Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Теоретические основы надёжности и эффективности эксплуатации автосамосвалов на карьерах Севера
1.1 .Факторы, влияющие на состояние надёжности карьерных автосамосвалов
1.2. Существующие методы прогнозирования ресурса машин - 29
1.3.Состояние вопроса резервирования запасных частей и определение параметров поставки запасных частей
Выводы главы 1 - 48
Глава 2. Анализ эксплуатационных показателей парка карьерных автосамосвалов на горных предприятиях АК «АЛРОСА»
2.1.Эксплуатационная надёжность карьерных автосамосвалов - 50
2.2. 3акономерности распределения ресурса агрегатов карьерных автосамосвалов
2.3.Анализ нормативной базы по запасным частям для карьерных автосамосвалов
Выводы главы 2 - 76
Глава 3. Нормирование расхода запасных частей и материалов для карьерных автосамосвалов в условиях горных предприятий АК «АЛРОСА»
3.1. Научно-методические основы расчёта норм расхода за-пасных частей для ремонта машин
3.2. Расчёт норм расхода запасных частей для ремонта карьерных автосамосвалов
3.3. Рекомендации по применению норм расхода запасных частей
Выводы главы 3 94
Глава 4. Оптимизация риска возникновения дефицита запасных частей
4.1. Разработка математической модели затрат, связанных с ремонтом карьерных автосамосвалов
4.2. Оценка оптимального риска возникновения дефицита запасных частей для капитального ремонта агрегатов
4.3 .Влияние параметров модели на значение риска возникновения дефицита запасных частей
4.4.Экономическая эффективность результатов исследования
Выводы главы 4 109
Заключение - 111
Бжлиографический список - 113
- Существующие методы прогнозирования ресурса машин
- 3акономерности распределения ресурса агрегатов карьерных автосамосвалов
- Расчёт норм расхода запасных частей для ремонта карьерных автосамосвалов
- Оценка оптимального риска возникновения дефицита запасных частей для капитального ремонта агрегатов
Введение к работе
Горнодобывающая промышленность является сырьевой базой для развития основных отраслей промышленности - металлургии, машиностроения, энергетики, химической промышленности, строительных материалов. Основные месторождения полезных ископаемых природно-сырьевой базы России расположены в районах Севера, характеризующихся жёстким климатом. Увеличение объёма горных работ неизбежно будет связано с освоением новых районов Сибири и Севера России, с суровыми природно-климатическими условиями.
Стоимость эксплуатации техники в регионах Севера в 2-6 раз превышает уровень аналогичных затрат в средних широтах страны. Ежегодный ущерб от использования техники в несоответствующих условиях эксплуатации составляет 57-60 млрд. рублей (на 2003 год). Простои в ремонтах машин достигают 30 % календарного времени, из них 16% из-за отсутствия запасных частей. В зимнее время года поддержание оборудования в работоспособном состоянии обходится дороже на 20-50%. Стоимость трудовых ресурсов на Севере в 3- 6 раз выше, чем в средней полосе [44].
В настоящее время основным видом технологического транспорта при добыче полезных ископаемых открытым способом является автомобильный, который во всём мире используется для перевозки 75% всей горной массы, при чём, в ближайшей перспективе удельный вес карьерного автотранспорта увеличится. Доминирующая роль карьерного автотранспорта объясняется такими неоспоримыми достоинствами как мобильность, гибкость, автономность, возможность обеспечения высокой интенсивности горных работ. Система карьерного автотранспорта — одна из наиболее сложных систем горного производства. От работы автотранспорта зависит работа всех смежных про-
изводств. На ближайшие 20-30 лет автотранспорт будет оставаться одним из самых перспективных.
Эксплуатация автомобильного транспорта в глубоких карьерах имеет существенные особенности, которые определяют его эффективность:
непрерывный режим работы автосамосвалов;
сложный профиль автодорог (уклоны, наличие серпантинов и
т.д.);
преобладающее движение с грузом на подъём;
большое количество временных дорог, низкое качество дорожного полотна;
жёсткие климатические условия в районах Севера;
работа самосвалов в комплексе с мощными экскаваторами с ковшом вместимостью до 20-25 м3, что приводит к многоцикловым динамическим нагрузкам на узлы автосамосвалов в процессе погрузки. Например, при сроке службы 450-500 тыс.км. и расстоянии транспортирования около 5 км в автосамосвале грузоподъемностью (г/п) 110-140 т за весь период эксплуатации экскаватором ЭКГ- 12,5 загружается 150-180 тыс. ковшей;
большие габаритные размеры машин (до 11,6*5,5 м), что усложняет организацию ТО и Р [38].
С ним не могут в полной мере конкурировать другие виды транспорта.
Производством карьерных самосвалов в США, Японии занимаются 10 ведущих машиностроительных компаний, выпускающих десятки моделей самосвалов. Одним из наиболее крупных производителей большегрузных карьерных самосвалов является ПО «БелАЗ», на долю которого приходится 33% мирового рынка самосвалов. За последние годы производители карьерных самосвалов накопили большой опыт в области повышения качества и надёжности, который требует осмысления и обобщения. Этому способствуют
ежегодные научно-практические конференции потребителей, проводимые в ПО «БелАЗ».
Но возможности автомобильного транспорта не беспредельны, особенно в сверх глубоких карьерах. При больших глубинах карьеров 300-500 м производительность автотранспорта снижается в несколько раз, энергоёмкость транспортного процесса увеличивается, резко ухудшается экологическая ситуация в карьере: из-за загазованности карьерного пространства отработавшими газами иногда наблюдается полная остановка всех работ, а простои оборудования достигают 1500 часов в год (алмазодобывающие карьеры), снижается ресурс до списания самосвалов из-за повышенных нагрузок на все их системы, растёт потребность в запасных частях, что всё вместе приводит к увеличению доли затрат на автотранспорт до 55-60% в себестоимости добычи алмазов [60].
Развитие разработки полезных ископаемых в районах Сибири и Крайнего Севера (в районах АК АЛРОСА) ставит задачу дальнейшего повышения надёжности и качества эксплуатации карьерного оборудования. Условия эксплуатации предъявляют особые требования к конструкциям машин, которые должны изготовляться и эксплуатироваться с учётом дополнительных нагрузок, возникающих в результате смерзаемости грунта и значительного ухудшения свойств стали при низких температурах.
Несмотря на постоянное совершенствование конструкции машин, низкие отрицательные температуры воздуха негативно сказываются на уровне надёжности узлов автосамосвалов. В металлоконструкциях появляются трещины. Действенным путём повышения эффективности эксплуатации автосамосвалов является замена на автосамосвалах БелАЗ отечественных узлов и систем, имеющих низкую надёжность, зарубежными аналогами. Результаты испытаний автосамосвалов с импортной силовой установкой в условиях карьера «Юбилейный» Айхальского ГОКа показали, что выработка БелАЗ 75125 за первые два года эксплуатации была на 11-13% больше, чем у БелАЗ
7512, расход топлива ниже, а коэффициент технической готовности (Ктг) на 20% выше. Подобные проекты реализуются в настоящее время в акционерных обществах «Якутуголь», «Кемеровоуголь», «Кузбассразрезуголь» [37, 58, 135].
Тяжёлые условия работы транспорта, ударные нагрузки, наличие вибрации, высокая влажность, запылённость, колебания температур приводят к снижению производительности работ по техническому обслуживанию и ремонту горнотранспортного оборудования. Фактические простои в ремонте более чем в три раза превышают нормативные, что объясняется недостаточным уровнем надёжности автосамосвала и низкой эффективностью системы технического обслуживания и ремонта машин.
На ремонт оборудования, являющегося самым трудоёмким вспомогательным процессом, расходуется до 33-35% всех затрат на добычу полезных ископаемых. Ремонтом занято 18-30% списочного состава рабочих. Уровень механизации ремонтных работ очень низок, до 76% затрат труда приходится на операции, выполняемые вручную [ПО].
Основными направлениями решения этих проблем являются эффективное использование оборудования по назначению, повышение качества ремонтов, квалификации водителей, ремонтников, а также совершенствование системы технического обслуживания и ремонта. Исключительно важное значение в современных условиях имеют последние из указанных путей. А самая главная проблема — это обеспечение высокой технологичности транспортного оборудования при ремонтах.
Следует отметить, что исследований по изысканию и использованию резервов снижения расходов на эксплуатацию горнотранспортного оборудования на предприятиях Севера до настоящего времени проводилось недостаточно. В связи с этим, оценка и оптимизация потребности в запасных частях ремонтных материально-технических ресурсах является актуальной научной задачей.
Объект исследования Карьерные автосамосвалы особо большой грузоподъёмности, эксплуатирующиеся в условиях Севера на горных предприятиях АК «АЛРОСА».
Предмет исследования Статистические данные результатов эксплуатации карьерных автосамосвалов в условиях кимберлитовых карьеров Севера.
Цель работы Повышение экономической эффективности эксплуатации технологического автотранспорта горных предприятий путём оптимизации потребности в запасных частях для их ремонта.
Идея работы Технико-экономическое обоснование потребности в запасных частях большегрузных автосамосвалов на основе оценки закономерностей распределения ресурса узлов и агрегатов машин и возможного риска возникновения их дефицита.
Задачи:
установить влияние условий эксплуатации на уровень эксплуатационной надёжности большегрузных автосамосвалов;
определить законы распределения и выявить динамику ресурса основных узлов и агрегатов автосамосвалов в условиях кимберлитовых карьеров;
разработать метод расчёта норм расхода запасных частей карьерных автосамосвалов с учётом специфики эксплуатации узлов и агрегатов и вероятности отсутствия запасных частей;
разработать метод экономического обоснования риска возникновения дефицита запасных частей (агрегатов) автосамосвалов в условиях кимберлитовых карьеров и выявить основные факторы, влияющие на суммарные годовые затраты, связанные с простоями автосамосвала в ремонте;
- разработать методику расчёта норм расхода запасных частей карьерных автосамосвалов, учитывающую закономерности распределения ресурса узлов и агрегатов и риск возникновения их дефицита.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Уровень эксплуатационной надёжности большегрузных автосамосвалов на кимберлитовых карьерах в регионах Севера, определяющий расход запасных частей, зависит от срока эксплуатации машин, расстояния транспортирования горной массы, климатических условий и глубины карьеров, а ресурс основных узлов и агрегатов автосамосвалов дополнительно связан с количеством ранее выполненных капитальных ремонтов. Выявлены аналитические зависимости, подтверждающие влияние этих факторов.
Метод расчёта норм расхода запасных частей для ремонта автосамосвалов должен учитывать вероятность отсутствия запасных частей, закономерности распределения ресурса основных узлов и агрегатов, а также их наработку и рыночную стоимость.
Риск дефицита запасных частей для ремонта автосамосвала в условиях Севера должен определяться по критерию минимальных удельных затрат, включающих стоимость запасных частей и простоев машин в ремонте, недополученную прибыль и потери производства при возможном излишке запасных деталей и узлов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на системном анализе процесса технической эксплуатации, использовании аппарата математической статистики, теории вероятностей, теории надежности, математического моделирования, информационных технологий, при проведении экспериментальных и теоретических исследований эксплуатационной надежности и эффективности эксплуатации горнотранспортного оборудования. Сравнительная оценка результатов теоретических исследований и практики эксплуатации техники подтвердила их сходимость с доверительной вероятностью не ниже 0,9.
Научная новизна работы заключается :
в установлении аналитических зависимостей уровня эксплуатационной надежности автосамосвалов и его элементов от глубины карьера, времени года, длительности эксплуатации;
в разработке метода расчёта норм расхода запасных частей карьерных автосамосвалов, учитывающих динамику их надёжности, качество ремонтных работ, распределение ресурса основных агрегатов и рыночную стоимость запасных частей, а так же вероятность их отсутствия;
в разработке математической модели удельных расходов для оптимизации риска возникновения дефицита запасных частей путём минимизации суммы затрат на них и потерь предприятия от простоев автосамосвалов в ТО и Р в случае отсутствия запасных частей, от недополученной прибыли, а также от недоиспользования финансовых средств при возможном излишке запасных частей.
Методы исследования При выполнении работы использованы следующие методы исследования:
экспериментальные исследования в производственных условиях, включающие сбор и обработку статистической информации по эксплуатации автосамосвалов;
методы математической статистики и теории вероятностей, используемые при анализе и обобщении статистических данных по эксплуатации карьерных автосамосвалов, определении законов распределения узлов и агрегатов машин;
математическое моделирование технологических процессов;
положения и аппарат теории надёжности технических систем.
Практическое значение для теории и практики Полученные аналитические зависимости уровня надёжности автосамосвалов от эксплуатационных факторов могут быть использованы при проектировании и в практике
эксплуатации горнотранспортного оборудования карьеров. Разработанные модель затрат для оптимизации риска возникновения дефицита и метод определения норм расхода запасных частей рекомендуются к применению на горных предприятиях для определения потребности в материально-технических ресурсах на ТО и Р разнообразных видов и условий эксплуатации техники. Полученные результаты исследования рекомендуются для использования в учебном процессе при подготовке инженеров и магистров специальностей горного профиля. Применение результатов диссертационной работы в практике эксплуатации авто само свалов позволяет минимизировать расход материально-технических ресурсов и стоимость эксплуатации техники.
Реализация результатов работы Результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде методики расчёта норм расхода запасных частей и компьютерной программы приняты к использованию на горных предприятиях АК «АЛРОСА», а также используются в учебном процессе ИрГТУ для подготовки горных инженеров и магистров по специальности 15.04.01; 15.04.02 - «Горные машины и оборудование» при изучении профильных дисциплин.
Апробация работы Основные положения работы докладывались на ежегодных научно-практических конференциях «Игошинские чтения» в ИрГТУ в период 2005-2008 годы г. Иркутск; на международном научно-практическом семинаре «Качество горнотранспортного оборудования и оптимизация его обслуживания и эксплуатации» 2007 г., г. Иркутск. Опубликовано 2 статьи в рецензируемых научных журналах и изданиях рекомендованных ВАК РФ, и 3 статьи в сборнике научных трудов «Игошинские чтения».
Личный вклад автора При непосредственном участии автора выполнен комплекс работ по наблюдению за эксплуатацией большегрузных автосамосвалов в условиях холодного климата, сбору и первичной обработке исходной информации. Создан банк данных о работе карьерных самосвалов,
позволивший автору выполнить экспериментальные и теоретические исследования эксплуатационной надежности оборудования. С участием автора проводилась реализация результатов теоретических исследований и разработка инженерных решений, имеющих практическую значимость.
Автор выражает глубокую благодарность руководителю научной работы доктору технических наук, профессору Шадрину А.И. за ценные предложения по вопросам математического моделирования, методическую помощь и поддержку в формировании идеи работы; Заслуженному работнику высшей школы, доктору технических наук, профессору Махно Д.Е. за научные консультации. Особая признательность - коллективу кафедры горных машин и рудничного транспорта ИрГТУ, специалистам и рабочему персоналу технических и ремонтных служб подразделений АК «АЛРОСА» за действенную помощь в организации сбора необходимой информации и проведении экспериментальных исследований.
Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения, содержит 26 рисунков, 10 таблиц и библиографический список литературы из 136 наименований.
Существующие методы прогнозирования ресурса машин
Обеспечить необходимый ресурс базовых конструкций и узлов машин в современных условиях возможно, используя для этого комплексный подход, а именно — применять современные компьютерные технологии при их проектировании и изготовлении, проводить натурные и стендовые испытания.
Натурные испытания на усталость необходимо проводить для наиболее ответственных деталей и узлов автомобилей. Для БелАЗ - это картер заднего моста, балка передней оси, обода колёс, рычаг задней подвески. Такие испытания дают наиболее полное представление о действительной прочности и работоспособности реальных конструкций.
Усталостная долговечность автомобильных конструкций является важнейшим параметром, определяющим срок их службы. Анализ разрушенных в эксплуатации деталей показывает, что подавляющее большинство этих разрушений есть следствие усталости металла, накапливающейся в результате действия случайной динамической нагрузки, возникающей при движении автосамосвала. Эксплуатационная долговечность автомобильных конструкций, работающих в условиях воздействия переменных нагрузок, может быть определена путём специально организованных дорожных испытаний. Однако эти испытания имеют много недостатков, основными из которых являются: 1. большая длительность; 2. высокая стоимость; 3. невозможность получения достаточно полной оценки рассеивания показателей долговечности исследуемых деталей, вследствие ограниченного числа испытываемых автомобилей; 4. невозможность получения достаточно достоверной информации о долговечности в условиях большого количества разнообразных дорожных условий.
Этих недостатков лишены лабораторные стендовые испытания. Для исследования эксплуатационной долговечности автомобильных конструкций с помощью стендовых испытаний, например, на Белорусском автозаводе соз дан испытательный комплекс, с использованием электрогидравлического оборудования фирмы «Шенк», позволяющего воспроизводить случайные режимы нагружения. Существует четыре основных способа оценки ресурса машин: 1. расчёт деталей по допустимым напряжениям; 2. вероятностные, статистические методы теории надёжности, применяемые для прогнозирования ресурса машин; 3. расчёт ресурса по эквивалентным схемам, когда привод, механизм, или машину в целом представляют в виде последовательно соединённых моментов инерции жёстких диссипативных потерь энергии, эквивалентных по динамическим свойствам фактическим значениям этих параметров машин; 4. энергетический метод, основанный на постулате, что вся энергия, теряемая в элементах машины, участвует в их разрушении, а каждая машина (деталь, узел) может рассеивать в своих элементах определённое постоянное количество энергии до наступления предельного состояния наиболее слабого звена. Всё большее развитие получают и комбинированные методы расчёта ресурса машин и механизмов.
Автосамосвал является сложным механизмом, состоящим из множества деталей и агрегатов, имеющих различный ресурс. Так, например, ресурс топливного фильтра дизельного двигателя составляет 250 м/часов, самого двигателя 14-20 тыс. м/часов, рамы автосамосвалов 60-70 тыс. м/часов, а ресурс рулевого колеса неограничен. Опорные металлоконструкции, воспринимающие нагрузку (рама), лимитируют ресурс автосамосвала в целом.
На базовые агрегаты автосамосвала приходится основная доля (50-65%) затрат на запасные части для проведения всех видов ремонта [58]. Составляющие машин можно условно классифицировать на 5 групп: - металлоконструкции; - базовые агрегаты; - системы и узлы, влияющие на безопасность движения; - расходные материалы; - прочие системы и агрегаты. Системы и узлы, влияющие на безопасность движения, требуют более жёсткого контроля при проведении ТО и должны иметь более высокую вероятность безотказной работы. Расходные материалы за счёт своего низкого ресурса требуют более частых замен. При своей незначительной стоимости их доля в затратах на запасные части составляет не более 5%. Все факторы, оказывающие влияние на ресурс узлов и агрегатов автосамосвалов можно разбить на 6 основных групп [58]: - горно-геологические условия; - уровень и характер действующих нагрузок; - природно-климатические условия; - система диагностирования технического обслуживания и ремонта; - горнотехнические условия; - качество запасных частей и ГСМ.
В настоящее время наиболее обоснованным критерием при установлении рационального эксплуатационного ресурса и срока службы автосамосвалов является минимум удельных затрат на работу автосамосвалов за весь период эксплуатации машины [59].
3акономерности распределения ресурса агрегатов карьерных автосамосвалов
Основные правила выбора критериев предельного состояния (ПС) элементов машин сводятся к следующему. ПС детали или сопряжения имеет место в одном из трех случаев: - деталь полностью потеряла свою работоспособность (произошел отказ); - параметр технического состояния детали достиг своего предельного значения, установленного нормативно-технической документацией на машину; - снижение эффективности работы детали даже без потери работоспособности до такого уровня, при котором становится высокой трудоемкость её замены и восстановления, наносится материальный или технический вред сопряженным деталям или узлам (высокие затраты, аварийный износ, снижение производительности и пр.). Аналогично ПС узла или агрегата считается достигнутым в следующих случаях: - при нарушении его работоспособности, которое может быть устра нено только капитальным ремонтом; - при снижении эффективности эксплуатации узла (агрегата), заклю чающегося, например, в чрезмерном увеличении трудовых и финансовых за трат, простоев машины из-за этого узла; — при возникновении вредных воздействий узла (агрегата) на другие узлы и агрегаты машины (высокая вибрация, шум). ПС машины имеет место, когда ПС достигают все или часть его основных узлов или агрегатов или когда эффективность ее эксплуатации снизилась до недопустимого уровня, оговоренного в нормативно-технической документации на машину или стандартах предприятия.
Критерии ПС делятся на технические и экономические, безусловные и условные, общие и локальные, прямые и косвенные. Технические критерии ПС содержат описание только технических признаков состояния машины. Экономические критерии ПС характеризуют эффективность эксплуатации машины, находящейся в различных состояниях. Безусловные критерии ПС характеризуются поломками, сколами, задирами или иными явными повреждениями, неоспоримо лишающими машину работоспособности. Условные критерии ПС отражают постепенно развивающиеся повреждения, приводящие к нарушению рабочих функций, вредному воздействию на другие элементы или создающих опасность близкого отказа. В случаях условных критериев ПС неясно, когда оно явно наступит. Причем в ряде случаев условных критериев ПС может считаться достигнутым, даже если машина не потеряла свою работоспособность. Общие критерии ПС отражают его наступление независимо от локальных (местных) особенностей эксплуатации машины. Локальные критерии отражают специфику местных условий эксплуатации, вызывающих ПС (замерзание масла и др.) Косвенные критерии ПС используют, в частности, при диагностировании состояния изделий без разборки по косвенным признакам (шуму, вибрации, расходу топлива и масла, температуре, содержанию продуктов износа в масле и др.). Для потенциально опасных объектов устанавливаются жесткие критерии ПС [107]. Для горного оборудования критерии ПС менее жесткие, так как его отказ в подавляющем большинстве случаев не приводит к катастрофическим последствиям. Для оценки момента наступления предельного состояния элементов конструкций используется моделирование с использованием метода конечных элементов [129]. Прогнозирование деградации технических систем осуществляется, например, в химической отрасли [5], однако в горнодобывающей промышленности экспертных систем прогнозирования остаточного ресурса пока не разработано.
Процесс изменения технического состояния элемента машины (детали, узла, агрегата) рассматривается во времени как процесс расходования ресурса и изменения уровня качества его эксплуатации. Уровень качества эксплуатации характеризуется удельными затратами на эксплуатацию, которые зависят от наработки между плановыми ремонтами элемента машины. При чрезмерно большой наработке между очередными плановыми ремонтами элемента машины чаще происходят отказы, в результате чего велики затраты на неплановые ремонты и незначительны затраты на плановые ремонты. В случае частого проведения плановых ремонтов элемента машины будут эффективнее предотвращаться отказы, что приведет к большим затратам на плановые ремонты и сравнительно невысоким затратам на неплановые ремонты. Если учесть, что ремонт элемента машины в неплановом порядке вызывает несравнимо больше эксплуатационных издержек, чем в случае планового ремонта, по причине более продолжительных простоев машин, дезорганизации основного процесса, то снижение числа отказов становится приоритетным в повышении эффективности эксплуатации горной техники.
По результатам измерения параметра технического состояния решение о производстве ремонта принимается в зависимости от остаточного ресурса элемента. Эти элементы нормативной базы дают представление о том, какой должна быть методика разработки, а также о степени достоверности разработанных норм расхода.
Стратегия технического обслуживания и ремонта Расход запасных частей, используемых для ремонта карьерных автосамосвалов, зависит от применяемой стратегии технического обслуживания и ремонта. Техническое обслуживание осуществляется по регламенту, рекомендованному фирмой-изготовителем машин. Ремонтные работы проводятся по графику, который составляется в соответствии с принятой стратегией ремонта. Для карьерных автосамосвалов, как и для другой технической систе мы, такой стратегией является проведение замен их основных агрегатов и узлов по мере наступления предельного состояния, требующего производства капитального ремонта. Ремонт основных агрегатов и узлов самосвалов осуществляется прогрессивным агрегатно-узловым методом. Вышедший из строя или находящийся в предельном состоянии основной агрегат должен заменяться агрегатом, взятым из оборотного фонда узлов, который пополняется новыми агрегатами путем их закупки либо капитально отремонтированными. Ремонт остальных узлов и систем карьерного автосамосвала совмещается по времени с ремонтом или заменой основных агрегатов.
Расход запасных частей существенным образом зависит от того, каким образом устанавливается наступление предельного состояния того или иного агрегата. Если при этом применяются методы и средства технической диагностики, прогнозирование остаточного ресурса, то ресурс деталей используется полностью. В таком случае расход запасных частей будет минимальным. Если для диагностики агрегатов применяются органолептические методы (то есть техническое состояние агрегата оценивается органами чувств человека), то наступление предельного состояния определяется часто либо с большим опережением, либо с большим опозданием. В первом случае имеет место значительное недоиспользование ресурса заменяемых деталей и повышенный расход запасных частей, а во втором - дополнительные издержки, связанные с производством ремонта в неплановом порядке и возможной поломкой сопряженных деталей, что также приводит к повышенному расходу запасных частей и повышению стоимости содержания техники.
Расчёт норм расхода запасных частей для ремонта карьерных автосамосвалов
Расчёт норм расхода запасных частей для ремонта автосамосвалов D-510Е, МТ3300АС, MT3300DC, БелАЗ-751311, БелАЗ-75473 и БелАЗ-754831 проводился аналогично расчёту норм на автосамосвал САТ-785 (Прил. №1-№5) по каждой марке машин и их основным агрегатам.
Расчёт норм проведен по специально разработанной программе, реализованной в электронных таблицах Excel.
Действующие Временные нормы на 2004 год расхода запасных частей автосамосвалов АК «АЛРОСА» определены в процентах от контрактной цены автомашины, в то время как разработанные ИрГТУ нормы - в процентах от рыночной стоимости автосамосвалов, включая доставку, НДС, таможенные сборы и складские расходы.
1. Разработан метод нормирования расхода запасных частей, отличающийся тем, что основан на законах распределения ресурса основных агрегатов, а также тем, что норма расхода определяется с заданным риском возникновения дефицита запасных частей.
2. Разработаны алгоритм и программа расчета норм расхода в системе электронных таблиц Excel, позволяющая рассчитывать нормы и прогнозировать расход финансовых ресурсов, вести поиск рациональных решений в зависимости от планируемой технической политики в сфере ремонта машин.
3. Разработаны нормы расхода запасных частей для ремонта автосамосвалов САТ-785, D-510E, МТ3300АС, MT3300DC, БелАЗ-75473, БелАЗ-754831 и БелАЗ-751311, эксплуатирующихся на горных предприятиях АК «АЛРОСА» (Прил. №6) . 4. Оптимизация риска возникновения дефицита запасных частей
Традиционно базой для нормирования расхода запасных частей всегда служил средний ресурс до замены детали, сборочной единицы, узла или агрегата как элемента машины. При достижении предельного износа, указанного в нормативно-технической документации на машину, узлы и агрегаты подлежат замене в соответствии с применяемым прогрессивным методом ремонта — агрегатно-узловым. Так, система планово-предупредительных ремонтов, возникшая в 30-х годах прошлого столетия, известная под названием системы ПНР, была построена на средних ресурсах составляющих элементов, распределение замен по которым дает структуру ремонтного цикла машины.
Практически ни в одной отрасли промышленности в настоящее время не производят расчёт потребности в запасных частях на 1 руб. стоимости основных фондов. Не находят применения и нормы, полученные в расчёте на единицу механизированных работ [88]. Это происходит потому, что наравне с улучшением качества выпускаемых машин увеличивается объём ремонтных работ, выполняемых на специализированных предприятиях с расширением номенклатуры восстанавливаемых деталей. Всё это ведёт к уменьшению расхода запасных частей на ремонтно-эксплуатационные нужды. Кроме того, в связи со значительным насыщением горной промышленности мощной техникой всё более широко вводятся нормы ускоренной амортизации, и производится списание изношенных машин. Это так же ведёт к относительному уменьшению расхода деталей. Несмотря на то, что затраты на запасные части ежегодно увеличиваются, дефицит быстроизнашивающихся и базисных деталей практически не исчезает [121]. Простои оборудования горных пред приятии из-за отсутствия запасных частей достигают 17 % от всех простоев в ремонте.
Подход к планированию поставок запасных частей и их использованию должен быть особенно тщательным, так как отвлечение этой части материальных средств из непосредственного участия в процессе производства способствует нерациональному использованию денежных средств, образованию сверх нормативных остатков. С другой стороны, недостаток ремонтных ресурсов приводит к значительным затратам предприятия от простоя автосамосвала из-за отсутствия запасных частей и снижения выработки машин.
Одним из путей сокращения затрат от дефицита и излишков запасных частей является определение их оптимального наличия. Для этого введём понятие риска кр возникновения дефицита запасных частей для ремонта конкретного агрегата в планируемом году. Оптимальное наличие запасных частей можно определить в конкретных условиях по минимальной сумме затрат на ремонт при оптимальном значении риска. Чем больше значение kv, тем меньше затраты от излишков запасных частей и, следовательно, меньше затраты на содержание, приобретение, доставку запасных частей. Но при этом увеличиваются затраты предприятия от дополнительных простоев автосамосвалов в ремонте и снижения выработки машин.
Изменяя значение кр становится возможным проследить динамику затрат предприятия от простоев автосамосвала, возникших из-за отсутствия запасных частей на складе в планируемый период, или потерь от их излишка. Для определения оптимального значения риска необходимо определить минимум суммарных затрат предприятия на производство ремонтов автосамосвала по причине замены конкретного агрегата.
Оценка оптимального риска возникновения дефицита запасных частей для капитального ремонта агрегатов
По результатам исследования модели суммарных затрат было установлено, что наибольшее влияние на оптимальное значение риска дефицита запасных частей оказывают доля покупных агрегатов (рис. 4.3.-а), а также доля условно-постоянных расходов в ремонте (рис. 4.3.-6). При увеличении данных показателей оптимальное значение риска дефицита запасных частей также увеличивается (с 5% до 11%).
Проведённый анализ показал, что при сокращении времени доставки с 800 до 600 часов оптимальный риск изменится в пределах 11,1% до 22,1%. А при сокращении времени доставки до 400 и менее часов, коэффициент риска возникновения дефицита можно увеличивать до значения 55,8%. При этом значении риска суммарные затраты на ремонт автосамосвала будут минимальными.
Изложенный выше метод может быть применен для оптимизации потребности запасных частей для ремонта горного, горно-транспортного и обогатительного оборудования предприятий. Применение метода в практических расчётах потребности финансовых ресурсов на приобретение запасных частей позволит оптимизировать их расход, избежать дополнительных издержек предприятия как от дефицита, так и от излишка запасных частей.
Экономическая эффективность проведенного исследования на момент составления настоящей работы определяется осуществляемым внедрением норм расхода запасных частей и материалов для обеспечения текущих и капитальных ремонтов, а также использованием на предприятиях Компании рекомендаций настоящей работы по определению. оптимального значения риска возникновения дефицита запасных частей.
Строгое нормирование расхода запасных частей для текущих и капитальных ремонтов машин и оборудования Компании исключает вынужденные простои оборудования и повышает его выработку. При применении (внедрении) норм расхода запасных частей на ремонт техники, разработанных в ходе исследования, сокращаются простои оборудования по причине отсутствия запасных частей. За счет этого увеличивается время производительной работы и выработка основного технологического оборудования.
Экономическая эффективность от внедрения. норм расхода запасных частей определена по методикам [72, 73] и основана на том, что при использовании предусмотренной в них рациональной технологии ремонтных работ улучшается организация и повышается производительность труда ремонтного персонала, повышается эффективность контроля за ходом ремонта и качество ремонтных работ, снижается опасность производственного травматизма, в результате чего сокращаются простои машин и оборудования в ремонте, увеличивается их фонд рабочего времени и производительность, снижаются штрафы за нарушение правил эксплуатации техники.
Экономический эффект от внедрения норм расходов основан на увеличении выработки машин и оборудования и уменьшении условно-постоянных расходов на единицу продукции за счет увеличения производительности труда ремонтного персонала, сокращения простоев оборудования в плановых и неплановых ремонтах и уменьшения суммы штрафов за нарушение правил технической эксплуатации оборудования.
1. Разработана математическая модель затрат, связанных с ремонтом карьерных автосамосвалов, включающая стоимость простоев машин в ремонте, недополученную прибыль и потери производства при возможном излишке запасных деталей и узлов;
2. Разработан метод оценки риска возникновения дефицита запасных частей (агрегатов) автосамосвалов в условиях кимберлитовых карьеров.
3. Разработаны алгоритм и программа расчета суммарных годовых расходов на ремонт автосамосвала в системе электронных таблиц Excel, позволяющая прогнозировать расход финансовых ресурсов с учётом оптимального риска дефицита запасных частей, вести поиск рациональных решений в зависимости от планируемой технической политики в сфере ремонта машин.
4. Выявлено, что наиболее влияющими факторами на суммарные годовые затраты, связанные с простоями автосамосвала в ремонте из-за отсутствия или излишка запасных частей, являются доля покупных агрегатов, доля условно-постоянных расходов в ремонте и время доставки запасных частей;
5. Проведенные исследования показали, что в эксплуатации карьерных автосамосвалов имеются неиспользуемые резервы снижения стоимости их содержания. Возможный экономический эффект на условно-постоянных расходах от внедрения норм расхода запасных частей на примере Удачнинского ГОКа составит 15 852 756,6 рублей в год.
Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой решена задача оптимизации потребности запасных частей большегрузных автосамосвалов в условиях карьеров, имеющая существенное технико-экономическое значение для отрасли при эксплуатации машин в регионах Севера, и отвечает требованиям п. 8 Инструкции ВАК Минобрнаук Российской Федерации.
Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы: 1. Эксплуатационная надежность горнотранспортного оборудования в условиях холодного климата зависит от срока эксплуатации, горнотехнических, климатических факторов. С увеличением глубины карьера до 500 м значение коэффициента технического использования уменьшается на 26%. В зимние месяцы Кти снижается на 14%, а выработка автосамосвалов снижается на 19%. Установлены аналитические зависимости показателей эксплуатации от влияющих факторов. Создан банк данных по эксплуатации карьерного оборудования. 2. Установлено, что распределение ресурса до капитального ремонта агрегатов соответствует в основном нормальному и логнормальному законам. 3. Разработан метод нормирования расхода запасных частей, который учитывает срок эксплуатации автосамосвалов, законы распределения ресурса основных агрегатов, риск возникновения дефицита запасных частей, а также их среднюю наработку и рыночную стоимость на начало расчётного периода.
