Разработка САПР трубчатых реакторов для производства малеинового ангидрида

нежелательно использовать водяные, водно-химические и пенные автоматические

установки пожаротушения из-за наличия дорогостоящего оборудования. Для

тушения пожара на ВЦ следует применять газовые АУП, которые снабжаются

звуковой и световой предупредительной сигнализацией. В качестве газа в них

используется фреон. Для расчета необходимого количества АУП используют

формулу:

m=V*qн*k, (6.32)

где V = 30м3 – объем помещения;

qн = 0.22кг/м3 – нормативная массовая огнетушащая концентрация

вещества для помещений с категорией В;

k = 1.2 – коэффициент потери хладона.

m = 30*0.22*1.2 = 7.92

Таким образом, в проектируемом помещении ВЦ необходимо установить 8

устройств автоматического пожаротушения.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

САПР трубчатых реакторов для производства малеинового ангидрида

предназначена для замены уже существующего процесса ручного проектирования.

Для подтверждения целесообразности внедрения САПР необходимо

рассчитать экономический эффект, то есть тот дополнительный доход, который

можно получить при внедрении САПР. Этот эффект определяется отношением

полученного результата к затратам, вызвавшим этот результат. Экономический

эффект рассчитывается за определенный расчетный период. Расчетный период

включает в себя несколько временных отрезков, которым соответствуют

определенные капитальные вложения:

- предпроизводственные капитальные вложения;

- единовременные капитальные вложения;

- текущие эксплуатационные затраты.

Начинается расчетный период в момент открытия финансирования научно-

исследовательских работ, а заканчивается в момент окончания периода

эффективного функционирования.

Период эффективного функционирования определяется в первую очередь

моральным износом. Он зависит от вида продукта и от технического уровня.

Для САПР период эффективного функционирования составляет ta=2 года.

В зависимости от степени новизны создаваемой САПР, возможны два

варианта:

- создание принципиально новой САПР для объектов, ранее не

выпускаемых и не используемых в промышленности;

- создание САПР, заменяющей соответствующий процесс ручного

проектирования.

Разрабатываемая в данной работе САПР соответствует второму варианту.

В этом случае для расчета экономического эффекта возможны два

подхода:

- количество проектов за год как в условиях ручного, так и

автоматизированного проектирования принимаются одинаковыми и определяются

исходя из условий полной загрузки комплекса САПР;

- количество проектов, разрабатываемых за год с использованием САПР,

превышает количество проектов при ручном проектировании за счет снижения

трудоемкости разработки одного проекта.

Будем вести расчет исходя из второго подхода. В этом случае расчетная

формула эффекта имеет вид:

[pic] , (7.1)

где Зг1, Зг2 - годовые затраты до и после внедрения графической подсистемы

САПР, соответственно, руб.;

Рг1, Рг2 - годовой результат (стоимость реализованных проектов) до

и после внедрения подсистемы, соответственно, руб.;

Кр - норма реновации основных фондов, определяемая с учетом фактора

времени;

Ен - норматив приведения разновременных затрат и результатов,

численно равный коэффициенту эффективности капитальных вложений (Ен =

0,15).

Норма реновации основных фондов определяется по формуле:

[pic] , (7.2)

где tсл - срок службы подсистемы (1-2 года).

Принимаем tсл = 2 года. Получаем по формуле (7.2) Кр=0,5.

Годовые затраты определяются по формуле:

[pic], (7.3)

где Иг - годовые текущие издержки при моделировании объектов, руб.;

Кt - единовременные затраты, руб.;

Кпр - предпроизводственные затраты, руб.;

аt = 1; at1 = 1,15 - коэффициенты приведения к текущему году.

При автоматизированном моделировании в составе годовых затрат

учитываются:

- Иг - годовые затраты на стадии разработки моделей в условиях

графической подсистемы без учета амортизационных отчислений, руб.;

- Кt - затраты на приобретение комплекса технических средств

графической подсистемы САПР, руб.;

- Кпр - затраты на создание комплекса технических и программных

средств, руб.

При ручном моделировании в составе годовых затрат учитываются только

затраты на стадии моделирования макета (Иг).

Стоимость реализованных проектов рассчитывается по формуле:

[pic] , (7.4)

где Цпр - цена проекта, руб.;

N - количество реализуемых проектов в год, шт.

Расчет единовременных затрат.

При определении единовременных затрат известно, что организация не

располагает необходимыми техническими средствами для создания графической

подсистемы САПР и их требуется приобрести.

Величина единовременных затрат определяется по формуле:

[pic] , (7.5)

где К0 - капитальные затраты на основные средства вычислительной техники,

руб.;

КВ - капитальные затраты на вспомогательное оборудование, руб.;

КС - капитальные затраты на строительные работы, связанные с

внедрением графической подсистемы САПР, руб., принимаем равным 0;

1,133 - коэффициент, учитывающий затраты на доставку и монтаж

основного и вспомогательного оборудования.

Капитальные затраты на основные средства определяются из сметы

спецификаций которые показаны в таблице 7.1:

Таблица 7.1 - Смета спецификаций

|Наименование | |Цена, |Стоимость, |

|технических средств |Количество, |Руб |руб |

| |шт | | |

|АРМ на базе Pentium III |1 |21200 |21200 |

|600/10Gb/8Mb AGP/CD-ROM 52x | | | |

|АРМ на базе Pentium III |1 |20100 |20100 |

|600/10Gb/4Mb AGPx | | | |

|Плоттер HP Design Jet 430c |1 |11190 |11190 |

|Принтер HP Laser Jet 2100 |1 |45000 |45000 |

|Источники бесперебойного |2 |550 |1100 |

|питания SMART-UPS 420 | | | |

|Итого | | |98590 |

Получаем Ко = 98590 руб. Капитальные затраты на вспомогательное

оборудование можно принять в размере 10% от капитальных затрат на основные

средства.

Кв = 0,1*98590 = 9859 руб.

Кс = 0

Kt = (98590 + 9859)*1.133 = 122873 руб.

Расчет стоимости одного машино-часа работы комплекса технических

средств САПР.

Стоимость часа машинного времени рассчитывается по формуле:

[pic] , (7.6)

где Зэкс - сумма затрат по эксплуатации средств вычислительной техники,

руб.;

Тэф - эффективный фонд времени работы оборудования (за год), руб.

Сумма затрат на эксплуатацию средств вычислительной техники

определяется по формуле:

[pic] , (7.7)

где Зм = 985,90 руб. - затраты на основные и вспомогательные материалы

(в размере 1% от стоимости оборудования), руб;

Зэ - затраты на электроэнергию, руб.;

Зз - затраты на зарплату работников (с учетом отчислений на

социальные нужды в размере 35,6%), руб.;

За - сумма годовых амортизационных отчислений, руб.;

Зрто - затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования,

руб.;

Зпр - прочие расходы, руб.

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:

[pic] , (7.8)

где Мi - установленная мощность i-го вида оборудования, квт. (таблица 7.2);

Тэфi - эффективный фонд времени работы i-го вида оборудования (за

год), час.;

Цквт/ч - цена одного киловатт-часа электроэнергии, руб.

cоставляет 0,63 руб.;

Км - коэффициент использования мощности, равный 0,9.

Таблица 7.2 - Затраты электроэнергии устройствами

|Наименование |Mi, |Tэф i, |

|технических средств |Квт |Час |

|АРМ на базе Pentium III 600 |0,42 |1500 |

|Принтер HP Laser Jet 2110 |0,12 |500 |

|Плоттер HP Desk Jet 430c |0,12 |750 |

|ИПБ Smart-UPS 420 |0,05 |1500 |

Зэ = (0,42*1500*2 + 0,12*750 + 0,05*1500*2 +

+ 0,12*500)*0,605*0,9 = 850 руб.

Затраты на зарплату персонала определяются по формуле:

[pic] , (7.9)

где Омес i - месячный оклад работника i-й квалификации, руб.;

Чi - численность работников i-й квалификации, чел.;

12 - число месяцев в году;

Ксс - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату

(отчисления на социальные нужды), равный 1,356.

Данные для расчета берутся из штатного расписания подразделения

(таблица 7.3).

Таблица 7.3 – Таблица штатного расписания подразделения

|Профессия |Численность, чел. |Оклад, руб. |

|Инженер-cистемотехник |1 |2500 |

|Инженер-дизайнер |1 |2000 |

|Инженер-конструктор |1 |2000 |

|Итого |3 |6500 |

Зз = 12*1,356*(2500 + 2000 + 2000) = 105768 руб.

Сумма годовых амортизационных отчислений определяется по формуле:

[pic] , (7.10)

где НО, НВ - нормы амортизации на реновацию для основного и

вспомогательного оборудования, соответственно.

В соответствии с существующим законодательством нормы амортизации

установлены в следующих размерах - НО = 10%, НВ= 20%.

[pic]

Затраты на ремонт определяются в соответствии с нормой отчислений на

ремонт, которую можно принять в размере 16% от основных капитальных

вложений.

Зрто = 11830*0,16 = 1893 руб.

Прочие расходы принимаются в размере 1% от основных капитальных

вложений.

Зпр = 0,01*98590 = 985,9 руб.

Зэкс = 774,35 + 1233,3 + 105768 + 9292,2 + 12389,6 + 774,35 =

= 122312,8 руб.

Определяем по формуле (7.6) Цмч (Тэф i из таблицы 7.2 равно 10250

час):

Цмч = 122312,8/10250 = 11,9 руб/час.

Расчет предпроизводственных затрат.

Предпроизводственные затраты на создание САПР определяются по

формуле:

[pic]) , (7.11)

где Тпс - трудоемкость разработки программных средств графической

подсистемы САПР, человеко-дни, 254;

Цмч - цена одного машино-часа работы комплекса вычислительной

техники, руб.;

Омес - средний месячный оклад разработчика САПР (с учетом отчислений

на социальные нужды в размере 35,6%) , руб.;

0,3 и 0,7 - коэффициенты распределения общих затрат времени на работу

машины и разработчика САПР;

25,4 - среднее число рабочих дней в месяце, дни.

Кпр = 254*(0,3*11,9*8 + 0,7*1,356*2000/25,4)=26238 руб.

Затраты на ручное и автоматизированное моделирование.

Стоимость ручного моделирования определяется по формуле:

[pic] , (7.12)

где Трi - трудоемкость i-го этапа моделирования, час;

Омес - средний месячный оклад специалиста по макетированию (с учетом

отчислений на социальные нужды в размере 35,6%), руб.

Омес = 1,356*3000 = 4068 руб.

Ср = 1/25.4*4068*1000 = 140175,50 руб.

Стоимость автоматизированного моделирования определяется по формуле:

[pic] , (7.13)

где Труч - трудоемкость ручных операций моделирования, человеко-часы;

Омес - средний месячный оклад моделировщика (с учетом отчислений на

социальные нужды в размере 35,6%),руб.;

Тмаш - трудоемкость операций моделирования с использованием

программно-технического комплекса САПР, машино-часы;

Цмч - цена одного машино-часа работы комплекса вычислительной

техники, руб.

Труч = 250 человеко-часов

Тмаш = 200 машино-часов

Цмч = 11,9 руб.

ССАПР = 250*1,356*2000/25.4 + 200*11,9

ССАПР = 29072 руб.

Расчет годовых текущих издержек на разработку проекта.

Годовые текущие издержки при ручном моделировании вычисляются по

формуле:

[pic] , (7.14)

где Ср - стоимость ручного моделирования, руб.;

N - число проектов, шт.

При ручном моделировании в год реально выполнить 2 проекта.

Иr = 160157,50*2 = 320315 руб.

Для ручного моделирования Цпр = 500000 руб. По формуле (7.4):

Рг = 500000*2 = 1000000 руб.

При ручном моделировании в составе годовых затрат учитываются только

затраты на стадии разработки проекта (Иг).

Годовые текущие издержки при автоматизированном моделировании

вычисляются по формуле:

[pic] , (7.15)

где За - сумма годовых амортизационных отчислений, руб.;

ССАПР - стоимость автоматизированного моделирования, руб.;

N - число проектов, шт.

Принимаем N = 5 шт.

За = 11830 руб.

Иr = 29233*5 – 11830 = 134335 руб.

Для автоматизированного моделирования Цпр=250000 руб. По формуле

(7.4):

Рг = 250000*5 =1250000 руб.

Годовые затраты определяются по формуле (7.3):

Зг = 134335 + (0,5 + 0,15)*122873*1 + 26238*1,15*0,15 =

= 218728 руб.

По формуле (7.1) рассчитаем экономический эффект от внедрения САПР:

Эт = (1250000-218728)/0,65-(1000000-320315)/0,65 =

= 370722 руб.

Экономический эффект от внедрения САПР составил 370722 руб., что

подтверждает необходимость разработки САПР. В таблицу 7.4 занесены технико-

экономические показатели разработки САПР

Таблица 7.4 - Технико-экономические показатели разработки САПР.

|Показатели |Ед.изм |До внед- |После |Измене- |

| | |рения |внедре-ния |ние |

| | |САПР |САПР |показат.,% |

|Количество проектов |шт |2 |5 |150 |

|Стоимость проекта |руб |500000 |250000 |-50 |

|Стоимостная оценка |руб |1000000 |1250000 |25 |

|результатов | | | | |

|Предпроизводственные затраты|руб |( |26238 |( |

|Единовременные затраты |руб |( |122873 |( |

|Стоимость разработки проекта|руб |140175 |29233 |-79 |

|Годовая стоимостная оценка |руб |292247 |218728 |-25 |

|затрат | | | | |

|Экономический эффект |руб |( |370722 |( |

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения дипломного проекта был выполнены следующие

разработки:

- Поставлена задача на проектирование;

- Построена структурная схема САПР;

- Построена функциональная схема САПР;

- Разработана математическая модель трубчатого реактора;

- Поставлена задача оптимального проектирования и создана программа

ее решающая;

- Разработана подсистема ввода-вывода;

- Разработана подсистема визуализации;

- Разработана информационно-поисковая подсистема;

- Разработана подсистема выбора вспомогательного оборудования;

- Разработана подсистема выбора катализатора;

- Разработана подсистема выбора хладагента;

- Разработана подсистема формирования документации.

Разработанная САПР позволяет проектировать реакторы синтеза

малеинового ангидрида. Главным достоинством данной САПР является повышение

качества малеинового ангидрида, значительное облегчение труда

проектировщика, уменьшение затрат при проектировании.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНТКОВ

1. Молдавский Б.Л., Кернос Ю.Д., Малеиновый ангидрид и малеиновая

кислота, Л. «Химия», 1976;

2. Муша Ж.Э., Гиллер С.А., Шиманская М.В. и др., Получение

малеинового ангидрида парофазным окислением бензола. Л., «Химия», 1978;

3. Гуревич Д.А., Фталевый ангидрид, М. «Химия», 1968;

4. Темкин М.И. Научные способы подбора и производства катализаторов.

Новосибирск. «Наука», 1964;

5. Литовка Ю.В., Кузнецов А.А., Моделирование и оптимизация

технологических объектов в САПР: Лаб. практимум. Тамбов, ТГТУ, 1996;

6. Балакирев В.С., Воронов Н.В., Глазырин И.М., Ермаков Н.Н., Малыгин

Е.Н., Определение коэффициентов математической модели реактора окисления

бензола до малеинового ангидрида, Труды ТИХМа, Тамбов 1971;

7. Горелик А.Г, Балакирев В.С., Любарский А.Г., Ермаков Н.Н.,

Малыгин Е.Н., Вопросы математического моделирования и оптимизации реактора

получения малеинового ангидрида из бензола, в сб. «Всесоюзная конференция

по химическим реакторам», Новосибирск, 1971;

8. Иоффе И.И., Любарский А.Г. «Кинетика и катализ», 1962;

9. Самарский А., Сеточные методы. М., «Наука», 1979;

10. Иванов А.В., Численные методы. Л. «Мир», 1984.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

СХЕМА ТЕНОЛОГИЧЕСКИХ СТАДИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

СХЕМА САПР СТРУКТУРНАЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ В

СХЕМА САПР ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

РЕЗУЛЬТАТ ОПТИМИЗАЦИИ

-----------------------

Трубчатый

реактор

3

2

1

Q

М

Б

2

1

w2

w3

w1

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8