Введение к работе
Актуальность темы Эффективность функционирования лесного комплекса в значительной мере определяется его техническим оснащением, и в первую очередь это относится к лесозаготовительным предприятиям. Одной из основных тенденций развития лесозаготовительной отрасли, равно как и всех отраслей промышленности, является нарастающая скорость смены технологий, что влечет за собой ввод новых видов оборудования - более совершенных, более сложных. Возрастающему техническому уровню лесозаготовительных машин (ЛЗМ) должна соответствовать и более развитая система обеспечения работоспособности машин.
В современных условиях тенденциями развития
лесозаготовительных машин (ЛЗМ) являются усложнение конструкции, появление новых видов машин, как следствие, ускорение темпов обновления парка. Средства системы технической эксплуатации должны быть готовы к обеспечению работоспособности парка машин в условиях ускоряющихся темпов его качественного обновления, что возможно только на основании использования современных технологий управления работоспособностью.
Одним из перспективных направлений развития технического сервиса является вовлечение заводов-изготовителей машин и оборудования в систему реализации, ремонта и технического обслуживания своей продукции в гарантийный и послегарантийный периоды эксплуатации. Можно выделить два основных пути в этом направлении - развитие сети фирменных сервисных центров и повышение технического уровня эксплуатационных баз лесозаготовительный предприятий. Заводы должны решать вопросы обеспечения своих изделий нормативно-технической документацией, запасными частями, послегарантийным обслуживанием, обучением кадров. В настоящее время возникает актуальная потребность в поставке эксплуатационным предприятиям также и информационных средств управления эксплуатацией своей продукции.
Основные тенденции в области повышения надёжности лесозаготовительных машин представлены применением: современных CALS-технологий, основанных на международных стандартах серии ИСО 9000 и ИСО 14000. Базовыми принципами CALS-технологий являются: создание единой информационной системы предприятия, интегрированной с поставщиками оборудования, запчастей, материалов, услуг технического сервиса; фундаментальное переосмысление и радикальное перепроектирование производственных процессов на базе последних достижений науки и техники; применение интегрированных информационных моделей оптимизации
производственных процессов; ведение электронной документации. Имеется положительный опыт использования данных систем в российских высокотехнологичных областях, таких как машиностроение, добыча полезных ископаемых и других.
Однако анализ практики эксплуатации ЛЗМ показывает, что темпы развития их технической эксплуатации значительно отстают от темпов обновления парка машин, что проявляется в использовании устаревших методик планирования мероприятий технического обслуживания и ремонта (ТОиР), например, в отсутствии учета старения парка машин, сопровождаемого возрастанием количества неплановых ремонтов (HP). Это приводит к увеличению времени простоев ЛЗМ по причине неработоспособности и, как следствие, к снижению эффективности их работы. Так, доля затрат на эксплуатацию технологических и транспортных машин в структуре себестоимости лесопромышленных предприятий составляет более 20%. Доля же затрат на обеспечения работоспособности ЛЗМ может достигать 50% от себестоимости их эксплуатации. Причем простои в ремонтах составляют до 40% и более от фонда рабочего времени машин.
Эффективность использования лесозаготовительных машин (ЛЗМ) в значительной степени определяется их эксплуатационной надежностью. Эксплуатационная надежность ЛЗМ, как сложных технических объектов (ТОб), связана с эксплуатационной надежностью их структурных элементов. Несвоевременная замена элементов ЛЗМ, надежность которых снижается в процессе эксплуатации, приводит с одной стороны к снижению ресурса ЛЗМ, с другой - к снижению экономических показателей ЛЗМ от внезапных отказов и связанных с ними простоями машин. Поэтому исследования, направленные на повышение эксплуатационной надежности ЛЗМ путем совершенствования технологии обеспечения их работоспособности, являются весьма актуальными.
Цель работы - совершенствование методики повышения эксплуатационной надёжности лесозаготовительных машин (ЛЗМ) в условиях Республики Коми, направленное на совершенствование технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на основе применения информационных технологий.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Усовершенствовать методику управления СОР по техническому
состоянию на основе его доработки в соответствии с последними
достижениями в области теории надежности и управлением
техническим состоянием машин.
2. Разработать модель оценки надежности отдельных элементов машин
и их влияние на общую надежность и выполнить расчеты.
-
Установить динамику надежности по времени отдельных элементов и машин в целом.
-
Разработать модель влияния внезапных отказов на эффективность работы машин для оценки оптимального уровня надежности.
-
Разработать модели корректировки режимов ТОиР для учета возрастающего в функции срока службы количества внезапных отказов.
-
Разработать модели определения потребности в ремонтных средствах с учетом необходимости проведения неплановых ремонтов и влияния ущерба от внезапных отказов.
-
Разработать методику оптимизации процессов управления СОР ЛЗМ на основе разработанных моделей.
-
Обосновать выбор наиболее рациональной системы для управления СОР ЛЗМ на уровне предприятий по эксплуатации и ремонту машин. Разработать положения информационной АСУ на уровне предприятий - участников ЖЦ машин.
Объект исследований - лесозаготовительные машины (на примере Ponsse - ERGO).
Предмет исследований - математическая модель, алгоритмы, программы, описывающие систему обеспечения надежности и работоспособности ЛЗМ.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы структурного анализа сложных технических объектов, теории массового обслуживания, математическое и компьютерное моделирование.
Научная новизна работы заключается:
в разработке методики анализа надежности ЛЗМ, как сложных технических объектов, отличающейся оценкой влияния надежности отдельных элементов на работоспособность машин
в разработке методики сбора и обработки эксплуатационной информации, исследование эксплуатационной надежности ЛЗМ. Методики планирования мероприятий ТОР, отличающаяся учетом динамики технического состояния и возрастающей потребности в неплановых ремонтах по мере старения машин и определения потребности в ремонтных средствах с учетом необходимости проведения неплановых ремонтов и влияния ущерба от внезапных отказов
в проведении анализа автоматизированных систем управления (АСУ) технической эксплуатацией (ТЭ) и разработке рекомендаций по их внедрению на ЛЗП
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика планирования мероприятий технического обслуживания и ремонта с учетом технического состояния лесозаготовительных машин и возрастающей потребности в неплановых ремонтах по мере их старения.
-
Методика определения потребности в ремонтных средствах с учетом необходимости проведения неплановых ремонтов и влияния ущерба от внезапных отказов.
3. Результаты исследования эксплуатационной надежности ЛЗМ на
базе разработанных математических моделей, позволяющие
оптимизировать количество ремонтных постов с учётом срока службы
техники.
Практическая значимость работы: Полученные результаты исследований позволяют оценить влияние надежности отдельных элементов лесозаготовительных машин (на примере харвестера Ponsse - ERGO) на работоспособность машин. Планировать мероприятия ТОиР с учетом динамики технического состояния и возрастающей потребности в неплановых ремонтах по мере старения машин. Выполнить оптимизацию количества ремонтных постов для выполнения неплановых ремонтов.
Для планирования мероприятий технического обслуживания и ремонта лесозаготовительных машин учтена средняя наработка машин на отказ, которая в нашем случае составляет 108 часов, с учетом коэффициента старения 0.08 в год. Для организации ремонтных работ на предприятиях Республики Коми учтено оптимальное количество обслуживаемых машин, с учетом прибыли, рентабельности и возраста техники в количестве 8 единиц, с корректировкой в сторону уменьшения с увеличением срока службы.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация направлена на исследование надёжности лесозаготовительных машин, что строго соответствует пункту: 11 «Исследование надежности машин и технологического оборудования с целью обоснования нормативов их безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости» области исследования паспорта специальности 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Достоверность результатов исследований. Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается теоретическими расчётами и экспериментальными исследованиями, коэффициент значимости а=0,05, проверкой адекватности исследований по критериям Стьюдента и Фишера, апробацией, актами внедрения в производство и учебный процесс.
Личное участие автора в получении результатов.
Состоит в сборе экспериментального материала, проведении натурных экспериментов на предприятиях Республики Коми и обобщении результатов исследований проведенных автором. Автор разрабатывал методики исследования, проводил обработку экспериментальных данных, составлял и исследовал математические и компьютерные модели; формулировал теоретические положения, практические рекомендации и полученные выводы.
Реализация результатов работы. Научные результаты исследования приняты к внедрению в ООО Научно-производственное предприятие «Леспромсервис». Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры МиОЛК «СЛИ» в рамках проведения практических занятий и лабораторных работ по дисциплинам: теория и конструкция ЛМ и ГМ, техническая эксплуатация лесных машин и оборудования.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на всероссийских и международных
конференциях таких как научной конференции студентов и аспирантов
(Вологда, 2004); научно-технической конференции преподавателей и
сотрудников СЛИ (Сыктывкар, 2009, 2010, 2011, 2012); всероссийской
научно-практической конференция «Наука-Технология-
Ресурсосбережение» (Вятка, 2006); российской научно-практической конференции (Оренбург, 2009); международной молодежной научной конференции ( Ухта, 2005 ); международной научно-практической конференции «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» (Нижний Новгород, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ объемом 2,2 п.л., (авторский вклад 60%), в том числе три авторские статьи (0,7 п.л.); три статьи в периодических изданиях рекомендованных ВАК( 0,75п.л.), авторский вклад 75%.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация содержит: 159 страниц текста, включающих 16 таблиц, 50 иллюстраций, 11 приложений. Список литературы содержит 108 назв., из них 5 на иностранном языке.
