Оптимизация потребности запасных частей для карьерных автосамосвалов

депо по характеру отказа распределились следующим образом:

- выплавление ротора - 86 случаев или 87,7 %;

- короткое замыкание обмотки статора - 11 случаев или 11,2 %;

- шум подшипника - 1 случай или 1,02 %.

М/МнЛ

5

4

3

2

1

0 500 1000 1500 об./мин

Рис. 2. Механические характеристики двигателя АНЭ225 и НВА55 при напряжении питания 380 (1) и 280 (2) В

Анализ механических характеристик асинхронных двигателей типа АНЭ225 и НВА55, приведенных на рис. 2, показывает, что при снижении напряжения до 280 В и отсутствии симметрирующих устройств вращающий момент двигателя снижается почти в 4 раза. Надо также отметить, что проектирование асинхрон-

ных двигателей для привода вспомогательных машин с повышенными пусковыми и перегрузочными характеристиками без учета влияния токов прямой и обратной последовательности при несимметрии приложенных напряжений на параметры вторичной цепи весьма рискованно. Известно, что активное и индуктивное сопротивление ротора для токов прямой и обратной последовательности различны, так как частоты этих токов неодинаковы и влияние вытеснения тока будет сказываться в различной степени. В этой связи можно ожидать, что при значительной несимметрии приложенного напряжения степень влияния токов во вторичной цепи существенно выше, чем в первичной, что приводит к расплавлению поверхностных слоев обмотки ротора вихревыми токами высокой частоты.

Ситуация по надёжности электродвигателей типа НВА55, в которой отказы по выплавлению ротора составляют около 90 %, обусловлена, на наш взгляд, социально-экономическими процессами, произошедшими в стране за последние двадцать лет. Была уничтожена система организации управления качеством проектирования и производства в электровозостроении, которая на настоящий момент полностью не восстановлена. Тенденция по снижению надёжности АВМ электровозов переменного тока была определена политикой энергосбережения в замен политики повышения надёжности .

УДК 621

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТИ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ

А.И.Шадрин1, И.В.Зырянов2, М.Ю.Гамбаль3

13Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2Институт «Якутнипроалмаз» ЗАО «АЛРОСА», 678170, г. Мирный, ул. Ленина, 6.

Построена математическая модель определения оптимального риска возникновения дефицита запасных частей для ремонта карьерных автосамосвалов. На примере автосамосвала CAT-785 предприятия Удачнинский ГОК ЗАО АК «АЛРОСА» произведён расчёт суммарных затрат предприятия, а также получена их зависимость от значения коэффициента риска дефицита запасных частей. Ил. 1. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: запасные части, ремонт, риск дефицита запасных частей, затраты на ремонт.

OPTIMIZATION OF DEMAND IN SPARE PARTS FOR QUARRY DUMP-BODY TRUCKS A.I. Shadrin, I.V. Ziryanov, M.Y. Gambal

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074

The Institute "Yakutniproalmaz", Close Corporation "ALROSA" 6 Lenin St., Mirniy, 678170.

1Шадрин Александр Иванович, доктор технических наук, профессор каф. ГМиРТ, тел.: (3952)-405-085, e-mail: sai@istu.edu. Shadrin Alexander Ivanovich, a doctor of technical sciences, a professor of the Chair of Mining Machinery and Mining Transport. Tel. (3952)-405-085, e-mail: sai@istu.edu.

Зырянов Игорь Владимирович, доктор технических наук, зам. директора по научной работе, тел.: (41136)-3-45-01, 9-02-99, email: i.ziryanov@yna.alrosa-mir.ru.

Ziryanov Igor Vladimirovich, a doctor of technical sciences, a deputy director on scientific work. Tel. (41136)-3-45-01, 9-02-99, e-mail: i.ziryanov@yna.alrosa-mir.ru.

3Гамбаль Максим Юлианович, аспирант, тел.: (3952)-405-085. Gambal Maxim Yulianovich, a postgraduate. Tel. (3952)-405-085.

The authors built a mathematical model to determine the optimal risk of origin of spare parts deficit for quarry dump-body trucks repair. On example of the dump-body truck CAT-785 of Udachninsky Ore Mining and Processing Enterprise of a joint-stock company, Closed Corporation "ALROSA" a calculation of enterprise total costs was performed. Costs dependence on the value of the coefficient of spare parts deficit risk was also obtained. 1 figure. 5 sourses.

Key words: spare parts, repair, spare parts deficit risk, repair costs.

Поддержание в работоспособном состоянии машин требует чёткого выполнения мероприятий системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Для этого необходимо обеспечить ремонтное производство запасными частями, что является гарантией поддержания заданного уровня надёжности машин, ритмичности работы предприятия. Большое значение в этом деле имеет строгое нормирование расхода 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 ППР, 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 [1]. 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 также ведёт к относительному уменьшению расхода деталей. Несмотря на то что затраты на запасные части ежегодно увеличиваются, дефицит быстроизнашивающихся и базисных деталей практически не исчезает [2]. Простои оборудования горных предприятий из-за отсутствия запасных частей достигают 17 % от всех непланируемых простоев.

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 сверхнормативных остатков. С другой стороны, недостаток ремонтных ресурсов приводит к значительным затратам предприятия от простоя автосамосвала из-за отсутствия запасных частей.

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 кр, 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.

Изменяя значение кр, можно проследить динамику затрат предприятия от простоев автосамосвала, возникших из-за отсутствия запасных частей на складе в планируемый период. Для определения оптимального значения риска необходимо определить минимум суммарных затрат предприятия на производство ремонтов автосамосвала по причине замены конкретного агрегата.

Суммарные затраты Зр горного предприятия, связанные с ремонтом автосамосвала по замене агрегата, определяются как

Зр Зпост + Зпер + Здоп + П н

где Зпост- затраты условно-постоянные в ремонте, руб.; Зпер- затраты условно-переменные в ремонте, руб.; Здоп- дополнительные затраты на запасные части, связанные с заказом, доставкой и хранением отсутствующих деталей, руб.; Пн - недополученная прибыль из-за дополнительных простоев автосамосвала в ремонте по причине отсутствия запасных частей.

Условно-постоянные расходы горного предприятия, связанные с заменой агрегата автосамосвала, можно определить как

k Уп.т cQ

t

выр р

где купт- доля условно-постоянных расходов в себестоимости транспортирования 1 т руды; с - себестоимость 1 т руды, руб./т; Овыр- выработка автосамосвала, т/ч; ^ - простой автосамосвала по замене агрегата (узла), ч. Определяется как

1р=1н+

где ¿н - нормативное время замены агрегата, ч; и-время оформления заказа на отсутствующую запасную часть, ч; ¿д.зч- время доставки и хранения запасных частей, ч.

Условно-переменные расходы, связанные с заменой агрегата, можно определить как

5пер =

где (1-купр)- доля условно-переменных расходов в нормативной (сметной) стоимости ремонта;

Снр - нормативная (сметная) стоимость капитального ремонта и замены агрегата автосамосвала, руб. Принимается как сумма расходов на оплату труда ремонтных рабочих, нормативных расходов на запасные части для текущего и капитального ремонта агрегата, на использование ремонтного оборудования и цеховых расходов.

Дополнительные расходы на запасные части, связанные с заказом, доставкой и хранением отсутствующих деталей на момент производства ремонта, можно оценить как

ЗДОП =

где Цзч- цена запасные части для ремонта агрегата на начало планируемого периода, руб.; Цд.зч - таможенные сборы и расходы по доставке и хранению запасных частей для ремонта агрегата на начало планируемого периода, руб.

Недополученная прибыль - это прибыль от реализации продукции, которую предприятие рассчитывало получить в плановом периоде, но недополучило из-за дополнительных простоев автосамосвалов. Недополученная прибыль может быть рассчитана по формуле

Пн = ПДь,Л ,

где Пн - недополученная прибыль предприятия из-за простоев автосамосвала в ремонте, руб.; Пу-удельная планируемая прибыль предприятия, руб./т;

Годовое количество капитальных ремонтов агрегата пкр.а при коэффициенте риска возникновения дефицита запасных частей кр определяется на основе закона распределения ресурса агрегата с помощью разложения бинома Ньютона, локальной теоремы Лапласа либо формулы Пуассона в зависимости от количества испытываемых агрегатов при соответствующем значении коэффициента риска кр , то есть

Пкр.а = /(кр ) .

Однако вероятность производства капитального ремонта агрегата в планируемом периоде варьирует в зависимости от качества ранее произведенного ремонта. Послеремонтный ресурс зависит от обеспечения фирменными запасными частями, условий проведения ремонта и ограничивается возможностями ремонтного производства в части подбора пар трения. В связи с этим фактическое количество капитальных ремонтов агрегата в планируемом периоде может колебаться в определенных пределах, описываемых законом распределения ресурса. Поэтому в отдельные годы возникает излишек агрегатов, хранящихся на складе предприятия. При этом увеличиваются неиспользуемые активы, которые могли бы при их использовании давать кругооборотный экономический эффект в виде суммарных затрат, оцениваемых по формуле [3, 4]

Здин = С

где Здин- динамический кругооборотный эффект от затрат, недополученный из-за излишка агрегатов, образовавшегося при малом риске возникновения их дефицита; т - период оценки затрат, лет. Принимается в 1,5...2 раза больше среднего срока службы норма-

тивных объектов; £ - год периода т оценки затрат (¡=1; 2; 3;... т); С1 _ затраты на приобретение неиспользованных агрегатов, хранящихся на складе предприятия в планируемый период, тыс. руб.; У - норма накопления (часть прибыли, направляемая на воспроизводство основных фондов); к[т) - коэффициент, учитывающий дополнительные кругооборотные затраты, возникающие от вложения инвестиций во вторичные (нормативные) объекты. С достаточной точностью определяется по выражению

^е ^осв

к( ) = 1 + Е" + уЕ2 ^ п +

п=1

,

п

Е ^" ^

+Е *

сл n = 1

где E - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; принимается для объектов второй очереди ориентировочно 0,08;

ts = min {t1; t2 }> 0 - величина, меньшая из

t и t

двух положительных величин 1 2, t, = t -1 -1 -1 +1, а t2 = t -1

1 осв с осв ' 2 сл осв

причем

Здесь ¡осв - лаг освоения проектной мощности (производительности) оборудования первой очереди, лет; 1с - срок строительства (изготовления) нормативных (последующих очередей) объектов, лет; 1осв -

срок освоения проектной мощности (производительности ) нормативных объектов (оборудования последующих очередей), лет; 1сл - срок службы нормативных объектов, лет; п=1,2,3,...- числа натурального ряда.

При этом кругооборот затрат осуществляется в следующей последовательности. Неиспользуемые финансовые средства могли быть вложены в приобретение нового оборудования взамен изношенного. Капитальные затраты на замену отработавшего свой ресурс оборудования, вложенные в покупку объектов первой очереди, порождают в процессе эксплуатации объектов затраты первой очереди, а также амортизационные отчисления и прибыль. Образованные амортизационные отчисления затем полностью, а прибыль частично, как капитальные вложения второй очереди, идут на приобретение объектов второй очереди. Последние, в свою очередь, образуют от эксплуатации объектов второй очереди поток затрат, амортизационных отчислений и прибыли, которые идут на приобретение объектов третьей очереди и т.д. Расчеты [5] показывают, что на четвертом или пятом кругообороте величина дополнительных затрат от эксплуатации объектов второй и последующих очередей становится столь малой, что не влияет решающим образом на конечный результат. По этой причине период оценки затрат целесообразно принимать равным не менее чем двукратному максимальному ресурсу агрегата автосамосвала.

Выражение (7) с учётом выражения (8) принимает следующий вид:

З = с.

дин 1

1 + у

Ч с -.

1++уе 2 ё

п +

Е «

+ Г ё

V сл п=1

Затраты С1 на приобретение запасных частей для капитального ремонта агрегатов в планируемом периоде, оставшихся неиспользованными, можно определить как

С1=[Пф.а(Кр)-Пкр.а(Кр=0,5)] Снр, где пкр.а(Кр) - количество капитальных ремонтов агрегата в году при коэффициенте риска Кр; пкр.а(Кр=0,5) -количество капитальных ремонтов агрегата в году при коэффициенте риска Кр=0,5, то есть определяемое по его среднему ресурсу; Снр - нормативная стоимость запасных частей для капитального ремонта агрегата, тыс. руб.

Таким образом, суммарные годовые затраты, связанные с простоями в ремонте автосамосвала по замене агрегата, могут быть выражены путём подстановки формул (2)...(7) в выражение (1) следующим образом:

Зсум = Зпост + Зпер + Здоп + Пн + Эз

или

З =

сум

куп.т ^выр Х

_(' з + ' д.зч )кр (1 - куп.р Снр

+

+ Эз +

+ Ц зч + Ц д.зч )ки кр

+ Пубвыр

+

[' +(' +'

Гн Vз д.зч

>р ]

кр.а

Произведя несложные преобразования в выражении (10), получим модель для оценки суммарных годовых затрат предприятия, связанных с производством ремонта автосамосвала по замене конкретного агрегата и зависящих от коэффициента риска, в виде

(куп.тсбвыр + ПуОыр )> )кр ]

Зсум =

сум

Х ' н

выр + (' з + '

Х

+

+

(1 куп.р )С1

+ Э +

'нр ^

т

кр.а

+ (Цзч + Цд.зч Хи кр

Варьируя значением коэффициента риска кр получим зависимость суммарных годовых расходов при различном риске возникновения дефицита запасных частей. По данным эксплуатации трансмиссий большегрузных карьерных автосамосвалов САТ-785 на Удачнинском ГОКе произведен расчёт суммарных затрат по выражению (11) и получена их зависимость от значения коэффициента риска дефицита запасных частей, изображенная на рисунке. Из рисунка видно,

что наименьшим суммарным издержкам предприятия будет соответствовать оптимальный риск возникновения дефицита запасных частей для ремонта трансмиссий в пределах 0,01.0,08.

70000

^ 60000 о.

3 50000

¡5 40000 о.

Я

" 30000 & 20000

> 10000

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 и- 'г— 'г- — — Г-

1 1 ---г — - - 1— 1- — —I — —

1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 ---1- — 1* "1" * — 1 1 - ^ - - "Г- г .

# # ^ (У ^ ^ ^ <1- ^ ^ ^ У Ф ^

о- о- о- о- о- о- о- о- о- о- о- о." о-

Риск дефицита запасных частей

Зсум, тыс.руб.

— Зр, тыс.руб.

Эз, тыс.руб.

Зависимость суммарных затрат на ремонт трансмиссий автосамосвалов САТ-785 от значения коэффициента риска дефицита запасных частей

Для разных агрегатов автосамосвала значение оптимального риска будет различным, поскольку различны показатели стоимости и распределения ресурса, формирующие суммарные годовые затраты. Поэтому при определении потребности запасных частей необходима оценка оптимального риска их дефицита для всех основных агрегатов карьерного автосамосвала.

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.

Библиографический список

1. Нормирование и эффективное использование ресурсов: сб. науч. тр. М.: Изд. НИИП и НА при Госплане СССР, 1990.

2. Таскин С.П. Обеспечение запасными частями оборудования горных предприятий / С.П.Таскин, А.П.Макаров, С.Ю.Красноштанов // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: сб. науч. тр. - 2006. вып. №6: С. 122 - 126.

3. Астахов А.С. Экономика разведки, добычи и переработки полезных ископаемых (геоэкономика) / А.С.Астахов.-М.: Недра, 1991. - 316 с.

4. Астахов А.С. Динамические методы оценки эффективности горного производства / А.С.Астахов. - М.: Недра, 1973. - 272 с.

Шадрин А. И. Обоснование параметров технической эксплуатации горного оборудования в условиях холодного климата: автореф. дисс. докт. техн. наук / А.И.Шадрин г. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. - 39 с.

п=1

0

х