Распределение энергозатрат на машиностроительном предприятии позволяет определить, какая часть энергоресурсов используется непосредственно для металлообработки, какая обеспечивает работу вспомогательных систем и какая относится к общезаводским нуждам. Для этого необходимо сопоставить потребление по цехам и видам энергии с составом станочного парка, производственной загрузкой и работой инженерного оборудования.
Главный принцип: прямые энергозатраты относят к производственным операциям на основании измерений и режимов работы оборудования, а общие расходы учитывают отдельно и распределяют по обоснованным правилам. Если таких данных нет, нельзя достоверно определить энергозатраты конкретного изделия только по общему расходу предприятия.
Как разделить энергозатраты по назначению
На машиностроительном предприятии энергоресурсы используются как непосредственно при изготовлении деталей, так и для обеспечения производственного процесса. Поэтому общие показания счётчиков необходимо разделять с учётом назначения потребителей.
Прямой расход связан с выполнением производственных операций, прежде всего с работой металлообрабатывающего оборудования. Его относят к соответствующему цеху, технологическому участку или операции в пределах доступной детализации измерений.
Вспомогательный расход возникает при работе систем, обеспечивающих технологическое оборудование необходимыми ресурсами и условиями эксплуатации. В машиностроительном производстве существенное значение может иметь система сжатого воздуха.
Общий расход включает энергопотребление систем, обслуживающих несколько производственных участков или предприятие в целом. К ним могут относиться вентиляция, освещение и отопление.
Такое разграничение необходимо сохранять при последующем расчёте. Если расход общей инженерной системы сразу включить в энергозатраты отдельного станка, получится не измеренное потребление этого станка, а результат принятого способа распределения общих затрат.
Как определить прямой расход металлообрабатывающего оборудования
Исходными сведениями служат потребление электроэнергии по цехам, состав станочного парка, графики производственных смен и информация о работе оборудования в режиме холостого хода.
Для начала необходимо установить соответствие между измеренными расходами и группами станков. Цеховой счётчик характеризует совокупное потребление подключённого оборудования. Если несколько станков работают одновременно, по одному такому показанию нельзя непосредственно определить расход каждого из них.
При оценке энергозатрат технологических операций учитывают фактическую загрузку. Работа станка под технологической нагрузкой и его нахождение во включённом состоянии без обработки детали могут сопровождаться различным потреблением.
Поэтому продолжительность смены не следует автоматически принимать равной времени непосредственной обработки. В пределах одной смены оборудование может выполнять операции, находиться в холостом режиме или не работать.
Для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) это различие особенно важно. ЧПУ обеспечивает выполнение заданной последовательности операций, а электрическая нагрузка станка может изменяться в течение рабочего цикла.
Следовательно, использование одной постоянной мощности для всего времени обработки требует обоснования. Если нагрузка меняется, более достоверным основанием служит измеренный расход за соответствующий цикл или технически подтверждённая зависимость потребления от режима.
При отсутствии индивидуального измерения расхода станка оценка его энергозатрат должна учитывать состав оборудования в цеховой границе и фактические часы работы. Нельзя выдавать расчётное распределение цехового потребления за непосредственное измерение отдельных операций.
Как отдельно учитывать вспомогательные системы
Вспомогательные инженерные системы могут потреблять энергоресурсы независимо от того, выполняется ли в конкретный момент металлообработка.
Характерный для машиностроительного предприятия пример — обеспечение оборудования сжатым воздухом. Электроэнергия расходуется на работу компрессорного оборудования, а полученный сжатый воздух может использоваться несколькими производственными участками.
Поэтому потребление компрессорной системы не следует без проверки полностью относить к одному цеху или отдельной операции.
При анализе сопоставляют потребление системы сжатого воздуха с графиками производственных смен и фактической работой подключённого оборудования.
Особого внимания требует ситуация, когда сжатие воздуха продолжается после окончания смены. В этот период станочное оборудование может уже не выполнять производственные операции, но компрессорная система продолжает потреблять электроэнергию.
Такое потребление необходимо отражать отдельно от прямого расхода металлообработки. Сам факт работы компрессора после смены ещё не доказывает, что весь расход является непроизводительным: сначала требуется установить фактическую потребность подключённых систем и их режим эксплуатации.
Если сжатый воздух поступает нескольким цехам, распределение соответствующих энергозатрат между ними должно иметь подтверждённое основание. При отсутствии раздельных измерений результат остаётся расчётным.
Как учитывать общезаводские энергозатраты
Вентиляция, освещение и отопление могут обслуживать одновременно несколько производственных участков. Их энергопотребление необходимо учитывать независимо от прямого расхода станочного оборудования.
Исходными сведениями являются данные по соответствующим инженерным системам и их фактическому потреблению. Если отдельный учёт отсутствует, необходимо обозначить расчётный характер используемой оценки.
Для распределения общих затрат между цехами применяют драйвер распределения — измеряемую или документально установленную характеристику, по которой общие энергозатраты относят к получателям соответствующей услуги.
Выбранный драйвер должен отражать связь между работой общей системы и обслуживаемыми участками. При этом один способ распределения не обязательно подходит для вентиляции, освещения и отопления одновременно.
Если общий расход распределяется пропорционально выбранному показателю, доля цеха может быть рассчитана следующим образом:
Eцех = Eобщ × Dцех / ΣD,
где Eобщ — расход общей системы за выбранный период, Dцех — значение принятого драйвера для рассматриваемого цеха, ΣD — сумма значений этого драйвера для всех участков, между которыми распределяется расход.
Формула показывает способ распределения, но не доказывает, что полученное значение равно фактически измеренному потреблению цеха.
Если изменить драйвер, доли общих затрат могут измениться даже при неизменном общем энергопотреблении. Поэтому способ распределения необходимо документировать и сохранять при сравнении результатов за разные периоды.
Почему рост энергозатрат не всегда означает снижение эффективности
В машиностроении энергопотребление зависит не только от количества выпущенных деталей, но и от характера выполняемых операций.
При увеличении доли заказов, требующих более энергоёмкой обработки, расход станочного оборудования может возрасти даже без ухудшения его технического состояния.
Поэтому увеличение цехового потребления следует сопоставлять с производственной загрузкой, составом выполняемых заказов и продолжительностью работы оборудования.
Особенно важно не смешивать изменение прямого технологического расхода с изменением общих затрат. Например, доля энергозатрат отдельного цеха может возрасти из-за выбранного способа распределения общезаводского потребления, хотя измеренный расход его станков остался прежним.
Такие изменения необходимо показывать раздельно. Иначе рост расчётных затрат цеха может быть ошибочно представлен как подтверждённый рост энергопотребления его оборудования.
Как сформировать карту энергозатрат предприятия
Результатом анализа становится карта энергозатрат машиностроительного предприятия, в которой разграничены прямое потребление металлообработки, расход вспомогательных систем и общезаводские энергозатраты.
Для каждой части карты необходимо указать источник данных, соответствующий период и способ определения величины. Измеренные значения отделяют от расчётных, а для общих затрат фиксируют выбранный драйвер распределения.
| Часть энергозатрат | Исходные данные | Основание распределения |
|---|---|---|
| Металлообработка | Цеховое потребление, состав станочного парка, сменность и холостой ход | Принадлежность оборудования к операциям и его фактическая загрузка |
| Сжатый воздух | Потребление компрессорной системы и режимы работы потребителей | Подтверждённое использование ресурса соответствующими участками |
| Вентиляция | Расход системы и сведения об обслуживаемых цехах | Обоснованный драйвер распределения общих затрат |
| Освещение | Энергопотребление освещения и условия работы обслуживаемых зон | Обоснованный драйвер, соответствующий границам обслуживания |
| Отопление | Расход на отопление и сведения об обслуживаемых производственных помещениях | Обоснованный драйвер распределения тепловых затрат |
При составлении карты проверяют, чтобы один и тот же расход не учитывался одновременно как прямой и общий. Также необходимо обеспечить сопоставимость временных периодов и видов энергоресурсов.
Если используются денежные показатели, физическое потребление каждого энергоресурса сначала связывают с соответствующими условиями оплаты. Расход электроэнергии и тепловой энергии нельзя непосредственно суммировать в разных физических единицах без согласованной основы сравнения.
Карта позволяет определить, на каком уровне доступны достоверные данные и где требуется уточнение: на уровне предприятия, цеха, инженерной системы или отдельной производственной операции.
Результат и ограничения распределения
Правильно подготовленная карта показывает структуру энергозатрат предприятия и позволяет отделить изменения технологического потребления от расходов вспомогательных и общезаводских систем.
По ней можно определить, какие участки требуют дополнительной проверки, где необходимо уточнить загрузку оборудования и насколько обоснованно распределены общие затраты.
Однако доля затрат, отнесённая к изделию или цеху расчётным способом, не становится измеренным расходом соответствующего потребителя. При изменении драйвера распределения расчётные доли могут измениться без какого-либо изменения физического энергопотребления.
Главное ограничение: без цехового учёта распределение энергозатрат между изделиями остаётся оценочным. Для достоверных выводов необходимо сохранять различие между прямыми измерениями, расчётами по режимам работы станков и распределением общезаводских затрат по выбранным правилам.