Как рассчитать норматив образования отходов: пример расчёта

Дано: механический цех выпускает 20 000 деталей в год, масса заготовки 6,0 кг, масса готовой детали 4,8 кг; в цехе 25 работников, удельный показатель образования мусора 40 кг на человека в год. Найти: нормативы образования стружки и мусора, удельные и годовые.

Стружку считаем расчётно-аналитическим методом по материальному балансу металла, мусор от офисных и бытовых помещений - по удельному показателю на работника. Ответ: стружка 1,2 кг на деталь, или 24,0 т/год; мусор 1,0 т/год; всего 25,0 т/год. Калькулятор сверху пересчитает норматив под твои числа, ниже каждый шаг расписан отдельно.

Решение по шагам

Дано. Исходные данные цеха:

Шаг 1. Удельный норматив стружки по балансу одной детали. Всё, что было в заготовке и не осталось в детали, при механической обработке уходит в стружку. Безвозвратных потерь у резания практически нет: металл не сгорает и не испаряется, он весь собирается в тару. Поэтому удельный норматив равен разности масс:

$$H_{\text{стр}} = m_{\text{з}} - m_{\text{д}} = 6{,}0 - 4{,}8 = 1{,}2 \ \text{кг на деталь}.$$

Полезно сразу посмотреть на ту же величину в долях. Коэффициент использования металла $K_{\text{им}} = 4{,}8 / 6{,}0 = 0{,}8$, значит в стружку уходит 20 % каждой заготовки. Для точения и фрезерования это обычная цифра, так что грубой ошибки в исходных данных нет.

Шаг 2. Годовой норматив стружки. Удельный норматив умножаем на годовой выпуск и переводим килограммы в тонны:

$$M_{\text{стр}} = H_{\text{стр}} \cdot N = 1{,}2 \cdot 20\,000 = 24\,000 \ \text{кг} = 24{,}0 \ \text{т/год}.$$

Проверка балансом. За год цех получает $6{,}0 \cdot 20\,000 = 120$ т металла в заготовках, а отгружает $4{,}8 \cdot 20\,000 = 96$ т в деталях:

$$120 = 96 + 24.$$

Баланс сходится. Тот же норматив можно выразить на тонну продукции: $24 / 96 = 0{,}25$ т стружки на тонну готовых деталей.

Шаг 3. Мусор по удельному показателю. Мусор от офисных и бытовых помещений с технологией не связан: его количество определяется тем, сколько людей работает в цехе. Поэтому берём численность как расчётную базу:

$$M_{\text{м}} = q \cdot n = 40 \cdot 25 = 1000 \ \text{кг} = 1{,}0 \ \text{т/год}.$$

Шаг 4. Сводная ведомость. В проекте нормативов результаты сводят в таблицу, где у каждого отхода указан метод и база расчёта:

Ответ. Удельный норматив образования стружки 1,2 кг на деталь (0,25 т на тонну продукции), годовой норматив стружки 24,0 т/год, мусора 1,0 т/год, всего по цеху 25,0 т/год, из них 96 % даёт стружка.

Формула и откуда она берётся

Расчётно-аналитический метод опирается на закон сохранения массы. Всё сырьё, вошедшее в технологический процесс, выходит из него в одном из трёх видов: как продукция, как отход или как безвозвратная потеря.

$$M_{\text{сыр}} = M_{\text{прод}} + M_{\text{отх}} + M_{\text{пот}} \quad\Longrightarrow\quad M_{\text{отх}} = M_{\text{сыр}} - M_{\text{прод}} - M_{\text{пот}}.$$

Безвозвратные потери - это то, что нельзя собрать и передать как отход: угар металла при плавке, испарение растворителя, окалина, унесённая в вентиляцию. У резания они близки к нулю, поэтому в шаге 1 мы их не вычитали. При сварке, литье или окраске пренебрегать ими нельзя, иначе отходов получится больше, чем реально образуется.

Норматив образования отходов в строгом смысле - это количество отхода на единицу продукции:

$$H = \frac{M_{\text{отх}}}{P},$$

где $P$ - объём продукции в штуках, тоннах или другой натуральной единице. Годовой норматив, который попадает в итоговую ведомость, получается обратным ходом: $M_{\text{год}} = H \cdot P_{\text{год}}$. Удельный норматив полезен тем, что не меняется, пока не меняется технология. Если выпуск вырастет вдвое, пересчитывать баланс заново не придётся, достаточно умножить ту же величину 1,2 кг на новый выпуск.

Метод удельных показателей устроен проще. Отход привязывают не к продукции, а к какой-то расчётной базе $B$, и берут справочный удельный показатель $q$:

$$M = q \cdot B.$$

Базой бывает численность работников, площадь убираемой территории, пробег автомобилей, число посадочных мест в столовой. Главное требование одно: база должна реально определять количество отхода. Мусор офисных помещений растёт вместе со штатом, поэтому его считают на человека, а не на деталь.

Какой метод выбрать и как проверить ответ

Методические указания по разработке проектов нормативов образования отходов допускают несколько способов расчёта, и выбор зависит от того, какие данные есть у предприятия.

• Расчётно-аналитический - когда есть технологическая документация: нормы расхода материалов, чертежи с массой заготовки и детали, рецептуры. Это самый обоснованный способ для производственных отходов.
• По удельным показателям - когда отход не связан с технологией напрямую: мусор, смёт с территории, пищевые отходы столовой. Удельные показатели берут из отраслевых справочников и обязательно указывают источник.
• Статистический - когда технология стабильна несколько лет и есть учёт фактически переданных отходов. Норматив берут как среднее за несколько лет, обычно за три последних.
• Экспериментальный - когда нет ни документации, ни статистики: отход взвешивают в течение контрольного периода и пересчитывают на год.

Статистика служит хорошей проверкой балансового расчёта. Допустим, по актам передачи металлолома за три года при таком же выпуске цех сдал 23,1; 24,6 и 24,3 т стружки. Среднее:

$$\bar{M} = \frac{23{,}1 + 24{,}6 + 24{,}3}{3} = 24{,}0 \ \text{т/год}.$$

Расхождение с балансом нулевое, значит данные чертежей и фактический учёт согласованы. Если бы среднее вышло, скажем, 30 т, стоило бы искать причину: брак, списанный в стружку, или заготовки с большим припуском, чем в документации.

Если данные заданы иначе

Задан коэффициент использования металла. Вместо массы детали в условии бывает $K_{\text{им}}$. Тогда доля отхода равна $1 - K_{\text{им}}$, и удельный норматив $H = m_{\text{з}} (1 - K_{\text{им}}) = 6{,}0 \cdot (1 - 0{,}8) = 1{,}2$ кг. Результат тот же, в калькуляторе этот вариант включается чипом «Задан КИМ».

Отход загрязнён. Промасленная ветошь или стружка с остатками эмульсии тяжелее исходного материала. Для ветоши типовая формула учитывает впитанное масло и влагу долями от массы чистого материала: при расходе 0,5 т ветоши, содержании масла 12 % и влаги 15 % норматив составит $0{,}5 \cdot (1 + 0{,}12 + 0{,}15) = 0{,}635$ т/год. Если считать по массе чистой ветоши, норматив окажется заниженным на четверть.

Удельный показатель дан в кубометрах. Тогда объём переводят в массу через насыпную плотность, которую дают в условии или берут из того же справочника. Смешивать тонны и кубометры в одной ведомости нельзя.

Когда нормативы посчитаны, следующий шаг в проекте - классификация каждого отхода. Как это делается по составу, разобрано в задаче про класс опасности отхода. Для выбросов в воздух логика другая, там считают граммы в секунду и тонны в год от источника: см. расчёт выбросов загрязняющих веществ.

Частые ошибки

• Умножают на выпуск массу детали, а не разность. $4{,}8 \cdot 20\,000 = 96$ т - это продукция, а не отход. В балансе стружкой становится только снятый металл.
• Путают КИМ и долю отхода. Формула $m_{\text{з}} \cdot K_{\text{им}}$ даёт массу детали, а не стружки. Для отхода нужен множитель $1 - K_{\text{им}}$.
• Путают удельный и годовой норматив. 1,2 кг на деталь и 24,0 т/год - разные величины, в ведомости нужна единица измерения у каждой цифры.
• Теряют перевод килограммов в тонны. 24 000 кг - это 24,0 т, а ведомость проекта нормативов ведётся в тоннах в год.
• Привязывают мусор к выпуску продукции. Офисный мусор зависит от численности, поэтому при росте выпуска вдвое он не удваивается, если штат остался прежним.
• Не вычитают безвозвратные потери там, где они есть. Для резания это допустимо, а для литья или сварки даёт завышенный норматив.

FAQ

Чем норматив образования отходов отличается от лимита на размещение? Норматив показывает, сколько отхода образуется. Лимит - сколько из этого количества разрешено разместить на полигоне или другом объекте размещения. Стружку обычно сдают на переработку как металлолом, поэтому лимит на её размещение может вообще не понадобиться.

Какой метод расчёта считается основным? Для производственных отходов - расчётно-аналитический, потому что он опирается на технологию и проверяется балансом. Удельные показатели оставляют для отходов, не связанных с технологией, а статистику используют для проверки или при стабильном производстве.

Где взять удельные показатели образования отходов? В отраслевых справочниках удельных показателей образования отходов и в методиках для конкретных производств. В учебной задаче показатель обычно дан в условии, как 40 кг на человека в год здесь. В реальном проекте источник каждого показателя указывают рядом с расчётом.

Сколько знаков оставлять в годовом нормативе? В ведомостях принято писать тонны в год, для мелких отходов с тремя знаками после запятой: 0,635 т ветоши, а не 0,6. Для крупных позиций вроде 24,0 т стружки хватает одного знака.

Коротко

1. Для производственного отхода составь материальный баланс: $M_{\text{отх}} = M_{\text{сыр}} - M_{\text{прод}} - M_{\text{пот}}$.
2. Удельный норматив стружки: $6{,}0 - 4{,}8 = 1{,}2$ кг на деталь, это 20 % заготовки.
3. Годовой норматив: $1{,}2 \cdot 20\,000 = 24\,000$ кг $= 24{,}0$ т/год, проверка $120 = 96 + 24$.
4. Отход, не связанный с технологией, считай по удельному показателю: $40 \cdot 25 = 1000$ кг $= 1{,}0$ т/год мусора.
5. Сведи всё в ведомость с методом и базой расчёта: итого по цеху 25,0 т/год.