро
медианным
значением,
(соответствующему
цене
промышленного робота используемого фирмой DESMAдля литьевых
машин).
Текущие затраты живого труда
заработной
платой,
которая
зависит
– в основном определяются
от
состояния
экономики
рассматриваемой страны.
Так для стран, входящих в группу с развивающейся экономикой
(Индия,
Бангладеш)
средняя
годовая
заработная
платана
обувном
предприятии составляет в пересчете на евро 624. Для стран с переходной
экономикой выделены две страны Китай и Россия, средняя годовая зарплата
на обувных предприятиях у них соответственно составляет 1716 евро и 3432
евро. Аналогичный показатель по зарплате в группе экономически развитых
стран США и ЕС равен 30000 евро. Таким образом рассматриваются четыре
группы стран с годовыми текущими затратами живого труда в евро – 624,
1716, 3432 и 30000.
Единовременные затраты прошлого труда
машину и на ПР
=
+
на технологическую
.
Производными от управляющих переменных затрат живого труда
текущих затрат прошлого труда
и
, будут
- текущие затраты живого труда на обслуживание РТК, составляющие 5% от
(0,05
-
текущие
), так как в РТК вспомогательные операции осуществляет ПР;
затраты
прошлого
труда
при
эксплуатации
только
технологической машины составляют примерно 5 % от ее первоначальной
стоимости, что позволяет принять
равным 0,05
.
Текущие затраты прошлого труда в РТК будут возрастать, так как к
затратам на эксплуатацию технологической машины прибавляются расходы
на обеспечение работы ПР, что суммарно можно выразить через затраты
прошлого труда как
= 0,05 (
Тогда
принятых
формула
допущениях
+
производительности
может
быть
)
общественного
записана
для
труда
машинного
при
и
роботизированного производства
Ниже представлен расчет и анализ производительности общественного
труда (критериальный показатель) для вариантов производств с применением
технологических машин без ПР и с ним для стран с различным уровнем
заработной платы, при сроке эксплуатации от одного года до десяти лет.
1. Влияние
величины
затрат
живого
труда
на
производительность
общественного труда
Для развивающихся стран (Индия, Бангладеш) со средней годовой
зарплатой на обувном производстве 624 евро, для группы технологических
машин стоимостью 10000 евро и промышленного робота – 90000 евро
производительность общественного труда для машинного производства
и роботизированного
в течение десяти лет представляется
двумя кумулятивными кривыми (рисунок 1).
Рисунок 1 – Зависимость производительности общественного труда для
машинного и роботизированного производств за период работы 1- 10 лет
Анализ представленных кривых показывает, что эффект применения
ПР для отмеченных условий отрицателен и что за десять лет эксплуатации
потери общественного продукта труда увеличиваются в пять раз по
сравнению с машинным
производством. Объясняется это тем, что
добавленная стоимость ПР и затраты на поддержание его работоспособности
и эксплуатацию многократно выше экономии за счет сокращения затрат
живого труда при годовой зарплате 624 евро.
Аналогичные
расходящиеся
кривые
производительности
общественного труда при машинном и роботизированном производстве
получаются для Китая и России. Однако прослеживается тенденция, чем
выше затраты живого труда
( в Китае
= 1716 евро, в России
=
3432 евро в год), тем ниже производительность общественного при
машинном производстве. За десятилетний период отношение
в Китае к
аналогичному показателю в России составляет 1,55.
Для США и ЕС кривые производительности общественного труда при
машинном и роботизированном производстве пересекаются на 3,75 году
эксплуатации (рисунок 2), что свидетельствует о наступившем преимуществе
применения РТК.
0,7
ГРУППА США, ЕС
0,6
0,5
0,4
без ПР
с ПР
0,3
0,2
0,1
n, годы
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Рисунок 2
- Зависимость производительности общественного труда для
машинного (Кривая ATМ ) и роботизированного (кривая ATРТК ) производств за
период работы 1-10 лет
Следует отметить, что кривая машинного производства имеет пологий
вид, что показывает низкий прирост производительности общественного
труда при увеличении срока эксплуатации оборудования. В то же время
кривая
роботизированного производства показывает интенсивный
рост с увеличением срока эксплуатации РТК, сопровождаемого экономией
затрат живого труда, имеющего значительную величину в США и ЕС (30000
евро в год). За десять лет эксплуатации прирост производительности
общественного труда
при применении РТК по сравнению с машинным
производством будет двукратным.
Представляет интерес сравнить производительность общественного
труда в странах различных регионов при машинном и роботизированном
производствах.
На
диаграмме
(рисунок
3)
приведены
данные
производительности общественного труда для машин стоимостью 10000 евро
и ПР стоимостью 90000 евро за десятилетний период эксплуатации в ряде
стран с различными затратами живого труда.
0,45
0,4
0,35
0,3
без ПР
0,25
с ПР
0,2
0,15
0,1
0,05
0
ИНДИЯ
КИТАЙ
РФ
США, ЕС
Рисунок 3 – Производительность общественного труда при машинном и
роботизированном производствах в различных странах.
Сравнивая приведенные показатели можно видеть, что максимальные
величины производительности общественного труда там, где ниже затраты
живого труда. Так в Индии
в 7,7 раз выше
Диаграмма
выгоду
наглядно
показывает
в США.
аутсорсинга
–
перевода
производства в Юго-Восточную Азию, где затраты на заработную плату
минимальны, что и происходит в глобализованном мире.
Если не выходить за пределы внутреннего рынка, применение
ПРоказывается выгодным в странах с высокой заработной платой (США и
ЕС).
2. Влияние
стоимости
технологических
машин
на
производительность
общественного труда.
На рисунке 4 показаны изменение производительности общественного
труда
в зависимости от стоимости технологических машин при
условии равной годовой производительности
эксплуатации.
Графики
наглядно
за десятилетний период
демонстрируют
производительности общественного труда
снижение
при повышении стоимости
технологической машины и при применении ПР.
Высокая стоимость технологических машин также как повышенная
заработная плата приводят к кратному снижению производительности
общественного труда.
Учитывая, что стоимость ПР ( 90000 евро), существенно превышает
цены технологических машин первых трех групп (10000 евро, 20000 евро и
45000 евро), то в расчете суммарных трудовых затрат вложения в общий
показатель ПР становятся определяющими и кривые производительности
общественного труда будут близко располагаться друг к другу, что позволяет
представить их одной усредненной (рисунок 4 ).
Стоимость
технологической
машины
700000
евро
составляет
превалирующую часть суммарных трудовых затрат, благодаря чему
расчетные значения производительности общественного труда даже при
различных затратах живого труда мало отличаются друг от друга, что
позволяет изобразить их одной точкой с усредненными координатами
(рисунок 4).
Рисунок 4 - Зависимость производительности общественного труда от
стоимости машин и РТК для различных стран за 10-летний период работы
3. Влияние
производительности
оборудования
на
производительность
общественного труда.
Исходная предпосылка. Соединение технологической машины с
промышленным роботом кроме снижения затрат живого труда за счет
передачи
транспортно-
многомашинного
манипуляционных
обслуживания
функций
благодаря
ПР
и
замене
введения
постоянного
взаимодействия оператора с технологической машиной на периодическое
обслуживание, дает возможность увеличить производительность РТК, так
как
современные
ПР
выполняют
переместительные
операции
и
позиционирование изделий существенно быстрее оператора.
Затраты времени на обработку изделия складывается из длительности
рабочего цикла РТК -
и времени внецикловых потерь
, причем
только сокращение последних обеспечивается действиями ПР.
Влияние уменьшения внецикловых потерь времени
на рост
производительности имеет ограничения, в большинстве случаев, на
превышающее множитель равный 1,6.
Путем алгебраических преобразований исходных формул определено
выражения для нахождения периода эксплуатации РТК, с начала которого
его
производительность
общественного
труда
начинает
превышать
аналогичный показатель при использовании технологической машины для
различных уровней производительности оборудования.
где
- коэффициент повышения производительности оборудования;
- коэффициент связи единовременных затрат прошлого труда
и текущих затрат прошлого труда
;
- коэффициент связи затрат живого труда на технологическую
машину и ПР в составе РТК.
Как видно из приведенного графика (рисунок 5) зависимость
представляется ниспадающей ветвью кривой, показывающей, что при
увеличении производительности РТК в 1,6 раз период окупаемости
сокращается в 2,2 раза в условиях формулируемой задачи ( страны США, ЕС;
стоимость технологической машины 45000 евро).
4
3,5
3
2,5
2
1,5
коэффициент производительности k
1
1
1,2
1,4
1,6
м
РТК
Рисунок 5 – График зависимости периода достижения А т  А Т
для стран
США и ЕС
4. Расчет коэффициента увеличения производительности РТК.
Задача формулируется как: определить необходимое увеличение
производительности РТК по сравнению с технологической машиной, так
чтобы
за
регламентируемый
период
работы
создавался
равный
общественный продукт труда.
Рассмотрим вариант – стоимость технологической машины 45000 евро,
ПР – 90000 евро, коэффициенты связи
3432 евро).
= 0,05. Страна Россия (
=
Используем выражение для коэффициента производительности
Расчет показывает, что для обеспечения равной производительности
общественного труда за пятилетний период работы производительность РТК
должна превышать производительность технологической машины в 2,5 раза.
Для
создания
комплексное
такой
решение
высокой
проблем
производительности
по
сокращению
необходимо
транспортно-
манипуляционных операций, росту интенсификации рабочих и холостых
ходов, применение прогрессивных методов обработки.
Рассчитывать на резкое снижение стоимости ПР и существенное
повышение оплаты труда в ближайшей перспективе не реально.
Задача многогранная, сложная, следствием чего является весьма
ограниченное появление ПР в производстве обуви, за исключением ряда
технически развитых стран как Япония, США, ФРГ, где путем внедрения ПР
пытаются сократить высокие расходы на оплату труда операторов.
Анализу эффективности работы предприятий посвящен ряд статей
[4-6], позволяющих решать ряд сопряженных расчетных задач.
Выводы и рекомендации
1.
Прогресс
обувного
производства
связан
с
дальнейшей
автоматизацией, в том числе за счет применения промышленных роботов,
время и производственный участок внедрения которых обосновывается
расчетом эффективности.
2.
Роботизированные
системы
постоянно
совершенствуются,
оснащаются более качественными средствами технического зрения и
тактильной чувствительности, широким диапазоном перепрограммирования,
быстрой
переналадкой
на
новые
задания,
повышение
точности
позиционирования, что расширяет область их применения, но одновременно
увеличивается их стоимость, что необходимо учитывать при расчете
эффективности.
3.
Предлагается в качестве критерия эффективности использовать
производительность общественного труда с представленным набором
составляющих.
4.
Расчеты показали, что для групп стран с низкой и средней
оплатой труда внедрение промышленных роботов в технологический процесс
производства обуви припринятому критерию не эффективно в границах
принятых значений переменных.
5.
Показано, что с увеличением стоимости технологических машин
производительность
общественного
труда
снижается
для
всех
рассматриваемых групп стран.
6.
Применение роботизированных технологических комплексов
эффективно в странах с высокой оплатой труда США, ЕС. Установлены
периоды эксплуатации РТК, с начала которых становится выгоднее
использовать РТК, чем технологические машины.
7.
Определена
зависимость
роста
производительности
общественного труда от увеличения производительности РТК. Установлено
значение коэффициента производительности РТК для заданного срока
окупаемости.
8.
В обувной промышленности перспективно использовать как
транспортно-манипуляционные
так
и
технологические
роботы,
выполняющие и рабочие операции. На роботизированной линии Amir,
Desmaприменяются оба вида промышленных роботов.
Список литература.

Климов А.С., Машкин Н.Е. Роботизированные технологические
комплексы и автоматические линии, С-Петербург, Изд. Лань,2011; 234 с.

Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных
процессов. М., Изд. «Машиностроение», 1973,- 639 с.

Grover Mikell P. Industrial robotics: technology, programming and
applications. N.Y. Publisher «Tata Morgan Hill», 2-nd Edition 2012, -556 p.

Родинова Н.П., Петрова И.В., Иванова М.М.Перспективы и пути
социально-экономического
развития
льняного
комплекса
легкой
промышленности. Региональная экономика: теория и практика. 2013. № 16.
С. 21-29.

механизм
Родинова Н.П., Иванова М.М. Организационно-экономический
внедрения
привлеченного
персонала
на
предприятии //
Управление экономическими системами: электронный научный журнал.
2011. № 36 (12). С. 50-56.

Иванова М.М., Родинова Н.П. Безбюджетное управление на
предприятии: принципы, условия применения, этапы внедрения // Экономика
и менеджмент систем управления. 2013. Т. 9. № 3.1. С. 169-178.