技术经济学课件第七章

设备的磨损及补偿设备大修理及其经济界限设备更新的技术经济分析

第七章技术改造的经济分析7.1设备的磨损及补偿一、设备的有形磨损设备的有形磨损又称“物质磨损”，是指设备在使用或闲置过程中所发生的实体磨损。第Ⅰ种有形磨损：设备在使用过程中由于零部件的磨损，震动，疲劳或介质腐蚀等现象导致设备的实体发生的磨损。疲劳材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

第Ⅱ种有形磨损：设备在闲置过程中，由于自然力的作用而生锈，腐蚀和由于管理不善以及维护不当而自然丧失精度和工作能力。二、设备有形磨损的度量

1．零件有形磨损的度量由于摩擦而造成的磨损αi－设备中i零件的摩擦磨损程度；δpri

－零件i的实际磨损量；δmi－零件i的最大允许磨损量。由于疲劳而造成的磨损αi′－设备中i零件的疲劳磨损程度；Tpri－零件i的实际服务期；Tmi－零件i的疲劳损坏周期。2．设备整机磨损程度的指标由个别零件磨损程度确定整机磨损程度:３．对于修理后的设备，应根据消除有形磨损所需的修理费来计算1．无形磨损设备的无形磨损又称“精神磨损”、“经济磨损”或“技术磨损”是指由于科学技术进步而引起的设备贬值。第Ⅰ种无形磨损：由于制造机器设备的部门劳动生产率提高，使具有原技术结构和使用性能的机器设备在生产费用降低而引起的贬值。三、设备的无形磨损及磨损程度指标第Ⅱ种无形磨损：由于制造机器设备的生产部门生产出新的性能更完善、具有更高生产效率和经济效益的机器设备，使原有设备相对贬值而引起的无形磨损。

2．无形磨损的度量Kn－新设备的价值；q0、qn－使用原有设备与对应新设备的年生产率；C0、Cn－使用原有设备与对应新设备的单位产品耗用；α

、β

－设备生产率提高指数和成本降低指数（0＜α＜1，0＜β＜

1），其值可根据设备的实际数据确定。在上式中，若q0=qn，C0=Cn，即新旧设备的劳动生产率与使用成本均相同时，K1=Kn表示只发生了第一类磨损。如果上式中出现了下述三种情况之一，则K1≠Kn，表示发生了第二种磨损：1.qn＞q0，Cn=C0；2.qn=q0，Cn＜C0；3.qn＞q0

，Cn＜C0

。3．设备综合磨损的度量设备在使用期内，既受到有形磨损，又要无形磨损；称设备受到综合磨损。设备磨损形式可消除性的有形磨损不可消除性的有形磨损第Ⅱ种无形磨损修理更换现代化改装设备磨损的补偿方式二、设备的经济寿命及其确定（一）设备的经济寿命（1）自然寿命（物理寿命）。它是指设备从全新状态下开始使用，直到报废的全部时间过程。自然寿命主要取决于设备有形磨损的速度。（2）技术寿命。它是指设备在开始使用后持续的能够满足使用者需要功能的时间。技术寿命的长短，主要取决于无形磨损的速度。（3）经济寿命，是从经济角度看设备最合理的使用期限，它是由有形磨损和无形磨损共同决定的。具体来说是指能使投入使用的设备等额年总成本（包括购置成本和运营成本）最低或等额年净收益最高的期限。在设备更新分析中，经济寿命是确定设备最优更新期的主要依据。（二）设备经济寿命的确定设备在使用过程中发生的费用称为运行成本，包括能源动力费、维护保养费、大修理费等。随着使用年限的延长，设备将不断劣化，即运行成本将逐年递增。现假定运行成本以每年λ劣化值线性递增，若设备使用T年，则设备的年运行成本状况如图：10234T-1TC0C0+2λC0+λC0＋3λC0+(T-2)λC0+(T-1)λ年运行成本随周期的变化第T年的设备运行成本为：

C0+(T-1)λC0－运行成本的初始值；T－设备使用年数。则T年内运行成本的平均值为：

除运行成本外，在使用设备的年总费用中还包括逐年分摊的设备购置费用，其金额为：K0－设备原始价值；KL－设备处理时的残值。因此，年平均总费用CA为：随着设备使用时间的延长，逐年分摊的设备购置费将递减，而年均运行成本则逐年线性递增，因此设备的年均总费用是随着使用年限的延长先逐渐下降，当某一时间年均运行成本上升超过逐年分摊的设备购置费用的下降，年均总费用就停止下降，转而上升，呈“U”型曲线。年等额总成本

设备使用期限

年等额资产恢复成本曲线年等额运营成本曲线年等额总成本曲线

m

设备经济寿命可用求极值的方法，由CA的公式计算出设备的经济寿命，即设备更新的最佳时期。(P230)设KL为一常数，令则经济寿命Te为：上式为静态的经济寿命确定式。（P230例7－1）如果考虑资金的时间价值，则使用设备的年均总费用计算公式为：（P230例7－3）CA=(K0-KL)(A/P,i,T)+iKL+C0+λ(A/λ,i,T)CA－年均总费用；K0－设备原值；KL－设备在T年末的残值；(A/P,i,T)－资金回收系数；C0－初始运行成本；λ－运行成本劣化值；(A/λ,i,T)－均匀梯度系数。7．1某台设备原值为15000元，年低劣化值（年设备维持费递增值）为900元，试分别按静态和动态（i=10%）的低劣化数值法计算其最佳更新期。Topt=

=

=5．77

解.（1）静态：已知x=900元/年，K=15000

(2)动态:考虑时间价值,用低劣化数值法计算设备合理更新期(i=10%),计算结果见下表.从表中可以看出,最佳更新期为第7年.例某设备原始价值62000元，其他数据如下，试计算其经济寿命期。解：计算结果见下表，由此得出最佳更新期为5年。

7.2设备大修理的经济分析一、设备大修理的经济含义1.设备大修理的概念为保持设备在平均寿命期限内的完好使用状态而进行的局部更换或修复工作叫作维修。(有形磨损)

维修工作可分为:日常维护(班前后润滑,保洁等,班,日)小修理(个别零件更换,日,周,旬)中修理(部分解体,月,季,半年,年)大修理(全部解体,半年,年,两年,五年等)

大修理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,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。

2.大修理的分类可分为计划大修理和强迫大修理。计划大修理就是根据设备的磨损规律，对设备进行有计划的定期大修理。强迫大修理是指因突发性事故引起设备的严重磨损，不修理不足以恢复其工作能力而不得不实行的一种计划外大修理。3.大修理的特点与中小修理相比，大修理工作量大，支付费用多，修理时间长，修理间隔时间也长。其费用称为大修理费用，通过从产品成本中预提的方式提取，并作为大修理基金专户储存，专款专用。二、大修理的经济界限大修理的必要条件:(1)R<Kn-KL(2)Cn-Cr≥0或Cr/Cn≤1式中,R—一次大修费用;

Kn—同类新设备的再生产价值;KL—大修设备的残值;

Cn—同类新设备加工单位产品的成本;Cr—大修后的设备加工单位产品的成本;设备第一次大修前的第一个使用周期内生产单位产品的成本cz1:cz1=(Kn+ce1-KL1)/Q1

式中,

Kn-新设备的价值;ce1-设备在第一个使用周期内的经营费用;KL1-设备到第一次大修时的残值;Q1-设备在第一个使用周期内的产量;设备在第一次大修后至第二次大修前的第二个使用周期内生产单位产品的成本CZ2:CZ2=(KL1+R1+Ce2-KL2)/Q2

式中,R1-第一次大修费;Ce2-设备在第二个使用周期内的经营费用;Q2-设备在第二个使用周期内的经营产量;KL2-设备在第二次大修前的残值;设备经过i-1次大修后,则在与第I次大修之间的产品单位成本为:

Czi=(KLi-1+Ri-1+

Ciei-KLi)/Qi

单位产品成本与设备的修理次数及修理间隔期的长度有关.

确定大修经济界限的方法是单位产品成本最小.

即:Cmin{Cz1,Cz2,Cz3,…..Czn}

Czi=Kmi/QI+Cei/QI

其中,Kmi/QI-单位产品的设备原值,

Cei/QI-单位产品的经营费用;

3.3设备更新的经济分析一、设备更新的概念设备更新是指用比较先进和比较经济的设备去更换技术上不能继续使用或经济上不宜继续使用的设备。设备更新有两种形式:原型更换和技术更换。原型更换就是简单的更新,用结构相同的新设备更换由于有形磨损严重,在技术上宜继续使用的设备。技术更换是指用效能更高,性能更完善的先进设备去代替技术上和经济上不宜继续使用的陈旧设备。二、设备更新的决策方法1．原型更换原型设备更新分析主要有三个步骤：（1）确定各方案共同的研究期；（2）用费用年值法确定各方案设备的经济寿命；（3）通过比较每个方案设备的经济寿命，确定最佳方案，即旧设备是否更新以及新设备未来的更新周期。2．新型设备更新分析所谓新型设备更新分析，就是假定企业现有设备可被其经济寿命内等额年总成本最低的新设备取代。三、现有设备处置决策在市场经济条件下，受需求量的影响，许多企业在现有设备的自然寿命期内，必须考虑是否停产并变卖现有设备，这类问题称为现有设备的处置决策。一般而言，现有设备的处置决策仅与旧设备有关，且假设旧设备自然寿命期内每年残值都能估算出来。四、设备更新分析方法应用1．技术创新引起的设备更新通过技术创新不断改善设备的生产效率，提高设备使用功能，会造成旧设备产生精神磨损，从而有可能导致企业对旧设备进行更新。【例】某公司用旧设备O加工某产品的关键零件，设备O是8年前买的，当时的购置及安装费为8万元，设备O目前市场价为18000元，估计设备O可再使用2年，退役时残值为2750元。目前市场上出现了一种新的设备A，设备A的购置及安装费为120000万元，使用寿命为10年，残值为原值的10%。旧设备O和新设备A加工100个零件所需时间分别为5.24小时和4.2小时，该公司预计今后每年平均能销售44000件该产品。该公司人工费为18.7元/每小时。旧设备动力费为4.7元/每小时，新设备动力费为4.9元/每小时。基准折现率为10%，试分析是否应采用新设备A更新旧设备O。解：选择旧设备O的剩余使用寿命2年为研究期，采用年值法计算新旧设备的等额年总成本。从以上计算结果可以看出，使用新设备A比使用旧设备O每年节约421元，故应立即用设备A更新设备O。2．市场需求变化引起的设备更新有时旧设备的更新是由于市场需求增加超过了设备现有的生产能力，这种设备更新分析可通过下面的例子来说明。【例】：由于市场需求量增加，某钢铁集团公司高速线材生产线面临二种选择，第一方案是在保留现有生产线A的基础上，3年后再上一条生产线B，使生产能力增加一倍；第二方案是放弃现在的生产线A，直接上一条新的生产线C，使生产能力增加一倍。生产线A是10年前建造的，其剩余寿命估计为10年，到期残值为100万元，目前市场上有厂家愿以700万的价格收购A生产线。生产线今后第一年的经营成本为20万元，以后每年等额增加5万元。

B生产线3年后建设，总投资6000万元，寿命期为20年，到期残值为1000万元，每年经营成本为10万元。

C生产线目前建设，总投资8000万元，寿命期为30年，到期残值为1200万元，年运营成本为8万元。基准折现率为10%，试比较方案一和方案二的优劣，设研究期为10年。解：方案1和方案2的现金流量见下图8000方案1方案2线路A线路C线路B700201006510年600010100020年3年8120010年30年现金流量单位：万元现金流量图00设定研究期为10年，各方案的等额年总成本计算如下：从以上比较结果来看，应采用方案1。五、设备更新方案的综合比较设备超过最佳期限之后，就存在更新的问题。但陈旧设备直接更换是否必要或是否为最佳的选择，是需要进一步研究的问题。一般而言，对超过最佳期限的设备可以采用以下5种处理办法：（1）继续使用旧设备（2）对旧设备进行大修理（3）用原型设备更新（4）对旧设备进行现代化技术改造（5）用新型设备更新对以上更新方案进行综合比较宜采用“最低总费用现值法”，即通过计算各方案在不同使用年限内的总费用现值，根据打算使用年限，按照总费用现值最低的原则进行方案选优。7．1一台设备原值为16000元，其各年残值和维修费资料见下表，试分别按静态和动态（i=10%）的最小年费用法来确定设备的最佳更新期。7．2某台机器购置投资为10000元，i=10%，其他资料见下表，C为N年使用成本，L为N年末残值。计算设备的最佳更新期。7．3某企业希望继续实施某项生产业务8年，8年后就要停止这项业务，现有的旧设备可以立即以5000元出售，该设备