Ядрошников Олег Викторович. Совершенствование организации производства по техническому обслуживанию и ремонту парков транспортных и технологических машин

Короткий опис

Ядрошников Олег Викторович. Совершенствование организации производства по техническому обслуживанию и ремонту парков транспортных и технологических машин : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.01.- Новосибирск, 2006.- 148 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/2071

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Сибирский государственный университет путей сообщения
На правах рукописи Ядрошников Олег Викторович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ И РЕМОНТУ
ПАРКОВ ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Специальность 05.22.01 - Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте (технические науки)
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ В.А. Аксенов
Новосибирск-2006
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ВОПРОСА ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ...11
1.1. Анализ современных парков транспортных и технологических
машин 11
1.2. Существующие системы технического обслуживания
транспортных и технологических машин 26
1.3. Система управления функционированием парков транспортных и
технологических машин 31
1.4. Техническое диагностирование как основа рациональной системы
технического обслуживания и ремонта транспортных и технологических машин 38
1.5. Постановка цели и задач исследований 43
Выводы по главе 47
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
ПАРКОВ МАШИН 50
2.1. Теоретические подходы к разработке математической модели
системы технического обслуживания и ремонта машин 50
2.1.1. Общие положения 50
2.1.2. Показатели качества функционирования парков транспортных
и технологических машин 53
2.1.3. Марковская цепь перехода состояний системы
(парка машин, отдельной машины) 57
2.1.4. Принципы и структура объектно-ориентированной системы
технического обслуживания и ремонта парков машин 59
з
2.2. Совокупность математических моделей объектно-ориентированной
системы технического обслуживания и ремонта парков машин 61
2.2.1. Моделирование процессов технического обслуживания
машин как системы массового обслуживания 61
2.2.2. Математическая модель определения рациональной
периодичности ремонтно-обслуживающих воздействий 67
2.2.3. Математическая модель определения периодичности
контрольно-диагностических проверок 71
2.3. Численный эксперимент по определению количественных
параметров объектно-ориентированной системы ТО и Р 77
Выводы по главе 87
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДО¬
ВАНИЯ В ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ И РЕМОНТУ ПАРКОВ МАШИН 90
3.1. Оценка адекватности разработанных математических моделей объектно-ориентированной системы технического обслуживания
и ремонта парков машин 90
3.2. Оперативное управление техническим состоянием парков транспортных и технологических машин в условиях
дефицита информации 94
3.3. Организация мониторинга технического состояния парков
транспортных и технологических машин 105
Выводы по главе 112
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДО¬
ВАНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 114
4.1. Обоснование стратегии замены или восстановления
машин и их основных элементов 114
4.2. Лизинг как средство повышения эффективности использования
транспортных и технологических машин 117
4.2.1. Общие положения 117
4.2.2. Определение числа объектов лизинга 119
4.2.3. Эффективность лизинга 121
4.2.4. Обоснование выбора стратегии: лизинг или покупка новой
техники 123
4.3. Расчет экономической эффективности внедрения объектно- ориентированной системы технического обслуживания
и ремонта машин 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132
ЛИТЕРАТУРА 138
ВВЕДЕНИЕ
Развитие транспортной стратегии России связано с крупномасштабным строительством опорно-транспортных сетей регионов страны и крупных муни-ципальных образований, требующим использования различных видов техники, в том числе парков транспортных и технологических машин. В настоящее вре¬мя в строительном комплексе России находится в эксплуатации около 400 тыс. единиц технологических машин основной номенклатуры, что составляет 40% от основных производственных средств [34].
Сложность реализации данной стратегии заключается в том, что сущест-вующие парки транспортных и технологических машин включают достаточно много единиц техники, имеющей критический уровень физического и мораль¬ного износа. Тенденция старения основных видов транспортных и технологи¬ческих машин объясняется наличием большого числа мелких строительных ор¬ганизаций, имеющих парки таких машин и в силу финансового положения не имеющих возможности приобретать современную высокопроизводительную технику. Кроме того, за годы реформ произошло падение объемов производст¬ва транспортных и технологических машин: производство экскаваторов и буль-дозеров сократилось в 6 раз, автомобильных кранов - в 5, башенных кранов - в 50 раз [34].
Все это значительно осложняет организацию производства по техниче¬скому обслуживанию и ремонту парков транспортных и технологических ма¬шин и требует совершенствования методов управления их техническим состоя¬нием, По мере развития методов и средств технической диагностики стратегия технического обслуживания и ремонта транспортных и технологических машин должна в большей степени ориентироваться на текущее состояние элементов машин.
Повышение эффективности работы парков строительных и дорожных машин в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования ор-ганизации производства по их техническому обслуживанию и ремонту на осно-
ве применения средств и методов технической диагностики и новых техноло¬гий обработки информации, направленной на оптимизацию управленческих решений для поддержания работоспособности машин.
Под организацией понимается совокупность действий, ведущих к устой-чивому взаимодействию всех элементов системы обеспечения работоспособ¬ности машин, а управление выступает как функция этой системы, обеспечи¬вающая совершенствование ее структуры для достижения поставленных це¬лей. Т.е., организация и управление - это основа управленческих и производст¬венных механизмов, обеспечивающих устойчивое функционирование системы обеспечения работоспособности машин.
Таким образом, решение задачи повышения эффективности использова¬ния парков транспортных и технологических машин должно базироваться на основе развития средств и методов технической диагностики и новых техноло¬гий обработки, преобразования и использования информации, направленной на оптимизацию управленческих решений для повышения качества работы. В свя¬зи с этим вопросы совершенствования организации производства по техниче¬скому обслуживанию и ремонту парков машин и управления техническим со¬стоянием транспортных и технологических машин являются весьма актуаль¬ными.
Актуальность, теоретическая и практическая значимость рассматривае¬мой проблемы совершенствования производства по техническому обслужива¬нию и ремонту парков транспортных и технологических машин предопредели¬ли цель и задачи диссертационного исследования.
Цель исследования — повышение конкурентноспособности парков транспортных и технологических машин путем совершенствования организа¬ции производства по их техническому обслуживанию и ремонту на предпри¬ятиях Сибирского региона.
Объект исследования — парки транспортных и технологических машин.
Предмет исследования — совершенствование системы технического об-служивания и ремонта парков транспортных и технологических машин.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе были постав-лены следующие задачи:
- провести анализ состояния парков транспортных и технологических машин и разработать основные направления и меры по повышению эффектив¬ности их технического обслуживания и ремонта;
- разработать математические модели определения оптимальной перио-дичности проведения контрольно-диагностических и ремонтно-обслужи¬вающих воздействий с учетом критериев качества функционирования парков машин;
- установить структуру и количественные параметры объектно- ориентированной системы технического обслуживания и ремонта транспорт¬ных и технологических машин, подтвержденные численным экспериментом и практикой технической эксплуатации парков машин;
- сформировать рациональную структурную модель и информационное обеспечение системы мониторинга и управления техническим состоянием пар¬ков транспортных и технологических машин.
Методы исследований. В теоретических исследованиях использовались методы теории вероятностей, теории надежности, вероятностно-статистические методы исследования марковских процессов и методы технико-экономического анализа и моделирования. Численный эксперимент реализован в виде расчетов на персональном компьютере с помощью системы аналитических вычислений MAPLE-VI и электронных таблиц Microsoft Excel.
Достоверность полученных результатов обеспечивается и подтвержда¬ется численным экспериментом на моделях, созданных на основе реальных исходных данных, практическим внедрением результатов исследований в орга¬низациях, эксплуатирующих транспортные и технологические машины, и в учебном процессе при подготовке инженеров в области эксплуатации машин и
механизмов.
Научная новизна:
1. Обоснованы системообразующие принципы формирования системы машин регионов или муниципальных образований как совокупности парков транспортных и технологических машин.
2. Сформулированы основные положения построения системы управле¬ния производством по техническому обслуживанию и ремонту парков машин.
2. Разработан комплекс математических моделей объектно-ориентиро-ванной системы контрольно-диагностических и ремонтно-обслуживающих воз-действий с учетом критериев качества функционирования парков транспорт¬ных и технологических машин.
3. Установлены количественные параметры объектно-ориентированной системы технического обслуживания и ремонта транспортных и технологиче¬ских машин, подтвержденные численным экспериментом и практикой техниче¬ской эксплуатации машин.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:
- сократить количество ремонтно-обслуживающих воздействий, сни¬зить время простоя машин в техническом обслуживании и поиска дефектов транспортных и технологических машин за счет применения объектно- ориентированной системы технического обслуживания и ремонта;
- применять систему мониторинга для прогноза технического состояния парков машин и выработки обоснованных управленческих решений в целях со-кращения непроизводительных материальных и трудовых затрат;
- расширить и углубить курс подготовки инженеров в области управления парками машин за счет использования разработанных методик при проведении деловых игр, практических занятий, курсового и дипломного проектирования.
Реализация результатов работы. Основные положения диссертацион¬ной работы реализованы в практике эксплуатации парков транспортных и тех-нологических машин на предприятиях Сибирского региона, а также использо¬ваны при подготовке инженеров-механиков факультета «Строительные и до-
рожные машины» Сибирского государственного университета путей сообще¬ния.
Апробация работы: Основные положения диссертации доложены, обсу-ждены и одобрены на: II Международной научно-технической конференции (Томск, 2004); III Всероссийской конференции по финансово-актуарной мате-матике и смежным вопросам (Красноярск, 2004); 59-ой научно-технической конференции СПБНТО РЭС им. А.С. Попова (Санкт-Петербург, 2004); Все-российской научной конференции молодых ученых (Новосибирск, 2004); На-учно-технической конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (Пенза, 2004), студенче¬ских научно-технических конференциях «Дни науки-2004» и «Интеллектуаль¬ный потенциал Сибири» (Новосибирск, 2004); Научно-технической конферен¬ции Института экономики и права (Санкт-Петербург, 2005); VII Российской на-учно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2005); научно-техническом совете ОАО «Строймехани- зация»; объединенных научных семинарах кафедры «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин» и НИЛ «Технология транспортного машиностроения и ремонт машин» (2003 - 2006 гг.).
На защиту выносятся:
- совокупность математических моделей определения параметров объ-ектно-ориентированной системы контрольно-диагностических и ремонтно-обслуживающих воздействий по обеспечению необходимой работоспособно¬сти парков транспортных и технологических машин с учетом критериев качест¬ва их функционирования;
- структура и количественные параметры объектно-ориентированной системы технического обслуживания и ремонта транспортных и технологиче¬ских машин;
- структурная модель системы мониторинга технического состояния пар¬ков транспортных и технологических машин;
- методики оценки эффективности лизинга и альтернативных стратегий замены или ремонта транспортных и технологических машин.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 публи¬кациях в виде статей и материалов научных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, че¬тырех глав, заключения, списка литературы из 126 наименований, изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 40 иллюстраций и 18 таблиц.

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Повышение конкурентоспособности транспортного строительства в ры¬ночных условиях хозяйствования требует особого внимания к соответствию транспортной стратегии России и системы машинных парков, ее функции и структуры. Поэтому проблема эффективного использования и организации производства по техническому обслуживанию и ремонту парков транспортных и технологических машин является весьма актуальной. Кроме того, особой сложностью данной проблемы является значительная изношенность машинных парков в силу их комплектации в условиях централизованной системы поставок новой техники и планового списания изношенных машин.
В то же время рациональная организация производства по техническому обслуживанию и ремонту парков транспортных и технологических машин яв¬ляется важнейшим инструментом конкурентной борьбы за рынки их примене¬ния и установления надежных партнерских отношений с заказчиками.
Работу парков транспортных и технологических машин можно рассматри¬вать как управляемую, динамическую производственно-экономическую систе¬му со стохастическим характером изменения технического состояния, для управления которым существуют две основные стратегии: профилактическая и аварийно-восстановительная. Определенные недостатки этих стратегий обу¬словливают необходимость разработки рациональной, более гибкой системы ТО и Р парков машин, которая должна обладать преимуществами обеих страте-гий: проведение технических воздействий с оптимальной периодичностью, рег¬ламентированное выполнение диагностических проверок технического состоя¬ния машин, управление качеством функционирования парка машин (отдельного модуля, машины) на основе мониторинга его технического состояния.
Установление оптимальной периодичности проведения профилактиче¬ских ремонтно-обслуживающих и контрольно-диагностических воздействий является задачей, требующей учета многих технических и экономических фак-
торов и, в первую очередь, вероятностного характера моментов времени воз¬никновения отказов. Решение данной задачи должно быть направлено на по¬вышение эффективности использования парков транспортных и технологиче¬ских машин для выполнения транспортных и строительных программ регионов страны и крупных муниципальных образований.
В соответствии с данной целью проведенные исследования и решение за¬дач, поставленных в диссертации, позволили сделать следующие выводы:
1. Развитие транспортной стратегии России, связанной с крупномасштаб¬ным строительством опорно-транспортных сетей регионов страны и крупных муниципальных образований, тенденция старения, разнотипность и разнома- рочность основных видов транспортных и технологических машин обусловли¬вают необходимость разработки системы машин как оптимальной совокупно¬сти средств механизации, собранных в определенной технологической после-довательности в рамках выполнения строительных и транспортных программ региона или муниципального образования.
2. Обоснованы системообразующие принципы формирования системы ма¬шин для отдельного региона или муниципального образования, к числу кото¬рых можно отнести:
- минимум суммарных затрат на компенсацию простоев машин и объектов строительства;
- совершенствование системы ремонтно-обслуживающих и контрольно¬диагностических технических воздействий для поддержания машин в постоян¬ной готовности к эксплуатации;
- управление техническим состоянием существующих парков машин на основе постоянного мониторинга с использованием количественной оценки и преобразования информационных потоков, характеризующих динамику струк¬турных параметров парков машин;
- повышение конкурентноспособности парков машин на основе расшире¬ния лизинга техники в целях технического перевооружения и сервисного об¬служивания машин.
3. Предложена структура системы машин, которая может быть реализо¬вана через формирование парков транспортных и технологических машин, имеющих модульную структуру, с учетом недостающей номенклатуры машин по видам работ с выработкой мер по техническому переоснащению сущест¬вующих парков машин. Модульная структура парков машин обусловливается рядом признаков, к числу которых можно отнести: назначение техники; ее производительность; возраст и наработка за срок эксплуатации; страна- изготовитель и др.
4. Сформулированы базовые элементы управления техническим состоя¬нием парков машин, включающие методы, функции и принципы управления системой, к числу которых можно отнести: системность; иерархичность; гиб¬кость системы; информативность; итеративность.
5. Разработана структура объектно-ориентированной системы техниче¬ского обслуживания и ремонта транспортных и технологических машин как совокупность технических воздействий, организации работ и инструменталь¬ных средств, построенная на основе объектно-ориентированной методологии представления сложной технической системы в виде взаимосвязанных отдель¬ных объектов соответствующих уровней иерархии данной системы.
6. Разработана совокупность математических моделей установления пе¬риодичности контрольно-диагностических и ремонтно-обслуживающих воз¬действий с учетом таких критериев качества функционирования парков машин как вероятность безотказной работы, коэффициент технической готовности и минимум суммарных затрат на техническую эксплуатацию парков машин.
7. Предложена следующая последовательность определения периодично¬сти технического обслуживания и диагностических проверок:
- по учетным данным или базе данных, либо на основании экспертной оценки устанавливается наработка на отказ отдельных элементов каждой ма¬шины Т0
- в соответствии с математической моделью определяются интенсивности перехода состояний этих узлов в виде матрицы перехода состояний;
- по данным матрицы перехода состояний определяется рекомендуемая пе¬риодичность проведения технического обслуживания каждой машины или мо¬дуля парка машин как отдельного объекта управления техническим состояни¬ем с корректировкой в зависимости от возраста машины;
- на основании матрицы перехода состояний определяются значения коэф¬фициентов технической готовности, соответствующих вероятности безотказной работы машины при определенной наработке на отказ;
- на основе предлагаемой математической модели с учетом вероятности безотказной работы определяются периодичности неравномерных диагности¬ческих проверок или периодичность равномерных диагностических проверок в зависимости от периодичности выполнения технического обслуживания.
8. Обоснованы на основе численного эксперимента структура и количест¬венные параметры объектно-ориентированной системы технического обслужи¬вания и ремонта машин, дифференцированные в зависимости от срока службы и общей наработки машин.
9. Адекватность разработанных математических моделей объектно- ориентированной системы технического обслуживания и ремонта парков ма¬шин оценивалась по сходимости расчетных значений периодичности выполне¬ния ремонтно-обслуживающих и контрольно-диагностических воздействий с данными экспертной оценки специалистов Управлений механизации, которая составила 5-7 %. Снижение трудоемкости технического обслуживания и ре¬монта при внедрении объектно-ориентированной системы ТО и Р составляет 12-13 %.
10. Предложена структура системы мониторинга технического состояния парка машин, которая включает два уровня: нижний - систему сбора данных о техническом состоянии машин в процессе регламентированного диагностиро¬вания, их первичную обработку, регистрацию и концентрацию, и верхний уро¬вень - систему аналитической обработки и прогнозирования основных показа¬телей состояния парка машин.
11. Для научного обоснования при разработке вопросов технической экс¬плуатации парков транспортных и технологических машин могут быть исполь¬зованы следующие результаты исследований:
комплекс математических моделей объектно-ориентированной системы ТО и Р с учетом критериев качества функционирования парков транс¬портных и технологических машин;
структура и количественные параметры объектно-ориентированной системы технического обслуживания и ремонта парков транспортных и техно¬логических машин.
12. В практике эксплуатации парков транспортных и технологических машин целесообразно использовать рекомендации по индивидуальному подхо¬ду к назначению периодичности технических воздействий и систему монито¬ринга фактического технического состояния машин, что позволит:
- сократить количество ремонтно-обслуживающих воздействий, сни- зить время простоя машин в техническом обслуживании, поиска дефектов и прогно¬зирования ресурса машин;
- вырабатывать обоснованные управленческие решения по снижению не¬производительных материальных и трудовых издержек.
13. Использование результатов диссертационного исследования в учеб¬ном процессе позволит расширить и углубить курс подготовки инженеров- механиков в области управления парками машин в ходе проведения практиче¬ских занятий, деловых игр, в курсовом проектировании при изучении дисцип-
лины «Организация производства и менеджмент», а также в дипломном проек-тировании-
14. Предложены методики оценки эффективности лизинга по величине
прибыли Плш как разности доходов Длиз и расходов Рлиз арендатора в со¬ответствии с договором и выбора наиболее выгодной стратегии пополнения парка машин за счет покупки новых машин или лизинга. Расчеты показывают,
что при больших значениях Цнов (дорогостоящая отечественная или импорт¬ная техника) предпочтительнее взять технику в лизинг; и, напротив, при малых
затратах Цдоп.нов. - целесообразнее приобретение новой техники.
Расчетный экономический эффект при внедрении объектно- ориентированной системы технического обслуживания и ремонта может соста¬вить 2570,017 тыс. руб ./год для двух управлений механизации. При рассматри¬ваемом парке бульдозеров и экскаваторов в УМ-2 и УМ-3, равном 57 маши¬нам, это составит примерно 45 тыс. руб./год.