Постановка и решение задач автоматизации работ по ремонту и техническому обслуживанию оборудования

УДК 658.27.004.5:681.3:338.001.36 А.В. Кизим

Постановка и решение задач автоматизации работ по ремонту и техническому обслуживанию оборудования

Описываются постановка задачи программно-информационной поддержки процессов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), методика автоматизации ремонтных работ предприятия, обобщение типовых функций процесса управления работоспособностью системы, вариант постановки и решения задачи поддержки принятия решений на различных этапах при автоматизации процесса ТОиР.

Ключевые слова: техническое обслуживание и ремонт, ТОиР, автоматизация, программно-информационная поддержка, оборудование, поддержка принятия решений, методическое обеспечение.

Введение

Для работы предприятий необходимы работоспособное оборудование или основные производственные фонды. Функции обеспечения бесперебойного функционирования оборудования выполняют службы главного механика предприятия или специализированные подрядные сервисные организации, которые при необходимости осуществляют техническое обслуживание и ремонт (ТОиР). Работоспособность оборудования обеспечивается за счет качественного, своевременного и безопасного проведения технического обслуживания и ремонта оборудования при рациональном использовании ресурсов [1].

Для более эффективного ведения процессов ТОиР могут быть использованы методические [1], технологические, программные и другие средства. Для автоматизации процессов ТОиР могут быть использованы специализированные программно-информационные системы. В зависимости от масштаба задач это могут быть системы классов ERP (Enterprise Resource Planning, планирования ресурсов предприятия), EAM-системы (Enterprise Asset Management, управления основными фондами предприятия) или CMMS (Computerized Maintenance Management System, компьютеризированная система управления техническим обслуживанием).

Постановка задачи программно-информационной поддержки процессов ТОиР

При автоматизации процессов ТОиР объектом автоматизации является процесс технического обслуживания и ремонтов оборудования, в котором в различной степени принимают участие службы предприятия и внешних организаций, участвующих в обеспечении подготовки и проведении работ по ТОиР. Критерием эффективности ТОиР являются минимизация затрат C на ремонт Cr и техническое обслуживание Со в совокупности с минимизацией производственных потерь P из-за неудовлетворительного технического состояния оборудования, а также обеспечение своевременной поставки необходимых ресурсов [2]:

- запасных частей для ремонта оборудования;

- специалистов, выполняющих ремонтные воздействия;

- финансовых средств на оплату запасных частей и ремонтных бригад;

- интервала времени, в течение которого оборудование простаивает.

В соответствии с [4] решаемую задачу в общем виде можно описать в виде модели <A, K, Х, O>, где А - множество вариантов решений; K - критерии; Х - множество оценок, O - набор предпочтений ЛПР. При этом набор критериев K = <Cr, Со, P>, а целевую функцию можно записать в виде {min{/(C^ + Со)}, min {/(P)}.

Путем применения научно обоснованной организации ТОиР возможно достижение следующих эффектов [3]:

- уменьшение числа поломок и простоев;

- увеличение срока службы системы;

- сокращение затрат на эксплуатацию системы;

- повышение производительности системы.

Для автоматизации ТОиР могут быть поставлены следующие задачи:

- исследование системы ТОиР автоматизируемого предприятия или организации;

- описание процессов ТОиР до автоматизации и проведение в случае необходимости их реинжиниринга;

- проектирование системы автоматизации ТОиР;

- реализация пилотного проекта автоматизированной системы;

- апробация, масштабирование, внедрение и сопровождение системы программно-информационной поддержки процессов ТОиР.

В рамках данной статьи описано решение отдельных важных задач и процедур. Методика автоматизации ремонтных работ предприятия

В качестве методического обеспечения, используемого при автоматизации процессов ТОиР предприятия, была формализована методика автоматизации ремонтных работ предприятия, являющаяся своеобразным шаблоном выполняемых процедур [1]. Для создания методики были поставлены следующие задачи:

1) Выделение объекта исследования.

2) Выделение направлений исследования.

3) Выявление субъектов процесса ТОиР, должностных обязанностей и функций служб ТОиР.

4) Исследование документации по ТОиР.

5) Исследования состава оборудования и объектов обслуживания.

6) Выявление видов и состава работ.

7) Описание процессов ТОиР.

8) Оформление методики автоматизации ремонтных работ предприятия.

Методика автоматизации ремонтных работ является формализацией процесса ТОиР, которая может применяться при проведении комплекса работ по программно-информационной поддержке ТОиР. Методика автоматизации ремонтных работ предприятия содержит описание элементов процесса автоматизации и состоит из следующих разделов:

1. Введение, общие положения и терминология.

2. Система ТО и ремонта техники (СТОиРТ):

2.1. Состав процесса ТОиР:

2.1.1. Виды ресурсов.

2.1.2. Виды работ.

2.2. Объекты ТО и ремонта.

2.3. Средства ТО и ремонта.

2.4. Исполнители ТО и ремонта.

2.5. Документация.

3. Субъекты процесса:

3.1. ОГМ.

3.2. ГМ.

3.3. Начальник цеха/установки.

3.4. Механик.

3.5. Сервисное предприятие.

4. Процессы ТОиР:

4.1. Процессы ремонта:

4.1.1. Виды работ.

4.1.2. Техническая документация на ремонт.

4.1.3. Планирование ремонтов.

4.2. Ремонтные нормативы: 4.2.1. Временные нормативы:

4.3. Порядок приема оборудования в ремонт.

4.4. Формы и методы проведения ремонта.

4.5. Порядок приемки оборудования из ремонта.

4.6. Процессы технического обслуживания:

4.6.1. Описание процессов As-is.

4.6.2. Описание процессов To-be.

4.7. Специфические процессы ТОиР.

5. Эксплуатация машин и оборудования:

5.1. Приемка и ввод машин в эксплуатацию.

5.2. Использование машин.

5.3. Транспортирование машин при необходимости.

5.4. Техническое обслуживание и ремонт машин.

5.5. Хранение машин.

5.6. Снятие машин с эксплуатации.

5.7. Эксплуатационные документы.

6. Вопросы обеспечения ТОиР:

6.1. Техника безопасности при техническом обслуживании и ремонте.

6.2. Информационное обеспечение ТО и ремонта.

6.3. Материально-техническое обеспечение ТО и ремонта.

6.4. Типовые объемы работ при ремонте оборудования. 7. Список использованных источников.

В приложениях методики приведены формальные описания обобщенных типовых процессов ТОиР «as-is» и «to-be» в виде 16 и функциональных IDEFO-диаграмм. Примеры IDEF0-диаграмм описания процесса ТОиР приведены на рис. 1 и 2.

Применение разработанных методических материалов позволят создать не только методологическую базу автоматизации процессов ТОиР различных предприятий.

Рис. 1. Схема процесса описания организации работ по ремонту

Рис. 2.Схема процесса работ по ремонту оборудования

Обобщение типовых функций процесса управления работоспособностью системы

Ранее в работе [3] сделано предположение, что задача обеспечения бесперебойного функционирования систем является универсальной и относится не только к оборудованию. Соответственно, решая задачу организации ТОиР оборудования, можно получить методологию обеспечения работоспособности систем, которая бы предоставляла набор методов и алгоритмов обеспечения их нормального функционирования, повышала степень управляемости такого процесса. Можно выделить целый класс задач, направленных на обеспечение работоспособности системы.

Путем обобщения выделены типовые функции процесса управления работоспособностью системы:

- Мониторинг основных параметров функционирования:

о определение значений контролируемых параметров, характеристик и показателей;

о определение допустимости отклонений параметра.

- Диагностика:

о анализ состояния системы; о классификация проблемы; о локализация проблемы; о выяснение причины девиации.

- Планирование будущих воздействий:

о прогнозирование отказов;

о планирование воздействий при возможных отклонениях параметров; о планирование воздействий при неработоспособности.

- Принятие решения о вмешательстве:

о принятие решения о необходимости вмешательства; о принятие решения о виде вмешательства; о принятие решения о целесообразном способе воздействия.

- Восстановление работоспособности:

о восстановление работоспособности при отказах - «ремонт»; о задачи обслуживания для предупреждения нарушений работоспособности:

профилактические воздействия;

проведение плановых работ по предотвращению отказов;

о выделение и управление ресурсов для восстановления работоспособности.

- Контроль совершенных действий:

о определение новых значений контролируемых параметров; о учет проведенных воздействий и изменений; о оценка результативности воздействия;

о принятие решения об окончании вмешательства или целесообразности новых воздействий.

Для автоматизации выделенных задач могут применяться соответствующие методы и алгоритмы, среди которых можно выделить: методы системного подхода, положения теорий вероятности, надёжности, управления; методы сетевого планирования, оптимизации, математического моделирования, ФСА и др. Для применения методов и алгоритмов также необходимо определение структуры и связей системы, показателей и характеристик системы и ее структурных элементов, критериев эффективности функционирования.

Использование методов принятия решений на различных этапах при автоматизации процесса ТОиР

В рамках отдельной характерной задачи был выявлен ряд проектных процедур на различных этапах процесса технического обслуживания и ремонта оборудования, для автоматизации которых, предположительно, может быть использован один и тот же математический аппарат. К таким этапам относятся:

- планирование работ по ТОиР,

- организация выполнения работ по ТОиР,

- анализ эффективности выполнения работ по ТОиР,

- прогнозирование выходов из строя оборудования.

На каждом из перечисленных этапов имеются проектные процедуры, для автоматизации которых могут быть использованы одни и те же математические методы. Например, на этапе планирования работ необходимо производить отбор и оценку единиц оборудования для проведения планового ремонта; на этапе организации выполнения работ должна производиться оценка состояния единиц оборудования, на основании чего производится корректировка плана работ; на этапе анализа эффективности выполнения работ производится оценка выполненных работ, формируется информация о качестве планирования и выполнения работ; на этапе прогнозирования выходов оборудования из строя на основании различных критериев формируется прогноз выхода оборудования из строя, который используется при составлении нового плана.

Таким образом, на каждом из перечисленных этапов производится оценка альтернатив при наличии ряда критериев. В теории принятия решений имеется достаточно большое количество методов и алгоритмов для решения задач такового уровня (метод анализа иерархий, метод решающих матриц Поспелова и т.д.).

С формальной точки зрения задача принятия решений может быть охарактеризована следующим кортежем: <А, Е, S; Т>, где А - множество альтернатив; Е - среда задачи принятия решений; S - система предпочтений лица, принимающего решение (ЛПР). Тре-

буется выполнить некоторое действие Т над множеством альтернатив A, например найти наиболее предпочтительную альтернативу, линейно упорядочить множество допустимых альтернатив.

Использование одного и того же математического аппарата в задачах выбора альтернатив в системе автоматизации технического обслуживания и ремонтов позволит упростить не только процесс разработки системы, но и унифицировать алгоритмы расчета, т.е. будет снижена вероятность ошибки на этапах процесса ТОиР. Однако для применения методов принятия решений необходимо формализовать решаемые задачи, а именно, определиться со списком альтернатив, критериями и степенями их важности, а также системой предпочтений ЛПР.

Заключение

Произведена постановка задачи программно-информационной поддержки процессов ТОиР. Описана методика автоматизации ремонтных работ предприятия, произведено обобщение типовых функций процесса управления работоспособностью системы, описан вариант постановки и решения задачи поддержки принятия решений на различных этапах при автоматизации процесса ТОиР. Полученные результаты использованы при разработке системы автоматизации ТОиР «АСТОР», которая проходит стадию внедрения в ООО «Волгоградсервис», а также могут использоваться при разработке и внедрении в других организациях этой и подобных систем.

Литература

1. Исследование и разработка методики автоматизации ремонтных работ предприятия / А.В. Кизим, Н.А. Линев // Изв. ВолгГТУ. Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - № 2, вып. 4. - C. 43-45.

2. Ченцов Н.А. Организация, управление и автоматизация ремонтной службы: учебник / под ред. В.Я. Седуша. - Донецк: Норд-Пресс-УНИТЕХ, 2007. - 258 с.

3. Обобщение типовых функций процесса управления работоспособностью системы / А.В. Кизим // Открытое образование: приложение к журналу [по матер. междунар. конф., Ялта; Гурзуф, 20-30 мая 2009 г.]. - 2009. - Б/н. - C. 180-181.

4. Подиновский В.В. Количественные оценки важности критериев в многокритериальной оптимизации // НТИ. Серия 2. Информационные процессы и системы. - 1999. -№ 5. - С. 22-25.

Кизим Алексей Владимирович

Канд. техн. наук, доцент каф. систем автоматизированного проектирования и поискового конструирования Волгоградского государственного технического университета Тел.: (8-442) 24-81-00 Эл. почта: kizim@mail.ru

A.V. Kizim

The statement and solving of the task of automation of equipment repair and maintenance

In the article the problem statement of program-information support of maintenance processes is presented. There is the description of the methods of maintenance automation, of the generalization of typical functions of system efficiency control procedure, of the variant of task statement and solving of decision making support in stages of maintenance automation.

Keywords: maintenance, CMMS, automation, program-information support, equipment, decision support, methodical support.