porównanie kosztów wytwarzania odlewów tarczy hamulcowej

porównanie kosztów wytwarzania odlewów tarczy hamulcowej

ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Rok 2002, Rocznik 2, Nr 6
Archives of Foundry
Year 2002, Volume 2, Book 6
PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308
11/6
PORÓWNANIE KOSZTÓW WYTWARZANIA ODLEWÓW
TARCZY HAMULCOWEJ WENTYLOWANEJ
WYKONYWANYCH NA LINII FORMIERSKIEJ TRADYCYJNIE
ORAZ ZAAWANSOWANĄ TECHNIKĄ – PEŁNEJ FORMY
A. JOPKIEWICZ1 , A. NOWAK2 , T. SZYMCZAK3 .
Wydział Mechaniczny Politechniki Łódzkiej, Zakład odlewnictwa
90 – 924 Łódź ul. Stefanowskiego 1
Instytut Wdrożeń i Technologii Sp z o. o. Grupa Odlewnie Polskie
27 – 200 Starachowice Al. Wyzwolenia 70
STRESZCZENIE
W artykule przedstawiono metodę i wyniki obliczeń kosztów wytwarzania
odlewów tarczy hamulcowej wentylowanej uwzględniające technikę zaawansowaną –
pełnej formy jako zamiennika wytwarzania tych odlewów na linii odlewniczej
w skrzynkach formierskich. W przedstawionej metodzie uwzględniono koszty kredytu
spłacania inwestycji związanej z uruchomieniem nowej linii odlewniczej. Wyniki
wskazują na opłacalność podjęcia wytwarzania odlewów zaawansowaną techniką –
pełnej formy.
Key words: cast, foundry, high technology, lost foam, ventilated brake disc.
1.
WPROWADZENIE
Podstawą obecnie istniejącej w naszym kraju gospodarki rynkowej są wzajemne relacje pomiędzy odbiorcą i producentem. Producenci mogą wyprodukować
i skierować na rynek taką ilość towaru, jaką są w stanie zakupić od nich odbiorcy. Cena,
jaką producenci mogą uzyskać za swój towar z jednej strony musi spełniać oczekiwania
dr hab. inż. prof. PŁ, [email protected]
dr inż., [email protected]
3
mgr inż., [email protected]
1
2
103
klienta z drugiej natomiast zapewniać uzyskanie określonej wysokości zysku. Biorąc
pod uwagę fakt, że cenę ustalają prawa rynku (prawa popytu i podaży), czyli wsp omniane powyżej relacje pomiędzy producentem i odbiorcą, a zysk powinien zapewniać
rentowność przedsiębiorstwu, ogromnej wagi nabiera wysokość kosztów produkcji.
Wysokość kosztów produkcji uzależniona jest od warunków produkcji, więc
jest to ten czynnik, na który producent ma wpływ największy i od wysokości, którego
zależeć będzie wysokość zysku. W związku z tym przedsiębiorstwa dla zapewnienia
konkurencyjności na rynku muszą skutecznie dążyć do obniżenia kosztów produkcji.
Dotyczy to również stosowania zaawansowanych technik odlewniczych. Je dnak ryzyko wprowadzania i stosowania h-t wymusza przeprowadzanie dokładnych
obliczeń zarówno kosztów inwestycji uruchomienia h-t, jak i kosztów wytwarzania
odlewów przy zastosowaniu h-t.
Tym zagadnieniom poświęcony jest niniejszy artykuł. Przedstawiona w nim
została metoda obliczania kosztów wytwarzania odlewów uwzględniająca rzeczywiste
koszty ich wytwarzania i kredytu zaciągniętego na uruchomienie nowej linii odlewn iczej. A także przykład analizy porównawczej kosztów wytwarzania wybranego odlewu
dla zaawansowanej techniki – pełnej formy i tradycyjnej techniki odlewania w skrzynkach na zautomatyzowanej linii odlewniczej sporządzony przy zastosowaniu wyżej
wspomnianej metody obliczania kosztów.
2.
OPIS ANALIZOWANEGO ODLEWU I ROZPATRYWANYCH
TECHNOLOGII
Jako obiekt rozważań przyjęto nowoczesną konstrukcję odlewu tarczy hamu lcowej – wentylowanej. Dane dotyczące rozpatrywanego odlewu tarczy zawarte są w ta beli 1.
Do analizy porównawczej kosztów wytwarzania rozpatrywanego odlewu tarczy wentylowanej zostały przyjęte dwie technologie odlewnicze: technologia tradycyjna
– odlewanie do formy piaskowej na zautomatyzowanej linii odlewniczej (najczęściej
stosowana w naszym kraju technologia wykonywania odlewów żeliwnych) i zaawa nsowana technologia pełnej formy.
Istotną cechą wykonywania tarczy w sposób tradycyjny jest stosowanie precyzyjnie wykonanych i kosztownych rdzeni odlewniczych.
Istotą zaawansowanej technologii – pełnej formy (zgazowanych modeli) jest
stosowanie modelu ze spienionego polistyrenu (styropianowego, piankowego ), którego
kształt jest odwzorowaniem kształtu wytwarzanego odlewu. Styropianowy model
umieszcza się w skrzynce formierskiej i obsypuje suchym piaskiem bez lepiszcza.
Skrzynkę z piaskiem poddaje się wibracjom lub zagęszczaniu próżniowemu (lub obu
sposobom naraz) w celu osiągnięcia pożądanej gęstości i sztywności piasku. W czasie
zalewania ciekłego metalu model styropianowy zostaje stopiony i odparowany. Ciekły
stop wypełnia wnękę pozostałą po zgazowanym modelu [1].
104
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Zaawansowaną technologię – pełnej formy przedstawia szkic rysunku formy
odlewniczej (rys. 1).
3
1
1000
2
800
800
Rys. 1. Szkic rysunku formy piaskowej dla zaawansowanej technologii – pełnej formy: 1 – piasek kwarcowy, 2 – model
odlewu, 3 - model odlewu układu wlewowego [2].
Fig. 1. Scheme of sand mold for high-tech lost foam technology: 1
– sand mold, 2 – pattern, 3 – model of gating system [2].
Podstawowe dane dotyczące wykonywania odlewu tarczy dla rozpatrywanych
technologii odlewniczych zostały zamieszczone w tabeli 1.
Obliczenia przeprowadzono dla wartości z tabeli 1. Wartości zamies zczone
w tabeli w przypadku zaawansowanej technologii – pełnej formy ustalono przy pomocy
Instytutu Wdrożeń i Technologii w Starachowicach i materiałów konferencyjnych [3].
3.
ZASTOSOWANA TECHNOLOGIA OBLICZANIA KOSZTÓW
Do porównania kosztów poniesionych przy produkcji tarcz wentylowanych dla
rozpatrywanych technologii odlewniczych posłużyła procedura obliczania kosztów
przejęta z odlewnictwa amerykańskiego[4]. Zasadniczą cechą tej procedury odróżniającą ją od powszechnie stosowanych w Polskich odlewniach sp osobów obliczania kosztów jest odstąpienie od przypisywania niektórych rodzajów kosztów w postaci tzw.
„narzutów” a uwzględnianie tylko kosztów rzeczywistych.
105
Tabela 1. Dane dotyczące odlewu i technologii jego wykonania [2].
Table 1. Data concerning the cast and its technology of production [2].
Wyszczególnienia
Waga odlewu [kg]
Wymiary gabarytowe
Materiał
Wydajność linii [form/godz]
Ilość odlewów w formie
Waga układu wlewowego [kg/formę]
Pomniejszenie wsadu [%]
Waga rdzenia [kg/szt]
Piasek do rdzenia [kg/szt]
Żywica [% w stosunku do piasku]
Katalizator [% w stosunku do piasku]
Aktywator [% w stosunku do piasku]
Waga modelu piankowego [kg/szt]
Pokrycie ochronne [litry/odlew]
Masa formierska [tony/formę]
Piasek w formierni [tony/formę]
Piasek świeży [% w stosunku do masy]
Bentonit [% w stosunku do masy]
Węgiel [% w stosunku do masy]
Oprzyrządowanie specjalne
Technologia
tradycyjna
6
46240śred [mm]
żeliwo 250
120
4
12,8
5
1,25
1,25
0,61
0,065
0,70
0,1
0,24
5,0
0,80
1,00
- rdzennica żeliwna,
- płyty modelowe
żeliwne.
Technologia pełnej
formy
6
46240śred [mm]
żeliwo 250
40
12
48
5
0,028
0,1
1,00
0,5
- matryca modelu
odlewu,
- matryca układu wlewowego,
- gniazdo do sklejarki,
- pieczątka.
Ponadto procedura ta uwzględnia koszty inwestycji związanej z wybudowaniem i wyposażeniem odlewni, co w przypadku technologii pełnej formy jest ba rdzo
istotne, gdyż linie odlewnicze przystosowane do produkcji odlewów według tej techn ologii w realiach polskich nie istnieją i uruchomienie takiej linii wiązałoby się z poniesieniem kosztów inwestycji.
Strukturę kosztów wykorzystaną w opisywanej metodzie obliczania kosztów
przedstawia rysunek 3. Struktura ta ujęta jest sześcioma modułami, przy czym moduły
„Inwestycja” i „Energia” w porównaniu z amerykańskim pierwowzorem zostały sprowadzone do realiów polskich, a moduł „Oprzyrządowanie specjalne” został wprowadzony dodatkowo.
Moduły: „Materiały”, „Robocizna”, „Energia”, „Oprzyrządowanie specjalne”
liczą odpowiednio roczne koszty zużycia materiałów, robocizny, energii i oprzyrządowania specjalnego.
106
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Moduł „Materiały”
Dane
o odlewie
Ceny
materiałów
Zawiera:
1.
P arametry dotyczące odlewów i
technologii ich wytwarzania
2.
Zestawienie zapotrzebowania
materiałów
3.
Ceny materiałów
4.
Jednostki liczące:

Roczny fundusz czasu pracy

Koszty rocznego zużycia materiałów
Płace
Zawiera:
1.
Zestawienia płac pracowników na
poszczególnych wydziałach
2.
Jednostka licząca roczne koszty
robocizny na poszczególnych wy-
Roczne koszty
zużycia
materiałów
Moduł „Robocizna”
Roczne koszty
robocizny
działach
Moduł „Inwestycje”
Ceny środków
trwałych
Zapotrzebowanie mocy
Ceny energii
Zawiera:
1.
Zestawienie środków trwałych
wchodzących w zakres inwestycji
2. Jednostka licząca wysokość rat
Suma kosztów
poniesionych na
inwestycje
Wielkości rat
Moduł „Energia”
Zawiera:
1.
Jednostkę liczącą koszty energii
Roczne koszty
energii
Moduł „Oprzyrządowanie
specjalne”
Ceny
przyrządów
Okresy
trwałości
Zawiera:
1.
Jednostkę liczącą koszty oprzyrządowania specjalnego (płyty modelowe, rdzennice, matryce i inne)
Roczne koszty
oprzyrządowania
Moduł „Kalkulacja końcowa”
Całkowite koszty w skali roku
Koszt wytworzeni a 1 sztuki odlewu
Koszty 1 kg odlewu
Zawiera:
1. Jednostkę liczącą koszty wytworzenia jednej sztuki odlewu i koszty 1
kg odlewu
Rys. 2. Przyjęta struktura kosztów [2].
Fig. 2. Applied cost structure [2].
107
Moduł „Inwestycje” zawiera natomiast zestawienia i cen wszystkich środków
trwałych wchodzących w skład inwestycji uruchomienia n owej linii odlewniczej. To
zestawienie stanowi podstawę do obliczenia kosztów kalkulacyjnych (odpisów amort yzacyjnych i odsetek kalkulacyjnych) oraz ustalenia wysokości zaciąganego kredytu.
Moduł ten zawiera także jednostkę obliczającą wysokość miesięcznych spłat rat kredytowych. „Kalkulacja końcowa” jest modułem zliczającym roczne koszty ustalone
w poprzednich modułach. Oblicza także koszty jednej sztuki odlewu i jednego kilograma odlewu.
Obliczenia kosztów wytwarzania odlewów tarczy według przyjętej procedury
zostały sporządzone na drodze edycji aplikacji biurowej Microsoft Excel 2000 działającej w systemie operacyjnym Microsoft Windows 98. Aplikacja ta umożliwia dalszą
edycję sporządzonego arkusza. Dzięki temu może on służyć do dalszych obliczeń
i analiz przemysłowych.
PORÓWNANIE WYNIKÓW OBLICZEŃ
4.
Przeprowadzenie obliczeń według procedury opisanej w poprzednim rozdziale
pozwoliło na uzyskanie wyników obliczeń w postaci szeregu tabel zawierających
szczegółowe informacje o wartościach poszczególnych składników kosztów powstałych
na określonych stanowiskach pracy. Jako przykład została zaprezentowana tabela 2
przedstawiająca zestawienie kosztów inwestycji wdrażania nowej technologii z modułu
„Inwestycje”.
Tabela 2. Koszty inwestycji wdrażania nowej technologii [2].
Table 2. Cost of investment of implementing the new technology [2].
Wyszczególnienia
Technologia tradycyjna Metoda pełnej formy
T opialnia
33 880 000 zł
33 880 000 zł
Formiernia
30 495 960 zł
10 906 698 zł
Rdzeniarnia lub modelarnia modeli piankowych
18 077 840 zł
15 813 600 zł
Wydział regeneracji masy lub piasku
9 574 400 zł
6 617 600 zł
Oczyszczalnia
16 170 000 zł
12 145 593 zł
Ochrona środowiska (styren)
600 000 zł
Informatyczny system kontroli
800 000 zł
Całkowite koszty wyposażenia
108 198 200 z ł
80 763 491 z ł
Obsługa odlewni
2 100 000 zł
2 100 000 zł
Budynki
29 400 000 zł
23 520 000 zł
Dodatkowe wydatki (5% koszt. wyposażenia)
5 409 910 zł
4 038 175 zł
Honoraria inżynierskie
2 800 000 zł
2 800 000 zł
Pozostałe koszt. razem [zł]
39 709 910 z ł
32 458 175 z ł
Całkowity koszty inwestycji [zł]
147 908 110 z ł
113 221 665 z ł
Wkład własny [%]
25
25
Kwota objęta kredytem [zł]
110 931 083 z ł
84 916 249 z ł
108
ARCHIWUM ODLEWNICTWA
Zamieszczone w niej wartości są wynikiem zliczania kosztów wszystkich
środków trwałych objętych przeprowadzaną inwestycją, stanowią jednocześnie podst awę do obliczenia wysokości miesięcznych spłat rat kredytu zaciągniętego na realizację
rozpatrywanej inwestycji. Na rysunku 3 pokazane jest graficzne przedstawienie danych
zawartych w tabeli 2 dotyczących kosztów wyposażenia poszczególnych wydziałów
odlewni.
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
Koszty wyposażenia [mln. zł]
T echnologia tradycyjna
Pełna forma
Wydziały
Topialnia
Formiernia
Rdzeniarnia
Regeneracja
(modelarnia piankowa) masy
Oczy szczalnia
Ochrona
środowiska
Informaty czny
sy st. kontroli
Rys. 3. Koszty wyposażenia wydziałów [2].
Fig. 3. Cost of department facilities [2].
Wynik końcowy obliczeń kosztów wytwarzania tarczy dla rozpatrywanych
technologii przedstawiony jest graficznie na rys. 4. Są to wyniki uzyskane w modułach:
„Materiały”, „Robocizna”, „Energia”, „Oprzyrządowanie specjalne” i „Inwestycja”,
zsumowane i odniesione do jednej sztuki tarczy w module „Kalkulacja końcowa”.
25,00
20,00
15,00
Wartość kosztów [ zł]
12,00
T echnologia tradycyjna
10,00
Pełna forma
8,00
6,00
10,00
4,00
5,00
0,00
2,00
0,00
Topialnia
Formiernia
Rdzeniarnia Regeneracja
(modelarnia piankowa) masy
Oczy szczalnia
Rys. 4. Porównanie całkowitych kosztów wytwarzania jednej tarczy rozpatrywanymi technologiami [2].
Fig. 4. A comparison of total cost of production of one plate by the considered
technologies [2].
109
5.
WNIOSKI
Opierając się na wyżej zaprezentowanych wynikach obliczeń można wysunąć
następujące wnioski:
 Zaprezentowana w niniejszym artykule metoda obliczania kosztów pozwala przypisać składniki kosztów do miejsc ich powstawania, co po zwala integrować w poszczególne obszary kosztów umożliwiając stosowanie procedur optymalizacy jnych.
 Tańszą z rozpatrywanych technologii wytwarzania tarczy jest zaawansowana
technika – pełnej formy (w stosunku do technologii tradycyjnej tańsza ok. 19%).
 Największa oszczędność kosztów wnikająca z zastosowania zaawansowanej techniki pełnej formy występuje w wydziale formierni.
 Inwestycja poniesiona na budowę i wyposażenie odlewni oraz uruchomienie
w niej produkcji jest niższa dla techniki – pełnej formy o około 23% w porównaniu z technologią tradycyjną.
LITERATURA
[1] M. Perzyk, S. Waszkiewicz, M. Kaczorowski, A. Jopkiewicz: Odlewnictwo. WNT,
Warszawa (2000).
[2] T. Szymczak: Analiza porównawcza kosztów wytwarzania odlewu tarczy hamulc owej wentylowanej różnymi technologiami odlewniczymi.
Praca magisterska wykonana na Wydziale Mechanicznym PŁ – specjalność Technika i Handel pod kierunkiem Andrzeja Jopkiewicza. Łódź (2002).
[3] Istota i Tendencje Rozwojowe Lost Foam. Materiały konferencyjne, Starachowice
(15.XII.1999).
[4] L. D. Rikker: Evaportive Foam Casting Technology Proceedings AFS/CMI Confe rence. Northbrook IL October 1985.
COMPARISON OF COSTS OF BREAKING VENTILATED BRAKE DISC
CASTINGS ON THE MOULDING LINE BY A TRADITIONAL AND HIGHTECH, LOST FOAM TECHNOLOGY.
SUMMARY
There is presented a method and results of calculation of production costs of
ventilated brake disc cast, taking into consideration high -tech lost foam technology, as
alternative of producing them on the traditional green sand moulding line. In the presented method we took in to account cost of credits for investment dealt with purcha sing of new moulding line. Results confirm profitable of undertaking the cast production
by high-tech, lost foam technology.
Recenzował: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk
110