设备更新的技术经济分析.docx

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设备更新的技术经济分析

工业技术经济学傅家骥、仝允桓主编

设备更新的技术经济分析

第九章设备更新的技术经济分析

设备是现代工业生产的重要物质和技术基础。

各种机器设备的质量和技术水平是衡量一个国家工业化水平的重要标志，是判断一个企业技术能力、开发能力和创新能力的重要标准，也是影响企业和国民经济各项经济技术指标的重要因素。

企业购置设备之后，从投入使用到最后报废，通常要经历一段较长的时间，在这段时间内，设备会逐渐磨损，当设备因物理损坏或因陈旧落后不能继续使用或不宜继续使用时，就需要进行更新（指广义的更新）。

由于技术进步的速度加快，设备更新的速度也相应加快，作为企业，为了促进技术进步和提高经济效益，需要对设备整个运行期间的技术经济状况进行分析和研究，以作出正确的决策。

第二节设备的大修理及其技术经济分析

一、设备大修理的概念

设备进入生产过程以后，由于有形磨损和无形磨损的作用，自然会有一个平均寿命期限，它反映着设备在实物形态上保持完好的时间。

在平均寿命期限内，设备应经常保持正常的工作状态。

众所周知，设备是由不同材质的众多零部件组成的，这些零部件在设备中各自承担着不同的功能。

工作条件也各不相同，在设备使用过程申，它们遭受的有形磨损是非均匀性的。

在任何条件下，机器制造者都不可能制造出各个组成部分的寿命期限完全一样的机器。

通常，在设备的实物构成中总有一部分是相对耐久的（例如机座、床身等），而另外的部分则易于损坏。

在实践中，通常把为保持设备在平均寿命期限内的完好状态而进行的局部更换或修复工作叫作维修。

维修的目的是消除设备的经常性的有形磨损和排除机器中遇到的各种故障，以保证设备在其寿命期内保持必要的性能（如生产能力，效率、精度等），发挥正常的效用。

按其经济内容来讲，这种必要的维修工作可分为日常维护修理、中修理和大修理等几种形式。

日常维护是指与拆除和更换设备中被磨损的零部件无关的一些维修内容，诸如设备的润滑与保洁，定期检验与调整，消除部分零部件的磨损等等。

小修理是工作量最小的计划修理，指设备使用过程中为保证设备工作能力而进行地调整、修复或更换个别零部件的修理工作。

中修理是进行设备部分解体的计划修理，其内容有：

更换或修复部分不能用到下次计划修理的磨损零件，通过修理、调整，使规定修理部分基本恢复到出厂时的功能水平以满足工艺要求，修理后应保证设备在一个中修间隔期内能正常使用。

大修理是最大的一种计划修理，它是在原有实物形态上的一种局部更新。

它是通过对设备全部解体，修理耐久的部分，更换全部损坏的零部件，修复所有不符合要求的零部件，全面消除缺陷，以使设备在大修理之后，无论在生产率、精确度、速度等方面达到或基本达到原设备的出厂标准。

维修工作的上述区分，既有工作量和周期性的标志，又有工作内容的标志。

但是，应该指出，这些区分仅仅是相对的，难以严格限定彼此间的界限，而且每一种维修形式都可能包含共同的工作内容。

尽管维修形式的区分有很大的相对性，但是，大修理仍然是维修工作中规模最大、花钱最多的一种设备维修方式，因此对维修经济性的研究，主要是就大修理而言的。

所以在对设备进行大修理决策时，必须同设备更新以及设备其它再生产方式相比较。

在作大修理决策时，还应注意以下情况。

第一，尽管要求大修理过的设备达到出厂水平，但实践上大修理过的设备不论从生产率、精确度、速度等方面，还是从使用中的技术故障频率、有效运行时间等方面，都比用同类型的新设备有逊色，其综合质量会有某种程度的降低，这是客观现实（见图9-2）。

图中点表示新设备的标准性能，事实上设备在使用过程中，其性能是沿，线所示的趋势下降的，如不及时修理仍继续使用，寿命一定很短，如果在，点所对应的时刻上，进行第一次大修理，设备的性能可能恢复到点上。

自点起进行第二个周期的使用，其性能又继续劣化，当降至点时，又进行第二次的大修理，其性能可能恢复至点。

这样再一次大修理后的性能又可能恢复到相当程度，一经使用又会下降，最终至点，这时设备在技术上已不存在再进行修理的可能性了。

我们把图中各点连接起来，就形成一条曲线，这条线就反映了设备在使用过程中的综合质量劣化趋势，从这条曲线所呈现的现象也可以看出，设备的大修理并非是无止境的。

图9-2大修理后设备综合质量劣化图

第二，大修理的周期会随着设备使用时间的延长，而越来越缩短，假如新设备投大使用到第一次大修理的间隔期定为10～12年，那么第二次大修理的间隔期就可能为8～10年，而第三次大修理的间隔期则可能降至6～8年，也就是说，大修理间隔期会随着修理次数的增加而缩短，从而也使大修理的经济性逐步降低。

以上两种现象，是由于设备各组成部分长期运行而积累起来的有形磨损所引起的。

尽管如此，在设备平均寿命期限内，进行适度的维修工作包括大修理在内，往往在经济上是合理的。

因为修理，包括大修理在内，能够利用原有设备中保留下来的零部件，这部分比重越大，修理工作就越具有合理性。

这正是修理之所以能够存在的经济前提。

但是，这个前提是有条件的，如果设备长期无止境的修理，一方面维修中所能利用的被保留下来的零部件越来越少，另一方面大修理所需的费用越来越高，大修理经济上的优越性就可能不复存在了。

这时，设备的整体更新将取而代之。

从上面的分析看出，修理作为设备再生产的方式之一，其存在的基础，主要取决于经济性。

二、设备大修理的经济评价

（一）大修理的经济界限

设备平均寿命期满前所必须的维修费用总额可能是个相当可观的数字，有时可能超过设备原值的若干倍。

同时，这个费用总额又随规定的平均寿命期而变化，平均寿命期规定的越长，维修费用越高。

因此，为了更合理地使用设备，我们必须研究维修的经济性。

由于日常维护，中小修理所发生的费用相对较少，因此应该把注意力放在大修理上。

如果该次大修理费用超过同种设备的重置价值，十分明显，这样的大修理在经济上是不合理的。

我们把这一标准看做是大修理在经济上具有合理性的起码条件，或称最低经济界限。

式中：

——该次大修理费用

——同种设备的重置价值（即同一种新设备在大修理时刻的市场价格）

——旧设备被替换时的残值

这里还应指出，即使满足上述条件，也并非所有的大修理都是合理的。

如果大修理后的设备综合质量下降较多，有可能致使生产单位产品的成本比用同种用途的新设备生产为高，这时其原有设备的大修理就未必是合理的，因此还应补充另外一个条件，

即：

式中：

——用大修理后的设备生产单位产品的计算费用

——用具有相同用途的新设备生产单位产品的计算费用

式中：

——原设备大修理的费用

——原设备下一个大修理周期内的价值损耗现值

——原设备下--个大修理周期的年均产量

——原设备第次大修理后生产单位产品的经营成本

——原设备本次大修理到下一次大修理的间隔年数

——新设备第1个大修理周期内的价值损耗现值

——新设备第l个大修理周期的年均产量

——用新设备生产单位产品的经营成本

——新设备投入使用到第一次大修理的间隔年数

对迅速发生无形磨损的设备来说，很可能是用现代化的新设备生产单位产品的计算费用更低，在这种情况下，即使满足第一个条件，即大修理费用没有超过新设备的重置价值，但是这种大修理也是不合理的。

还应注意到，在不同的大修理周期，的值可能是不等的，例如，在第一个大修理周期时的可能小于，但是不等于各次的值均小于。

因此，进行大修理经济评价时，必须注意修理的周期数。

（二）设备大修理周期数的确定

从技术上来说，通过大修理的办法，可以消除有形磨损，使设备得以长期使用。

事实上，我国许多老企业的一些设备，经过多次的大修理，至今仍在使用。

但是，从前面的分析也可以看出，从经济角度我们可以确定一台设备到底大修到第几个周期最为适宜，这是大修理工作必须解决的问题。

如果一台设备的最佳使用期限已定，而且设备每次大修理间隔期又是已知的（这些数据往往取决于设备的种类和设备的工作条件，设备的使用单位和设备的制造厂都应对设备大修理间隔期有所规定），则设备大修理周期数应由下试求出：

（9-1）

式中：

——设备经济寿命

——第次到第次大修理的间隔期，若时，则表示新设备至第一次大修理的间隔期

——设备大修理的周期数

由式求出的设备大修理周期数是一个时间界限，它表明从经济上看设备应该大修几次。

如前所述，从经济角度分析，设备不能无止境也进行大修理，原因在于随着大修理次数的增加，修理费用和设备运行费用都会不断增加。

图9-3表示了设备大修理间隔长度和修理次数的增

图9-3修理间隔期与运行费用的关系

加而增加的，设备使用时间越长，大修理次数越多，运行费用越高。

设备投入使用以后，由于有形磨损，运行费用逐渐升高，临近大修理时达到最大值。

设备进行大修理后，各项技术经济指标都会有不同程度的改善，运行费用显著下降。

图9-3中，经过第一次大修理，运行费用由降至。

进入下一个大修理间隔期后，随着使用时间的延长，运行费用又会逐渐增加，再次大修后又会有显著下降。

在图9-3中，第二次大修使运行费用由降至，第三次大修后由降至。

尽管每次大修都使运行费用下降，但后一次大修后与前一次大修后相比，运行费用总要有所升高，且修理间隔期要缩短，如图9-3中所示：

且

合理的大修理间隔期可用下述方法求得。

设第个大修理间隔期内生产单位产品的平均总费用为，不考虑资金的时间价值，则有：

（9-2）

（9-3）

式中：

——第个大修理间隔期内应分摊的设备价值损耗

，分别为第和第次大修理后的设备价值

——第次大修理的费用

——第个大修理间隔期内生产产品总量

——第个大修理间隔期内设备运行总费用

假定生产单位产品的设备运行费用呈指数增长，

则：

（9-4）

式中：

——第个大修理间隔期初生产单位产品的设备运行费（即图9-3中的,,,等）

——第个大修理间隔期内生产单位产品设备运行费用增长系数

——第个大修理间隔期内生产单位产品设备运行费用增长系数

又假定设备价值损耗与生产产品的数量呈线性关系，即：

（9-5）

式中：

——第个大修理周期内生产单位产品应分摊的设备价值损耗。

将式（9-4）、式（9-5）代入式（9-2），可得：

要使大修理间隔期内生产单位产品的平均总费用最小，需满足：

即：

式中，即为第个大修理间隔期内可使生产单位产品平均总费用最小的生产量。

换言之，在正常生产情况下，生产的产品所需的时间就是第个大修理间隔期的合理时间长度。

若生产单位产品的设备运行费用呈线性增长，即，则：

有了各个大修理间隔期内应生产的最佳产量数后，若知道设备在该间隔期内的年生产能力（年产量），就不难求出各次大修理的间隔期，然后再根据公式（9-1）找出设备应该大修理的次数。

第三节设备更新及其技术经济分析

一、设备更新的概念

设备更新是修理以外的另一种设备综合磨损的补偿方式，是维护和扩大社会再生产的必要条件。

设备更新有两种形式：

一种是用相同的设备去更换有形磨损严重，不能继续使用的旧设备。

这种更新只是解决设备的损坏问题，不具有更新技术的性质，不能促进技术的进步。

另一种是用较经济和较完善的新设备，即用技术更先进，结构更完善、效率更高，性能更好，耗费能源和原材料更少的新型设备来更换那些技术上不能继续使用或经济上不宜继续使用旧设备。

这后一种更新不仅能解决设备的损坏问题，而且能解决设备技术落后的问题，在当今技术进步很快的条件下设备更新应该主要是后一种。

对设备实行更新不仅要考虑促进技术的进步，同时也要能够获得较好的经济效益。

对于一台具体设备来说应该不应该更新调在什么时间更新，应选用什么样设备来更新，主要取决于更新的经济效果。

设备更新的时机，一般取决于设备的技术寿命和经济寿命。

技术寿命是从技术的角度看设备最合理的使用期限，它是由无形磨损决定的。

具体来说是指从设备开始使用到因技术落后而被淘汰所延续的时间，它与技术进步的速度有关。

经济寿命是从经济角度看设备最合理的使用期限，它是由