Исследование и оптимизация параметров системы технического обслуживания и ремонта машин и их использование при прогнозировании технических услуг в АПК Восточной Сибири

В АПК современные с.-х. технологии предусматривают использование дорогостоящих сложных машин. Собственниками таких машин могут быть коллективные предприятия, акционерные общества, фермерские и крестьянские хозяйства. При этом количество машин, находящихся в собственности может быть существенно различным и оцениваться многими десятками, либо единицами. Однако независимо от этого их владельцы вынуждены периодически принимать решения о моменте проведения и содержании ремонтно-обслуживающих работ. Поскольку, техническое обслуживание и ремонт (ТОР) порождены объективной потребностью машин и эта проблема возникла с их появлением.

Для большинства отечественных тракторов затраты на поддержание их работоспособности за амортизационный срок службы в 2,0.2,5 раза превышают затраты на изготовление. По мировым стандартам этот показатель равен 1,0. 1,5. Трудоемкость только регламентированного ТО значительно превышает трудоемкость изготовления тракторов /175/. Техническая готовность тракторов и с.-х. машин снизилась до 60.70% / 78 /.

Около 980 тыс. тракторов и 250 тыс. з.-у. комбайнов испытывают постоянное воздействие системы ТОР. От результатов её- использования во многом зависит эффективность использования машин и степень конкурентоспособности продукции АПК.

С этих позиций, АПК, обладая сервисной службой, крайне заинтересован в продвижении на рынке технических услуг. Поэтому проблема поиска наиболее эффективных путей поддержания машин в работо способном состоянии занимала и занимает многих исследователей. Является весьма актуальной и в настоящее время.

В результате анализа работ, выполненных по этой проблеме, можно выделить два общих направления. К первому относятся работы, в которых машина рассматривается как элемент вышестоящей системы (машина как единое целое является составной частью парка машин). Ко второму — работы, в которых машина исследуется как система стареющих элементов (машина как совокупность узлов и агрегатов, имеющие свои законы изменения технического ресурса).

Анализ результатов исследований по этим направлениям с позиций их конкурентоспособности на рынке технических услуг позволяет выделить некоторые особенности.

При рассмотрении машины как элемента парка машин, ряд исследований основан на детерминированном представлении процесса появления потребности в обслуживании. Естественно, что результатом такого допущения является искажение показателей, используемых при обосновании сроков проведения и содержания ремонтно-обслуживающих работ. В другой части исследований этого направления учитывается случайный характер потери работоспособности машиной. Однако общим недостатком отмеченных работ является то обстоятельство, что в результате таких исследований в качестве норматива предлагается некоторая наработка (периодичность), определенная на основе прошлой информации. Последняя включает в себя все недостатки сложившейся практики назначения и учета ремонтных работ и никогда не совпадает с фактическим распределением наработок до технического отказа. Поэтому использование наперед заданной периодичности в качестве норматива приводит либо к недоиспользованию технического ресурса, либо напротив — к работе машин в области повышенной вероятности технических отказов. Кроме этого, в рамках обсуждаемого направления определяется потребность в ремонте машин в целом и не решается задача по обоснованию сроков обслуживания её- составных частей.

Во втором, обозначенном выше направлении, машина исследуется как система элементов и здесь можно выделить два подхода. Первый из них предусматривает использование нормативов до обслуживания машин и их составных частей, основанных тоже на средней наработке. Недостатки такого подхода здесь уже отмечались.

Результатами другой части исследований этого направления являются нормативы, учитывающие фактическое техническое состояние. Характерной особенностью метода обслуживания по состоянию является отсутствие предварительно установленного периода, через который проводятся ремонтно-обслуживающие работы. Основой этого метода является техническая диагностика, как средство получения объективной информации о техническом состоянии машины и её- составных частей.

Этот метод наиболее полно реализован либо для элементов машин, либо при исследованиях ряд важных параметров процесса технической эксплуатации машин не введен в состав управляющих переменных. Это существенно снижает эффективность полученных таким путем нормативов. Так обслуживание машин в этом случае производится в строгом соответствии с параметрами технического состояния отдельных элементов. При этом отсутствуют обоснованные нормативы, определяющие момент проведения полнокомплектного ремонта машины и виды замен агрегатов при её- текущем ремонте. Кроме этого, в реальной эксплуатации возможны ситуации, когда эффективен попутный ремонт отдельных элементов, не достигших предельного технического состояния. В имеющихся исследованиях рекомендации на этот счет отсутствуют. Их невозможно получить, если обслуживание производить на основе параметров технического состояния отдельных элементов.

Метод обслуживания машин по фактическому техническому состоянию обладает максимальной возможностью по числу управляющих, что позволяет эффективно использовать технический ресурс машин. Эта стратегия, по мнению специалистов, является перспективной для дальнейшей её- разработки.

Чтобы наиболее полно реализовать возможности этого подхода, предлагается использовать в качестве управляющих параметры технического состояния не отдельных элементов, а полученные на основе анализа количественной оценки текущего фактического технического состояния машины в целом.

Особенность таких нормативов заключается в том, что оставаясь неизменными (в заданных производственных условиях), они учитывают вероятностный характер (неопределенность) изменения технического состояния индивидуальной машины при управлении содержанием ремонтно-обслуживающих работ. Что в принципе отличает их в лучшую сторону и делает их эффективными при использовании собственниками машин независимо от их количества.

Обоснование надежных параметров такого содержания значительно расширяет возможности системы ТОР машин в следующих направлениях.

Использование предлагаемых управляющих параметров технического состояния обеспечивает возможность совместного анализа в рамках альтернативных вариантов как самого полнокомплектного ремонта машины, так и ее текущего ремонта в разных производственных условиях. Возможность такого анализа позволяет перевести весьма болезненную проблему о полнокомплектном ремонте из некорректной, на наш взгляд, постановки «нужен или не нужен» на научную основу по исследованию и обоснованию условий, в которых он имеет право на существование в тех или иных объемах.1 Точно также, с позиций анализа изношенности машины в целом, используя ситуационный подход, можно обосновать эффективность разделения на виды замен элементов при текущем ремонте машины (на новые либо на капитально отремонтированные агрегаты). Кроме этого, предоставляется возможность направленного изменения технического состояния машины путем управляемого введения попутной замены агрегатов с целью обеспечения заданной безотказности работы машин в напряженный период полевых работ.

До сих пор параметры технического состояния обсуждались здесь как характеристики нормативной базы системы ТОР машин, предназначенные для.

1 в рамках, ограниченных задачами, сформулированными в этой работе. решения, как бы, внутренних задач системы по обоснованию содержания ремонтно-обслуживающих работ. Однако одновременно с этим назначением, они могут служить мощным инструментом в маркетинговых исследованиях на рынке технических услуг АПК. При этом, чем содержательнее управляющие возможности параметров, тем эффективнее результаты таких исследований.

В частности, в русле маркетинговых исследований, предлагается осуществить прогноз номенклатуры и объема ремонтного фонда на основе управления техническим состоянием машин. Причем используемый подход обеспечивает гармоничное совпадение фактических заявок на ремонтное обслуживание машин и прогнозируемых показателей.

Кроме этого, используя управляющие нормативы технического состояния машины, можно обосновать динамику соотношения между полнокомплектным и агрегатным методами (объемами) ремонта с одновременным обоснованием разделения на виды замен агрегатов в различных производственных условиях использования машин.

Дополнительно к этому, используя элементы системного подхода, обеспечивающего «накопление» эффекта, открывается возможность уточнения размеров программ обслуживающих (сервисных) предприятий, типоразмеров ремонтно-технологического оборудования, очередности вложения средств на повышение качества капитального ремонта агрегатов.

Таким образом, основная цель работы состоит в том, чтобы путем развития исследований по совершенствованию нормативной базы системы ТОР, обеспечить максимальную реализацию технических возможностей машин и способствовать более успешному продвижению технических услуг на рынке АПК Восточной Сибири.

Соискатель выражает глубокую благодарность ведущему научному сотруднику ГОСНИТИ А. С. Гальперину за ценные консультации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Представление в исследованиях машины как системы элементов, открывает дополнительные возможности при оптимизации параметров её- технического состояния, управляющих содержанием POP. Такой подход позволяет обосновать рекомендации по осуществлению групповых ремонтных процедур предупредительного характера (полнокомплектный ремонт машина, её- текущий ремонт путем изолированного обслуживания отдельных элементов либо с включением в его состав попутной их замены).

2. Предложена количественная оценка технического состояния машины (её- изношенности) как системы, которая обеспечивает возможность анализа его текущего значения и нормативных величин параметров, управляющих содержанием ремонтно-обслуживающих работ. Математическая интерпретация этой процедуры может быть реализована в имитационных моделях и в производственных условиях. Предлагаемая оценка учитывает вероятностный характер изменения технического состояния элементов машины и их весомость. Оценивает потенциальную работоспособность машины, может быть количественно измерена и является безразмерной величиной.

3. Разработаны методические основы автоматизированного поиска оптимальных численных значений параметров технического состояния машин, управляющих содержанием POP для любых технико-экономических условий, влияющих на результаты оптимизации. Значения управляющих параметров обосновывается на основе учета апостериорной информации о техническом состоянии конкретной машины и как результат конкуренции альтернативных вариантов: обслуживание отдельного элемента, группы элементов, ремонт машины в целом, использование новых или капитально отремонтированных агрегатов. Это обеспечивает возможность оптимизации режимов обслуживания машин, основанных на эффективном использовании их технического ресурса.

Методика позволяет решать задачи на уровнях «машина-агрегаты», «агрегат-детали».

4. Путем оптимизации обоснованы численные значения параметров технического состояния машины, управляющих моментом назначения полнокомплектного ремонта и ремонта отдельных агрегатов (Я⁰*) — соотношением между новыми и капитально отремонтированными агрегатами, используемыми при текущем ремонте машины (R (2) *).

5. В результате исследований установлена динамика значений Rff* и ri2)* в зависимости от изменения исходного технического ресурса агрегатов машины (RHi), степени его восстановления при капитальном ремонте (q) и часовых потерь от простоев, связанных с ликвидацией технических отказов ©.

Разработаны процедуры практического принятия решений о содержании ремонтно-обслуживающих работ с использованием управляющих параметров в различных производственных условиях.

6. Параметры R^* и Rотличаются от известных аналогичного назначения тем, что связаны с фактическим техническим состоянием машины в целом. Содержание таких параметров реализует дополнительные возможности по анализу альтернативных вариантов системы ТОР. Оставаясь неизменными, учитывают вероятностный характер изменения технического состояния составных частей машины.

7. Параметры Rff* и R{2)* могут быть эффективно использованы в качестве управляющих содержанием POP на отраслевом уровне, на уровне внутрифирменном и при обслуживании отдельных экземпляров машин.

8. Установлено, что значительное изменение продолжительности использования машины (Тс) и коэффициента вариации (V) наработок её- агрегатов до ресурсного отказа, не оказывает существенного влияния на устойчивость результатов оптимизации. Так при увлечении Тс в два раза (с 60U0 до 12 000 моточасов), максимальное изменение параметров R^* и R составило 5%. Изменение V с 70 до 130% (от установленной величины в натурном эксперименте) приводит к отклонению значений параметров, не превышающему 4.5%. Такое колебание значений управляющих параметров может привести к изменению издержек на 0,05% в год.

9. Разработаны методики обоснования параметра, управляющего.

-' / ДОП. ч попутной заменой агрегатов при текущем ремонте машин (тг) и прогнозирования запаса элементов, спрос на которые появится с вероятностью, а в течение тгдоп'.

10. Осуществлен анализ разных по составу работ вариантов восстановления (поддержания) работоспособности машин. Владельцам предложен порядок использования системы ТОР машин в различных условиях и в зависимости от возможностей, которыми они располагают в момент принятия решений.

11. Разработана диаграмма предельных значений изношенности машины, обеспечивающая эффективный выбор состава POP на рынке, предлагающем разные по содержанию и стоимости технические услуги.

12. Исследованы разные по содержанию способы производства капитальных ремонтов машин. Предложены рекомендации по эффективной реализации каждого из способов на рынке технических услуг в зависимости от достигнутых значений RMi, q и С. Обоснованы количественные оценки условий, в которых капитальный ремонт машин может являться либо средством для вторичного их производства, либо он теряет право на существование.

13. Разработана и реализована методика прогноза номенклатуры и объема ремонтно-обслуживающих работ, который входит в общую задачу маркетинговых исследований.

Установлено, что при невысоких значениях RMi агрегатов, с позиций изменения ожидаемого количества полнокомплектных ремонтов (пм), существует пороговое значение степени восстановления технического ресурса при капитальном ремонте — qn. При q < qn эффективность пм резко снижается в связи с невостребованностью, связанную с ослаблением его профилактических свойств.

14. Осуществлен количественный прогноз динамики соотношения между оптимальными решениями о полнокомплектном ремонте и ремонте отдельных агрегатов, относительной потребностью в новых и капитально отремонтированных агрегатах. Установлено что при низких значениях RMi (при RHi < 2500 моточасов) изменение доли ремонта агрегатов имеет сложный характер. Минимальную относительную эффективность этот способ имеет при q = qn, при qn < q < qn целесообразность таких решений возрастает. При относительно высоких значениях RHi (RHi > 2500 моточасов), доля ремонта отдельных агрегатов машин всегда возрастает при повышении q.

15. Предложена и реализована методика очередности вложения ограниченных средств в повышение работоспособности машин.

16. Содержание и форма представления результатов оптимизации и прогнозирования отвечают требованиям мониторинга в управлении эффективностью использования машин в АПК.

17. Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 850 рублей на машину (трактор, з.-у. комбайн). Расчетный экономический эффект в Красноярском крае оценивается в 19,5 млн. рублей в год (в ценах 1999 года).