Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

В. А. Коротков

ПРОАКТИВНЫЕ РЕМОНТЫ

В ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Нижнетагильского технологического института (филиал) УрФУ

имени первого Президента Ельцина

в качестве электронного текстового учебно-методического пособия

для студентов всех форм обучения

Нижний Тагил

Рецензент:

д-р техн. наук

Научный редактор:

д-р техн. наук, проф.

Проактивные ремонты в горно-металлургической отрасли: учеб.-метод. пособие / В. А. Коротков; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента Ельцина», Нижнетагил. технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2013. – 41 с.

В пособии изложены основные принципы и методы увеличения послеремонтной наработки оборудования. В том числе за счет оптимизации рабочих нагрузок и напряжений, упрочнения функциональных поверхностей деталей, применения качественно новых смазок.

Предназначено для студентов, аспирантов и производственных специалистов.

УДК 621.791

ББК 34

Библиогр.: 41 назв. Табл. 11. Рис. 14.

Недостатки машин особенно наглядно

выясняются при ремонте. По существу, их доводка

начинается только после ввода в эксплуатацию

Из справочника

«Основы конструирования»

Предисловие

В горно-металлургической промышленности расходы на ремонты способны поглощать значительную часть доходов, а ремонтные простои – существенно уменьшать сами доходы. Поэтому сокращение и тех и других является актуальной задачей. Основные направления ее решения:

– предупреждение внезапных (аварийных) отказов;

– исключение преждевременных ремонтов;

– сокращение продолжительности ремонтов за счет агрегатного принципа;

– увеличение срока службы деталей за счет упрочнения, смазки и пр.;

– восстановление изношенных деталей, что экономичнее покупки новых.

В последние два десятилетия арсенал средств по сокращению ремонтных затрат и простоев существенно расширился. Для предупреждения аварий производят дефектоскопию (магнитно-порошковую, ультразвуковую …), приборы для которой постоянно совершенствуются. Приборы вибродиагностики выявляют не только трещины, но и износ, дефекты сборки, т. е. устанавливают потребность в ремонте без его остановки и разборки оборудования. Такие ремонты получили название «ремонты по фактическому состоянию», т. к. исключают проведение преждевременных ремонтов, когда оборудование еще не достаточно изношенное. Переносными приборами определения твердости, шероховатости, химического состава, проверяют на соответствие чертежам, поступающие на замену, запасные части, что исключает попадание в эксплуатацию «брака» и последующий быстрый выход из строя отремонтированного оборудования. Масла с триботехническими добавками не только снижают трение, но и восстанавливают износ без разборки механизмов. Ручной плазменной закалкой стало доступно упрочнять контактные поверхности на крупногабаритных корпусах оборудования. Методы восстановления изношенных деталей существенно сокращают закуп запасных частей.

Таким образом, механики во время ремонтов имеют возможность не только восстанавливать работоспособность оборудования заменой износившихся частей, но применять меры по увеличению послеремонтной наработки. Отремонтированное оборудование начинает работать лучше нового. Эти омолаживающие ремонты получили название «проактивных » ремонтов, которым посвящается настоящая работа.

1. СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТОВ

Во время ремонтных остановок выполняется ревизия механизмов для определения недопустимых дефектов, после чего проводится непосредственно ремонт , т. е. замена забракованных деталей новыми деталями. В настоящее время сложились четыре основные формы организации ремонтов. Это ремонты, проводимые по отказу, планово-предупредительные ремонты, ремонты по фактическому состоянию и проактивные ремонты.

1.1. Ремонты по отказу и ППР

Возможно проведение ремонтов, когда его эксплуатация становится невозможной вследствие отказа – «ремонты по отказу». Эта простая стратегия не обременяет расходами по подготовке ремонтов, но сами ремонты в силу их неожиданности могут быть дорогостоящими и продолжительными. «Ремонты по отказу» оправданы, если отказы имеют случайный характер, мало зависящий от наработки, и когда последствия отказа незначительны, а меры профилактики стоят дороже, чем замена вышедшего из строя узла.

Усовершенствованный вариант «ремонтов по отказу» – «ремонты по возникновению дефектов», которые определяются по косвенным признакам: вибрации, течи масла и т. п. Для ускорения «ремонтов по отказу» применяют метод агрегатирования. Замена агрегатов производится быстрее замены отдельных частей, входящих в агрегаты; при этом сами агрегаты отправляются на ремонт в специализированные подразделения или предприятия.

Отказ работающего оборудования из-за выхода из строя одной детали может приводить к повреждению других (исправных) деталей, и тем создавать аварийные ситуации. Для их предупреждения разработаны планово-предупредительные ремонты (ППР), которые выполняются после определенной наработки, когда из опыта известно, что механизмы уже нуждаются в ремонте.

Недостаток ППР состоит в следующем. Износ, как правило, не повторяется с большой точностью, т. к. зависит от изменения твердости, размеров и расположения деталей даже в пределах чертежных допусков. Следовательно, ППР фактически проводятся с опозданием или с опережением объективно необходимого срока ремонта. Опоздание с проведением ремонта означает отказ оборудования, поэтому планируют опережающие сроки ППР. Но преждевременная разборка оборудования (когда износ деталей не достиг предельного значения) и последующая сборка без замены деталей нарушает приработку сопряжений, вызывая их ускоренный износ. Отсюда следует объективная необходимость в более точном определении износа по вторичным признакам без разборки механизмов.

Однако действующая система ППР во многом устраивает как Изготовителя оборудования, так и персонал ремонтирующей организации. Изготовитель предписывает частые ППР, во время которых устраняются его огрехи изготовления. У ремонтного предприятия (подразделения) интерес к ППР в том, что эта система дает постоянную занятость с минимальной возможностью контроля качества выполнения ремонтных работ со стороны Заказчика.

1.2. РФС и проактивные ремонты

С 90-х годов при ремонтах стала применяться вибродиагностика, т. е. определение технического состояния механизмов (на присутствие трещин, дефектов сборки, износа) по вибрационному фону, создаваемому работающим оборудованием, с помощью переносных электронных приборов – виброанализаторов. Она в значительной мере сокращает ревизионные простои, связанные с разборкой и осмотром механизмов. Кроме того, сокращаются складские запасы запчастей, т. к. состояние механизмов непрерывно отслеживается, и поэтому закупается только необходимое. Ремонты, назначаемые по техническому состоянию, определяемому вибродиагностикой, получили название «ремонтов по фактическому состоянию».

Вибродиагностика удобно дополняется электронным учетом отказов, что позволяет выявлять проблемные узлы и детали, которые наиболее часто выходят из строя. Эта информация дает возможность анализа причин их низкой работоспособности для выработки мер по увеличению срока службы. Ремонты, проводимые с реализацией мер по повышению долговечности (наработки) заменяемых деталей и сопряжений, стали называть «проактивными ремонтами». После их проведения оборудование работает не только не хуже, но даже лучше нового. Это позволяет говорить, что «проактивные ремонты» сопровождаются омолаживающим эффектом.

Наиболее эффективная система ПАР вместе с тем является наиболее сложной в осуществлении. Само по себе не простое проведение вибродиагностики и электронного учета отказов должно дополняться выработкой мер по замедлению износа и появлению иных дефектов, которые, к тому же, должны проходить проверку на практике. Другими словами проактивные ремонты предполагают проведение в како-то мере научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИиОКР). Это обусловливает более высокие требования, как к службам главного механика (энергетика), так и к подрядным ремонтным организациям или собственным ремонтным подразделениям.

Таблица 1.1

Сравнение систем организации ремонтов

Практика показывает, что не целесообразно применять только одну из представленных систем организации ремонтов. Гибкое их сочетание дает наибольший эффект. В табл. 1.1. и 1.2 приведено сравнение различных систем организации ремонтов и их, рекомендуемое компанией БАЛТЕХ, соотношение для предприятий горно-шахтной отрасли (http://www. *****).

Таблица 1.2

Доли систем организации ремонтов для предприятий

2. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРОАКТИВНЫХ РЕМОНТОВ

После того, как планирование ремонтов доведено до совершенства, т. е. проводятся они ни раньше, ни позже, чем это требуется по состоянию механизмов, то для дальнейшего сокращения ремонтных издержек необходимо увеличение послеремонтной наработки. Это достигается проактивными ремонтами, включающими в себя меры по замедлению выхода механизмов из строя вследствие образования трещин, износа, др. дефектов. В том числе:

– оптимизацией рабочих нагрузок и напряжений;

– упрочнением рабочих поверхностей;

– совершенствованием смазки.

2.1. Оптимизация рабочих нагрузок и напряжений

Важными принципами конструирования является снижение массы машин (оборудования) и увеличение производительности (мощности). Но это приводит к росту напряжений в элементах конструкций и на контактных поверхностях. Рост напряжений в элементах конструкций увеличивает вероятность поломок, а на контактных поверхностях – ускоряет изнашивание. Как следствие, происходит к возрастание частоты ремонтов, затраты на которые уменьшают прибыль, а ремонтные простои – доходы от эксплуатации. Поэтому снижение производительности оборудования (рабочих нагрузок) и увеличение его массы могут быть оправданы, если за счет уменьшения ремонтных затрат и простоев произойдет рост прибыли .

Нагрузки, воспринимающиеся оборудованием, в его частях и деталях вызывают напряжения, а на контактных поверхностях создают трение. Можно различать благоприятное и неблагоприятное восприятие оборудованием рабочих нагрузок. При неблагоприятном восприятии имеют место вибрация, концентрация напряжений, которые приводят к быстрым отказам. Работа по исключению неблагоприятного восприятия оборудованием рабочих нагрузок, с вибрацией и концентрацией напряжений, дает существенное сокращение ремонтов. Покажем это на примерах.

Корпус 12-метрового штампа для формовки труб большого диаметра после непродолжительной эксплуатации разломился надвое вдоль продольной оси. Его ремонтная сварка без «усиления» конструкции представлялась не перспективной. Однако собственно «усиления» за счет увеличения массы удалось избежать. Анализ напряженного состояния, показал, что изменение от нормали на 7º угла расположения нижних ребер жесткости (рис. 2.1) более равномерно распределяет рабочее усилие по корпусу штампа и снижает уровень разрушающих напряжений по линии излома. Такая модернизация не потребовала ни удорожания ремонта, ни увеличения массы конструкции .

В машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) вращение роликов часто прекращалось. При этом «трение качения» ролика о слиток переходило в более агрессивное «трение скольжения», что приводило к быстрому износу в виде «лысок» и преждевременной замене роликов. После того как вращение роликов с осями заменили вращением бочки ролика на неподвижной оси, случаи заклинивания роликов устранились. Как следствие исключился агрессивный вид изнашивания «трением скольжением», что увеличило наработку роликов в 2,5 раза .

Сброс давления в доменной печи производится через атмосферный клапан. Для замедления изнашивания его контактных поверхностей потоком запыленного газа применялась твердосплавная наплавка (HRC55), которая затем подлежала трудоемкой шлифовке. Поскольку истечение газов, вызывающее быстрый износ, происходило из-за неплотного прилегания контактных поверхностей, было решено уплотнить стык огнеупорным асбестом. Истечение газов уменьшилось настолько, что без ущерба сроку службы перешли на менее твердую наплавку (HRС35), обрабатывающуюся точением, что существенно снизило трудоемкость и стоимость ремонта атмосферного клапана .

Исследования износостойкости сварного отвода, служащего для удаления запыленных газов, показали следующее. Увеличение крутизны загиба (вместо 5 секторов применили 4, рис. 2.2) привело к усилению концентрации силового воздействия газового потока столь существенно, что многократно сократило срок службы .

Тележки обжиговых печей при движении контактируют бортами. Износ бортов приводит к перекосу тележек, что в свою очередь создает повышенную нагрузку на приводную «звездочку». Быстрый износ бортов тележек был исключен твердой наплавкой «в размер» . Это одновременно ликвидировало перекос тележек в машине, уменьшило нагрузку на «звездочку» и, как следствие, – частоту замены ее секторов. Если раньше в «звездочке» каждый год заменялось по одному сектору (ценой ~1 млн руб.), то теперь замена сектора проводится раз в четыре года.

В вакууматоре два патрубка, опускающиеся в ковш со стальным расплавом, закрепляются в плоском днище. Один патрубок – для всасывания расплава в вакууматор, другой – для слива расплава обратно в ковш. Всасывающий патрубок при работе создавал вибрацию, которая быстро разрушала огнеупорную футеровку, и вакууматор выводился в ремонт. Для снижения вибраций были применены скрепляющие элементы, в результате чего стойкость вакууматора увеличилась вдвое, и вдвое же снизилась себестоимость вакуумирования .

В сварных железнодорожных мостах трещины появляются неожиданно быстро, всего через 2–7 лет эксплуатации. Долгое время не могли найти причину, пока в 90-х годах не установили, что при проходе поездов в пролетных строениях мостов возникают высокочастотные вибрации. Для их предупреждения традиционные связи из прокатных уголков заменили листовыми диафрагмами, и это исключило появление трещин, даже при 10-кратной наработке .

На восприятие оборудованием рабочих нагрузок большое влияние оказывают концентраторы напряжений . Сам термин говорит о том, что в некоторых местах машин и механизмов, из-за конструктивных особенностей, происходит усиление напряжений. Разрушения, вызванные концентраторами напряжений, отличаются от разрушений от общих перегрузок. Когда перегрузкой охвачено все сечение детали, то разрушению предшествует пластическая деформация. Но она отсутствует, когда условие прочности нарушается только в концентраторе напряжений. По этой причине такие разрушения называют хрупкими.

Они происходят следующим образом. В концентраторе напряжений даже незначительные рабочие напряжения от собственного веса конструкции могут усиливаться до уровня предела прочности металла, что приводит к появлению микротрещины. Если острота ее велика и не спадает по мере продвижения, то трещина начинает представлять собой движущийся концентратор напряжений. Поскольку превышение напряжениями предела прочности в устье трещины сохраняется, то она мгновенно проходит через все сечение. Таким образом, при отсутствии полезных нагрузок, под воздействием только собственного веса, обрушались мосты и галереи, уходили под воду танкеры .

Важным правилом предупреждения хрупких разрушений являются недопущение скопления концентраторов напряжений (отверстий, сварных швов и т. д.). Результатом его несоблюдения явилось разрушение одной из двух балок рукояти экскаватора, На рис. 2.3а видно, что обе части разрушившейся балки недеформированные, что указывает на хрупкий характер разрушения, произошедшего при небольшой нагрузке.

На рис. 2.3б видно место начала разрушения, которое на рис. 2.3а помечено темной стрелкой. Зародившаяся трещина, прежде чем охватить все сечение, сначала продвигалась постепенно, что придало разрушению одновременно и усталостный характер.

Гальваника" href="/text/category/galmzvanika/" rel="bookmark">гальваническое хромирование, цементация, азотирование и некоторые другие. Их характеристики приведены в табл. 2.1.

В проактивных ремонтах такой подход тоже приемлем, если детали ранее использовались без упрочнения. В противном случае надо изыскивать способы упрочнения, более эффективные, чем применяемые. При простом переборе доступных применению способов упрочнения, подходящий способ может выпасть последним, что приведет к потерям времени и средств. Поэтому полезно знать некоторые правила, позволяющие минимизировать число экспериментов при выборе подходящего способа упрочнения.

Таблица 2.1

Характеристики видов упрочнения

Выбор способов упрочнения по толщине упрочненного слоя

Если деталь эксплуатируют до значительного (измеряемого миллиметрами) износа, то не всегда следует задаваться упрочнением на такую же толщину. Большой износ механизмов приводит к потерям мощности, к ударам и вибрациям, вызывающих поломки, становится причиной выпуска низкосортной продукции. Поэтому упрочнение следует рассматривать не только как средство сокращения расхода запчастей, но и как возможность исключения работы оборудования с большим износом. Упрочнение способно многократно (даже в десятки и сотни раз) замедлить изнашивание, благодаря чему необходимость в эксплуатации механизмов с большими износами отпадает.

В настоящее время многие компании стали сокращать свои затраты, и большинство из них, помимо процессов продаж и закупок, стали оптимизировать процессы технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОРО). Ведь, если раньше кредитные деньги были доступны, и существующее оборудование можно было легко обновить, то сейчас приходится довольствоваться имеющимися мощностями, что требует серьезной оптимизации процесса ТОРО уже сейчас.

Ключевые принципы ТОРО

Для большинства ключевых российских отраслей процесс ТОРО можно назвать одним из основных. В нефтяной, перерабатывающей, машиностроительной, транспортной, фармацевтической, телекоммуникационной и многих других отраслях затраты на ремонт оборудования являются ключевыми, а значит содержат серьезный потенциал для оптимизации. К тому же для многих российских компаний оборудование является ключевым элементом производственного цикла, и «выжать» из него по максимуму является одной из задач менеджмента. Хорошо известно, что на рынке победит та компания, которая сможет с меньшим ресурсом поддерживать требуемое качество результатов, и серьезное условие этого – правильно выстроенный процесс технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОРО).

На стратегическом уровне в процессе ТОРО для руководителя существует одна ключевая задача – найти баланс между производительностью и надежностью оборудования и его стоимостью владения. С одной стороны, можно использовать превентивное (плановое) управление ремонтами, что надежнее, но и дороже. А с другой стороны, можно обходиться реактивными действиями по замене и ремонту оборудования в случае его отказов, что дешевле, но за счет надежности. Именно поэтому для эффективного управления ремонтами требуется совмещение в данном процессе сразу нескольких управленческих подходов. врезка «Один из главных факторов операционного совершенства — эффективная работа оборудования.

Многие российские компании заметно отстают по этому показателю от западных: оборудование слишком часто ломается, простаивает, неразумно эксплуатируется. Причину такого положения стоит искать в сфере, которая находится на периферии внимания руководителей. Это — ремонты и техобслуживание. Реорганизовать ее с учетом современных требований нелегко, но необходимость преобразований с каждым годом будет ощущаться все острее». (McKinsey) конец врезки В первую очередь все активности в рамках процесса ТОРО можно разделить на две основные части – плановые и внеплановые работы. В основе плановых ремонтов лежит несколько принципов планирования (по календарю, по наработке, по состоянию), все это можно назвать проактивными (предупредительными) ремонтами.

Также к плановым ремонтам можно отнести работы по регламентному обслуживанию оборудования. В рамках таких плановых активностей, ключевую роль играет качество планирования, и здесь необходимо анализировать множество различной информации, как по статистике отказов оборудования, так и по параметрам, характеризующим состояние оборудования в настоящий момент. Помимо качества «телеметрии» состояния оборудования, на качество планирования ремонтов влияет и логика процессов обработки неисправностей и правильность формирования заявок на выполнения ремонтов и множество других факторов. Внеплановые работы в процессе ТОРО заключаются в устранении последствий аварий оборудования. Такое может случиться, если плановый ремонт не снял всевозможные риски, и отказ все-таки произошел. В этом случае, необходимо максимально быстро восстановить работоспособность оборудования, обеспечив непрерывность бизнеса.

По такой реактивной схеме может обслуживаться оборудование, не задействованное напрямую в производственном процессе, отказ которого не принесет серьезного ущерба. Можно выделить четыре ключевых принципа организации процесса ТОРО. Наиболее надежный из них проактивный подход (плановый ремонт по календарю), подразумевает приоритетность техобслуживания и ремонтов для критичного оборудования, например, если закончилось время регламентного срока службы, то просто меняем оборудование, не смотря на то, что оно еще может работать. Однако, если с помощью такого подхода ремонтировать все оборудование, то затраты компании серьезно вырастут. Именно поэтому такой подход используют лишь для критичного оборудования, поломка которого может привести к простою компании и нанести большие убытки.

Следующим подходом является комбинированный подход к обслуживанию оборудования. Этот подход позволяет планировать ремонт по фактическому состоянию, т.е. контролируем работу существующего оборудования, и не дожидаясь поломки, меняем его на основании ухудшения его параметров. Реализация ремонтов по такой схеме уменьшает надежность, но зато делает затраты меньше, чем в первом варианте. В тоже время необходимо отметить, что комбинированный подход требует серьезной системы мониторинга оборудования, ведь без нее предотвратить аварию будет сложно. Еще одним вариантом организации ремонтов является причинно-следственный анализ на основании поломок или отказов. Этот подход уже можно назвать реактивным, однако он содержит анализ причины поломок и планирование мероприятий по их минимизации в будущем.

Таким образом, в случае аварии оборудования, восстанавливаем его максимально быстро, а затем анализируем причины аварии, и планируем корректирующие мероприятия по предотвращению поломок в будущем. Наиболее простым подходом к ремонту оборудования является обслуживание по факту отказа или поломки. При обнаружении поломки ремонтируем оборудование в кратчайшие сроки, после чего не предпринимаем усилий до следующей неисправности. С одной стороны дешево, а с другой вполне возможно, что необходимой запчасти на складе нет, или процедура замены технологически сложна, поэтому убытки от простоя оборудования могут быть больше полученных преимуществ от сокращения затрат. И не смотря на то, что общая практика ремонтов склоняется к проактивному принципу организации процесса ТОРО, в жизни приходится использовать все вышеперечисленные подходы для разных типов оборудования. При этом, типизация оборудования ведется исходя из анализа рисков, которые присущи определенному производству с учетом этапов жизненного цикла оборудования. Например, если реализован непрерывный производственный цикл, и отказ оборудования приведет к нарушению цикла, то безусловно ремонты нужно будет выполнять на превентивной основе. В тоже время, если от отказа компонента производство не остановится, то можно сокращать затраты используя реактивный подход.

Совершенствование процесса ТОРО

Для оптимизации любого процесса, и в том числе ТОРО, необходимо сформировать цель, которую это процесс должен обеспечивать. Например, цель может выглядеть следующим образом — обеспечивать надежность, бесперебойность и безопасность оборудования экономически целесообразным образом. При этом для оценки качества существующего процесса ТОРО можно использовать следующие показатели: ·

• средняя механическая готовность, например 95 %; ·
• затраты на ТОРО; ·
• факт/план рабочей мощности; ·
• % простоя оборудования (ремонты); ·
• качество планирования ТОРО; ·
• необходимый объем складских запасов комплектующих и запасных частей; ·
• количество инцидентов с оборудованием за период; ·
• среднее время устранения неисправности.

Анализирую данные показатели в динамике, можно определить те направления оптимизации процесса, которые позволяет его усовершенствовать. Но это только вершина айсберга, ведь для полноценного анализа процесса ТОРО необходимо куда больше показателей. И здесь требуется анализировать две сквозные цепочки процесса. Первая — от обнаружения неисправности до ее устранения, и вторая — от планирования ремонтов до исполнения плана. При этом совмещение проактивного и реактивного управления требует синхронизировать эти цепочки между собой, что является непростой управленческой задачей. Дополнительных сложностей в работе процесса ТОРО добавляет необходимость интеграции с производственным процессом и процессом закупок, что требует определенных мероприятий и в этих направлениях.

Поэтому на практике, в качестве основных направлений совершенствования процесса ТОРО выбираются следующие: ·

• приоритезация оборудования с учетом оценки рисков негативного воздействия от неисправности; ·
• определение алгоритмов планирования ремонтов и устранения отказов в зависимости от определенных приоритетов по оборудованию; ·
• синхронизация проактивной (плановой) и реактивной (срочной) деятельности по процессу; ·
• синхронизация ремонтов с закупками запасных частей и комплектующих, а также с производством; ·
• контроллинг существующих процессов ТОРО.

Для целей совершенствования в рамках процесса ТОРО можно выделить два основных контура управления — стратегический и тактический.

Уровень стратегического управления процессом ТОРО.
Фактически в рамках данных работ формируется концепция и основные правила процесса ТОРО, а также отслеживается его эффективность. Какие риски присущи бизнесу? Сколько аварий произошло в прошлом году? Каковы убытки в настоящее время? Сколько средств можно потратить на непрерывность бизнеса? Какое оборудование мы будем обслуживать проактивно? Какое оборудование для нас некритично? На практике вопросов еще больше, и ответы на них необходимо найти для оптимизации управления ТОРО. В тоже время на стратегическом уровне определяются допустимые границы затрат, которые в свою очередь являются ограничениями для построения логики и методологии процесса ТОРО. Производственный процесс в большинстве случаев серьезно влияет на процесс ТОРО, ведь если для ремонта нужна остановка оборудования, то необходимо сделать это в пик минимального спроса, чтобы у компании был резерв по мощностям. В дополнение ко всему закупки не должны давать опозданий по времени, иначе план ремонтов будет постоянно нарушаться, а среднее время устранения неисправности расти. Когда все стратегические вопросы решены, можно начинать совершенствование процесса ТОРО на тактическом уровне.

Тактический уровень процесса ТОРО
На этих шагах уже идет оперативная работа по обработке неисправностей и выполнению плана ремонтов, именно тут формируются сообщения об отказах, создаются заказы на работы, формируются заявки на закупку запасных частей, проводятся сами ремонтные работы. На тактическом уровне становится важна логика обработки потока работ, а также учет всей необходимой информации по оборудованию и персоналу, поэтому на практике, автоматизация процесса ТОРО начинается именно с этого уровня.

Автоматизация процесса ТОРО

Использование специализированных ИТ- решений в процессе ТОРО позволяет сократить простои, снизить затраты на ремонты, а также повысить эффективность использования оборудования и персонала. Еще в 90-х годах аналитическая компания Gartner Group ввела термин EAM (Enterprise Asset Management — управление активами предприятия). Системы этого класса предназначены для автоматизации процесса ТОРО и отвечают за управление всем жизненным циклом оборудования, начиная с проектирования, изготовления, монтажа и сборки, а также, последующего обслуживания, сервисных и профилактических работ, модернизации, реконструкции и списания. Классическая EAM-система имеет следующую функциональность: ·

• проектирование процессов технического обслуживания оборудования; ·
• управление поставками оборудования; ·
• управление монтажом оборудования; ·
• предупредительное обслуживание (ремонт по состоянию); ·
• контроль и управление ремонтным персоналом (квалификация, учет работ); ·
• планирование и диспетчеризация нарядов на работы; ·
• учет всех расходов на ремонтные работы; ·
• управление складскими запасами; · и т.д.

При этом статистика внедрений ЕАМ- систем свидетельствует об их чрезвычайно высокой отдаче. На практике большинство проектов окупается менее чем за два года. При этом типовым результатом является сокращение затрат на ремонтные работы на 20%.
Согласно исследованиям консалтинговой группы A.T. Kearney, изученные случаи внедрения EAM-систем характеризовались получением, в среднем, следующих выгод: ·

• Повышение производительности работ по ТОРО 29% ·
• Повышение коэффициента готовности 17% ·
• Сокращение складских запасов 21% ·
• Уменьшение случаев нехватки запасов 29% ·
• Увеличение доли плановых ремонтов 78% ·
• Сокращение аварийных работ 31% ·
• Сокращение сверхурочных работ 22% ·
• Сокращение времени ожидания запчастей 29% ·
• Сокращение срочных закупок ТМЦ 29% ·
• Более выгодные цены на закупаемые ТМЦ 18%

Однако, несмотря на множество отчетов в информационной системе автоматизирующей процессы ТОРО, не всегда существующий функционал позволяет «увидеть» фактический процесс ТОРО. И именно для этого компанией IDS Scheer разработан специализированный инструментарий ARIS Process Performance Manager (ARIS PPM), который позволяет «восстановить» существующий процесс ТОРО, а также провести его всесторонний анализ для определения направлений дальнейшей оптимизации. Основное внимание в ARIS PPM уделяется анализу самого процесса ТОРО через временные, объемные и стоимостные показатели. Такой расширенный анализ позволяет анализировать как логику организации процесса, так и эффективность его участников на основании данных в EAM – системе.
Использование инструментария ARIS PPM для оптимизации процесса ТОРО позволяет получить следующие преимущества: ·

• сокращение времени реакции на неисправность при реактивном управлении ремонтами; ·
• соблюдение регламентных сроков планирования ремонтов; · повышение точности планирования ремонтов; ·
• повышение организационной эффективности участников процесса; ·
• снижение числа ошибок и излишних согласований при планировании ремонтов; ·
• контроль своевременного исполнения плана ремонтов.

В качестве заключения, можно отметить, что в настоящее время большинство компаний уж начали автоматизацию ТОРО, однако большинство из них мало внимания уделяют оптимизации процессов ТОРО, надеясь на существующий в информационных системах функционал. Но, к сожалению, типовые информационные системы не могут подойти всем сразу, именно поэтому перед автоматизацией ТОРО нужно четко понимать существующие процессы и формулировать те улучшения, которые необходимо сделать. При этом если система уже внедрена, но понимания процессов и направлений их оптимизации нет, тогда необходимо «восстановить» фактический процесс ТОРО с использованием ARIS PPM, что в свою очередь даст серьезный аналитический материал для сокращения затрат в области ТОРО.

Андрей Константинович Коптелов, Директор проекта «Контроллинг 24», Компания IDS Scheer Россия и страны СНГ

1.1. Система технического обслуживания и ремонтов оборудования предприятия

Под системой ТОиР подразумевается совокупность взаимосвязанных средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему .

В качестве целей системы ТОиР определены следующие :

• поддержание оборудования в работоспособном состоянии в течение всего срока эксплуатации;
• обеспечение надёжной работы оборудования;
• обеспечение производительности и качества выпускаемой продукции;
• выполнение требований по охране труда и защите окружающей природной среды.

Организация системы ТОиР предприятия осуществляется на основе принятия (явным образом или в соответствии со сложившейся практикой) решений по следующим фундаментальным вопросам ():

• выбор стратегии ТОиР оборудования;
• определение способа организации ремонтного обслуживания производства;
• разработка критериев оценки эффективности ремонтного обслуживания производства.

Рисунок 1.1 – Фундаментальные вопросы при организации системы ТОиР

1.2. Стратегии технического обслуживания и ремонтов оборудования

Под стратегией ТОиР подразумевается обобщающая модель действий, необходимых для достижения поставленных целей путём координации и распределения соответствующих ресурсов предприятия . По существу, стратегия ТОиР есть набор правил для принятия решений, которыми ремонтная служба (РС) предприятия руководствуется в своей деятельности по обеспечению работоспособности оборудования.

Краткая характеристика основных стратегий ТОиР приведена в .

Таблица 1.1 – Краткая характеристика основных стратегий ТОиР

Под реактивными подразумеваются стратегии ТОиР, необходимость ремонтных воздействий в которых обуславливается наступлением некоторого критического в рамках этой стратегии события (отказа, достижения предельных величин регламентируемых параметров). Превентивные стратегии ТОиР направлены на предупреждение возникновения критического события и характеризуются возможностью осуществления предварительного планирования и подготовки ТОиР (заказ ремонтных бригад, материально-технического обеспечения) в противоположность реактивным стратегиям, когда необходимость проведения ТОиР, а, соответственно, и обеспечение их подготовки, до наступления критического события непредсказуемы.

Исторически первой (как наименее требовательная к уровню организации и культуры труда) сложилась стратегия эксплуатации до отказа , которая подразумевает осуществление операций по ТОиР оборудования по достижению критического состояния, которое, как правило, характеризуется невозможностью выполнения заданных функций, то есть утратой работоспособности. К основным достоинствам данной стратегии ТОиР следует отнести наибольшую длительность межремонтного периода, соответствующую сроку службы оборудования, и минимальные затраты на содержание ремонтной службы, доминирующей функцией которой в этом случае становится восстановление работоспособности оборудования после выхода его из строя. С другой стороны, отсутствие возможности планирования ресурсов (финансовых, временных, рабочей силы и прочих), необходимых для выполнения ТОиР, приводит к значительному увеличению продолжительности последних и к повышенным издержкам на ликвидацию аварий, в том числе к потерям производства. Создание складских запасов товарно-материальных ценностей, как правило, не является удовлетворительным решением, поскольку влечёт за собой снижение ликвидности предприятия. Объём таких запасов в ряде случаев (особенно в отраслях, где используется уникальное единичное оборудование) превышает экономически обоснованные пределы. Несмотря на указанные недостатки, в случае недорого резервируемого, а также типового оборудования, отказ которого не оказывает критического влияния на технологический процесс, не представляет опасность для окружающей среды, здоровья и жизни человека , данная стратегия успешно применяется и поныне.

В первой половине ХХ века с ростом серийности производства и повышением производительности промышленных предприятий потери в результате отказов оборудования приобрели критическое значение. На смену стратегии эксплуатации до отказа пришла стратегия ППР или ремонтов по регламенту , подразумевающая превентивные ТОиР на основании статистических сведений о сроке службы оборудования. Снижение количества аварийных отказов относится к основным достоинствам данной стратегии, хотя вероятность их возникновения не исключается полностью, а фиксируется в задаваемых пределах. Стратегия ППР обеспечивает наилучшие условия для планирования ресурсов, “однако основной недостаток ППР перевешивает все его достоинства, он заключается в проведении ремонтов фактически исправного оборудования, а также принудительной замене деталей независимо от их остаточного ресурса (в сложном оборудовании разница ресурсов отдельных деталей может достигать 500%). Все это приводит к неоправданному росту эксплуатационных затрат. В недостатки ППР также нужно отнести снижение остаточного ресурса оборудования и увеличение вероятности отказа при вводе в работу после ремонта” . Данная стратегия обеспечила наилучшую интеграцию в рамках плановой экономики и позволила устранить ряд недостатков исторически сложившейся ранее стратегии эксплуатации до отказа. Более полное использование ресурса оборудования достигалось за счёт снижения вероятности повреждения деталей с потенциально большим ресурсом , что могло иметь место при выходе из строя элементов, определявших срок службы оборудования в целом при эксплуатации до отказа. В настоящее время стратегия ППР продолжает использоваться на многих предприятиях, в первую очередь, для ответственного оборудования и оборудования, выход которого из строя может представлять опасность для окружающей среды, здоровья и жизни человека. В остальных случаях стратегия ППР применяется зачастую только декларативно, что обусловлено возросшими требованиями к эффективности системы ТОиР предприятия в условиях рыночной экономики.

На границе 70-80-ых годов ХХ века в ремонтном обслуживании производства нашла применение мобильная и переносная виброизмерительная аппаратура, позволяющая осуществлять вибромониторинг оборудования на основе частотного анализа. В то же время происходило ускоренное развитие теории надёжности и исследований в области эксплуатационных свойств оборудования. Всё это предопределило возникновение новой научно-прикладной области знаний – технической диагностики , достижения которой были использованы как основание для реализации стратегии ТОиР по ТС . В первую очередь, стратегия ТОиР по ТС направлена на устранение недостатков истрически предшествовавшей ей стратегии ППР, а именно на снижение количества необоснованных ремонтных воздействий с целью максимального использования ресурса оборудования . При применении данной стратегии за счёт мониторинга ТС вероятность аварийных отказов оборудования сводится к возможному минимуму. Девиз данной стратегии звучит так: “Оборудование должно быть остановлено на ремонт за мгновение до предполагаемого выхода из строя” . Уменьшение затрат на ТОиР оборудования, минимизация количества неплановых отказов, снижение числа плановых простоев, обусловленных монтажно-сборочными операциями, – неоспоримые преимущества, которые сопровождают внедрение стратегии ТОиР по ТС. Стратегия ТОиР по ТС выдвинула новые требования к уровню культуры труда. В рамках ремонтных служб и контролирующих органов выделяются подразделения технической диагностики, увеличивается значение личного профессионализма, квалификации и опыта рабочих, руководителей и специалистов. С другой стороны, поскольку регламентация ТОиР обуславливается стохастическим фактором – фактическим ТС оборудования – снижается эффективность долгосрочного планирования ресурсов (ориентировочный срок предупреждения отказов, а значит и планирования проведения ТОиР в случае использования средств технической диагностики преимущественно не превышает двух-трёх месяцев).

С целью обеспечения высоких показателей работоспособности оборудования промышленных предприятий в последнее время всё большую популярность приобретает проактивная стратегия ТОиР. Анализ, проведенный в работе , позволяет определить проактивную стратегию ТОиР как наиболее эффективную и целесообразную для внедрения в современных экономических условиях. Проактивная стратегия объединяет в себе достоинства превентивных ремонтных воздействий системы ППР и информационное обеспечение процесса принятия решений, характерное для ТОиР по ТС оборудования.

1.3. Проактивная стратегия технического обслуживания и ремонтов оборудования

Сущность проактивной стратегии ТОиР оборудования заключается в выполнении необходимых ремонтных воздействий, направленных на снижение скорости развития или устранение неисправностей, которые выявлены на основе сведений о фактическом ТС оборудования.

Теоретические основы проактивной стратегии ТОиР оборудования постулируют, что изначально все виды неисправностей присутствуют в зачаточном или явном виде во всех пускаемых в эксплуатацию машинах. Различные факторы, сопровождающие эксплуатацию (проектные и непроектные нагрузки, воздействие факторов окружающей среды и близлежащего оборудования, условия эксплуатации, проведения ТОиР и прочие), в той или иной мере приводят к развитию различных видов неисправностей. Определяющее воздействие совокупности факторов вызывает ускоренное развитие одной или нескольких неисправностей, которые становятся детерминирующими по отношению к работоспособности машины. Выбирая ремонтные воздействия таким образом, чтобы уменьшить влияние определяющих факторов, можно снизить скорость развития неисправностей, поддерживая работоспособное состояние машины. Рациональный выбор и качественная реализация этих и только этих ремонтных воздействий является задачей РС.

Проактивная стратегия ТОиР () базируется на оценке ТС оборудования , которая может осуществляться следующими методами:

• мониторинг технологических параметров;
• визуальный осмотр;
• контроль температуры;
• акустическая и вибрационная диагностика;
• обследование с применением методов неразрушающего контроля (магнитного, электрического, вихретокового, радиоволнового, теплового, оптического, радиационного, ультразвукового, контроля проникающими веществами).

Рисунок 1.2 – Ремонтное обслуживание оборудования в рамках проактивной стратегии ТОиР

Основанием для принятия решения о необходимости выполнения ремонтного воздействия является ситуация, когда ТС одного элемента (детали, узла, механизма) оборудования приводит к ухудшению ТС смежных (пространственно и/или функционально) элементов.

Перечень возможных ремонтных воздействий :

• уход за оборудованием (уборка, очистка, противокоррозионная обработка);
• регулировка, настройка, наладка (центровка, балансировка);
• обеспечение соединений (восстановление целостности сварных швов, затяжка резьбовых соединений);
• смазывание поверхностей трения;
• замена быстроизнашивающихся деталей;
• восстановление или замена базовых деталей, в том числе корпусных.

Ремонтные воздействия осуществляются в рамках следующих групп мероприятий по ТОиР оборудования :

1. Профилактическое техническое обслуживание – комплекс мероприятий, проводимых периодически, которые направлены на предупреждение или снижение скорости развития дефектов путём обеспечения проектных условий взаимодействия узлов оборудования (очистка от технологических отходов, продуктов износа, коррозии, осадков, отложений и прочие; удаление пыли, грязи, масла, шлака, окалины, просыпи сырья, мусора и прочие; доливка, дозаправка рабочих жидкостей, досыпка, замена расходных материалов; замена или восстановление сменного оборудования и другие).
2. Корректирующее техническое обслуживание – комплекс мероприятий, проводимых по необходимости, которые направлены на предупреждение или снижение скорости развития дефектов путём обеспечения проектных условий взаимодействия узлов оборудования (регулировка и наладка оборудования, в том числе центровка, балансировка; восстановление соединений деталей, обеспечение целостности металлоконструкций и трубопроводов; восстановление покрытий, окраски и другие).
3. Прогностическое техническое обслуживание – комплекс мероприятий, направленных на установление фактического ТС оборудования с целью прогнозирования его изменения в процессе дальнейшей эксплуатации и выявления наиболее целесообразного момента применения и требуемых видов ремонтных воздействий (измерение технических и технологических параметров, отбор проб; контроль, испытание, проверка режимов работы оборудования; контроль ТС оборудования, в том числе методами технической диагностики; дефектоскопия методами неразрушающего контроля; технический осмотр оборудования, освидетельствование, обследование, ревизия и другие).
4. Текущий ремонт – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности оборудования путём замены или восстановления отдельных его узлов, не являющихся базовыми, кроме сменного оборудования.
5. Капитальный ремонт – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности оборудования путём замены или восстановления базовых его узлов и деталей.

Выбор проактивной стратегии ТОиР позволяет обеспечить :

• увеличение срока службы оборудования за счёт снижения скорости развития или устранения зарождающихся неисправностей на начальной стадии их возникновения;
• исключение вторичных повреждений элементов оборудования, вызванных выходом из строя смежных (пространственно и/или функционально) элементов;
• обоснование и выполнение только необходимых ремонтных воздействий, что уменьшает затраты и нагрузку на РС, а также снижает вероятность возникновения отказов, вызванных ошибками монтажа и вмешательством в функционирование работоспособного оборудования;
• сокращение затрат на ремонтное обслуживание производства, обусловленное изменением структуры ТОиР в пользу увеличения количества недорогостоящих профилактических воздействий вместо затратных ремонтных операций (замена, восстановление);
• рациональный выбор времени, видов и объёмов ТОиР вследствие ранних сроков предупреждения возникновения неисправностей при использовании методов и средств технической диагностики и неразрушающего контроля;
• снижение вероятности аварийных отказов, обусловленных неудовлетворительным ТС оборудования;
• повышение коэффициента готовности оборудования, что обеспечивает возможность увеличения объёмов производства и снижения себестоимости продукции;
• формирование доверия к производителю со стороны потребителя за счёт своевременного выполнения договорных обязательств и улучшения качества продукции как комплексный результат повышения культуры труда.

1.4. Способы организации ремонтного обслуживания производства

Способ организации ремонтного обслуживания производства обусловливает структуру РС предприятия, что оказывает непосредственное влияние на эффективность системы ТОиР в целом.

Классические способы организации РС характеризуются диапазоном форм от децентрализованной к централизованной, которые отличаются степенью концентрации управления силами и средствами в рамках единой специализированной структуры на предприятии ().

Рисунок 1.3 – Классические способы организации ремонтного обслуживания производства

Способ организации ремонтного обслуживания, характеризующийся распределением сил и средств РС между производственными подразделениями предприятия, называется децентрализованным .

Централизованная организация РС подразумевает наличие специализированной структуры в составе предприятия, на которую возложен весь объём функций по ТОиР оборудования производственных и вспомогательных подразделений, а также несущей всю полноту ответственности за обеспечение работоспособности оборудования.

Способ построения РС на основе широкого диапазона промежуточных форм, отличающихся различной степенью централизации, называется смешанным .

Наиболее распространёнными на отечественных предприятиях являются смешанные формы организации РС, в то время как зарубежная практика свидетельствует о высокой эффективности централизованных форм ТОиР оборудования , в том числе построения системы ТОиР на основе альтернативных способов организации РС.

Альтернативные способы организации ремонтного обслуживания производства () подразумевают привлечение внешних ресурсов (сил и средств) для обеспечения и выполнения ТОиР оборудования предприятия. В зависимости от степени использования ресурсов внешних предприятий и передачи им соответствующей ответственности за обеспечение работоспособности оборудования различают подрядный и сервисный способы выполнения работ по ТОиР.

Рисунок 1.4 – Альтернативные способы организации ремонтного обслуживания производства

Для обеспечения требуемого уровня результативности системы ТОиР оборудования распространено совместное использование классических и альтернативных способов организации ремонтного обслуживания производства на предприятии.

1.5. Критерии оценки эффективности ремонтного обслуживания производства

Оценка эффективности ремонтного обслуживания производства выполняется на основании критериев, принятых на предприятии. Действенная система критериев позволяет осуществлять анализ не только фактической результативности имеющейся системы ТОиР, но и оперативно выявлять её недостатки, определять пути дальнейшего совершенствования и развития.

Различают технические и экономические подходы к оценке эффективности РС предприятия. Технические подходы отличаются преимущественной направленностью на оценку критериев, характеризующих работоспособность оборудования, возможность его использования для реализации заданного технологического процесса. Экономические подходы позволяют выполнять оценку результативности РС путём сопоставления затрат на ТОиР и потерь производства, обусловленных ТС оборудования.

В настоящее время вопрос обобщённой технико-экономической оценки эффективности ремонтного обслуживания производства, которая бы позволяла выполнять комплексный анализ результативности системы ТОиР оборудования, следует отнести к разряду проработанных недостаточно, что оставляет предприятиям простор для выработки собственных подходов к его решению. Указанное, например, предпринято в работах [ , ].

Необходимо отдельно обратить внимание на распространённую ошибку. Для оценки эффективности системы ТОиР недопустимо использование критериев, характеризующих деятельность, осуществляемую РС (объёмы выполняемых работ: в количественных, временных, натуральных, стоимостных и прочих подобных показателях). Интенсивность выполнения ремонтных работ зачастую не свидетельствует о достижении основной цели ремонтного обслуживания производства – обеспечения работоспособности оборудования. Оценка эффективности системы должна выполняться на основании внешних, а не внутренних показателей её работы.

Только действенная методика оценки эффективности ремонтного обслуживания производства позволяет качественно выполнить анализ системы ТОиР, результативности деятельности РС, обеспечить информационное сопровождение процесса принятия решений.

1.6. Аварийность

Аварии промышленного оборудования приводят к прерыванию технологического процесса, что сопровождается неминуемыми материальными потерями, а также может являться причиной техногенных катастроф и гибели людей. Обеспечение работоспособности оборудования с переходом от устранения следствий аварий к предупреждению их причин является основной задачей РС предприятия.

Для оценки аварийности оборудования могут быть выбраны эксплуатационные (суммарное время простоев) или экономические (потери производства, стоимость ликвидации аварий) показатели. При этом в общем случае для предприятия целесообразно оценивать не абсолютные величины, а скорее динамику изменения выбранных параметров во времени.

С другой стороны интерес может представлять сравнительный анализ взвешенных показателей аварийности (предположим, суммы потерь производства и стоимости ликвидации аварий за некоторый референтный период, отнесённой к сумме затрат на ТОиР оборудования) предприятий отрасли для выявления наиболее эффективных форм организации и методов совершенствования РС.

Оценка показателей аварийности может быть успешно использована как индикатор эффективности мероприятий по реформированию РС, для оценки внедряемых технических и организационных решений. На основе сравнения экономических потерь от аварий и средств, выделяемых на финансирование РС, могут быть установлены их оптимальные объёмы. То же справедливо и для оценки численности ремонтного персонала.

Положения и системы, определяющие порядок расследования аварий на промышленных предприятиях, как правило, разрабатываются на основании «Порядка расследования и учёта несчастных случаев, профзаболеваний и аварий на производстве», утверждённого постановлением Кабинета министров Украины №1112 от 25.08.2004г. Однако часто нерешённой остаётся главная задача. Речь идёт о полноценном и эффективном использовании полученной в ходе расследования информации, причём не столько для устранения, сколько для предотвращения последующих аварий на том же или однотипном оборудовании.

Расследование аварии подразумевает поэтапное решение следующей последовательности задач:

1. Сбор фактической информации о происшествии и оперативных действиях персонала, визуальный осмотр места и объекта аварии.
2. Изучение технологических и технических характеристик объекта аварии.
3. Анализ истории объекта (аналогичных аварий, проведенных работ по техническому обслуживанию и ремонтам).
4. Формирование рабочей гипотезы , проведение дополнительных исследований по необходимости (если дополнительные исследования опровергают гипотезу, выдвигается новая, достоверность которой подвергается проверке).
5. Определение причин аварии, сопутствовавших ей технических факторов, виновных (развитие подтверждённой рабочей гипотезы).
6. Разработка противоаварийных мероприятий .
7. Мониторинг выполнения противоаварийных мероприятий .

Полученная информация может быть использована при решении ряда технических и технологических вопросов, вопросов материального снабжения, управления персоналом, развития РС.

Целесообразным видится выполнение таких видов анализа:

• причинно-факторный , который заключается в выявлении характерных проблем предприятия (например, недостаточная квалификация эксплуатационного персонала, отсутствие стабильного и своевременного материально-технического обеспечения, несоответствие объёмов и периодичности ремонтов оборудования интенсивности его эксплуатации и прочие);
• пространственный , целью которого является определение “уязвимых мест” как отдельных машин, так и агрегатов, комплекса оборудования предприятия в целом;
• временной , который направлен на выявление сезонных закономерностей, цикличности аварийных ситуаций, тенденций и прогнозов их возникновения.

Результаты проведенного анализа являются основанием для разработки мероприятий, направленных не только и не столько на борьбу со следствиями аварий, но в большей степени на устранение их причин и предотвращение возможности повторения в дальнейшем. [

УДК 629.7.05

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ

©2012 Н. В. Чекрыжев, А. Н. Коптев

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)

В статье рассматриваются принципы качественного подхода к перспективному методу проактивного обслуживания сложных систем бортового оборудования авиационной техники.

Безопасность полётов, управление рисками, развитие отказа, проактивное техническое обслуживание.

За последние 30 лет главной задачей развития авиационно-транспортной системы является поиск новых подходов в решении проблемы повышения безопасности полётов воздушных судов (ВС).

Очевидно, что традиционная ретроактивная (Reactive) идеология профилактики авиационных событий, построенная на строгом соблюдении нормативных требований и внедрении профилактических рекомендаций, разработанных по результатам расследования происшедших событий, себя исчерпала .

Поэтому ИКАО разработала принципиально новую идеологию профилактики авиационных происшествий и инцидентов, названную «управление безопасностью полётов».

Новая идеология предотвращения авиационных происшествий (АП) и инцидентов предполагает создание в авиакомпании системы управления безопасностью полетов (СУБП), которая:

Выявляет фактические и потенциальные угрозы безопасности;

Гарантирует принятие корректирующих мер, необходимых для уменьшения факторов риска/опасности;

Обеспечивает непрерывный мониторинг и регулярную оценку достигнутого уровня безопасности полётов.

СУБП акцентирована не на ожидании негативного события, а на выявлении

опасных факторов в авиационной системе, которые ещё не проявились, но могут стать причиной инцидентов, аварий и катастроф. Такой подход в профилактике авиационных происшествий получил наименование «проактивный» (Proactive).

По сути, проактивное обслуживание предполагает тот же реагирующий подход, как и обслуживание по состоянию с контролем параметров (ТЭП), но в качестве диагностических признаков выбираются такие параметры системы, наблюдение которых позволяет контролировать глубинные причины деградации факторов стабильности системы (рис. 1).

Накопленный опыт расследования авиационных событий показал, что каждое из них было обусловлено воздействием нескольких причин, которые долгое время скрывались в виде недостатков (опасных факторов или факторов риска) компонентов авиационной системы.

Пять базовых структурных элементов концепции безопасности полётов лежат в основе модели Ризона (рис. 2).

Меры по обеспечению безопасности полётов должны быть направлены на контроль за организационными процессами, содержащими скрытые условия в виде недостатков в конструкции оборудования, упущения в подготовке персонала и т.п., а также для улучшения условий на рабочем месте.

Рис. 1. Структура проактивного обслуживания

Рис. 2. Модель Ризона

Инструментом для анализа компонентов и особенностей эксплуатационных контекстов и их возможных взаимодействий с людьми является модель SHEL(L) (рис. 3), призванная дать общее представление о взаимосвязи индивидуумов с компонентами и особенностями рабочего места .

Рассмотренные выше стратегии и методы технического обслуживания авиационной техники направлены на устранение в основном очевидных неисправностей и отказов изделий функциональных систем (ФС) ВС.

Рис. 3. Модель БИЕЦЬ)

Накопленный опыт и практика расследования авиационных событий доказывают, что наличие любого скрытого недостатка в системе в виде опасного фактора или фактора риска может привести при определённых условиях к трансформации его в причину, которая и обусловливает последующее негативное событие.

Поэтому ИКАО предложила изменить содержание профилактических работ модели обеспечения безопасности полётов (ОБП) на проведение целенаправленной работы по выявлению и устранению

опасных факторов в каждом компоненте авиационной системы модели управления безопасностью полетов (УБП) (рис.

При внедрении управления БП (УБП) содержание профилактической работы определяется опасными факторами (ОФ) компонентов авиационной системы. Поэтому в соответствии с проактивным подходом в авиакомпаниях разрабатываются специальные методики, предназначенные для оценки степени риска прогнозируемых событий.

Рис. 4. Модели обеспечения (ОБП) и управления (УБП) безопасностью полетов: ОД - ошибочные действия, ОФ - опасные факторы, И - инциденты, СИ - серьезные инциденты, А - аварии, К - катастрофы

Практическая основа управления безопасностью - это управление рисками, методика которого изложена в «Программе управления рисками в отношении безопасности полётов». Переход от обеспечения (ОБП) к управлению безопасностью полётов (УБП) на практике означает проведение профилактических работ до развития авиационного события путём выявления и устранения источников

опасности (факторов риска) во всех компонентах авиационной системы.

В настоящее время расходы на техническое обслуживание составляют от 12 до 18% от прямых эксплуатационных расходов.

В соответствии с требованиями ИКАО на сегодняшний день одним из перспективных является метод упреждающего (проактивного) технического

обслуживания (Proactive Maintenance), основанный на использовании технологии прогнозирующего анализа (Predictive Analytics) компании Macsea.

Основанная на сборе и обработке информации технология позволяет прогнозировать дальнейшее развитие событий, реализована в пакете Macsea Dexter, который может осуществлять автоматический мониторинг и диагностику состояния любого оборудования. Система производит непрерывный анализ и обработку данных, оповещая оператора о появившихся или возможных проблемах, анализирует работу каждого компонента оборудования в реальном времени и прогнозирует его состояние и производительность в будущем .

По данным российской компании «Практическая Механика» при внедрении проактивного технического обслуживания время плановых остановов составляет не более 10% от общего времени работы оборудования, а среднее время между отказами по причине выхода из строя оборудования существенно увеличивается. По данным статистики прямые затраты на ТО при внеплановых ремонтах в 1,5 - 3 раза больше, чем при плановых, треть работ планово-предупредительных работ являются лишними, четверть запасных частей для ремонта лежит на складе без движения более двух лет.

Исследования компании Emerson Process Management показывают, что расходы на профилактическое обслуживание будут в 5 раз выше, а на обслуживание при необходимости - в 15 раз выше, чем в случае упреждающего подхода.

Основным направлением повышения эффективности работы авиакомпании является увеличение налёта часов и снижение себестоимости единицы транспортной продукции.

Применение метода упреждающего обслуживания сокращает время вынужденных простоев ВС на техническом обслуживании (ТО), материальные и человеческие ресурсы, что повышает рентабельность авиакомпании.

Встроенные бортовые устройства регистрации информации самолётов последнего поколения позволяют получить дополнительные данные результатов диагностирования состояния и работы функциональных систем ВС вне аэропорта базирования, что повышает вероятность определения источника опасности (отказа) и уменьшает потребность в непосредственном осмотре оборудования.

В среднем незапланированное время простоя для типичного технологического процесса может стоить 1-3% дохода и 3040% прибыли в год.

Мониторинг состояния ФС позволяет проводить ТО только тех изделий, которые этого требуют. Следовательно снижается общая трудоёмкость процедур технологического процесса, сокращаются расходы на материалы и объёмы запасного оборудования и сопутствующие затраты на его содержание, которые могут составлять 25% стоимости.

В процессе эксплуатации ВС его узлы и агрегаты подвергаются постоянному воздействию эксплуатационных факторов, влияющих на их техническое состояние, структурные параметры элементов изменяются, упорядоченность системы в целом и её функциональные качества ухудшаются, деградируют.

Работы теории старения машин Хрущова М. М., Зайцева А. К., Дьячкова А. К., Конвисарова Д. В. не дают полного анализа реального фактического состояния системы в целом, т.к. не учитывают случайного характера внешнего изменения условий работы отдельных её деталей и узлов (закономерностей ухудшения условий смазки во времени, нарушения регулировок в эксплуатации и т.д.) и не рассматривают работу изделий в комплексе.

Решение проблемы повышения надёжности ФС может быть получено только при комплексном подходе, предполагающем охват всех этапов эксплуатации на протяжении всего жизненного цикла ВС.

Анализ надёжности функциональных систем ВС показывает, что большин-

ство эксплуатационных отказов носит постепенный характер, и связано это с нарастающим старением изделий системы

Информацию о нарастающем старении систем можно получить из рассмотрения динамики некоторых определяющих параметров, как, например, количественная оценка механического износа элемента конструкции, расхода топлива, напряжения пружины, повышения вибрации вращающихся деталей; технологические и режимные параметры (температу-

ра, нагрузка, давление, влажность и др.); частицы износа в смазке и т.д.

Условия использования, приводящие к отклонению в параметрах источника отказа (условный отказ), вызывают разрушение материала объекта системы (начинающийся отказ), что является прямой причиной сбоев в работе (надвигающийся отказ), а это, в свою очередь, приводит к состоянию нарушения функционирования системы (крутому или катастрофическому отказу), как показано на рис. 5 .

Рис. 5. Схема развития отказа

Идея проактивного технического обслуживания оборудования заключается в обеспечении максимально возможного межремонтного срока эксплуатации оборудования за счет применения современных технологий обнаружения и подавления источников отказов.

Основой проактивного технического обслуживания являются:

Идентификация и устранение источников повторяющихся проблем, приводящих к сокращению межремонтного интервала объекта;

Устранение или значительное снижение факторов, отрицательно влияющих на межремонтный интервал или срок эксплуатации объекта;

Распознавание состояния объекта с целью проверки отсутствия признаков дефектов, уменьшающих межремонтный интервал;

Увеличение межремонтного интервала и срока эксплуатации объекта за счет проведения монтажных, наладочных и ремонтных работ в точном соответствии с техническими условиями и регламентом.

По сути, проактивное обслуживание предполагает тот же реагирующий подход, как и обслуживание по состоянию с контролем параметров, но в качестве диагностических признаков выбираются такие параметры системы, наблюдение которых даёт возможность контролировать глубинные причины деградации факторов стабильности системы. Мониторинг изменения свойств материала на ранних стадиях отклонения параметра источника отказа позволяет путём предупредительного обслуживания данного источника предот-

вратить дальнейшую деградацию системы в целом.

Характерные качественные особенности влияния различных подходов к техническому обслуживанию на процесс эксплуатации и межремонтные интервалы исследуемого объекта проиллюстрированы на рис. 6.

Кривая 1 (СоЗ) соответствует изменению состояния объекта эксплуатации при реактивном обслуживании (РО). Точка З соответствует поломке или отказу объекта или выработке ресурса, что предопределяет его замену или ремонт.

Время эксплуатации

Рис. 6. Зависимость уровня технического состояния объекта от времени эксплуатации при различных

видах обслуживания:

1 - реактивное обслуживание (РО), 2 - обслуживание по состоянию (ОС),

3 - проактивное обслуживание (ПО)

График 2 характеризует эксплуатацию объекта при обслуживании по состоянию (ОС) и состоит из трёх участков. Кривая СоО соответствует изменению параметров объекта эксплуатации до достижения ими предельной величины в точке

О. Горизонтальный участок ОР отражает время ремонта, а вертикальная линия РН -повышение уровня рабочего состояния объекта до величины С1. При этом время развития последующих отказов до ремонта в диапазоне от Т1 до Т2, Т3 и т.д. в среднем уменьшается, а начальный уровень состояния после проведения ремонта уже не достигает начального (С1<Со), так как отказы одних агрегатов системы оказы-

вают отрицательное влияние на работоспособность остальных.

График 3 характеризует эксплуатацию объекта при проактивном обслуживании (ПО). Как было отмечено выше, данный вид обслуживания является следующей ступенью развития метода ОС, поэтому общий вид зависимости 3 аналогичен графику 2. Точка П соответствует отклонению параметра источника отказа от нормы.

Горизонтальный участок отсутствует, т.к. корректировка состояния объекта до начального уровня Со, связанная с устранением глубинных причин отказов, как

правило, не требует временного выхода объекта из эксплуатации.

Данный рисунок наглядно отражает преимущества упреждающего подхода к ТО, основным из которых является отсутствие периодов вынужденного простоя объектов ТО, обусловленного ремонтом. Поэтому с некоторой долей идеализации для проактивного технического обслуживания характерен постоянный, не зависящий от времени эксплуатации уровень состояния С0 "вечного" агрегата, срок службы которого поддерживается путём систематического устранения источников дефектов, приводящих к преждевременному выходу его из строя.

По данным независимых опросов, средние показатели производственной экономии, достигнутые благодаря применению упреждающего подхода, составляют: рентабельность инвестиций - десятикратная, сокращение расходов на обслуживание - 25-30%, сокращение количества аварий - 70-75%, уменьшение времени простоя - 35-45%, увеличение производительности - 20-25%.

В связи с этим можно ожидать значительного эффекта от внедрения упреж-

дающего подхода к ТО функциональных систем ВС, в том числе и увеличения сроков их эксплуатации.

Библиографический список

1. Doc. 9859 - AN/474. Руководство по управлению безопасностью полетов [Текст]. - ИКАО. - 2009.

2. Doc. 9859 - AN/460. Руководство по управлению безопасностью полетов [Текст]. - ИКАО. - 2006.

3. Хоске, М. Заботимся о «здоровье» оборудования [Текст] / М. Хоске // Control Engineering. - Россия. - Июль, 2006. -С.12-18.

4. Александровская, Л. Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем [Текст] / Л. Н. Александровская, А. П. Афанасьев, А. А. Лисов. - М.: Логос, 2001. - 208 с.

5. Fitch, E.C. Extending Component Service Life Through Proactive Maintenance / E.C. Fitch // An FES/BarDyne Technology Transfer Publication #2. Tribolics, Inc., 1998.

PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF METHODS OF MAINTENANCE OF COMPLEX SYSTEMS OF AIRBORNE EQUIPMENT COMPLEX

© 2012 N. V. Сhekrizhev, A. N. Koptev

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov

(National Research University)

The paper deals with the principles of a qualitative approach to a perspective method of proactive maintenance for complex systems of aircraft on-board equipment.

Flight safety, management of risks, development offailure (refusal), proactive maintenance.

Чекрыжев Николай Викторович, доцент кафедры эксплуатации авиационной техники, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). Е-mail: [email protected]. Область научных интересов: контроль и испытания ЛА и их систем.

Коптев Анатолий Никитович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой эксплуатации авиационной техники, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). Е-mail: [email protected]. Область научных интересов: контроль и испытания ЛА и их систем.

Nikolay ^ekrizhev, associate professor of the aircraft maintenance department, Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University). E-mail: [email protected]. Area of research: Control and testing of aircraft and their systems.

Anatoliy Koptev, doctor of technical sciences, professor, head of the aircraft maintenance department, Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University). E-mail: [email protected]. Area of research: Control and testing of aircraft and their systems.

Идея проактивного технического обслуживания оборудования (в дальнейшем ПАО) заключается в обеспечении максимально возможного межремонтного срока эксплуатации оборудования за счет применения современных технологий обнаружения и подавления источников отказов.

Основой проактивного технического обслуживания являются:

идентификация и устранение источников повторяющихся проблем, приводящих к сокращению межремонтного интервала оборудования;

устранение или значительное снижение факторов, отрицательно влияющих на межремонтный интервал или срок эксплуатации оборудования;

распознавание состояния нового и восстановленного оборудования с целью проверки отсутствия признаков дефектов, уменьшающих межремонтный интервал;

увеличение межремонтного интервала и срока эксплуатации оборудования за счет проведения монтажных, наладочных и ремонтных работ в точном соответствии с техническими условиями и регламентом.

ПАО базируется на применении нескольких, приведенных ниже, компонентов, сочетание которых дает максимальный эффект.

Анализ причин внеплановых остановов, аварий, укороченных межремонтных интервалов, включающий выявление повторяющихся проблем, возникающих при эксплуатации оборудования.

Техническое обслуживание и ремонт обычно устремлены на устранение в основном очевидных дефектов оборудования. При этом нередко частые ремонты воспринимаются как вполне нормальное явление. Анализ коренных проблем отказов направляет передовые аналитические средства и инженерную логику на идентификацию и коррекцию скрытой основной проблемы. Принятие программы анализа коренных проблем отказов часто приносит предприятию значительную экономию.

Принципиально дефекты и отказы (в т. ч. в начале срока службы), классифицируемые по причине возникновения, могут быть связаны с конструкторскими дефектами и неправильным применением, производственными дефектами (изготовления) и дефектами материала, дефектами сборки и эксплуатационными дефектами (нарушения технологии сборки, монтажа и соединения узлов, ненужное ТО, нарушения условий эксплуатации), технологическими дефектами (отклонение рабочих параметров от номинальных).

В качестве примера конструкторской ошибки при проектировании можно привести случай, связанный с недостаточным учетом влияния погодно - климатических условий при эксплуатации оборудования: непродуманная конструкция заградительной решетки воздухозабора воздушного компрессора газовой турбины пропанового центробежного компрессора обуславливала накопление и сброс частиц льда с последующим их периодическим попаданием в турбину, столкновением и ускоренным разрушением лопаток воздушного компрессора.

В качестве примера неправильного применения по вине проектировщика можно привести случай, связанный с периодическим, примерно каждые три месяца, выходом из строя подшипников качения ЭД вертикального насосного агрегата, имевшим место по окончании монтажа в продолжение гарантийной эксплуатации технологической установки. Первый выход из строя подшипника качения был воспринят как нормальное явление, однако после второго внезапного отказа провели анализ причин, в результате которого выяснилось, что опорно - упорный подшипник двигателя, в соответствии с техническими условиями завода - изготовителя, мог быть применим только при горизонтальной ориентации ротора. Издержки были компенсированы фирмой -п оставщиком.

В качестве другого примера неправильного применения по вине проектировщика можно привести случай, связанный с необходимостью проведения ремонта каждые 6...9 месяцев винтовых компрессоров компримирования газа в газлифтной системе из -з а изменения условий эксплуатации и отклонения рабочих параметров от номинальных по ТУ (эксплуатация на пределе производительности и давления). При анализе причин частых ремонтов оказалось, что для подобной задачи данный тип компрессоров принципиально непригоден и требует замены.

В качестве примера нарушения технологии изготовления деталей (дефект материала) можно привести случай, связанный с коротким сроком службы подшипников скольжения крупных агрегатов нефтехимзавода: примерно после 4000...6000 часов эксплуатации наблюдалось растрескивание и выкрашивание баббита вкладышей. В результате анализа установили, что причина - пережженный баббит в результате дефектной технологии изготовления вкладышей. Небольшая коррекция технологии привела к увеличению среднего срока службы вкладышей более чем в три раза.

Нередко повторяющаяся проблема с оборудованием, лежащая на поверхности, является симптомами более скрытого дефекта: на одном из предприятий подшипники редуктора крупного компрессорного агрегата после многолетней успешной эксплуатации вдруг каждые 2...3 месяца стали внезапно выходить из строя, приводя к внеплановому останову производства. После проведения анализа персоналом завода было установлено, что причиной оказалось нарушение качества смазочного масла, повлекшее рост температуры подшипника, при этом параметры вибрации практически не превышали допустимых значений.

Безукоризненное соблюдение требований технических условий при монтаже и ремонте агрегата и исследование вибрации при выводе из ремонта могут значительно продлить последующий межремонтный интервал.

Например, две наиболее распространенные операции при завершении монтажа или ремонта агрегата (которые на вспомогательном оборудовании нередко выполняются с низким качеством или вообще игнорируются) - балансировка ротора и центровка узлов оборудования. Дополнительные затраты времени и ресурсов для достижения при проведении этих операций самых жестких норм не намного больше, чем те, которые требуются для проведения этих операций со средним качеством, но достижение уровней жестких норм часто способно увеличить даже вдвое межремонтный интервал оборудования.

В качестве примера можно привести результаты внедрения лазерного оборудования для центровки, документированные на ряде нефтетранспортных и нефтехимических предприятий, где была реализована эта программа. Эффект от точной центровки был следующим: средний срок службы подшипников и муфт возрос (на некоторых предприятиях) в 3...8 раз, затраты на техническое обслуживание уменьшились в среднем на 5...7%, межремонтный интервал возрос в среднем на 10... 12%, внеплановые остановы оборудования, возникшие в результате расцентровки, сократилось более, чем наполовину.

Анализ основных причин выхода подтттипников качения из строя показывает, что, по статистике, исправный подшипник выходит из строя примерно в 30% случаев из -з а нарушения технологии монтажа. Таким образом, применяя недорогое специализированное оборудование для нагрева подшипников при монтаже, можно добиться снижения выхода из строя подшипников по этой причине почти на треть.