Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ состояния вопроса 16
1.1 Анализ ситуации с использованием СМ в РФ 16
1.2 Теоретические исследования по вопросам организации ТОР машин 19
1.3 Анализ практики организации процессов ТОР машин 33
1.4 Теоретические исследования по организации процессов МТО эксплуатации машин 41
1.5 Анализ практики организации процессов МТО эксплуатации машин 47
1.6 Выводы по первой главе 51
1.7 Цель и задачи исследований 53
Глава 2 Методика обеспечения работоспособности строительных машин по техническому состоянию 55
2.1 Разработка, общей стратегии обеспечения работоспособности строительных машин по техническому состоянию 55
2.1.1 Структурная схема обеспечения работоспособности сложного технического объекта по техническому состоянию 55
2.1.2 Составление перечня элементов, эксплуатируемых с контролем уровня надежности, с контролем параметров технического состояния, по наработке и до отказа 57
2.2 Методика планирования ТОР по состоянию с контролем уровня надежности 59
2.2.1 Планирование ТОР по общему уровню надежности машин 59
2.2.2 Планирование ТОР с учетом надежности отдельных элементов и критичности их отказов 66
2.2.2.1 Исследование надежности парка строительных машин по эксплуатационной информации 66
2.2.2.2 Определение характеристик надежности машины как сложной восстанавливаемой системы 72
2.2.2.3 Анализ видов, последствий и критичности отказов объекта эксплуатации 73
2.3 Методика планирования ТОР с контролем параметров технического состояния 81
2.3.1 Параметры технического состояния объектов и их изменения : 81
2.3.2 Разработка модели динамики параметров технического состояния элементов машины 84
2.3.3 Требуемые данные и материально-техническое оснащение для управления технической эксплуатацией машины по параметрам технического состояния 87
2.3.4 Определение предельных значений параметров технического состояния объектов на примере длительности рабочего цикла и объемного КПД гидропривода экскаватора 88
2.4 Выводы по второй главе 90
Глава 3 Методика планирования процессов материально-технического обеспечения строительных машин запасными частями 93
3.1 Исходные теоретические положения по организации. процессов материально-технического обеспечения 93
3.2 Элементы, заменяемые по факту их случайного отказа 96
3.3 Элементы, заменяемые по наработке 102
3.3.1. Оценка надежности элементов-машин с помощью теории-массового обслуживания 102
3.3.2. Определение параметров законов распределения наработки на отказ 104
3.3.3. Разработка модели оптимизации количества замен по удельным затратам и надежности заменяемых элементов 109
3.4 Элементы, заменяемые по состоянию с контролем уровня надежности 112
3.5 Элементы, заменяемые по состоянию с контролем параметров технического состояния 116
3.6 Методика расчета в Excel страхового запаса запасных частей с заданной вероятностью удовлетворения потребности 123
3.7 Управление резервом запасных частей с целью-минимизации ущерба от простоев по причине их отсутствия 127
3.8 Выводы-по третьей главе 132
Глава 4 Разработка практических рекомендаций и технико-экономическая эффективность, предлагаемых решений 134
4.1 Управление МТО с помощью ИАСУ ТЭ. 134
4.1.1. Анализ практики организационных процессов- МТО- эксплуатации СМ 134
4.1.2 Методика сбора и обработки эксплуатационной информации с использованием ИАСУ ТЭ 144
4.1.3 Описание опыта применения внедренной ИАСУ ТЭ для управления процессами МТО 148
4.2 Расчет экономического эффекта от внедрения ИАСУ ТЭ 149
4.2.1. Годовой.экономический эффект, связанный с обработкой информации в автоматизированной системе по сравнению с обработкой» информации традиционными методами 149
4.2.2 Расчет эффекта от эксплуатации основных фондов 153
4.3. Выводы по четвертой главе 159
Заключение 160
Литература 162
Приложения 179
- Теоретические исследования по организации процессов МТО эксплуатации машин
- Исследование надежности парка строительных машин по эксплуатационной информации
- Разработка модели оптимизации количества замен по удельным затратам и надежности заменяемых элементов
- Методика сбора и обработки эксплуатационной информации с использованием ИАСУ ТЭ
Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность использования строительных машин (СМ) в значительной степени определяется их надежностью. Надежность СМ, как сложных технических объектов (ТОб), связана с их структурой и надежностью структурных элементов. Несвоевременная замена элементов, надежность которых снижается в процессе эксплуатации, приводит с одной стороны к недоиспользованию ресурса, с другой – к экономическому (или другому) ущербу от внезапных отказов и связанных с ними простоями машин. Поэтому исследования, направленные на повышение надежности машин путем совершенствования технологии обеспечения их работоспособности, можно считать одним из основных направлений повышения эффективности СМ.
Основными тенденциями развития средств механизации строительства являются усложнение конструкции, расширение номенклатуры и появление новых видов СМ, сокращение цикла «проектирование-производство-поставка оборудования» до 1…2 лет. В таких условиях, ускоряющихся темпов качественного и количественного обновления парка СМ, система технической эксплуатации (СТЭ) должна быть готова к обеспечению его работоспособности, что возможно только на основании использования современных технологий управления СТЭ СМ.
Однако анализ практики эксплуатации СМ показывает, что темпы развития СТЭ значительно отстают от темпов обновления парка машин, что проявляется в использовании устаревших методик планирования мероприятий технического обслуживания и ремонта (ТОР) СМ и материально-технического обеспечения (МТО) запасными частями (ЗЧ), например, отсутствии учета старения парка машин, сопровождаемого возрастанием количества неплановых ремонтов (НР), возрастанием потребности в ЗЧ. Это приводит к увеличению времени простоев СМ по причине неработоспособности и, как следствие, к снижению их эффективности.
Исследования, связанные с повышением надежности и эффективности ТОб, входят в комплекс мероприятий управления жизненным циклом (ЖЦ). Мировые тенденции в данной области представлены применением: CALS-технологий (Continuous Acquisition and Lifecycle Support – непрерывная информационная поддержка поставок и ЖЦ продукта), базирующихся на международных стандартах серии ИСО 9000 и ИСО 14000; использовании современных информационных технологий, реализованных в системах комплексного управления основными фондами (Enterprise Asset Management – EAM) и др.
В России одним из основных руководящих документов, определяющих основные направления совершенствования системы обеспечения работоспособности СМ в соответствии с указанными мировыми тенденциями, являются выпущенные в 2003 году Госстроем России «Методические указания по разработке и внедрению системы управления качеством эксплуатации строительных машин» (МДС 12-12.2002), которые также предлагают подходить к построению СТЭ СМ с учетом положений стандартов ИСО 9000, но не дают готовых практических решений.
В связи с этим, разработка методики совершенствования системы обеспечения работоспособности СМ, направленной на улучшение планирования мероприятий ТОР и МТО на основе теоретических исследований и применения информационных технологий является актуальной научно-практической задачей.
Актуальность представленной работы определяется ее значимостью для теоретического и практического развития вопросов совершенствования системы обеспечения работоспособности СМ, повышения безопасности и эффективности их использования.
Основные разделы диссертации разрабатывались в рамках инновационной научно-исследовательской работы (НИР) СПбГАСУ № ИН5-08 «Совершенствование технической эксплуатации строительной техники на основе информационных технологий».
Объект исследований – СМ, парк СМ управления механизации.
Предмет исследований – система обеспечения работоспособности СМ, а именно составляющие технической эксплуатации (ТЭ) – системы ТОР и МТО.
Цель диссертационного исследования – разработка методики совершенствования системы обеспечения работоспособности СМ, направленной на улучшение планирования мероприятий ТОР, совершенствование процессов МТО на основе теоретических исследований и применения информационных технологий.
Основные задачи, решение которых обеспечивает достижение поставленной цели:
-
Анализ теории и практики совершенствования составляющих ТЭ СМ – систем ТОР и МТО.
-
Совершенствование стратегии обеспечения работоспособности СМ по техническому состоянию (ТС).
-
Разработка методики планирования мероприятий ТОР с учетом динамики ТС СМ.
-
Разработка методики планирования процессов МТО запасными частями (ЗЧ) с учетом динамики ТС элементов СМ и теории управления запасами.
-
Разработка методики организации процессов ТОР и МТО с помощью автоматизированной информационной системы управления технической эксплуатацией (ИАСУ ТЭ).
Методология настоящей работы использует методы анализа структурной надежности сложных ТОб, теории массового обслуживания и управления запасами, математическое и компьютерное моделирование, информационные технологии.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методики обеспечения работоспособности СМ, базирующейся на научно обоснованных теоретических и технических решениях, направленной на повышение эффективности использования строительной техники и имеющей существенное значение для механизации строительства. В ходе разработки методики и на основании сформулированной цели и задач было выполнено следующее:
-
Установлены закономерности динамики ТС элементов машин, основанные на исследовании парков СМ в управлениях механизации г. Санкт-Петербурга.
-
Разработана стратегия обеспечения работоспособности СМ по ТС, основанная на дифференцированном подходе к элементам машин, возможные отказы которых имеют различное влияние на надежность машины в целом и требуют разного подхода к планированию периодичности их ТОР или замен.
-
Разработана методика планирования мероприятий ТОР СМ, описывающая планирование:
по общему уровню надежности машин, оцениваемому коэффициентом готовности и содержащая модели:
планирования мероприятий ТОР с учетом динамики ТС и возрастающей потребности в неплановых ремонтах по мере старения СМ;
расчета вероятностей состояний машины.
по состоянию с контролем уровня надежности элементов машин, и содержащая модели:
расчета характеристик надежности машины как совокупности взаимосвязанных отдельных элементов;
оценки критичности отказов элементов машины (на примере гидропривода крана КС-5473);
оценки надежности элементов машин с помощью теории массового обслуживания;
по состоянию с контролем параметров ТС элементов машин, и содержащая модели:
динамики параметров ТС элементов машины;
оценки предельных значений параметров элементов машины;
прогнозирования остаточного ресурса элементов машины.
-
Разработана методика планирования процессов МТО СМ ЗЧ, описывающая планирование:
по факту случайного отказа элементов машин, содержащая модели расчета параметров МТО в зависимости от надежности элементов машин и заданного уровня риска от внезапных отказов.
по наработке элементов машин, содержащая модели планирования периодичности и количества замен по удельным затратам и надежности заменяемых элементов.
по состоянию с контролем уровня надежности элементов машин, содержащая модели расчета количества замен элемента за срок службы машины с учетом разброса значений ресурса заменяемого элемента.
по состоянию с контролем параметров ТС элементов машин.
Также данная методика описывает планирование страхового запаса ЗЧ машин с учетом разработанной методики управления резервом ЗЧ, позволяющей минимизировать ущерб от простоев машин по причине отсутствия запчастей.
-
Разработана методика сбора и обработки эксплуатационной информации с помощью ИАСУ ТЭ, включающая реализованные в компьютерных программах математические модели оптимизирующие процессы планирования ТОР и МТО.
-
Разработаны структура и состав базы данных ТЭ отдельной СМ, составлены базы данных по СМ.
Обоснованность и достоверность теоретических моделей подтверждена результатами расчетов по специально разработанным математическим компьютерным программам для реальных производственных условий и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность в виде ИАСУ ТЭ, баз данных ТЭ СМ, методик по совершенствованию процессов обеспечения работоспособности СМ.
Практическая ценность заключается в разработке методик:
планирования мероприятий ТОР с учетом динамики ТС элементов СМ по мере их старения;
планирования процессов МТО ЗЧ СМ на основе моделей динамики ТС элементов машин и теории управления запасами;
сбора и обработки эксплуатационной информации с помощью ИАСУ ТЭ;
применения ИАСУ ТЭ и формирования баз данных ТЭ СМ.
На защиту выносятся:
-
Результаты анализа практики организации функционирования систем ТОР и МТО на предприятиях по эксплуатации СМ и исследования ТС парка СМ в управлениях механизации г. Санкт-Петербурга.
-
Методика планирования мероприятий ТОР СМ с учетом динамики ТС машин по мере их старения.
-
Методика планирования процессов МТО СМ ЗЧ с учетом динамики ТС элементов машин и теории управления запасами.
-
Совокупность теоретических положений, содержащая математические модели совершенствования процессов обеспечения работоспособности СМ, а именно:
прогнозирования остаточного ресурса по эксплуатационной информации как СМ в целом по динамике коэффициента технической готовности, так и её отдельных элементов по динамике интенсивности отказов и параметров ТС;
прогнозирования потребности в НР СМ и корректировки планов проведения мероприятий ТОР в зависимости от возраста машины;
расчета вероятностей состояний СМ и оценки надежности её элементов с помощью теории массового обслуживания;
расчета характеристик надежности СМ как совокупности взаимосвязанных отдельных элементов;
оценки критичности отказов элементов СМ (на примере гидропривода крана КС-5473);
расчета параметров МТО ЗЧ в зависимости от уровня надежности элементов СМ и степени риска от их внезапных отказов;
оптимизации количества замен элементов СМ по удельным затратам и надежности заменяемых элементов;
количества замен элемента за срок службы СМ с учетом разброса значений ресурса заменяемого элемента;
расчета страхового запаса ЗЧ машины с заданной вероятностью удовлетворения потребности в них;
управление резервом ЗЧ СМ с целью минимизации ущерба от простоев машины по причине их отсутствия.
-
Методика сбора и обработки эксплуатационной информации с помощью ИАСУ ТЭ СМ.
Публикации. Основные положения исследования опубликованы в 16 научных работах, в том числе в 2 монографиях, двух статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено свидетельство о государственной регистрации базы данных, подана заявка на полезную модель.
Апробация работы. Основные результаты исследований диссертации докладывались и обсуждались на 7-ми научных, 6-ти международных научно-технических конференциях СПбГАСУ.
Реализация результатов работы. На основе представленных в диссертации научных исследований и инженерных разработок были созданы и внедрены:
-
ИАСУ ТЭ СМ на базе программно-информационного комплекса TRIM PMS, разработки НПП «СпецТек», в управлении механизации - филиале ОАО «Метрострой» (г. Санкт-Петербург).
-
Материалы диссертационной работы используются в курсе лекций и в расчетно-аналитических заданиях по дисциплинам «Технология машиностроения, производство и ремонт ПТМ и СДМ», «Ремонт средств механизации и автоматизации», «Эффективность применения машин» для студентов специальностей «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и «Механизация и автоматизация строительства».
-
Вариант информационно-аналитической системы «Эксплуатация парка строительных машин» используется на практических и лабораторных занятиях по дисциплине «Эксплуатация и ремонт строительных машин» для студентов вышеуказанных специальностей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 231 страницу текста, включающую 9 таблиц, 103 иллюстрации,15 приложений. Список литературы содержит 177 наименований.
Теоретические исследования по организации процессов МТО эксплуатации машин
Профилактические системы предусматривают проведение управляющих воздействий в плановом порядке с установленной периодичностью для предупреждения возникновения отказов машины в процессе работы. Поэтому их называют также планово-предупредительными. Это более прогрессивные стратегии по сравнению с аварийно-восстановительной. При прочих равных условиях и реализации планово-предупредительной системы ТОР уровень работоспособности машин возрастает в 1,2... 1,7 раза по сравнению со стратегией только устранения отказов и неисправностей, трудовые затраты сокращаются на 20:..25%, расход топлива - на 15...20%, выброс токсичных веществ в атмосферу сокращается в 2 раза [84].
Проведение профилактических управляющих воздействий по наработке не предусматривает оценку фактического состояния машины в целом и отдельных сборочных единиц. Причем возможны два варианта этой стратегии: по плановой наработке и по фактической наработке. В последнем случае необходима налаженная система сбора и обработки эксплуатационной информации с целью корректировки плана ТОР в зависимости от фактической наработки машин.
Плановая замена агрегатов и ремонтных комплектов ведет к тому, что ресурс, заложенный в их конструкции, реализуется иногда лишь на 40...60%. Ненужные ремонтные воздействия и большой остаточный ресурс заменяемых элементов в значительной степени снижают эффективность технической эксплуатации машин.
И в то же время, стратегия» ТОР по плановой наработке, вследствие возможности изменения технического состояния СМ более интенсивно, чем в среднем по парку, не исключает возможность возникновения отказов (а из-за этого-и аварий) машины в процессе её работы, т.е.до проведения плановых ремонтных воздействий.
Стратегия профилактических управляющих воздействий по наработке применяется в обязательном порядке для машин, находящихся на гарантийном и сервисном обслуживании, а также поднадзорных государственным органам (Ростехнадзор, Гостехнадзор, автоинспекция).
Система профилактического ТОР по фактическому техническому состоянию лишена перечисленных недостатков. Периодический контроль технического состояния машины по основным диагностическим параметрам позволяет организовать своевременное проведение ремонтных воздействий и благодаря этому не только- предотвратить отказы отдельных составных частей, но- и повысить уровень надежности машиньг в. целом. Проведение профилактических ремонтных воздействий в строгом соответствии с действительной потребностью машины, позволяет исключить ненужные ремонтные операции и за счет этого снизить затраты на ремонт.
Превентивная стратегия ТОР содержит черты стратегий по наработке и по техническому состоянию и предусматривает проведение технических воздействий (ТВ) в интервале между периодами интенсивного использования техники, в течение которых ТВ должны быть сведены к минимуму. Цель данной стратегии — обеспечение требуемого уровня надежности машины в течение длительного периода времени (полгода и более). Применение превентивной стратегии целесообразно для сезонно используемой техники, особенно в условиях территориальной удаленности от ремонтных баз.
Комбинированная стратегия ТОР применяется в случае, когда невозможно или нецелесообразно придерживаться какой-то одной стратегии. Например, если эксплуатационное предприятие не имеет возможности оценивать техническое состояние некоторых основных узлов машины. При этом часть агрегатов будет обслуживаться по наработке, а часть по техническому состоянию. Фактически все стратегии ТОР в той или иной степени являются комбинированными, т.к. всегда будут иметься узлы, техническое состояние которых невозможно продиагностировать. Также часть деталей целесообразно- заменять только по факту отказа (например; бампер или светоизлучающую лампу).
Вершиной, если можно сказать, развития- стратегии ТОР является индивидуальная, построенная оптимальным образом для каждой конкретной машины. Критериями оптимальности могут служить показатели: надежности (коэффициент готовности, вероятность безотказной работы, наработка на отказ), технические (производительность), экономические (минимум затрат, максимум прибыли), безопасности, экологичности, максимального соответствия требованиям госорганов и т.д. Причем сами критерии, а также их значения меняются по мере старения машины, как физического, так и морального. Соответственно будут корректироваться и режимы ТОР:
Полномасштабное применение индивидуальной стратегии в настоящее время отсутствует - развитие науки и практики ТЭ машин не достигло требуемого уровня. Имеется опыт использования отдельных положений такой стратегии вавиации [30], на транспорте [54, 120].
Вопросами корректировки режимов ТОР занимались практически, все исследователи в области эксплуатации технических систем: В.А. Аллилуев, Б.Н. Бирючев, Н.Г. Гаркави, СВ. Далецкий, В.А. Зорин, А.В. Каракулеву Б.Г. Ким, Т.Н. Кириллов, Н.В. Коценко, Е.М. Кудрявцев, Е.С. Кузнецов, Е.С. Локшина, И.А. Луйк, А.Н. Максимов, В.М. Михлин, Б.Д. Прудовкий, Э.А. Сухарев, A.M. Шейнин и другие. Периодичность ТВ-ученые рекомендуют определять по значению определенного критерия, изменяющегося по времени использования машины. В качестве критериев принимают показатели надежности (интенсивность отказов, вероятность безотказной работы, заданная вероятность выполнения задания, коэффициенты готовности и технического использования), безопасности (как функция надежности), технические показатели машины (производительность, максимальное усилие на рабочем органе и другие характеристики) и отдельных узлов (подача насоса при максимальном давлении, люфты в соединениях, расход топлива и масел, количество примесей в маслах, состав выхлопных газов и другие измеряемые параметры), экономические показатели (минимум эксплуатационных затрат, максимум прибыли и т.д.). Состав операций рассчитывают в зависимости от интенсивности изменения показателей и свойств деталей, узлов, эксплуатационных материалов.
Учет влияния свойств технического объекта (ТОб) и внешней среды производится путем введения корректирующих коэффициентов, отражающих: типоразмер машины, производителя, интенсивность и сменность работы, климатические условия,-сезонность и прочее.
Исследование надежности парка строительных машин по эксплуатационной информации
Система МТО в данной работе рассматривается как часть СТЭ машин. В таком, частном, случае её можно определить, как способность обслуживающей организации обеспечивать необходимые ресурсы для проведения ТОР объекта при заданной стратегии и в заданных условиях (согласно ГОСТ 18322-78).
Принципы планирования и управления запасами частей для ремонта машин. Ранее действовавшая (до 1991г.) командно-административная система МТО была основана на сочетании отраслевого и территориального принципов распределения материальных ресурсов и осуществлялась государственным комитетом СССР по материально-техническому снабжению (Госснаб СССР), на который было возложено управление материально-техническим снабжением всех отраслей народного хозяйства, отраслевыми органами материально-технического снабжения союзных и союзно-республиканских министерств и ведомств (Госснабами); органами материально-технического снабжения республик, а также предприятий и организаций местного подчинения.
С переходом к рыночной экономике функции государственного планирования, управления и распределения материальных ресурсов утратились. Сейчас оборот продукции производственно-технического назначения основывается на рыночном отношении платежеспособного спроса и предложения, приобретая черты рыночного распределения.
Сложившаяся ситуация требует новых подходов к проблемам МТО любого предприятия. В данных условиях ПЭСМ заинтересованы в объективной оценке потребности в запасных частях (34) и агрегатах и оптимизации их запасов.
Различным научно-теоретическим- и практическим аспектам оптимизации МТО запасными частями машин посвящены работы многих отечественных и зарубежных учёных, в частности, Б.А. Аникина, Д.Дж. Бауэрсокса, Н.Ф. Билибной, Д.П. Волкова, A.M. Гаджинского, Б.Л. Геронимуса, Е.А. Гордона, М.Е. Залмановой, Е.А. Индикта, К.В. Инютиной, Е.С. Кузнецова, B.C. Лукинского, Л.Б. Миротина, Г.М. Напольского, Ю.М. Неруша, С.Н. Николаева, В.И. Сергеева, A.M. Шейнина, В.А. Щетины и др. Однако, общепринятой и соответствующей современным условиям функционирования организации по эксплуатации машин точки зрения на эту проблему не существует.
Т.к. система МТО неразрывно связана с системой ТОР машин и обладает свойством подчиненности, т.е. от того как эффективно работает система ТОР зависит количество и периодичность технических воздействий на объект, а, следовательно, и потребность в запасных частях. Поэтому многие результаты исследований, представленных выше, связанных с системой ТОР могут быть отнесены и к системе МТО.
Так же известно, что наиболее прогрессивными являются стратегии организации ТОР по фактическому техническому состоянию и, конечно, индивидуальная, выстраиваемая, оптимальным образом для каждой единицы техники в соответствии с ее возрастом, характером использования, внешними условиями, возможностями эксплуатирующего предприятия." Для их реализации в полной мере, в соответствии с принципом подчиненности, необходимы соответствующие стратегии МТО запасными частями. Построение таких стратегий МТО возможно только при наличии развитой системы сбора и обработки эксплуатационной информации, планировании технических воздействий. Эти функции должна выполнять ИАСУ ТЭ. Исходной информацией для нормирования запасных частей в современных условиях могут служить данные о фактическом расходе запасных частей со склада за известный период или статистические характеристики ресурса частей машины. Нормирование запасных частей на основе характеристик их ресурсов позволяет точнее учитывать меняющиеся? условия эксплуатации машин: изменение объемов работы, возрастной состав парка машин и т.п. В- соответствии с МДЄ 12-08:2007 МТ0? запаснымш частями: СМ« необходимо организовывать по системе управления; качеством эксплуатации ЄЖ Обзор основных методов и моделей расчета параметров МТО 34 машин. Вопросам расчета параметров МТО 34 уделяется большое внимание, что подтверждается многообразием подходов к решению данной задачи. Важнейшимииз них являются [ 171 ]: - наличие различных сфер применения расчетных методов (проектирование, эксплуатация- и ремонт, планирование и распределение); - использование в расчетах различного аналитического аппарата (где наиболее распространенными являются теория восстановления; теория надежности, теория прогнозирования); - привлечение: различных источников информации (вероятностно-статистические модели оценки ресурсовдеталей, данные, наблюдений за-подконтрольной эксплуатацией групп машин, результаты микрометрирования деталей, поступающих в ремонт ит.д:); . Из множества методов и моделей, используемых в расчетах параметров МТО64, можно выделить следующие основные: - расчет средних норм расхода 34 [96], учитывающий; среднюю-наработку машины до первой замены, элемента Т(1) и коэффициент (3 учитывающий уменьшение ресурса элемента вследствие общего старения машины и несовершенства технологического процесса ремонта. Для этого метода общее число замен 34 за весь срок службы машиныбудет: __ тР.ср-т(1) р-т(і) к 1) здесь ТрХр — средний ресурс машины до списания. Указанный метод имеет допущение, снижающее его достоверность, так как не учитывает разброс ресурса элемента машины. - расчет норм-расхода 34, исходя из заданной вероятности отсутствия простоев (при установившемся потоке отказов) [96]. Расчет позволяет определить такие нормы запаса частей,, которые с любой, наперед заданной вероятностью гарантируют отсутствие простоев машины, из-за нехватки частей в течение планируемого периода: Метод расчета приемлем при? любом1 числе машин, если ресурс частей описывается экспоненциальным законом- (отказы носят внезапный характер, например, разбивание лобового стекла и т.п.), а также может быть распространен на большие группы машин, разнородных по наработке и сроку службы, когда ресурс описывается любым законом распределения вероятностей. В" первом и втором случаях, когда отказы нормируемых деталей, происходят на разных, машинах и не связаны друг с другом, число отказов за планируемый промежуток времени, описывается законом Пуассона:
Разработка модели оптимизации количества замен по удельным затратам и надежности заменяемых элементов
Одним из основных методов анализа надежности и безопасности промышленного оборудования» является анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО), или FMECA (в англоязычной формулировке). Для реализации этого подхода в практических целях во многих странах разработаны соответствующие национальные и фирменные стандарты, а также международный стандарт МЭК. В Российской Федерации для анализа видов и последствий отказов применяют государственный стандарт ГОЄТ 27.301-95.
АВПКО проводят с целью обоснования, проверки достаточности, оценки эффективности и контроля за реализацией управляющих решений, направленных на совершенствование конструкции, технологии изготовления, правил эксплуатации, системы ТОР объекта и обеспечивающих предупреждение возникновения и/или ослабление тяжести возможных последствий его отказов, достижение требуемых характеристик безопасности, экологичности, эффективности и надежности.
АВПКО в общем случае представляет сочетание качественного анализа видов и последствий отказов объекта с количественными оценками их критичности выявляемых при анализе, как возможных, так и наблюдаемых отказов при испытаниях и в эксплуатации объекта.
Важным вопросом организации управления надежностью является задача сбора данных об отказах оборудования. Часто сложно определить, случился ли отказ либо это повреждение, особенно для резервированного оборудования. Также причиной неверной статистики повреждений и отказов часто бывает нежелание эксплуатационников и ремонтников указывать в документах такие события, тем более, если они устраняются в короткое время. Для обеспечения сбора достоверных данных необходимо изменить мотивацию сотрудников по учету отказов и повреждений.
Особого внимания с точки зрения повышения надежности заслуживает гидропривод, как наименее надежная система строительных машин. Поэтому именно на примере гидросистемы построены основные положения работы.
Элементы гидропривода (насосы, распределительные устройства, силовые исполнительные агрегаты, рукава высокого давления — РВД, резинотехнические изделия — РТИ и другие), образующие структуру гидропривода, находятся- в сложном функциональном взаимодействии в процессе применения гидропривода. Они выполняют разную функцию, имеют разную частоту использования, отличаются вариацией нагруженности и, следовательно, отличаются скоростью исчерпания ресурса. Прочностная и параметрическая равнонадежность элементов гидропривода не может быть достигнута при вариации качества изготовления, функциональной значимости и критичности отказов элементов, гидропривода. Требуется качественная оценка по диапазону условий взаимодействия агрегатов и их эксплуатационного использования, по критерию функциональной надежности и влияния на работоспособность гидропривода..
Количественная оценка надежности гидропривода технологического оборудования СМ; проводимая на базе данных эксплуатационной надежности (вид отказа, процентное количественное проявление отказов,по элементам гидропривода), не позволяет в полном объеме учесть влияние функциональной значимости отдельных гидроэлементов, структуры гидросистемы, степень их резервирования, вид системы управления распределительными элементами. Для успешного решения задачи обеспечения необходимого и достаточного уровня надёжности гидропривода и его элементов в послеремонтный период гидрофицированных машин необходима оценка критичности видов отказов. Так как в процессе ремонта на машину могут устанавливаться агрегаты, находившиеся в эксплуатации, то их правильный подбор для различных групп привода представляется делом первостепенной важности. Известно, что оценка критичности только по интенсивности отказов или только по тяжести последствий может привести либо к серьёзным техническим проблемам в эксплуатации, либо к излишним экономическим затратам (в случае необоснованной замены агрегатов на новые). Для более объективной оценки последствий отказов целесообразно ввести некоторый обобщенный критерий. В общем случае этот критерий должен учитывать экономический фактор, что, однако, в настоящее время достаточно затруднительно, т. к. в подавляющем большинстве случаев отсутствуют единые нормы и расценки, и предприятия пользуются договорными ценами. Структурный анализ гидросхем позволяет выделить в них группы, которые играют разную роль в обеспечении работоспособности машины, и соответственно критичность отказов по каждой группе будет различна. В качестве примера рассмотрим структурную схему гидропривода крана КС-5473 грузоподъёмностью 25 т (см. рисунки 2.14, 2.15). Для оценки критичности отказов по группам проведём качественный анализ их последствий для системы. Каждый из видов отказов і = 1,2,..., щ относят к одной из установленных степеней жёсткости j = 1,2, ...,П/. Каждая степень жёсткости характеризуется одинаковыми или близкими последствиями отказов для системы в целом. Для каждой степени жёсткости устанавливается весовой коэффициент Kj, причём для наиболее лёгкой по последствиям степени жёсткости Kj принимаем равным 1. В работе [156] рекомендуется для степеней жёсткости весовой коэффициент устанавливать равным отношению экономических потерь, соответствующих отказам данной степени жёсткости к экономическим потерям при отказах первой степени жёсткости. Эта методика не может непосредственно быть использована для гидроприводов грузоподъёмных и строительных машин: - во-первых, в связи с вышеизложенными соображениями.
Методика сбора и обработки эксплуатационной информации с использованием ИАСУ ТЭ
Методика основана на применении пакета «Анализ данных» и использовании «Сводных таблиц» Excel. Страховой запас оценивается на основании колебаний потребности по периодам эксплуатации машин;: (по месяцам) без учета;сезонных колебаний.. Алгоритм методики.следующий: - данные из информационной системы экспортируются в таблицу Excel; - данные анализируются8 с использованием «Сводных таблиц», в результате получается распределение потребности в, 34 по заданным периодам времени; например, по месяцам; - с:помощью встроенных математических:операторов Excel:оцениваются? параметры распределения потребности- в 34 по месяцам: среднее. "значение" (Qcp), стандартное отклонение закон распределения-(обычно-принимается нормальный); - выбирается вероятность удовлетворения потребности; в 34 (например;. 95%), по которой рассчитывается коэффициент страхового запаса Ксз; - определяется страховой запас Запчасти со; склада уходят неравномерно, поэтому возникает потребность в создании определенного страхового запаса. В различной зарубежной литературе по логистике и управлению складом,, в частности, в американской и английской, литературе используется аналогичное понятие «Service level», а в немецкой «Servicegrad». Чем выше уровень сервиса, тем выше страховой запас, тем выше издержки на хранение запаса. Для различных складов и точек реализации запасных частей принимают разные уровни сервиса. Чем выше склад в системе логистики фирмы, тем должен быть выше уровень сервиса. Так, если в магазин приходит покупатель, то с вероятностью 85% его потребность в запчастях удовлетворят полностью. В свою очередь магазин должен обращаться на склад к оптовику, у которого будет 90% всех нужных магазину запчастей в наличии и он их будет готов отгрузить сразу. Оптовик же может закупать запчасти у импортера запчастей на региональном или центральном складе, при этом уровень сервиса с первого обращения по удовлетворению заявок будет уже выше около 95%. Вообще даже для крупных региональных складов нормальным считается уровень сервиса 95 - 96%. Если сделать уровень сервиса 100%, то придется хранить все запчасти от оборудования, а это очень дорого. Для расчета нужны данные по реальной потребности в запасных частях со склада. Эти данные экспортируются из информационной системы и помещаются в таблицу Excel. Далее с помощью «Мастера сводных таблиц» Excel данные группируются и обрабатываются (алгоритм построения таблицы группировки данных с помощью «Мастера сводных таблиц» приведен в приложении К). На основании полученных данных рассчитывается необходимое количество запасных частей в месяц. Для вычисления среднемесячного значения Qcp реализуемых запасных частей формула Excel будет иметь вид «=СРЗНАЧ(В2:М2)» (рисунок 3.29, столбец N). По результатам вычислений получили Qcp = 64,25 детали. Далее нужно рассчитать объем страхового запаса. Нетрудно заметить, что потребности в-детали с арт. 667723 на складе в период 05.2009 — 09.2009 превышают среднее- значение Qcp (см. приложение К, рисунок 8). Получается, что если не создать какой-то дополнительный страховой запас.в эти месяцы, то потребность в запчастях не будет удовлетворена. Это недопустимо. Многие управленцы складом считают, что следует принимать максимальный, объем реализации, т.е. Qpeaji = 111 (пятый месяц), но это неправильно, так поддержание такого высокого запаса на складе очень дорого. Обычно принимают какой-то определенный процент удовлетворения спроса или уровень сервиса (service level), „например, 95%, это означает, что в 95 случаев из 100, такого запаса хватит для удовлетворения месячной потребности.
Аналитики считают, что распределение потребности в запасных частях достаточно адекватно описывается нормальным законом распределения (рисунок 3.30). Зная стандартное отклонение, мы можем вычислить площадь диаграммы под кривой нормального распределения. То есть вероятность 0,95 найдем по таблице нормального распределения; и, следовательно; сможем рассчитать необходимый страховой запас.
В Excel это будет выглядеть следующим образом. Стандартное отклонение вычисляется с помощью функции" =СТАНД0ТК-Л0НП(В2:М2) (см. рисунок 3.29, столбец О). Необходимо использовать именно эту функцию, так как только она вычисляет стандартное отклонение- по генеральной совокупности.
Для того чтобы найти площадь под кривой нормального распределения необходимо использовать функцию «=НОРМСТРАСП(0,95) (см. рисунок 3.29, столбец Q) согласно принятому уровню сервиса. Так как у нормального распределения имеется две части, и нужно просчитать площадь под обеими (столбец R), который и будет представлять собой коэффициент страхового запаса Ксз. Формулы для расчета страхового и месячного запаса также показаны на рисунке 3.29, столбцы S и Т.
