Оценка уровня подсистемы обеспечения качества эксплуатации оборудования карьеров Севера

А.И.Шадрин

Оценка уровня подсистемы обеспечения качества эксплуатации оборудования карьеров Севера

Эксплуатации горной техники в условиях Севера должно уделяться особое внимание в виду того, что на работу машин большое влияние оказывают внешняя среда и географическая удаленность от развитой промышленной инфраструктуры. Основные фонды горных предприятий постоянно возрастают в связи с расширением их географии, усложнением горнотехнических и погодно-климатических условий разработки месторождений полезных ископаемых. Во многом это связано с их активной частью. На машины и оборудование горных предприятий приходится в среднем до трети стоимости основных производственных фондов. Доля расходов на содержание оборудования в производственных затратах на добычу достигает 27% и более. По сведениям горных предприятий коэффициент использования календарного фонда времени основного технологического оборудования в зависимости от его типа и роли в технологическом процессе продолжает находиться в пределах 0,42-0,62, несмотря на рост его единичной мощности. Из-за снижения эффективности эксплуатации необходимость списания оборудования возникает раньше нормативного срока.

Снижение качества эксплуатации горного оборудования на предприятиях Севера проявляется в повышенных расходах материальных ресурсов на техническое обслуживание, ремонт и содержание ремонтной базы. В связи с этим одной из наиболее актуальных проблем карьеров Севера является создание подсистемы обеспечения качества эксплуатации (ОКЭ) карьерного оборудования, интегрированной в автоматизированную систему управления горного предприятия. Целью управления эксплуатацией оборудования является достижение наивысшего уровня качества процесса, такого, чтобы обеспечиваемый уровень эксплуатационной надежности машин гарантировал выполнение производственного задания по выработке и расходам на содержание техники. При этом степень гарантии определяется соотношением расчетного и фактического уровней эксплуатационной надежности и расходов на содержание оборудования.

Подсистема обеспечения качества эксплуатации оборудования должна предусматривать решение следующих основных задач:

обоснование экономически эффективных сроков службы машин и оборудования;

ведение мониторинга технического состояния деталей и сборочных единиц машин на основе использования экспертных систем и методов технической диагностики для контроля дефектов и повреждений;

прогнозирование остаточного ресурса деталей и сборочных единиц, уровня эксплуатационной надежности, расхода материальных ресурсов и выработки машин;

автоматизация подготовки и оперативного управления ремонтными работами в соответствии с требованиями норматисно-технической документации на основе применения прогрессивных технологий;

обоснование регламента ремонта для единичной машины и парка машин, соблюдение которого обеспечивало бы заданную выработку и затраты на содержание горной техники;

управление запасами материально-технических ресурсов для технического обслуживания и ремонта машин на основе обоснованных норм и нормативов их расходования;

обеспечение надежной работы машин при низких температурах воздуха без актированных остановок за счет внедрения новых технических средств и технологий, адаптирующих горное оборудование к работе в условиях жесткого климата;

обоснование программы восстановления ресурса изношенных элементов машин на основе концентрации и специализации ремонтного производства.

Каждая из указанных задач решается в неодинаковом объеме на конкретном горном предприятии. В то же время для разработки стратегии его успешной деятельности на рынке продукции требуется оценка уровня применяемой подсистемы ОКЭ техники, которая может быть осуществлена через оценку комплексного показателя качества процесса эксплуатации оборудования и сравнение его с базовым значением. При этом порядок оценки её уровня включает следующие этапы:

выбор свойств системы, оказывающих влияние на качество процесса эксплуатации горного оборудования;

оценка показателей свойств - единичных показателей качества системы;

оценка уровня качества по единичным показателям;

оценка значимости свойств по степени их влияния на уровень качества системы;

оценка значения комплексного показателя качества системы по единичным показателям;

оценка базового значения комплексного показателя качества системы по единичным показателям;

оценка уровня системы ОКЭ.

Свойства процесса эксплуатации оборудования являются одновременно свойствами системы ОКЭ. Среди них прежде всего выделяют:

своевременность замены изношенного или морально устаревшего оборудования;

своевременность замены изношенного элемента конструкции оборудования;

своевременность восстановления ресурса отдельных элементов или оборудования в целом;

способность достоверно оценивать фактическое техническое состояние отдельных элементов и машин в целом;

способность достоверно прогнозировать остаточный ресурс (живучесть) элементов оборудования;

способность разрабатывать регламент технического обслуживания и ремонта (ТОиР) единицы парка машин, выполнение которого обеспечивало бы заданный уровень эксплуатационной надежности и наименьшую стоимость содержания оборудования из всех возможных вариантов регламента, включая его замену;

способность разрабатывать регламент ТОиР парка машин, выполнение которого обеспечивало бы достижение запланированных показателей по выработке и стоимости содержания оборудования;

степень концентрации ответственности за эксплуатацию парка машин и оборудования;

степень специализации ремонтного производства в сфере ТОиР.

Для количественной характеристики свойств системы ОКЭ могут быть использованы следующие показатели:

Суммарные затраты 5, связанные с эксплуатацией оборудования:

где 5ЛШН - затраты по базовому варианту установления срока эксплуатации; кэ - коэффициент, учитывающий увеличение суммарных затрат по сравнению с базовым вариантом оценки срока эксплуатации.

В случаях установления срока эксплуатации по приведенным ниже критериям коэффициент кэ ориентировочно может иметь следующие значения: существовавшие ранее нормативные сроки - 1,5; годовые приведенные затраты - 1,3; динамический критерий суммарных затрат за срок эксплуатации, в 1...2 раза превышающий нормативный - 1,1; веде-

ние мониторинга среднегодовых затрат с построением тренда затрат (базовый вариант) - 1,0.

Затраты С3, связанные с заменой изношенных элементов машин и оборудования:

С3-к3Смин,

где Смш - затраты, связанные с заменой элемента оборудования в плановом порядке при контроле технического состояния методами и средствами технической диагностики, прогнозировании остаточного ресурса с помощью экспертной системы оценки живучести элемента (базовый вариант); к, - коэффициент, учитывающий увеличение суммарных затрат по сравнению с базовым вариантом оценки срока замены элемента оборудования, может принимать следующие значения: неплановая замена (в связи с отказом) либо по факту исчерпания ресурса -3..,10; стратегия плановых замен с контролем технического состояния органолептическим методом - 2,0; плановая замена с контролем технического состояния органолептическим методом и оценкой срока замены по вероятностной экономико-математической модели затрат - 1,5; плановая замена с контролем технического состояния методами и средствами технической диагностики и оценкой срока замены по вероятностной модели - 1,3; плановая замена с контролем технического состояния методами и средствами технической диагностики, прогнозированием остаточного ресурса и срока замены с помощью экспертной системы оценки живучести элемента (базовый вариант) - 1,0.

Коэффициент, учитывающий степень обоснования затрат на восстановление ресурса (капитального ремонта) элементов и оборудования в целом - Кк.

Данный коэффициент при различных методах обоснования может принимать следующие значения: по исчерпании нормативного ресурса до капитального ремонта с контролем технического состояния органолептическим методом - 0,3; то же с контролем технического состояния методами и средствами технической диагностики, оценкой живучести элементов экспертным методом - 0,5; то же с оценкой живучести элементов по вероятностной модели расходования ресурса - 0,6; то же с оценкой живучести элементов с помощью экспертной системы прогнозирования ресурса - 0,7; то же с оценкой живучести элементов по вероятностной модели расходования ресурса при условии выполнения планового задания по выработке и стоимости содержания оборудования - 0,8; то же с оценкой живучести элементов с помощью экспертной системы прогнозирования ресурса при условии выполнения планового задания по выработке и стоимости содержания оборудования -1,0.

Точность прогнозирования остаточного ресурса элементов оборудования Зор:

дор 1 ~ £ор~

М

\2

оф

1=1

t.

где t0(¡„ ton - соответственно фактический и прогнозируемый остаточные ресурсы; п - количество элементов оборудования, по которым прогнозируется остаточный ресурс; еор - среднеквадратическая относительная погрешность прогнозирования остаточного ресурса элемента оборудования.

При применении различных методов прогнозирования еор может ориентировочно принимать следующие значения: при оценке остаточного ресурса ор-ганолептическим методом - 0,4; то же с помощью вероятностной модели - 0,3; то же с помощью экспертной системы оценки живучести элементов, основанной на закономерностях накопления повреждений, - ОД.

Точность прогнозирования продолжительности простоев в техническом обслуживании и ремонте оборудования Зр, определяющей выработку оборудования при реализации установленного регламента ЮиР:

Sp= 1-

=1-

I

í

1 , -t

пф г

\2

где {Пф, /„„ - соответственно фактическая и прогнозируемая продолжительности простоев в ЮиР; п -количество элементов оборудования, по которым прогнозируется остаточный ресурс; ер - среднеквадратическая относительная погрешность прогнозирования продолжительности простоев в ЮиР оборудования.

Точность прогнозирования расходов на содержание оборудования Зсо при реализации установленного регламента ЮиР:

dm 1 ~ Seo 1 ~

Z

ы v

л2

пф

где с„ф, спп - соответственно фактическая и прогнозируемая стоимости содержания оборудования; п -количество элементов оборудования, по которым прогнозируется стоимость расхода трудовых и материально-технических ресурсов; есо - среднеквадратическая относительная погрешность прогнозирования стоимости расхода трудовых и материально-технических ресурсов.

В среднем показатели точности прогнозирования продолжительности простоев в ЮиР 6,, и расходов на содержание оборудования 8со в зависимости от метода установления регламента ремонта могут принимать следующие значения:

с использованием метода ремонтных нормативов (по наработке) с оценкой технического состояния органолептическим методом - 0,4;

с оценкой технического состояния методами и средствами технической диагностики и прогнозированием остаточного ресурса по вероятностной модели - 0,6;

с оценкой технического состояния методами и средствами технической диагностики и прогнозированием остаточного ресурса с помощью экспертной системы - 0,8;

с оценкой технического состояния методами и средствами технической диагностики, прогнозированием остаточного ресурса по вероятностной модели исходя из условия достижения заданной выработки и стоимости содержания оборудования - 0,85;

с оценкой технического состояния методами и средствами технической диагностики, прогнозированием остаточного ресурса с помощью экспертной системы исходя из условия достижения заданной выработки и стоимости содержания оборудования -0,9.

Показатель концентрации ответственности за результаты эксплуатации оборудования К(1:

к = а

К

где а - наибольшая доля трудоемкости работ по ЮиР, выполняемых в одном из центров ответственности (структурных подразделениях); Мц0 - количество центров ответственности за качество эксплуатации оборудования.

Величины N„0, а и К0 для определенной организационной структуры процесса эксплуатации оборудования могут принимать значения, приведенные в табл. 1,

Таблица 1

Организационная структура процес-са эксплуатации оборудования

Оборудование находится на балансе технологического подразделения горного предприятия, которое выполняет ТО и текущие ремонты. Капитальные ремонты выполняет по договорам специализированное ремонтное подразделение или сторонняя организация.

Оборудование находится на балансе технологического подразделения горного предприятия, которое выполняет ТО. Капитальные и текущие ремонты выполняет специализированное ре монтное подразделение или сторонняя организация по договорам с тех нологическим подразделением горно го предприятия._

Оборудование находится на балансе ремонтного подразделения горного предприятия, которое выполняет все

N..

0,7

0,8

К0

0,35

0,4

виды ТоиР. Технологические подразделения выполняют горные работы по договорам с ремонтным подразделением.

Оборудование находится на балансе ремонтного предприятия, которое является структурным подразделением машиностроительного завода и выполняет весь объем работ по ТОиР. Технологические подразделения горного предприятия выполняют горные работы по договорам с ремонтным предприятием. 1 1 1

Показатель специализации ремонтного производства <рср:

1

где пт - среднее количество технологий ремонтных работ, выполняемых на одном рабочем месте; п0 • среднее количество типов оборудования, обслуживаемых одной структурной единицей ремонтного подразделения (предприятия).

Оценка коэффициентов значимости у, показателей качества обычно проводится экспертным методом. Например, по одной из оценок коэффициенты значимости показателей качества имеют значения, представленные в табл. 2.

Уровень качества по /-му единичному показателю вычисляют по формулам [1]:

ql = — , если хб<х1 либо х,

= —, если х, <Хб,

Хо

где х-, - значение /-го единичного показателя качества процесса эксплуатации. Для эталонного (базового) процесса эксплуатации дб=],0.

Чтобы определить уровень качества по комплексному показателю, определяют коэффициенты значимости у1 единичных показателей х,- или уровней качества по единичному показателю устанавливающие, какое предпочтение отдается каждому из единичных показателей или уровней качества по единичному показателю при определении комплексного показателя уровня качества.

Среднеквадратическое суммирование произведений уровней качества по единичному показателю на их коэффициенты значимости >>, определяет комплексный показатель качества у'-й подсистемы ОКЭ в соответствии с выражением

Для базового (эталонного) процесса эксплуатации Рб = у[п .

Уровень качества по комплексному показателю К, процесса эксплуатации равен отношению комплексного показателя рассматриваемого процесса Рр вычисленного по формуле (1), к комплексному показателю качества базового процесса эксплуатации Рб. То есть

В качестве примера в табл. 2 дан расчет уровня качества гипотетичной подсистемы обеспечения эксплуатации горного оборудования, которую 2-3 десятилетия назад имело большинство горных предприятий страны.

Таблица 2

Наименование показателя качества Я' У! Pi.P6.Ki

Суммарные затраты, связанные с эксплуатацией оборудования 0,67 од

Затраты, связанные с заменой изношенных элементов машин и оборудования 0,5 0,08

Показатель обоснования затрат на восстановление ресурса элементов и оборудования в целом 0,3 0,08

Точность прогнозирования остаточного ресурса элементов оборудования 0,4 0,15

Точность прогнозирования продолжительности простоев оборудования в ТОиР 0,4 0,09

Точность прогнозирования расходов на содержание оборудования 0,4 0,1

Показатель концентрации ответственности за результаты эксплуатации оборудования 0,4 0,2

Показатель специализации ремонтного производства 0,3 0,2

Комплексный показатель качества рассмотренной подсистемы ОКЭ 0,152

Комплексный показатель качества базовой подсистемы ОКЭ 2,828

Уровень качества рассмотренной подсистемы ОКЭ 0,0538

Предлагаемый метод позволяет обосновать структуру ремонтного производства и эксплуатации оборудования в рамках АСУ горного предприятия, а также сравнить применяемую на горном предприятии подсистему ОКЭ с существующими на других предприятиях.