Концептуальные положения теории управления и эксплуатации парка машин

Вестник Челябинского государственного университета. 2009. № 1 (139). Экономика. Вып. 17. С. 42-45.

Л. Л. Решетников

концептуальные положения теории управления и эксплуатации парка машин

Обозначены проблемы, возникающие при эксплуатации парков машин, рассмотрены теории производства и эксплуатации техники, доказана необходимость разработки новой теории, позволяющей научно обосновать управленческие решения в области технической политики организации.

Ключевые слова: парк машин, аренда техники, системы управления, теория машин, надежность, резервирование.

В настоящее время использование сложной строительной техники и дорогостоящего оборудования в производственной деятельности предприятиями Российской Федерации крайне затруднено. Приобретение оборудования и техники в собственность часто становится непосильным бременем в связи с необходимостью решения сложного комплекса технических, организационных и прочих задач по обеспечению эффективной эксплуатации сложнейших в техническом отношении устройств.

В условиях современного общества всё большее место занимают процессы, связанные с преодолением различных кризисных явлений и чрезвычайных ситуаций. Причина их возникновения заключается в том, что научнотехнический прогресс не только способствует повышению производительности и улучшению условий труда, росту материального благосостояния и интеллектуального потенциала общества, но и приводит к возрастанию риска аварий крупных технических систем. Серьезную угрозу нормальной жизнедеятельности населения и территорий представляют источники чрезвычайных ситуаций природного и экологического характера — снежные заносы, наводнения, паводки, ураганы, лесные и торфяные пожары, геодинамические явления и др. Резко возрастают риски возникновения чрезвычайных ситуаций биолого-социального характера.

В свете обозначенного большое значение имеет создание и использование региональных специализированных парков машин (РСПМ) с соответствующим уровнем управления ресурсами (отличным от традиционно принятого), основанным на применении современных инструментов в области управления.

Во всём мире наблюдается значительный рост аренды техники. Согласно ряду трудов С. Н. Николаева эти процессы необратимы как на зарубежном, так и отечественном рынке аренды, и к 2010 г. ожидается увеличение объемов аренды не менее чем на 50 % [3]. Несмотря на значительное развитие аренды в России за последние несколько лет (преимущественно в Москве и Санкт-Петербурге), ее объемы в 50-150 раз меньше в сравнении с развитыми странами.

Следует выделить основные побудительные мотивы потребителей, обеспечивающих спрос на технику: колебания объемов работ; нерегулярность использования отдельных видов техники; кратковременное выполнение специальных проектов; временная подмена вышедших из строя машин; эпизодическое увеличение объемов работ; использование техники в течение пиковых периодов; опробование перед приобретением; меньшие затраты денежных средств по сравнению с приобретением техники.

Аренда техники позволяет получать следующие выгоды:

—использование необходимой техники, которую предприятие не может купить;

— минимизация отрицательных последствий поломок при использовании новой высоконадежной техники, современного эффективного сервиса и высококвалифицированного сервисного персонала, применения резервной техники;

—возможность использования самой современной технологии и лучших образцов техники со сменным рабочим оборудованием;

—исключение дорогостоящих затрат на технический сервис, в т. ч. на приобретение и содержание мастерских, оборудования для сер-

виса, создание резерва запасных частей, а также ведение отчетности;

—исключение затрат на хранение техники;

—исключение инвестиций на приобретение машин и организацию их использования;

—исключение отрицательных последствий использования морально и физически устаревшей техники;

—оценка степени полезности новой машины перед ее покупкой;

—квалифицированные консультации по подбору техники, а также по ее правильному и безопасному использованию;

—отсутствие долговых обязательств, связанных с приобретением техники и выплатой процентов за пользование кредитами;

—отсутствие платежей по налогам на имущество.

Производительность РСПМ в значительной мере определяется составом применяемой техники (различают группы строительной и дорожной техники, оборудования, грузоподъемных средств, автотранспорта и пр.) и уровнем использования ее потенциальных возможностей. Большинство российских предприятий несет значительные потери вследствие низкоэффективных решений, касающихся состава применяемого парка техники и организации его использования. При этом многие предприятия не имеют возможности и ресурсов рассматривать во взаимосвязи все аспекты эксплуатации высокоэффективного парка машин с результативным централизованным управлением множеством процессов, связанных с осуществляемыми технологиями работ. С другой стороны, комплектование РСПМ должно органично соответствовать масштабу решения возможных технических задач при возникновении чрезвычайных ситуаций регионального уровня.

В передовой зарубежной практике широкое распространение получили эффективно функционирующие «Системы управления парком техники» (Equipment Management Systems). Создание таких систем обеспечивает как высокую мощность предприятия, так и значительный уровень ее использования. Система управления парком техники является составной частью системы управления предприятием, которая также включает в себя системы управления производством, финансами, персоналом и др.

Парки техники используются в различных отраслях хозяйствования, и имеется определенный круг работ, рассматривающих вопросы, не относящиеся ни к одной из теорий, объясняющих процессы использования машин. Эти работы связаны с процессом обеспечения работоспособности парков техники.

Теории, объясняющие вопросы производства и эксплуатации техники, можно разделить на три основные группы.

1. Частные теории, входящие в общую теорию машин. Академик И. И. Артоболевский оценил содержание теории машин как науку, изучающую механику машин во взаимодействии с рабочими процессами, ими выполняемыми. Таким образом, первоначально теория машин и механизмов рассматривалась как теория построения механизмов и взаимодействия составляющих их деталей.

2. Труды по изучению надежности машин и рассматривающие проблемы создания долговечных безопасных конструкций. Эта группа изучает вопросы физического износа техники и частично затрагивает область некоторых вопросов функционирования оборудования.

3. Рассмотрение и изучение теоретических вопросов обслуживания сложных систем. В качестве научного аппарата применяется теория массового обслуживания, анализ операций, другие более частные теоретические разработки. Эти исследования позволяют научно обосновать решения вопросов резервирования, оптимизации ремонтных мощностей, снабжения запасными частями, определения времени простоя машин в ожидании ремонта и пр.

Теории, применяемые для решения вышеуказанных задач, не являются специальными. Важнейший положительный момент их применения заключается в изучении некоторых аспектов функционирования сложных систем, к которым относятся и парки машин.

По мнению Б. Г. Кима [1], известные теории не решают вопросов организационноуправленческого плана обеспечения исправности и работоспособности парка машин, следовательно, нужна новая теория, с помощью которой можно научно обосновать многие решения в области управления и технической политики организации.

Основные компоненты такой теории должны отражать наработки по следующим направлениям:

1. Оценка приспособленности машины к функционированию в конкретных условиях эксплуатации (эксплуатационный аспект модернизации).

2. Количественная оценка влияния факторов эксплуатации на техническое состояние машин и ее компонентов.

3. Определение влияния интенсивности использования на техническое состояние оборудования.

4. Изучение и разработка новых систем обеспечения работоспособности техники.

5. Разработка конкретных структур систем обеспечения исправности и работоспособности оборудования, классификация ступеней восстановительных воздействий для определенных видов машин.

6. Нахождение и оптимизация организационных структур управления процессом обеспечения работоспособности парков техники.

7. Разработка комплексов решений по управлению техническим состоянием парков машин.

8. Технология производства ремонтных и профилактических работ с прогнозированием их развития.

9. Выработка интегральных критериев оптимизации и определение их взаимосвязи с локальными критериями отдельных задач.

Специфика рассматриваемого объекта предполагает учет существенного влияния внезапных отказов техники (особо возрастающего по мере старения машин), что, несомненно, является одним из ключевых моментов при эксплуатации парков машин. Негативное влияние ущерба можно уменьшить путем правильной организации ремонтно-восстановительных мероприятий и создания резерва техники для замены отказавших машин. Достаточно широко известен метод оптимизации ремонтных и резервных мощностей, основанный на теории массового обслуживания.

Для достижения необходимой надежности технической системы возможны два варианта:

1) повышение надежности р. отдельных ее элементов до требуемого уровня;

2) применение резервирования элементов системы (или системы в целом).

Теоретически оба эти метода базируются на повышении избыточности системы, т. е. практическом применении принципа необходимого разнообразия У. Эшби и теоремы К. Шеннона о пропускной способности канала [5].

Повышение надежности элементов системы сопровождается опережающим ростом затрат на оборудование, поэтому повышение общей надежности Н системы за счет увеличения надежности ее элементов достаточно быстро начинает ограничиваться допустимыми затратами на оборудование. Резервирование позволяет резко повысить надежность системы путем параллельного включения дополнительных элементов.

Надежность системы с параллельными элементами А описывается выражением

На = 1 -П0 - Л)•

А

При этом получается парадоксальная, на первый взгляд, ситуация — надежность системы становится выше надежности составляющих ее элементов. Применение резервирования основано на идее построения надежной системы из ненадежных элементов и, в конечном итоге, является единственным способом обеспечения требуемой надежности системы.

До создания теории вероятности резервирование обеспечивали интуитивно. С появлением научного аппарата появилась возможность определить численность резерва как функцию от параметров. Это дает возможность говорить о научной концепции резервирования. Термин «резерв» предполагает, что объект или система обладает избытком какого-либо свойства, позволяющим решать поставленную задачу с большей надежностью. Этот избыток может состоять в дополнительном, сверх минимально необходимого, количестве или в надежности элементов системы, количестве времени, отпущенном на решение задачи, числе функций системы и других ресурсов. В области эксплуатации техники в качестве резервируемых ресурсов могут выступать ремонтные мощности (ремонтное резервирование) и резервный запас техники (страховое резервирование). В последнем случае соотношение количества резервных т и резервируемых п машин оценивается коэффициентом резервирования системы:

К - 1 + т к-1 + 7 •

При расчете потребного количества резервных машин (РМ) рассмотрим вариант, когда РМ замещает основную машину только на период ее непланового ремонта (НР). В этом случае в качестве резервных можно использовать машины со значительным физическим износом, однако их наработка на отказ должна превышать продолжительность времени восстановления основной машины.

Потребное количество резервных машин Ырез зависит от числа внезапных отказов парка машин:

k Ъг!

N — _ЗЩ рез ~

ц. зам

i—1

где кзам — коэффициент, показывающий, какая часть внезапных отказов требует замены основных машин резервными; п — количе-

г г ’ ц. зам

ство циклов замен, в которых может участвовать одна резервная машина за расчетный период времени.

Согласно исследованиям [4] лишь треть внезапных отказов вызывает остановку машины на время более одной рабочей смены, поэтому можно принять кзам = 0,33. В общем случае решение о привлечении резервной машины определяется характером работ, а именно величиной ущерба от простоя отказавшей машины.

Количество циклов замен п , в которых

ц. зам’ *

может участвовать одна резервная машина, зависит от ее фонда рабочего времени Трез и среднего времени занятости машины Тзан на одном цикле замены основной машины:

Время Тзан формируется из суммы времени: принятия решения ТПР о замене основной машины резервной; организации доставки резервной машины Тдост; продолжительности восстановления Те основной машины; обратной доставки Тдост резервной машины на базу.

Количество машин N (0 возраста ?, заме-

зам

щаемых одной резервной машиной со средним

значением связано с количеством не-

ц .рез;

плановых ремонтов НР(0:

^ам (t) —

HP (t )k р

Наработка на отказ машин и время ремонта являются случайными величинами. Случайный характер процессов приводит к сгущению и разрежению в потоках отказов и восстановлений, которые нельзя предвидеть заранее. Поэтому количество резервных машин, рассчитанное по приведенным соотношениям, может оказаться недостаточным. Наиболее близкие к практическим получаются результаты расчета мощности резервов с помощью теории массового обслуживания. Известные решения на основе доступных программных средств позволяют эффективно решать обозначенную задачу определения количества резервных машин [2].

Список литературы

1. Ким, Б. Г. Теория обеспечения работоспособности и исправности парков строительных машин / Б. Г. Ким // Интерстроймех - 2005 : тр. междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. / отв. ред. А. А. Серебренников, Ш. М. Мерданов. Тюмень : ТюмГНГУ, 2005. С. 174-177.

2. Кудрявцев, Е. М. Mathcad 2000 Pro. Символьное и численное решение разнообразных задач / Е. М. Кудрявцев. М. : ДМК Пресс, 2001. 576 с.

3. Николаев, С. Н. О совершенствовании управления парком техники строительно-монтажного предприятия / С. Н. Николаев // Механизация строительства. 2006. № 4. С. 2-6.

4. Репин, С. В. Резервирование как метод повышения эффективности строительных машин / С. В. Репин // Строит. и дорож. машины. 2008. № 2. С. 45-50.

5. Спирин, И. В. Резервирование в управлении хозяйственными системами (на примере транспорта) / И. В. Спирин. М. : Академкнига, 2003. 199 с.

n

ц. рез