Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса и формулирование задач исследования 8
1.1 Анализ деятельности российских угледобывающих предприятий и работы ремонтных служб 8
1.2. Научно-методическая база повышения эффективности эксплуатации горных машин 16
1.3 Постановка задач исследований 27
Глава 2. Оценка влияния условий эксплуатации па эффективность использования экскаваторов-мехлопат 30
2.1 Критерий и показатели эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат 3 0
2.2 Анализ условий производственной эксплуатации 39
2.3 Анализ условий функционирования системы технического обслуживания и ремонта 45
Глава 3. Разработка методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат 54
3.1 Методика оценки влияния условий системы производственной эксплуатации на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат 54
3.2 Методика оценки влияния условий системы технического обслуживания и ремонта на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат 59
3.3 Разработка и обоснование условий выбора рациональной производительности экскаваторов-мехлопат при работе в различных условиях эксплуатации 64
Глава 4. Реализация методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат 74
4.1 Приоритеты улучшения условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат и стандартизация производственных процессов 74
4.2 Определение экономически целесообразной последовательности реализации мероприятий но улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат 81
4.3 Экономическая оценка результатов применения методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат 86
Список литературы 96
Приложения 110
- Научно-методическая база повышения эффективности эксплуатации горных машин
- Анализ условий производственной эксплуатации
- Методика оценки влияния условий системы технического обслуживания и ремонта на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат
- Определение экономически целесообразной последовательности реализации мероприятий но улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат
Введение к работе
Актуальность темы. Техническое перевооружение экскаваторного парка, осуществляемое на большинстве отечественных угледобывающих предприятий, не приводит к ожидаемому повышению уровня эффективности использования экскаваторов. Установлено, что существующая система эксплуатации характеризуется следующими соотношениями: в среднем на 1 плановую ремонтную остановку приходится 12 отказов экскаватора, на 1 ч его работы в режиме выемки-погрузки горной массы – 1,5-2,0 ч простоя в системе ремонта. Значения этих показателей свидетельствуют о низкой эффективности как системы производственной эксплуатации, так и системы технического обслуживания и ремонта экскаваторов.
Практика показывает, что в зависимости от условий эксплуатации, оказывающих влияние на время работы машины в режиме выемки-погрузки горной массы, значения интенсивности отказов одного и того же элемента экскаватора различаются более чем в 5 раз. Недостаточно изученное влияние условий эксплуатации на надежность экскаваторов приводит к работе в аварийно-восстановительном режиме, перерасходу значительной части производственных ресурсов.
В связи с этим разработка методических положений по повышению эффективности работы экскаваторов-мехлопат путем обеспечения рациональной производительности, при которой достигается максимально возможная наработка между отказами элементов машин в конкретных условиях эксплуатации с приемлемыми затратами на ремонт, является актуальной научно-практической задачей.
Объект исследования – экскаваторы цикличного действия-мехлопаты, эксплуатируемые на угольных разрезах.
Предмет исследования – надежность и эффективность использования экскаваторов цикличного действия-мехлопат в различных условиях эксплуатации.
Цель работы – повышение эффективности работы экскаваторов посредством обеспечения их рациональной производительности в различных условиях эксплуатации.
Идея работы – повышение эффективности работы экскаваторов достигается путем регулирования времени работы этих машин в режиме выемки-погрузки горной массы в зависимости от различных условий эксплуатации.
Основные задачи исследования:
1. Обосновать критерий эффективности использования экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации.
2. Выявить условия эксплуатации, существенно влияющие на надежность экскаваторов-мехлопат.
3. Исследовать влияние условий эксплуатации на надежность экскаваторов-мехлопат.
4. Разработать методику определения рациональной производительности экскаваторов-мехлопат при работе в различных условиях эксплуатации.
5. Разработать и обосновать методические положения по улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. В качестве критерия эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат предложен коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения этого оборудования как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины»).
2. Постоянный оперативный учет влияния не только технологических, но и организационных условий эксплуатации при определении длительности межремонтного периода и объема ремонтных воздействий обеспечивает 85%-ную вероятность восстановления работоспособности машин до наступления отказа (пп. 3, 6 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины»).
3. Для различных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат существуют определенные значения рациональной производительности, при которых коэффициент вариации времени рабочих циклов является минимальным, а затраты на ремонт не превышают затрат на улучшение и поддержание технологических и организационных условий эксплуатации (п. 3 Паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины», п. 7 Паспорта специальности ВАК 05.02.22 – «Организация производства (горная промышленность)»).
Научная новизна:
обоснован критерий эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат – коэффициент технического использования, учитывающий функциональное время нахождения этих машин как в системе производственной эксплуатации, так и в системе технического обслуживания и ремонта;
установлено влияние технологических и организационных условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат на надежность этих машин;
предложены показатели для определения рациональной производительности экскаватора: коэффициент вариации времени рабочих циклов; соотношение затрат на ремонт и на улучшение и поддержание технологических и организационных условий эксплуатации.
Методы исследования. В диссертации использован комплекс методов, включающий хронометражные наблюдения, аналитические расчеты, обобщение результатов выполненных исследований, статистические методы, экономико-математическое моделирование.
Научная и практическая значимость результатов исследования. Установленные зависимости, показывающие влияние технологических и организационных условий на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат; методики оценки этого влияния, расчета функционального времени в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта оборудования; выводы, содержащиеся в работе, расширяют научные представления о методах повышения эффективности эксплуатации горных машин. Практическая значимость состоит в разработке методики определения рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в различных условиях эксплуатации, при использовании которой обеспечиваются максимально возможная в конкретных условиях наработка между отказами этих машин и приемлемые затраты на ремонт.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов подтверждаются корректным использованием положений теории вероятности и математической статистики; результатами анализа деятельности ремонтных служб угледобывающих предприятий за период 2004-2009 гг.; достаточным объемом экспериментальных данных, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, относительное расхождение которых не превышает 10-15%.
Личный вклад автора состоит в организации и проведении комплекса экспериментальных исследований, анализе их результатов; разработке методических положений по повышению эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат, которые основаны на методике расчета функционального времени, методике оценки влияния технологических и организационных условий на эффективность работы экскаваторов в системе эксплуатации и методике определения рациональной производительности этих машин в различных условиях эксплуатации.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные научные положения и рекомендации диссертации использованы при определении рациональной производительности экскаваторов-мехлопат в ОАО УК «Южный Кузбасс» («Разрез Сибиргинский»), ОАО «Белон», ОАО «Приморскуголь». Результатом реализации предложенных решений является повышение эффективности работы экскаваторов в 1,15 раза.
Область исследования. Диссертационная работа выполнена в рамках п. 3. – «Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы машин и оборудования и их элементов», п.6. – «Разработка и совершенствование технологических процессов с целью обеспечения высокого качества горных машин на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации с учетом специфики работы на горных предприятиях» паспорта специальности ВАК 05.05.06 – «Горные машины» и п.7. – «Анализ и синтез организационно-технических решений. Стандартизация, унификация и типизация производственных процессов и их элементов. Организация ресурсосберегающих и экологических производственных систем» паспорта специальности ВАК 05.02.22 – «Организация производства (горная промышленность)».
Апробация работы. Результаты и основные положения диссертационной работы докладывались на международном симпозиуме «Неделя горняка» МГГУ (Москва, 2007); на научных семинарах и конференциях УГГУ, ИГД УрО РАН (Екатеринбург, 2007-2010), КузГТУ (Кемерово, 2008-2009), ежегодных научно-технических конференциях МГТУ (Магнитогорск, 2006-2009); на научных семинарах и конференциях НТЦ-НИИОГР (Челябинск, 2006-2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 34 рисунка, список использованной литературы из 125 наименований.
Научно-методическая база повышения эффективности эксплуатации горных машин
При ежегодном росте объемов угледобычи возросла нагрузка на технику, выпущенную заводами-изготовителями 25-30 лет назад. Совершенствование выпускаемого горно-траиспортного оборудования усложнило его техническое обслуживание и ремонт, при этом увеличились трудоемкость и материальные затраты на их проведение. Все это в свою очередь требует соответствующих изменений в системе технического обслуживания и ремонта горного оборудования. В настоящее время решение задачи совершенствования системы технического обслуживания и ремонтов идет в нескольких направлениях, одними из которых являются исследование и повышение конст-дакхшдалй .у рамлвхжгб ладг.жносхи,. а хакже фг\пмцпгшан.ие тйхничепкпгп сервиса горно-транспортного оборудования на угледобывающих предприятиях.
Современная горная промышленность характеризуется высоким уровнем механизации производства. Для обеспечения работоспособности технологического оборудования расходуется значительная часть ресурсов предприятия. Предметом исследования российских ученых в области горного производства является поиск путей определения показателей фондоотдачи и методов стимулирования эффективного использования ресурсов. В работах В.Н. Ефимова, В.И. Морозова, В.И. Русихина, Г.И. Солода изложены основные концепции развития систем ТО и ремонта горного оборудования на основе решения комплекса технических и организационно-технологических задач ремонтного производства на угледобьіваюіцих предприятиях. В их числе концепции реализации сервисных стратегий ремонтных служб предприятий, которые позволили определить главные проблемы их развития [40,78,79,109, 111,112].
Научные положения и практические рекомендации по обслуживанию и ремонту горных машин изложены в трудах Л.И. Андреевой, Г.А. Боярских, Б.Л. Герике, Н.Г. Домбровского, А.С. Довженка, Л.И. Кантовича, П.И. Коха, А.А. Кулешова, Р.В. Кубачека, Ю.И. Леля, Д.Е. Махно, В.И. Морозова, В.В. Олизаренко, Р.Ю. Подэрни, М.Г. Потапова, Я.М. Радкевича, В.И. Русихина, В.И. Саитова, Б.И. Сатовского, Г.И. Солода, Я.М. Шехета и др. [3, 9, 17, 19, 20,33,36, 50,57,58, 70, 76, 78, 79, 80, 88, 101 и др.].
Особого внимания заслуживают работы B.C. Квагииидзе [51], в которых освещаются вопросы организации периодического мониторинга технического состояния горно-транспортного оборудования. На его взгляд наиболее приемлемым видом технического обслуживания карьерного горнотранспортного оборудования является профилактическое, на основе использования методов функциональной диагностики работающего оборудования, поскольку при этом удается существенно (до 20%) сократить затраты трудовых и эксплуатационных ресурсов. В качестве базового метода технического диагностирования карьерного горно-транспортного оборудования им рекомендуется использовать метод вибродиапюстики, поскольку все работающее оборудование генерирует случайные колебательные процессы, содержащие полный информационный базис о его техническом состоянии. Введенные им критерии предельного технического состояния механического оборудования карьерных экскаваторов позволяют с высокой степенью достоверности (до 95%-й доверительной вероятности) обнаружить зарождающие дефекты и прогнозировать их развитие.
Например, предложенный им переход на разработанную систему технических обслуживании и ремонтов, учитывающую жесткие климатические условия Южно-Якутского угольного бассейна, позволил, за счет обоснованного сокращения межремонтных сроков при поэтапной системе ремонта горно-транспортного оборудования, значительно (на 12%) сократить сроки пребывания во внеплановых ремонтах за счет предупреждения аварийных отказов.
По мнению B.C. Квагинидзе подготовка и повышение квалификации рабочих-инструкторов (бригадиров), являющихся главным звеном при проведении производственного обучения и при подготовке рабочих кадров, -одно из основных условий повышения условий повышения качества использования оборудования. В его работе изложены основные концепции повышения качества используемого оборудования на основе совершенствования системы подготовки рабочих кадров на производстве [51].
На основании предложенного им подхода для повышения качества использования горно-транспортного оборудования вносятся коррективы в систему подготовки рабочих кадров основных профессий. При этом в первую очередь особое внимание уделяется подготовке и повышению квалификации рабочих инструкторов, являющихся главным звеном при проведении производственного обучения. Тематический план и программа повышения квалификации бригадиров рассчитана на углубление знаний и практических навыков бригадиров прежде всего по вопросам, вытекающим из современных требований к дальнейшему развитию и повышению эффективности организации и стимулирования труда. Для того чтобы вооружить рабочих-бригадиров необходимыми знаниями и умениями, на предприятиях и в производственных объединениях организуются курсы бригадиров [51 ].
Анализ условий производственной эксплуатации
Анализ структуры календарного фонда времени экскаваторов-мехлопат показывает, что эффективность его использования в системе производственной эксплуатации находится в интервале 0,30-0,34, а в системе технического обслуживания и ремонта - 0,12-0,15. Из сравнения этих значений видно, что в системе производственной эксплуатации экскаваторов-мехлопат эффективность использования времени значительно (в 2,5-2,7 раза) выше, чем в системе технического обслуживания и ремонта. Это соотношение характерно для большинства отечественных угольных разрезов. Между тем относительно высокое значение показателя использования времени в системе производственной эксплуатации экскаваторов-мехлопат существенно меньше, чем на предприятиях экономически развитых стран, что свидетельствует о наличии резерва его повышения на российских угледобывающих предприятиях. Таким образом, коэффициент технического использования следует применять в качестве критерия эффективности эксплуатации экскаваторов-мсхлопат. На основе расчета функционального времени производственной эксплуатации, а также технического обслуживания и ремонта была разработана методика определения эффективности эксплуатации экскаваторов в целом. Ее суть заключается в следующем. Зная функциональное время нахождения экскаваторов в системах производственной эксплуатации и технического обслуживания и ремонта, можно рассчитать достигнутое {K.fit) и максимально возможное в конкретных условиях (К ) значения коэффициента производственной эксплуатации, соотношение которых и будет критерием эффективности эксплуатации оборудования. Достигнутое значение коэффициента технического использования оборудования {Kjjf) следует рассчитывать по формуле: где Т — среднее функциональное время наработки между отказами, ч; Тт — среднее календарное время наработки между отказами, ч; ТтиУ — среднее календарное время нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта, ч. Максимально возмохеное значение коэффициента технического использования оборудования в конкретных условиях {К%,) следует рассчитывать по формуле: где Tjj p — среднее функциональное в емя нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта, ч. Блок-схема методики определения эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат представлена на рисунке 2.3. Определение средней наработки на отказ (7V) Расчет среднего функционального времени наработки на отказ (Г ) Определение среднего фактического кремени нахождения машины в системе технического обслуживания и ремонта (У/оы/0 Расчет достигнутого коэффициента технического использования {КЛ Сравнение достигнутого и максимально возможного в конкретных условиях значений коэффициента технического использования экскаваторов-мехлопат показывает, что эффективность эксплуатации экскаваторов составляет 0,24 (Kjf[ IKJX =0,19/0,79) от возможной. Это свидетельствует о наличии существенного резерва повышения эффективности эксплуатации экскаваторов-мехлопат — более чем в 4 раза. Расчет по существующей методике определения значения коэффициента технического использования указывает на наличие гораздо меньшего резерва: значение коэффициента 0,62 свидетельствует о возможности повышения эффективности только в 1,45 раза (в сравнении с передовыми зарубежными предприятиями, где значение коэффициента технического использования достигает 0,9).
Методика оценки влияния условий системы технического обслуживания и ремонта на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат
К условиям, влияющим на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат в системе технического обслуживания и ремонта, относятся организация и технология этих процессов, технические условия, характеризуемые методами контроля технического состояния экскаватора, ремонта и контроля его качества, а также организационными условиями, характеризуемые подготовленностью рабочего места, регламентированностью операций и наличием нормированных наряд заданий. Методы контроля технического состояния оборудования распределяются по категориям следующим образом: - состояние оборудования контролируется техническими средствами (на постоянной основе); - состояние оборудования контролируется по факту наработки; - состояние оборудования контролируется па основе личного опыта; - состояние оборудования контролируется ме регулярно. Методы ремонта: - ППР по техническому состоянию оборудования ; - ППР по нормативу наработки с обезличиванием агрегатов, узлов, деталей; - ППР по нормативу наработки с частичным обезличиванием агрегатов, узлов, деталей; - аварийно-восстановительный ремонт без обезличивания агрегатов, узлов, деталей.
Качество контроля ремонта: - контроль качества ремонта на стендах заводского изготовления; - контроль качества ремонта на стендах заводского и собственного изготовления; - контроль качества ремонта на машине; - отсутствует контроль качества ремонта. Подготовленность рабочего места: - работа подготовлена и ведется круглосуточно; - работа в основном подготовлена и ведется круглосуточно; - работа частично подготовлена и ведется в одну смену; - работа не подготовлена и ведется в одну смену. Регламентированность операций: - работа по стандарту на все операции; - работа по стандарту на основные операции; - работа по нормированному наряд-заданию; - работа по ненормированному наряд-заданию. Ответственность за техническое состояние экскаваторов: - эталонная (ответственность за техническое состояние но каждому узлу закреплена за конкретным рабочим); - высокая (ответственность за техническое состояние по каждой подсистеме закреплена за конкретной бригадой); - средняя (ответственность за техническое состояние машины закреплена за бригадой на время ремонта); - низкая (ответственность за техническое состояние машины не закреплена). Степень влияния рассматриваемых условий на эффективность эксплуатации экскаваторов-мехлопат предлагается определять с помощью коэффициента эффективности использования времени этих машин.
Коэффициент эффективности использования времени в системе технически обслуживания л ремонта акшеаваторпв-лзехлопат рассчитывается ло следующей формуле: Коэффициент эффективности использования времени на эталонном уровне организации и технологии рассчитывается как отношение функционального времени выполнения операций по техническому обслуживанию и ремонту в течение смены с учетом регламентированных перерывов к общей продолжительности смены. На основе исследования операций по обслуживанию и ремонту экска-ваторов-мехлолат определяются избыточные операции и время их осуществления при удовлетворительном, приемлемом и неприемлемом уровнях технологии. С использованием хронометражных данных определяются доли времени полезной, бесполезной, повторной работы при удовлетворительном, приемлемом и неприемлемом уровнях организации. Коэффициенты эффективности использования времени- техники на удовлетворительном, приемлемом и неприемлемом уровнях технологии при эталонном уровне организации рассчитываются как произведение величины потерь времени на этих уровнях к коэффициенту эффективности использования времени на эталонном уровне. Коэффициенты эффективности использования времени техники на удовлетворительном, приемлемом и неприемлемом уровнях организации при эталонном уровне технологии рассчитываются как произведение величины потерь времени на этих уровнях к коэффициенту эффективности использования времени на эталонном уровне. С использованием установленных соотношений между уровнями определяются возможные значения коэффициентов для остальных групп организации и технологий технического обслуживания и ремонта.
Определение экономически целесообразной последовательности реализации мероприятий но улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат
Экономически целесообразная последовательность реализации мероприятий по улучшению условий эксплуатации экскаваторов-мехлопат определяется следующим образом. 1. По каждому мероприятию рассчитываются затраты на его реализацию, получаемый результат и возможный от этого эффект. 2. Мероприятия сортируются в порядке убывания получаемого от них экономического эффекта. 3. Строится график получаемого суммарного эффекта при последовательной реализации мероприятий. 4. По графику определяется, с какого мероприятия начинает снижаться суммарный эффект,
Экономически целесообразной последовательностью является реализация мероприятий в порядке убывания эффекта от них до тех пор, пока суммарный эффект растет. Для мероприятий, которые не приводят к повышению суммарного экономического эффекта, рассчитывается срок их окупаемости и определяются условия, в которых они могут быть реализованы с получением дохода или с минимальными убытками.
Для определения эффективности снижения негативного влияния существенных факторов проведена оценка затрат на обеспечение перехода с неприемлемого уровня групп факторов на эталонный.
В качестве примера в таблице 4.2 представлена оценка мероприятий по изменению эксплуатационных условий для повышения эффективности эксплуатации в расчете на один экскаватор. На основе затрат на мероприятия и получаемых при этом результатов работы экскаватора можно определить результативность мероприятий по снижению негативного влияния существенных факторов. Результативность рассчитывается как отношение прироста функционального времени к затратам на его обеспечение. Результативность при улучшении режимов производственной эксплуатации составляет 0,24 маш.-ч/тыс.руб,, условий производственной эксплуатации — ОДЗ; при улучшении организации технического обслуживания и ремонта — 0,2, технологии технического обслуживания и ремонта - 0,04 маш.-ч/тыс.руб. Сравнение результативности .мероприятий по снижению негативного влияния существенных факторов позволяет утверждать, что улучшение режимов производственной эксплуатации эффектив нее в 1,8 раза, чем улучшение условий. Улучшение организации технического обслуживания и ремонта эффективнее в 5 раз, чем изменение технологии. В аспекте получения экономического эффекта существенное значение имеет последовательность осуществления мероприятий (рис. 4.6).
В случае реализации мероприятий в последовательности от самого эффективного к менее эффективному общий максимальный эффект (как разность доходов от реализации мероприятий и затрат на нее) может составить около 21 млн.руб. При обратной последовательности максимальный эффект может составить около 10 млн.руб.
Целесообразность последовательности реализации мероприятий также определяется и тем, на изменение каких условий они направлены. Приоритет отдается мероприятиям, направленным на изменение тех условий эксплуатации, которые являются наихудшими для данного экскаватора. Кроме того необходимо соблюдение условия: категории режимов и технологических условий производственной эксплуатации, технологических и организационных условий технического обслуживания и ремонта.
Приоритет отдается тем экскаваторам, которые приносят предприятию доход, а не убыток. Результаты проведенного анкетирования персонала, эксплуатирующего и ремонтирующего оборудование, а также предварительная оценка затрат на ремонт экскаваторов показали, что на разрезах эксплуатируется оборудование, приносящее как «доходы» так и «убытки».
