设备管理第十一章设备更新的经济分析.docx

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设备管理第十一章设备更新的经济分析

第十一章设备更新的经济分析

11.1概述

随着科学技术的不断进步，机器设备本身变得更加复杂和精密。

机器设备是现代工业生产的重要物质和技术基础。

为了满足国民经济发展的要求，必须重视不断提高设备整体的规模与水平，这就要求对设备采取及时恰当的维护，保养或修理，特别是对设备的更新更是如此。

11.1.1设备的寿命周期费用

设备的寿命周期费用是指设备整个寿命周期过程中所发生费用的总和。

它包括设备从计划、设计、制造、安装运行、维修到报废为止的一生中，各个阶段所发生的费用的总和。

如前所述，设备寿命周期费用可以划分为设备费用（或称原始费用）和使用费用两部分。

原始费用是用户为取得设备而集中支付的费用。

使用费用又称为维持费用或经营费用，是用户在取得设备后，为保证设备的正常运行直到更新为止而需要经常支出的各种费用。

对于用户，为了使总费用最低，需要认真考虑：

在添置设备时是节约维持费用好？

还是减少购置费用而把费用转移到维持费用上？

在使用设备时是为了避免支出高额购置费用去购置新设备而支付越来越大的维持费用好？

还是把维持费用转移去购置新设备好？

即需要把具有相反特性的两种费用，相互替换，找出对总费用最佳的平衡点。

研究设备寿命周期费用的目的就是为了在添置设备时需要统筹兼顾，全面考虑，寻求总费用最低的购置方案。

美国从1966年起军方正式开展设备寿命周期费用的研究工作，并制定了分析程序。

因此厂商不可能仅通过宣传其设备价格如何低廉来得到买主，而迫使厂商朝着降低设备的运营费用这个目标努力，即在设计阶段就把寿命周期费用作为一个参数来提供应用。

因此，设备更新的经济分析应具有降低设备全寿命周期费用的理念。

11.1.2设备的磨损与寿命

1.设备的磨损

设备在使用（或闲置）过程中，由于物理作用（如冲击、磨擦力、扭转、弯曲等等）、化学作用（如锈蚀、老化）或技术进步的影响，使继续使用该设备将不能维持良好性能和取得预期效果，或根本不能再使用，或虽然能使用，但经济上已经不合理等等，此时就说设备遭受了耗损或损坏，这些耗损或损坏就称为设备的磨损。

磨损是设备陈旧落后的主要原因，也是影响企业生产能力和经济效益的重要因素之一。

设备的磨损可以分为有形磨损、无形磨损和综合磨损。

（1）有形磨损及其度量

设备的有形磨损又称为“物质磨损”，表现为设备实体遭受的破坏与损失。

主要表现为由于使用和自然力的影响而发生使用价值和价值的损耗。

在生产过程中，由于外力的作用，设备的零部件会发生磨擦，冲击、振动和疲劳，致使机器设备实体发生磨损。

这种磨损也称为第I种有形磨损，它会使机器精度降低、发生故障、甚至难以正常工作，丧失使用价值。

另一方面，在设备的闲置过程中，因自然力的作用使设备生锈、腐蚀，而自然丧失精度和工作能力。

这种磨损称为第II种有形磨损，它与生产过程中的使用无关。

设备的有形磨损程度可以从两方面进行衡量，一方面是从零件的磨损程度衡量；另一方面是从修理费用上衡量。

设备的磨损程度可以在综合单个零件的磨损程度的基础上确定。

即：

（11.1）

式中：

——设备有形磨损程度；

——零件i的价值；

n——设备零件总数；

——零件i的实体磨损程度。

也可以从修理费用角度上考虑，即：

（11.2）

式中：

——修复全部磨损零件所用的修理费用；

——在确定磨损时该种设备的再生产价值。

（2）无形磨损及其度量

无形磨损，又称“精神磨损”，是指由于技术进步引起的设备相对贬值。

设备的无形磨损不是由于生产过程中的使用或自然力的作用造成的，所以，不表现为设备实体的变化和损坏。

设备的无形磨损按其原因可分为两种。

第I类无形磨损是由于技术进步，使制造工艺不断改进、劳动生产率不断提高、成本不断降低，生产同种设备所需要的社会必要劳动减少，导致购置费用不断降低，因而使原来购买的设备相应贬值了。

这种无形磨损虽然产生了设备的贬值，但设备本身的技术特性和功能并未改变，不会影响其继续使用。

第II类无形磨损是由于技术进步，社会上出现了结构更先进、技术更完善、生产效率更高、耗费材料和能源更少的新型设备，而使原有设备在技术上显得陈旧落后造成的。

它的后果不仅是使原有设备价值降低，而且会使原有设备局部或全部丧失其使用价值。

这是因为，虽然原有设备的使用期还未达到其物理寿命，能够正常工作，但由于技术上更先进的新设备的发明和应用，使原有设备的生产效率大大低于社会平均生产效率。

在这种情况下，由于使用新设备比使用旧设备在经济上更合理些，所以原有设备应该被淘汰。

设备的无形磨损程度可用下式表示，即：

（11.3）

式中：

——设备无形磨损程度；

——设备的原始价值；

——等效设备的再生产价值

（3）综合磨损及其度量

所谓综合磨损是指设备在使用过程中，既有有形磨损，又有无形磨损。

也就是说设备遭受的磨损是双重的，两种磨损都引起设备原始价值的贬值，这一点两者是相同的。

不同的是，遭受有形磨损的设备，特别是有形磨损严重的设备，在修理之前，常常不能工作，而遭受无形磨损的，即使无形磨损很严重，仍然可以使用，只不过继续使用它在经济上是否合算，需要分析研究。

设备综合磨损的度量可按如下方法进行。

设

为设备只有有形磨损后的剩余程度；

为设备只有无形磨损后的剩余程度。

由于有形磨损和无形磨损同时发生，又互不相干（互相独立），则只有有形磨损和只有无形磨损后的剩余程度也就互相独立，则设备同时遭受有形磨损和无形磨损后（即综合磨损后）剩余的程度为：

。

则设备综合磨损程度为：

（11.4）

将

和

代入（11.4）式，得：

（11.5）

例11.1：

某设备的原始价值为40000元，现遭受综合磨损，倘若通过大修理可以消除有形磨损，但需花费14000元，而该设备此时的再生产价值为28000元。

试求该设备有形磨损程度、无形磨损程度，及综合磨损程度是多少？

解：

设备有形磨损程度为：

设备无形磨损程度为

设备综合磨损程度为

2.设备的寿命

设备寿命可以从不同角度划分为不同类型，具体来说有自然寿命、折旧寿命、技术寿命和经济寿命四种。

（1）自然寿命

自然寿命，又称物理寿命，是指设备从全新状态开始使用，直到不能再用而应报废为止所经历的全部时间。

自然寿命主要取决于设备有形磨损的程度，与设备的维护和保养状况有关，并可通过维护和保养来延长设备的自然寿命。

（2）折旧寿命

折旧寿命是按照财政部门的规定提取折旧费，从设备开始使用到设备的账面价值接近于残值时所延续的时间。

在我国，设备折旧年限与折旧政策有关。

折旧寿命的终止并不意味着自然寿命的结束，折旧寿命一般会介于自然寿命与技术寿命或经济寿命之间。

（3）技术寿命

技术寿命是指设备从开始使用到因技术落后而淘汰所延续的时间。

技术寿命主要取决于无形磨损。

因此，它与技术进步的速度有关。

科学技术进步越快，设备的技术寿命越短。

例如一台486的微型电子计算机，即使是全新的，它的功能也可能完全被性能更优越的586计算机所代替，这时它的技术寿命可认为是零。

（4）经济寿命

经济寿命是指从经济角度看，设备最合理的使用年限。

过了这个使用年限而继续使用，在经济上是不合算的。

经济寿命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最低或等额年净收益最高的期限。

11.1.3设备磨损的补偿

无论设备遭受的是哪一种磨损，都会引起设备相对贬值。

但就其对使用价值的影响来说，却有很大不同。

有的遭受磨损使用价值却不减，有的使用价值稍减，有的使用价值锐减，针对设备磨损对使用价值的不同影响，为维持设备的正常工作需要的特性和功能，必须对已遭受磨损的设备进行及时、合理的补偿，其补偿形式随磨损情况的不同而不同。

设备的磨损形式与补偿方式间的关系，如图11.1所示。

图11.1设备磨损的补偿形式

由图11.1可以看出，设备有形磨损的局部补偿是修理，设备无形磨损的局部补偿是现代化技术改造，有形与无形磨损的完全补偿是更新，即淘汰旧设备更换新设备。

11.2设备大修理的经济分析

11.2.1设备大修理的含义

设备投入使用后，由于有形磨损和无形磨损的作用，会存在一个使用寿命期限。

但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工作条件不同，遭受的有形磨损与无形磨损也是不同的，即各零部件有着不同的寿命期限。

通常，在一个设备中总有一部分是相对耐久的，而其他部分则易于损坏。

如，某个机械设备不同组成部分的物理耐用年限如表11.1所示。

表11.1某机械设备不同部分物理耐用年限表

设备组成要素

第一部分

第二部分

第三部分

第四部分

物理耐用年限

20年

5年

2年

1年

由表11.1可知，对于这台机械设备最耐久使用的是第一部分，可以持续使用20年左右，其余部分在正常工作的条件下，约在一年至五年中丧失其使用价值。

假定设备的寿命期为20年，那么第二部分就需要每五年更换一次；第三部分需要每两年更换一次；而第四部分则需要每一年就更换一次。

这样才可以保证该机械设备在整个寿命期间持续完好地使用。

在实践中，设备的大修理是通过调整、修复或更换磨损的零部件，恢复设备的精度和生产效率，使整个设备全部或接近全部恢复功能，基本上达到设备原有的使用功能，从而延长其使用寿命。

设备大修理能够利用原有设备中保留下来的零部件，从而在一定程度上节约资源。

但大修理也是有一定限度的，无止境地大修理会使设备可利用的零部件越来越少，修理费用越来越高。

因此大修理作为设备再生产的方式之一，需要有一定的限度，必须为大修理确定一个合理的经济界限。

11.2.2设备大修理的经济界限

设备大修理可以延长设备的使用寿命，但这种延长，不论是在技术上，还是在经济上，都是有一定限度的。

在实践中经过大修理的设备不论从生产率、精确度、速度，还是故障频率、运行时间等方面，与新设备相比都会有所衰减，如图11.2所示。

图11.2设备综合质量劣化图

图11.2中，A0表示设备的初始标准性能，A1表示设备的基本性能。

事实上在设备的使用过程中其性能是沿着A0B线下降的，如不及时修理，设备寿命会很短。

如果在B点进行了大修，其性能可能恢复到B1点上。

自B1点起进行使用，其性能又继续沿B1C劣化，当到C点时，又进行第二次大修理，其性能又恢复至C1点。

但再次使用后又会下降，这样如此反复，直至F点，设备就不能再修理了。

可见，设备的大修理也并非是无止境的。

另外，在经济上，随着设备使用年限的增加，运行费用增加，生产成本提高，如图11.3所示。

图11.3设备运行费用与修理间隔期关系

图11.3中，A为运行费用的初始值。

设备投入使用后，由于有形磨损，运行费用逐渐升高。

当增加到B时，进行大修理，修理后，运行费用降至B1。

继续使用设备，随着使用时间的增加，运行费用又会逐渐增加，增加到C时，又一次进行大修理，运行费用修理后降至C1，如此反复。

尽管每次大修理都会使运行费用下降，但随着修理次数增多，设备运行费用越来越高，增加得越来越快，大修理的经济性越来越差。

因此，从经济角度出发，为了提高设备使用的经济效益，降低设备使用费用，必须确定设备大修理的经济界限。

是否对设备进行大修理可以从两方面考虑。

1.从修理费用角度考虑

如果某次大修理费用小于等于重新购置同种新设备所需费用，则可以进行大修理，否则，该次修理不具有经济性，应考虑其他补偿设备磨损的措施。

具体表示如下：

（11.6）

式中：

——某次大修理费用；

——设备在第i次大修理时同种新设备的市场价格；

——设备在第i次大修理时的残值。

但值得一提的是，即使满足上述条件大修理也并不一定是合理的。

因为设备大修理后的实际效果还需要通过设备加工的产品质量和加工成本反映出来。

2.从生产单位产品成本角度考虑

如果大修理后的设备综合质量下降较多，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，这时其原有的大修理就未必是合理的，因此，还需要从生产成本角度补充另外一个条件。

具体表示如下：

（11.7）

式中：

——第i次大修理后的设备加工单产的成本；

——同种新设备加工单位产品的成本。

有关

、

的计算公式如下：

（11.8）

（11.9）

式中：

——设备第i次大修理费；

——设备在下一个大修理周期内的价值损耗现值；

——本次大修理至下次大修理的间隔年数；

——设备下一个大修理周期的年均产量；

——设备第i次大修理后生产单位产品的经营成本；

——新设备第1个大修理周期内的价损耗现值；

——新设备投使用至第1次大修理的间隔年数；

——新设备第1个大修理周期的年均产量；

——新设备生产单位产品的经营成本。

11.3设备更新的经济分析

11.3.1设备更新特点与原则

由于旧设备已达到使用寿命年限，或是由于新技术、新工艺、新设备的出现，使现有设备在寿命期满前就因过时而被淘汰，要进行设备更新。

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。

这种更新只能解决设备的损坏问题，不具有对原设备进行技术更新的性质。

这种更新方法称为设备原型更新。

另一种是用技术更先进、性能更完善、生产效率更高的新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的旧设备。

这种更新不仅能解决原有设备的损坏问题，而且能解决设备技术落后的问题。

这种方法称为新设备更新。

在这种情况下，原来使用的设备未必达到经济寿命年限，但由于技术进步使得用新设备替代旧设备，能产生更好的经济效益

设备更新需要遵循以下原则：

1.从客观实际出发

在设备管理中，应该从客观实际出发，以系统、全面了解企业现有设备的性能、使用年限、磨损程度、技术进步的情况下，根据需要，有计划、有步骤、有重点地进行。

根据企业不同的经营规模进行设备更新选型与配套，实现规模、技术、劳动力三个效益的最佳结合。

2.需要从咨询师的角度进行分析

设备更新分析需要从咨询师角度进行分析，而不是从设备所有者的角度进行分析。

咨询师并不拥有设备，因此若要保留设备，首先要支付相当于设备当前市场价值的支出，才能获取设备。

这是更新设备分析的重要特点之一。

3.只考虑未来发生的现金流量

设备经过一段的使用，物质资产的价值或多或少会有所降低。

其账面价值不一定等于当前的市场价值。

但在设备更新分析中只考虑今后所发生的现金流量，对以前发生的现金流量不再考虑，因为这些都属于不可恢复的费用，与更新决策无关，所以不予考虑。

4.以费用年值法为主的原则

通常在比较设备更新方案时，假定设备产生的收益是相同的，因此只对它们的费用进行比较。

又由于不同设备方案的服务寿命不同，因此通常都采用年值法进行比较。

新设备往往具有较高的购置费用和较低的运营成本，而需要更新的旧设备往往具有较低的重置费用和较高的运营成本。

11.3.2设备原型更新的经济分析

设备在使用过程中，由于有形磨损的存在使维修费用，特别是大修理费用不断增加。

如果这时还没有更先进的设备出现，从经济角度可以考虑进行原型设备替换。

在这种情况下，可以通过分析设备的经济寿命进行更新决策。

设备的平均年费用是由资金恢复费用和年度使用费所组成。

设备的资金恢复费就是分摊到各使用年份的年度设备成本费；年度使用费是由运行费用和维修费用及因停机而造成的损失而组成。

一般来说，设备的资金恢复费用是所使用年份的增大而减少的，设备的年度使用费用是随着使用年份的增长而不断增加的，这种逐年递增称为设备的劣化。

为简单起见，假定每年的劣化增量是均等的，即年度使用费增加额为l。

在设备的不同使用年限中，可以找到一个设备的平均年费用最小的使用年限，这个年份就是设备的经济寿命，如图11.4所示。

图11.4设备的经济寿命

现分两种情况来讨论其经济寿命的计算问题。

1.不考虑资金时间价值

若设备使用T年，则第T年时的年度使用费为：

（11.10）

式中：

——第1年的年度使用费。

T年内年度使用费的平均值为：

（11.11）

除年度使用费外，在使用设备的年总费用中还有每年分摊的设备购置费用，即资金恢复费用，其金额为：

（11.12）

式中：

——设备的原始价值；

——设备处理时的残值。

随设备使用时间的延长，每年分摊的设备费用是逐年下降的，而年均使用费却是逐年线性上升的。

综合考虑这两个因，一般来说，随着使用时的延长，设备使的平均年总费用的变化规律是先降后升，呈U型曲线。

平均年总费用的计算公式为：

（11.13）

要使设备在最适当的时期更新，就要求出费用C最小时的年限T，即为经济寿命。

通过对上式求极值的方法可以求出，即令

为一常数，令

，则经济寿命为：

（11.14）

例11.2：

某设备的原始价值为15000元，若劣化值每年500元，残值不随使年限变化均为2750元，求该设备的经济寿命。

解：

将已知代入公式有：

年

即该设备的经济寿命为7年。

若该设备的残值不是常数，也就是说

随使用年限不同而无规律变动；年度使用费不呈线性增长趋势，即不存在恒定的l值，可据历史记录或预测用列表法来判断设备经济寿命。

例11.3：

某机械设备原始价值为10万元，自然寿命为8年，设备的年运行费用及各使用年限的年末残值如表11.2所示，求该设备何时更新为宜。

解：

列表计算，如表11.2所示。

表11.2某设备经济寿命的计算单位：

元

使用年限

年度使用费

年末残值

年平均使用费

年平均资金恢复费用

年平均总费用

①

②

③

④=∑②/①

⑤=（100000-③）/①

⑥=④+⑤

1

10000

60000

10000

40000

50000

2

12000

50000

11000

25000

36000

3

14000

45000

12000

18300

30300

4

15000

40000

12800

15000

27800

5

17000

30000

13600

14000

27600

6

19000

25000

14500

12500

27000

7

20000

20000

15300

11400

26700

8

21000

10000

16000

11300

27300

依上表可知，设备年平均总费用在第7年时最低，其值为26700元，即该设备应在使用7年后更新。

2.考虑资金时间价值

如果考虑资金时间价值，设备的年平均总费用应将设备的投资、残值、年度使用费乘以相应的折现系数，然后进行计算。

具体公式如下：

（11.15）

式中：

——设备的原始价值；

——设备处理时的残值；

——第t年年度使用费的劣化值。

例11.4：

例11.3中如果考虑资金时间价值，设ic=10%，试计算其经济寿命。

解：

列表计算，如表11.3所示。

表11.3某设备经济寿命计算（ic=10%）单位：

元

使用年限

年度使用费

残值

折现

系数

年度使用费在第i年初的现值

残值在第i年初的现值

费用现值和

年值

系数

年平均总费用

1

10000.00

60000.00

0.9091

9091.00

54546.00

54545.00

1.1000

59999.50

2

12000.00

50000.00

0.8264

19007.80

41320.00

77687.80

0.5762

44763.71

3

14000.00

45000.00

0.7513

29526.00

33808.50

95717.50

0.4021

38488.01

4

15000.00

40000.00

0.6830

39771.00

27320.00

112451.00

0.3155

35478.29

5

17000.00

30000.00

0.6209

50326.30

18627.00

131699.30

0.2638

34742.28

6

19000.00

25000.00

0.5645

61051.80

14112.50

146939.30

0.2296

33737.26

7

20000.00

20000.00

0.5132

71315.80

10264.00

161051.80

0.2054

33080.04

8

21000.00

10000.00

0.4665

81112.30

4665.00

176447.30

0.1874

33066.22

从上表中可以看出年平均成本最低的设备使用年限是8年，即经济寿命是8年。

也就是说，该设备应该使用至报废时才进行更新。

11.3.3出现新设备条件下的更新分析

随着技术的不断进步，很可能设备还未达到经济寿命之前就出现了性能更好、效率更高的新设备。

这时就要考虑是继续使用旧设备，还是购置新设备。

是否用新设备替代旧设备主要根据设备的技术寿命，即从技术角度确定设备的合理使用时间。

技术寿命的长短取决于技术进步的速度，与无形磨损相关。

具体的决策方法是对旧设备再使用一年的总费用与新设备在其预计的经济寿命期内的年平均总费用进行比较，选择总费用最小的方案。

旧设备再使用一年的总费用计算公式如下：

（11.16）

式中：

——-原设备下一年运行的总费用；

——原设备在决策时可出售的价值；

——原设备一年后可出售的价值；

——基准收益率；

——因继续使用原设备而占用资金的时间价值损失，资金占用额用原设备现在可售价值和一年后可售价值的平均值；

——原设备继续使用一年在运行费用方面的损失（包括使用新设备后运行成本的节约额和销售收入的增加额）。

除此公式外，原设备再使用一年的总费用也可以根据企业的统计数据列表得出。

新设备在经济寿命期内的年总费用

的计算方法如前述所示。

如果

，根据费用最小原则，设备应该进行更新，否则，不应该进行更新。

例11.5：

某企业需要在继续使用原设备或是购买新设备之间进行选择。

该企业的原设备年费用计算如表11.4所示，表中上栏记录了再使用一年原设备的运行损失，下栏记录了使用原设备的设备费用。

新设备价格为42000元，估计其经济寿命12年，处理时残值为3500元，每年劣化增加500元，基准收益率为10%。

试讨论该企业的设备更新决策。

解：

由表11.4知该企业再继续使用原设备一年的年总费用是原设备运行损失费与原设备的设备费之和，即

=11825元

新设备的年均总费用为：

=42000´0.1468-3500´0.0468+500´4.3884

=8196元

比较原设备再使用一年的年总费用与新设备在其预计的经济寿命期内的年均总费用可知，

，所以该企业应该进行设备更新。

表11.4原设备的年费用计算表单位：

元

项目

利弊比较

新设备

原设备

（收入）产量增加加入

1100

质量提高收入

550

（费用）直接工资的节约

1210

因简化工序等导致的其他作业上的节约

4400

维修费节约

3300

动力费节约

1100

设备占地面积节约

550

合计

（1）11110