Методология совершенствования системы технической эксплуатации строительных машин

Объект исследования, его признаки, область использования, актуальность. За последние семь лет в России резко возросли объемы строительства, что свидетельствует об активизации • экономической деятельности, увеличении национального богатства. Принято большое количество федеральных целевых программ: «Жилище», «Доступное жилье», «Обеспечение жильем молодых семей», «Обеспечение земельных участков коммунальной инфраструктурой в целях жилищного строительства», «Государственные жилищные сертификаты», «Строительство тысячи физкультурно-оздоровительных клубов России», «Модернизация транспортной системы России (2002;2010 годы)» и других.

Объемы и темпы строительства в значительной степени определяются уровнем механизации работ. Так, по данным Гостехнадзора количество строительных машин (СМ) в Санкт-Петербурге с 2000 по 2007 год выросло в три раза и достигло 26 тыс. единиц, в ближайшие 2.3 года прогнозируется двукратное увеличение числа машин. Причем имеет место не только количественный, но и качественный рост парка: появляются новые виды техники, усложняется конструкция. Обеспечение работоспособности такого изменяющегося парка машин требует постоянного совершенствования системы технической эксплуатации (ТЭ). Значимость ТЭ характеризует известный факт, что процессе эксплуатации затраты на поддержание и восстановление работоспособности машин в 6. 10 раз превышают стоимость их изготовления. По данным исследователей [124] около 80% эффективности использования строительных машин обеспечивается средствами их ТЭ.

Анализ эксплуатации техники в строительных организациях г. Санкт-Петербурга показал весьма низкие показатели ее использования — внеплановые простои машин достигают 30% фонда рабочего времени. Причем схожая ситуация наблюдалась как в относительно благополучных строительных фирмах с молодым парком техники, так и в существующих на грани выживания некоторых управлениях механизации, в которых доля машин с истекшим сроком службы достигает 90%. Низкая эффективность проявляется также в многочисленных ДТП с участием строительных машин, участившихся падениях подъемных кранов, что вызвано снижением уровня безопасности техники.

Одной из основных причин сложившейся ситуации является несовершенство системы технической эксплуатации (СТЭ) в строительных организациях. Первостепенная задача СТЭ — обеспечение требуемого уровня работоспособности машин при минимальных затратах, не выполняется во многих организациях по различным обстоятельствам.

Так, в сравнительно молодых и преуспевающих строительных предприятиях развитие материально-технической и технологической базы ТЭ не поспевает за ростом парка техники, а объем услуг специализированных сервисных и фирменных центров недостаточен. Конструкция же современной техники, оснащенной системами сервопривода, автоматики настолько сложна, что обеспечение ее работоспособности силами эксплуатационников вызывает серьезные трудности. Несовершенство системы учета работы машин, планирования ТОиР, оценки качества выполнения технических воздействий также негативно отражается на работоспособности парков. Не последнюю роль играет недооценка руководителями строительных организаций важности своевременного проведения обслуживания техники, которые в угоду сееминутной выгоде заставляют ее эксплуатировать без надлежащего контроля состояния, практически до отказа. В погоне за прибылью на СТЭ стали экономить.

В существующих уже продолжительное время таких организациях, как управления механизации (УМ), причиной простоев техники являются в основном частые поломки из-за изношенности парка машин, низкого уровня организации ТЭ. С переходом к рыночной экономике система технической эксплуатации в УМ не только не претерпела существенных положительных изменений, но и значительно утратила свой потенциал и ресурсы. Так, сократились площади ремонтных цехов, состарился парк оборудования, произошел отток наиболее квалифицированных кадров в фирмы с высокой зарплатой. Исчезла система государственного жизнеобеспечения техники, что выразилось в нарушении подготовки ремонтников, централизованного снабжения запчастями и комплектующими, сокращении количества специализированных ремонтных предприятий.

Ситуация осложняется тем, что наряду с расширением номенклатуры увеличивается и разброс возрастного состава СМ. Для техники различных групп рационально применение и разных стратегий ТЭ. Так, для машин, находящихся в гарантийном периоде эксплуатации, требуется четкое соблюдение заводских инструкций. Техника, поднадзорная государственным инспекциям, должна обслуживаться согласно соответствующим предписаниям. ТЭ остальной массы машин строится в соответствии с нормативными документами, заводскими инструкциями, рекомендациями, нормами, правилами и т. д., в которых в недостаточно полной мере предусматривается корректировка режимов технических мероприятий в соответствии с условиями применения техники и возрастом.

Неблагоприятное положение с СТЭ продолжает ухудшаться — темпы роста парка СМ значительно опережают увеличение потенциала СТЭ. Назрела актуальная необходимость совершенствования СТЭ. Следует отметить, что немаловажной причиной возникновения проблемной ситуации является отсутствие научно обоснованной методологии создания гибкой СТЭ, способной формироваться оптимальным образом для отдельной строительной машины, для конкретного эксплуатационного предприятия и быстро перестраиваться в зависимости от внутренних и внешних условий. Имеющиеся теоретические разработки предлагают совершенствование лишь отдельных процессов ТЭ, но не дают комплексного решения.

В настоящей работе решение проблемы совершенствования технической эксплуатации осуществляется путем применения современных методов исследования и управления — системного анализа, моделирования процессов организации ТЭ и управления техническим состоянием машин, информационных технологий. Эксплуатация рассматривается, во-первых, как главный период жизненного цикла (ЖЦ) машины, на котором она реализует свое назначение, приносит конкретную пользу. Во-вторых, ТЭ является подсистемой предприятия по эксплуатации строительных машин, от которой в значительной степени зависит эффективность предприятия. В-третьих, сама техническая эксплуатация рассматривается как сложная система, эффективность которой определяется правильной организацией взаимодействия и работы ее составляющих.

Эффективность техники обусловливается свойствами, заложенными ее при создании, и уровнем эксплуатации, определяющим степень реализации потенциальных возможностей машины. Свою главную задачу — обеспечение требуемого уровня работоспособности машин, СТЭ осуществляет через комплекс мероприятий: воздействие на техническое состояние машин методами ТОиРорганизация работы машин на объектахформирование парка машин требуемого уровня работоспособноститранспортирование и хранение. Каждое мероприятие ТЭ должно выполняться по специальной технологии, которая в свою очередь разрабатывается на основании моделирования процессов. Оптимизируя отдельные процессы с помощью моделей, создается оптимальная система эксплуатации. Управление всей системой осуществляется также по моделям с помощью информации. Оперируют информацией посредством информационных технологий (ИТ). Таким образом, необходимым условием эффективной эксплуатации является наличие моделей всех процессов ТЭ и развитых ИТ. Данный подход иллюстрирует общую мировую тенденцию — интеллектуализацию всех сторон жизнедеятельности, в том числе производственного процесса. Направление на интеллектуализацию намечено и в речи президента В. В. Путина мае 2006 г. на встрече с руководителями промышленности, отражено и в принятых правительством в этом же году программах «Интеллектуализация образования», «Интеллектуальное жилище».

Методы совершенствования эксплуатации техники исследовались многими учеными. Так, вопросы эффективности машин рассматривали С. И. Абрамов, В. И. Баловнев, О. А. Бардьипев, С. А. Волков, М. И. Грифф, С. А. Евтюков, Е. И. Зайцев, Зорин В. А., С. Е. Канторер, А. П. Ковалев, Р. Н. Колегаев Ю.Г.Котиков, В. С. Лукинский, Максименко А. Н., С. Н. Николаев, И. В. Петров, А. К. Рейш, В. Н. Тимофеев и другие ученые. В работах показана связь эффективности с вопросами надежности, рационального подбора техники, обслуживания и ремонта.

Решению задач обеспечения общего уровня надежности посвящены работы отечественных ученых: Д. П. Волкова, Б. В. Гнеденко, А. С. Проникова, Б. Ф. Хазова, В. В. Шульца, В. И. Эдельманазарубежных ученых Ф. Байхельта, Р. Барлоу, Ф. Прошана, Ф.Франкена. С надежностью связаны процессы старения машин и методы определения оптимального возраста машин. Данным вопросам специально посвящены работы Л. Л. Вегера, С. Е. Канторера, Р. Н. Колегаева, Р. М. Петухова, А. И. Селиванова, А. М. Трынова, М. В. Фроловой и других.

Значителен вклад в изучение проблем управления работоспособностью машин методами технической эксплуатации В. А. Аллилуева, Б. Н. Бирючева, Н. Г. Гаркави, С. В. Далецкого, П. В. Дружинина, В. А. Зорина, В. И. Игнатова, А. В. Каракулева, Б. Г. Кима, Г. Н. Кириллова, Н. В. Коценко, Е. М. Кудрявцева, Е. С. Кузнецова, А. А. Кулешова, Е. С. Локшина, И. А. Луйка, В. М. Михлина, Б. Д. Прудовкого, Г. А. Седлухи, Э. А. Сухарева, А. М. Шейнина.

Эксплуатация парка машин в современных условиях нашла отражение в работах В. И. Баловнева, И. И. Воронкина, Б. Д. Кононыхина, Е. А. Кудашова, С. Е. Максимова, И. А. Недорезова, С. Н. Николаева, Е. П. Панкратова, М. Д. Полосина, А. В. Рубайлова, Н. Д. Тимофеева, и других ученых. Современные тенденции совершенствования эксплуатации техники направлены на повышение качества производственных процессов, возрастание роли предприятий-изготовителей в формировании системы эксплуатации, применение новых форм организации жизненного цикла (ЖЦ) машин.

В целях помощи в решении проблемы совершенствования ТЭ Госстрой России выпустил в 2003 году «Методические указания по разработке и внедрению системы управления качеством эксплуатации строительных машин» (МДС 12−12.2002), предлагающие подходить построению СТЭ с учетом положений стандартов ИСО 9000. Именно на основе этих международных стандартов создаются западные системы комплексного управления основными фондами (Enterprise Asset Management — ЕАМ), применяемые и в области эксплуатации строительных машин. Построение ЕАМ-систем осуществляется на основе новейших достижений науки и техники.

Накопленный огромный объем теоретических и практических знаний в области эксплуатации технических систем, информационных технологий (ИТ) позволяет подойти к проблеме совершенствования технической эксплуатации строительных машин с новых научных позиций.

Целью диссертационного исследования является — разработка методологии совершенствования системы технической эксплуатации, направленной на улучшение выполнения организационных, управленческих и технологических процессов технической эксплуатации на основе теоретических исследований, применения информационных технологий.

Системный анализ позволяет оценить вклад каждой составляющей СТЭ в общую эффективность применения машин, выявить недостатки в работе и наметить пути решения проблем. Моделирование процессов формирования эффективности дает возможность выбрать их оптимальные параметры и режимы функционирования в условиях изменяющейся внешней среды. ИТ призваны обеспечить оптимальное управление производственными процессами, предоставить каждому работнику необходимую информацию для принятия оптимальных решений на своем уровне. Путем применения новейших методов управления и организации производственных процессов ИТ формируют новые стереотипы творческого мышления руководителей всех рангов.

Основные разделы диссертации разрабатывались в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в 2002;2004 гг. Подпрограмма 211: «Архитектура и строительство».

Объект исследований — система технической эксплуатации строительных машин.

Предмет исследований — строительная машина, парк машин строительного предприятия.

Формулировка научной проблемы.

Научная проблема диссертационного исследования формулируется следующим образом: Разработка методологии совершенствования технической эксплуатации строительных машин путем моделирования, оптимизации и повышения качества основных производственных процессов, применения новейших достижений науки и техники в планировании, организации, управлении процессами ТЭ.

Низкий уровень развития СТЭ проявляется во всех аспектах: управленческом, организационном, техническом. «Абсолютное» отставание в развитии определяется в сравнении с тем возможным уровнем, который способна обеспечить современная наука и техника. Относительное отставание можно увидеть из сравнения в уровне оснащения и организации работы в фирменных сервисных центрах и традиционных управлениях механизации.

Уровень ТЭ также должен соответствовать уровню производства строительных машин.

В управленческом и организационном планах несовершенство ТЭ выражается в:

— выборе неэффективной стратегии обеспечении работоспособности, не только не учитывающей специфические условия использования каждой единицы техники, но зачастую предусматривающей обслуживание машин по факту отказа;

— полном отсутствии моделирования и оптимизации производственных процессов;

— слабом взаимодействии подразделений предприятий вследствие отсутствия должного информационного обеспечения управленческих процессов;

— недостаточном уровне контроля качества проведения операций ТЭ;

— недоиспользовании возможностей кооперации с другими предприятиями по сервису и ремонту техники.

В техническом плане отставание в развитии СТЭ заключается в:

— неспособности достаточно быстро адаптироваться к обслуживанию новых машин, оснащенных сложными системами управления и автоматизации;

— затруднении диагностирования мест и причин отказов сложных систем машин (гидравлических, электронного управления, устройств автоматизации);

— низком обеспечении и недостаточном контроле качества эксплуатационных материалов.

Направления исследований.

1. Поиск путей повышения эффективности технической эксплуатации строительных машин на основе анализа состояния вопросов теории и практики их применения, современных тенденций развития.

2. Развитие теоретических положений по методам управления работоспособностью машин и парков машин в эксплуатации.

4. Поиск и разработка новых технических решений повышения надежности отдельных систем, лимитирующих надежность машин в целом.

5. Совершенствование системы управления технической эксплуатацией строительных машин на основе информационных технологий.

Методологической основой диссертационных исследований является комплекс методов анализа свойств и возможностей совершенствования сложных многофункциональных систем: системный и экспертный анализ, математическое, имитационное и компьютерное моделирование, теория эксперимента, информационные технологии.

Основные задачи, решение которых обеспечивает достижение поставленной цели.

1. Исследовать:

— проблемы, тенденции и перспективы развития системы ТЭ СМ;

— степень влияния ТЭ на эффективность применения СМ;

— с помощью системного подхода исследовать возможности повышения эффективности ТЭ строительной техники.

2. Разработать:

— комплекс показателей оценки эффективности мероприятий ТЭ, отдельных технологических процессов;

— комплекс математических моделей (КММ) эффективности ТЭ СМ;

— методику управления эффективностью ТЭ строительных машин на базе КММ;

— информационную автоматизированную систему управления (ИАСУ).

ТЭ;

— практические рекомендации по использованию результатов исследования, провести апробацию в производственных условиях.

Аннотация диссертационной работы по главам.

В первой главе проведен анализ состояния ТЭ парка машин, теории и практики ТЭ, мировых и российских тенденций жизнеобеспечения техники, рассмотрено состояние рынка СМ, рынка услуг по сервису, проанализировано влияние информационных технологий на процессы использования техники. Значительное место уделено изучению теоретических исследований в области повышения эффективности использования машин, оптимизации сроков службы, намечены цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке методики повышения эффективности парка машин средствами ТЭ с использованием системного, экспертного и ресурсного анализа. Эффективность рассматривается как отношение результата деятельности к затраченным ресурсам. Эффективное использование техникицель существования предприятия по эксплуатации строительных машин (ПЭСМ), результат деятельности — объем продукции или наработка за расчетный период. Разработана модель формирования показателей эффективности использования парка машин.

Путем применения принципа структурно-целевого анализа установлено влияние составляющих СТЭ показатели работоспособности парка машин. Составлен комплекс математических моделей (КММ) формирования эффективности строительных машин средствами ТЭ. Методами экспертного анализа исследованы приоритетные направления совершенствования ТЭ парка машин. Ресурсный анализ показал варианты рационального использования ресурсов системы технической эксплуатации в деле повышения эффективности ПЭСМ.

В третьей главе исследовано влияние качества техники и стратегии проведения мероприятий ТОиР на возрастную динамику надежностных и технико-экономических показателей. Разработаны математические модели, описывающие динамику показателей для различных вариантов эксплуатации машин, влияние капитальных ремонтов. Разработаны методики: оптимизации и продления сроков службы техникиформирования парков машин по заданному уровню технического состояния.

В четвертой главе исследованы процессы формирования гибкой стратегии технической эксплуатации строительных машин, разработаны методики: формирования оптимальной СТЭ для конкретного эксплуатационного предприятияопределения оптимального уровня надежности машины для определенных условий примененияоценки фактического уровня СТЭуправления использованием машин в соответствии с их уровнем надежностиуправления обеспечением работоспособности машиноптимизации режимов технических воздействийоценки влияния внезапных отказов на эффективность применения машин и проведения мероприятий ТЭ по устранению последствий внезапных отказоврасчета параметров ремонтного и страхового резервирования.

В пятой главе исследовано влияние процессов управления работоспособностью парка машин на его экономическую эффективность, показано влияние подсистем ПЭСМ (парка машин, СТЭ, СКЭ) на составляющие прибыли от эксплуатации техники, разработана методика управления эффективностью применения парка машин посредством факторного анализа, разработаны модели определения оптимального и экономически целесообразного срока службы техники, критерии целесообразности проведения капитального ремонта.

В шестой главе исследованы вопросы создания информационной автоматизированной системы управления технической эксплуатацией строительных машин. Реализованы результаты исследований предыдущих глав в виде интегрированных в ИАСУ информационных математических моделей.

ИИММ) процессов ТЭ, создана ИАСУ, в полной мере соответствующая современным методам ТЭ. ИАСУ не только обеспечивает автоматизацию основных процессов планирования и управления ТЭ, но и выбор оптимальных управленческих решений путем использования ИИММ. В главе разработаны требования к ИАСУ данного назначения, структура, функциональная схема, программные модули, структура базы данных для обеспечения ТЭ каждой строительной машины, аналитические и отчетные формы, методика внедрения ИАСУ в производство, описан опыт внедрения и перспективы развития.

Приложения. Часть исследований, относящаяся к совершенствованию технологических процессов ТЭ, была вынесена в «Приложение», как рассматривающая несколько иной круг вопросов, чем основная часть диссертации, посвященная организационным процессам ТЭ.

В «Приложении» приведены исследования вопросов повышения надежности гидроприводов, как элементов, лимитирующих надежность машин. Многочисленные исследования, в том числе и наши, свидетельствуют, что до 50% и более отказов приходится на гидроприводы. Восстановление же работоспособности гидроприводов, особенно после внезапных отказов, для установления причины которых необходимо проведение диагностирования, относится к самым трудоемким операциям, требующим высокой квалификации работников. Поэтому исследования были направлены как на разработку мероприятий по уменьшению количества отказов, так и по сокращению времени ремонта.

В качестве примера методики совершенствования отдельных технологических процессов эксплуатации строительных машин теоретически и экспериментально исследован вопрос повышения надежности «слабого звена» -гидропривода путем кондиционирования состояния рабочей (РЖ) жидкости по критерию содержания механических примесей. Приведены результаты анализа состояния РЖ в УМ г. Санкт-Петербурга, разработана методика создания системы качества эксплуатации рабочей жидкости, исследован метод повышения чистоты гидросистем путем их промывки с очисткой гидробаков. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы процессов промывки, изготовлен промышленный образец установки и внедрен в производство.

Сокращению времени ремонта способствует применения диагностических средств. Для диагностирования гидроприводов в полевых условиях были разработаны вискозиметр, встраиваемый в гидросистему, и переносной гидротестер, автоматически корректирующий влияние вязкости жидкости на показания. Были проведены теоретические и экспериментальные исследования для определения параметров приборов, изготовлены опытные образцы, проведена производственная проверка.

В заключении приведена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертации.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методологии совершенствования технической эксплуатации, базирующейся на научно обоснованных теоретических и технических решениях, направленных на повышение эффективности использования строительной техники, внедрение которой вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Впервые выполнены следующие научные разработки.

1. Методами системного анализа проведено исследование влияния технической эксплуатации на эффективность применения строительных машин, позволившее сформировать комплекс показателей и математических моделей, описывающих это влияние.

2. Разработаны разделы методологии оптимального управления эффективностью эксплуатации строительных машин средствами технической эксплуатации на основе комплекса математических моделей:

— возрастной динамики надежностных и технико-экономических показателей под воздействием мероприятий ТЭ;

— управления техническим состоянием и сроком службы строительных машин посредством капитальных ремонтов;

— формирования парков машин по заданному уровню технического состояния;

— обеспечения заданного уровня надежности парков машин посредством страхового (запасная техника) и ремонтного резервирования;

— оптимизации состава мероприятий ТЭ по устранению последствий внезапных отказов машин с целью минимизации ущерба.

3. Разработаны методики:

— управления работоспособностью парка машин на основе контроля уровня надежности машины и параметров технического состояния узлов;

— оценки эффективности мероприятий ТЭ, отдельных технологических процессов, использования единицы техники и парка машин в целом;

— обоснования и достижения требуемого уровня надежности машин для различных режимов эксплуатации, отличающихся степенью ответственности выполняемой работы, связанной с величиной возможного материального или иного ущерба из-за недостаточного уровня надежности;

— формирования гибкой стратегии ТЭ для каждой единицы техники;

— формирования СТЭ с учетом особенностей эксплуатационного предприятия.

4. Разработана информационная автоматизированная система управления (ИАСУ) ТЭ, способствующая реализации на практике выполненных теоретических разработок, а именно: формированию гибкой стратегии ТЭ для каждой единицы техникипостроения оптимальной СТЭ для конкретного эксплуатационного предприятияоптимизации процессов ТЭ посредством интегрированных информационных моделей.

Обоснованность и достоверность теоретических моделей подтверждена результатами расчетов по специально разработанным математическим компьютерным программам для реальных производственных условий и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность в виде информационной автоматизированной системы управления ТЭ, методик и рекомендаций по совершенствованию СТЭ.

Практическая ценность заключается в разработке:

— методики формирования гибкой стратегии ТЭ строительных машин;

— методики построения оптимальной СТЭ с учетом особенностей эксплуатационного предприятия;

— автоматизированной информационной системы управления ТЭ на основе применения информационных технологий организации и моделирования производственных процессов.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа системы эксплуатации строительных машин как троичной структуры «парк машин — подсистема технической эксплуатацииподсистема коммерческой эксплуатации», описание свойств, взаимодействия структурных элементов и характера влияния на эффективность работы системы.

2. Программно-целевая модель формирования эффективности использования строительных машин под воздействием СТЭ.

3. Комплекс математических моделей повышения эффективности применения строительных машин путем оптимизации отдельных процессов ТЭ.

4. Совокупность теоретических положений, содержащая математические модели процессов ТЭ строительных машин, а именно:

— динамики показателей машин в зависимости от возраста под воздействием процессов ТЭ, на основании этих моделей разработаны методы оптимизации сроков службы с учетом требований эксплуатации;

— оценки целесообразности и оптимальных сроков проведения капитальных ремонтов;

— влияния ТЭ на процессы формирования парков строительных машин в соответствии с требуемым уровнем надежности;

— повышения эффективности парков машин посредством оптимизации параметров процессов страхового и ремонтного резервирования;

— оптимизации уровня надежности техники в соответствии с характером выполняемых работ;

— влияния мероприятий ТЭ на величину ущерба от простоев машин в неплановых ремонтах.

5. Методика управления работоспособностью парка машин на основе контроля уровня надежности машины и параметров технического состояния узлов.

6. Методика формирования гибкой стратегии ТЭ строительных машин, построенная на основании теоретических исследований процессов ТЭ.

7. Комплекс программных средств для расчета и оптимизации режимов ТЭ строительных машин.

8. Информационная автоматизированная система управления ТЭ, содержащая интегрированные информационные модели оптимизации процессов ТЭ.

Публикации. Основные положения исследования опубликованы в 102 научных работах объёмом 98 п.л., в том числе 12 в журналах «Строительные и дорожные машины», «Механизация строительства», одна монография объёмом 8 п.л., 11 учебно-методических пособий объёмом 30 п.л. (5 в соавторстве), две брошюры по проблемам надёжности гидроприводов и сертификации строительных машин объёмом 1,8 п.л. (одна в соавторстве), 10 научных отчетов объемом 37 п.л. (в соавторстве), 26 авторских свидетельств на изобретения (в соавторстве).

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на 24-х научных, международных и научно-практических конференциях ЛИСИ-СПбГАСУ, а также на следующих:

1.2nd International Machinery Monitoring & Diagnostics Conference «Machinery Condition Monitoring — Key to Performance and Productivity for the 90's». October 22−25, 1990. — Los Angeles, California: Union College.

2. Научно-практическая конференция «Опыт трестов и управлений механизации в новых условиях хозяйствования». — Л.: ЛДНТП. — 1991.

3. Международный семинар «Повышение эффективности применения машин в строительстве» / Ченстоховкий политехнический университет. — Польша, Cz^stochowa. — 2004, 2005.

4. Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы проектирования и эксплуатации транспортных и технологических систем» / Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. -2006.

5. Совещание президиума Союза Строительных Организаций и Объединений г. Санкт-Петербурга (май, 2007).

6. Научно-практическая конференция «Современные проблемы строительства»" / ЛенОблСоюзСтрой. — 2007.

7. «Решетневские чтения» — XI Междунар. науч. конф. 6−10 ноября 2007 г. — Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. — 2007. — С. 300−301.

8. V-я Всерос. НТК «Политранспортные системы», Красноярск, 21−23 ноября 2007 г. — Красноярск: Сиб. федер. ун-тПолитехи, ин-т. — 2007.

В полном объеме работа обсуждена на заседаниях кафедры надежности и эксплуатации машин в Высшем инженерно-техническом университете и на кафедре логистики и организации перевозок в Инженерно-экономической академии в г. Санкт-Петербурге.

Реализация результатов работы. На основе представленных в диссертации научных исследований и инженерных разработок были созданы и внедрены:

1. Комплекс программных средств для расчета и оптимизации режимов эксплуатации строительных машин в ЗАО «УМ-РОССТРО» (г. Санкт-Петербург).

2. Методика совершенствования эксплуатации строительных машин, построенная на основании теоретических исследований ЗАО «УМ-РОССТРО», ООО «Управление механизации № 6» (г. Санкт-Петербург).

4. Информационная автоматизированная система управления ТЭ в управлении механизации ОАО «Метрострой» (г. Санкт-Петербург).

5. Рекомендации по созданию интегрированной логистической поддержки жизненного цикла тракторов, выпускаемых ОАО «Кировский завод» (ЗАО «Агротехмаш», генеральная сбытовая компания ЗАО «Петербургский тракторный завод — дочернее предприятие ОАО «Кировский завод»).

6. Материалы диссертационной работы используются в курсе лекций и в расчетно-аналитических заданиях по дисциплине «Эффективность применения строительных машин» для студентов специальностей «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» и «Механизация и автоматизация строительства».

7. На основании диссертационных исследований разработаны курсы для семинаров, проводимых в Институте повышения квалификации при СПбГАСУ и в Центре научно-технической информации «Прогресс» (г. Санкт-Петербург).

8. Вариант информационно-аналитической системы «Эксплуатация парка строительных машин» используется на практических и лабораторных занятиях по дисциплине «Эксплуатация и ремонт строительных машин» для студентов вышеуказанных специальностей.

9. Установка для промывки гидросистем внерена в ООО «Управление механизации треста «Ленгазтеплострой», Управлении механизации паркового хозяйства г. Санкт-Петербурга, Управлении механизации спецмашин и механизмов г. Санкт-Петербурга, тресте «Узбстроймеханизация» г. Ташкента.

10. Рабочие чертежи центробежного очистителя и установки для промывки гидросистем в строительных организациях городов Волгограда, Владивостока, Целинограда, Караганды, Киева, Симферополя, Ялты.

Автор выражает благодарность научному консультанту доктору технических наук профессору кафедры транспортно-технологических наук (в строительстве) Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета С. А. Евтюкову, исполнительному директору НЛП «СпецТек» В. А. Матюшину, генеральному директору ООО «Управление механизации № 6» В. Н. Кузьмину, зам. генерального директора ООО «Управление механизации № 4» Г. И. Константинову, генеральному директору ЗАО «УМ-РОССТРО» В. Н. Ошуркевичу, генеральному директору ЗАО «БСК-УМС» Ю. В. Ермолаеву и многим другим за ценные конструктивные замечания и советы, практическую помощь и советы.

Выводы по шестой главе.

1. В ИАСУ ТЭ реализована основная идея диссертации — создание системы управления работоспособностью строительных машин, способной совершенствоваться по мере развития науки и техники, отвечающей современным концепциям эксплуатации, работающей на всех этапах жизненного цикла машин, обеспечивающей наибольшую эффективность их применения.

2. Данная разработка представляет собой не только программное обеспечение или базу данных, а гибкий инструмент для совершенствования системы эксплуатации строительных машин, эффективный как для небольших предприятий, так и для крупных производственных объединений. Это не есть готовый неизменный продукт, а гибкая АСУ, адаптируемая под конкретное предприятие. 3.— -Благодаря использованиюспециально создаваемыхэлектронных документов, баз данных на каждую машину ИАСУ обеспечивает автоматизацию основных производственных процессов эксплуатации, обслуживания и ремонта строительных машин, материально-технического обеспечения. В этом заключается уникальность созданной ИАСУ.

4. ИАСУ выполняет две основные функции:

— обеспечение индивидуальной для каждой единицы техники системы ТОиР;

— формирование системы СТЭ, оптимальной для конкретного эксплуатационного предприятия.

5. Обеспечение индивидуальной для каждой единицы техники системы ТОиР включает в себя:

— использование комплекса систем формирования ТОиР (планово-предупредительная по наработке, календарному времени работы, по техническому состоянию, превентивная, гарантийная, фирменная, по факту отказа, сезонная, по времени прохождения технического контроля, по требуемому уровню безопасности);

— планирование периодичности и состава мероприятий ТОиР в соответствии с возрастной группой, конструктивными особенностями, спецификой использования конкретной машины.

6. Формирование оптимальной СТЭ для конкретного эксплуатационного предприятия заключается в:

— определении оптимальных ремонтных мощностей на основе интегрированных информационных моделей и эксплуатационной информации;

— разделении операций ТОиР на выполняемые собственными силами и специализированными предприятиями;

— детальной проработке технологии каждой операции ТОиР: выбор современной технологии, подбор оборудования, документации, контролируемых параметров, средств контроля, формирование состава рабочих, форм учета и отчетности, оценка временных и материальных затратг.

7. Для выполнения основных функций ИАСУ производит следующие операции:

— ведение списка парка машин;

— учет по каждой единице: наработки, мероприятий по диагностированию и ТОиР, простоев, отказов, замены узлов, выручки и затрат, работы машинистов;

— учет наработки в часах, километрах пробега, тоннах переработанного груза, расхода топлива по единицам техники;

— автоматическое планирование мероприятий ТОиР по наработке, техническому состоянию, календарной периодичности, контроль их выполнения,.

— планирование и учет затрат на ТОиР, соотнесение их с фактическими затратами, отнесение на статьи бюджета;

— получение отчетности по затратам на ТОиР с группировкой по подразделениям, видам ремонта, типам оборудования, периоду;

— внесение и получение отчетов по выполненным работам с указанием фактически затраченных материалов, трудоемкости, запчастей, стоимости;

— определение потребности в материалах и запчастях из плана работ на период, формирование заявок на запасные части;

— управление складом: ведение карточек учета товаров, регистрация мест их хранения, учет движения товара и минимального запаса, получение данных об оперативных остатках;

— ведение каталогов оборудования, чертежей, технических описаний, справочников фирм — производителей, поставщиков;

— ведение нормативной и эксплуатационной информации: описаний оборудования и работ, пояснений к отчетам по работам, технологических схем;

— получение аналитических отчетов с возможностью изменения внешнего вида, группировок, фильтров пользователем;

— ведение прайс-листов для ориентировочного определения цены материалов и запчастей;

8. ИАСУ содержит программную надстройку в виде математических информацибШшх моделёй, разработанных в диссертации и позволяющих:

— производить сбор и обработку эксплуатационной информации;

— вычислять показатели использования техники;

— оценивать технический уровень каждой машины, степень соответствия требованиям безопасности, экологичности и т. п.;

— оценивать качество выполнения операций технического обслуживания и ремонта;

— оценивать качество работы каждого производственного подразделения;

— оптимизировать основные процессы эксплуатации (формирования парка машин, определения оптимального срока службы, оптимальных ремонтных мощностей, режимов ТОиР).

8. Отличительными особенностями ИАСУ от аналогичных существующих автоматизированных систем управления являются:

— наиболее полная автоматизация процессов управления ТЭ;

— возможность формирования системы ТОиР, оптимальной для данного конкретного эксплуатационного предприятия;

— возможность формирования индивидуальной для каждой единицы техники системы ТОР;

— использование интегрированных информационных моделей для оптимизации производственных процессов;

— использование новейшего оборудования и технологий, в том числе разработанного создателями ИАСУ.

10. Для изготовителей техники ИАСУ способствует формированию сети сервисных и дилерских центров с централизованным снабжением запчастями, обеспечивает сбор и обработку эксплуатационной информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящее время в области механизации строительства сложилась проблемная ситуация: наряду с резкой динамикой парка машин, проявляющейся с одной стороны в удвоении количества техники каждые 3.4 года, появлении принципиально новых машин, и старении парков в значительной части управлений механизации с другой стороны, развитие средств и методов технической эксплуатации не претерпевает существенных положительных изменений. В результате внеплановые простои машин достигают 30% фонда рабочего времени, растет количество аварий, связанных с эксплуатацией строительной техники, падений подъемных кранов. Для повышения эффективности использования строительных машин необходимо качественное совершенствование системы технической эксплуатации.

Теория и практика организации системы технической эксплуатации строительных машин не позволяет достаточно гибко адаптировать ее к изменяющимся условиям. Существующие методы организации СТЭ направлены на совершенствование лишь отдельных процессов и не могут решать задачу комплексно. Не решена проблема определения оптимального уровня надежности для конкретных случаев применения машин и обеспечения этого уровня методами ТЭ. Отсутствует решение проблемы создания оптимальной СТЭ для конкретного эксплуатационного предприятия.

Настоящая работа направлена на раскрытие механизмов влияния СТЭ на эффективность применения отдельных машин и парков, исследование процессов формирования эффективности самой СТЭ, на сближение теоретических моделей с реальными процессами технической эксплуатации и реализацию результатов исследований в виде информационной автоматизированной системы управления технической эксплуатацией.

По результатам настошцей работы могут быть сделаны следующие выводы:

1. На основании анализа теоретических исследований и практического опыта в области технической эксплуатации строительных и других машин выявлены и сформулированы проблемы, препятствующие достижению максимальной эффективности применения машин, установлены критерии эффективности СТЭ, намечены направления и методы решения проблем, положенные в основу перечня задач, решаемых в диссертации.

2. В работе выполнен системный анализ технической эксплуатации, позволивший: установить механизмы влияния СТЭ на эффективность применения строительных машинразработать систему показателей работоспособности парка машин, характеризующих уровень функционирования отдельных сторон СТЭпредставить СТЭ как подсистему предприятия по эксплуатации строительных машин и показать вклад СТЭ в общую эффективность работы предприятияразработать комплекс моделей влияния СТЭ на обеспечение эффективности применения строительных машин, который представляет собой основу программы совершенствования СТЭ.

3. Новые результаты теоретических исследований в области управления работоспособностью машин методами ТЭ представлены математическими моделями, входящими в указанный комплекс моделей: возрастной динамики надежностных и технико-экономических показателей под воздействием мероприятий ТЭуправления техническим состоянием и продления сроков службы строительных машин посредством капитальных ремонтовформирования парков машин с заданным уровнем технического состояниястрахового и ремонтного резервирования.

4. В моделях возрастной динамики надежностных и технико-экономических показателей под воздействием мероприятий ТЭ рассматриваются два крайних варианта проведения операций ТОиР: только в рабочее время машины и по максимуму в нерабочее время — это все операции ТО и часть TP и HP. Расчет, выполненный по разработанным моделям для реальных производственных условий показал, что проведение операций ТОиР в нерабочее время увеличивает годовую наработку на 8.20%, прибыль — на 10.50%.

5. Предложен метод учета влияния режимов эксплуатации, характеризующихся сочетанием периодов более и менее интенсивной работы, простоев по организационным причинам, хранения, на динамику показателей работоспособности.

6. Разработана методика оценки надежности машины, как сложной системы, состоящей из отдельных элементов, с помощью теории массового обслуживания.

7. Разработана методика определения целесообразности проведения КР на основании: моделирования динамики надежностных и технико-экономических показателей техники под воздействием КРоптимизации сроков проведения КРопределения оптимального срока службы машин при использовании КРобоснования максимально допустимой стоимости КР.

8. Разработана многокритериальная модель формирования оптимального состава парка машин заданной производственной мощности и уровня работоспособности с учетом возрастной структуры. Модель позволяет формировать парки машин, ориентируясь на критерии: заданного уровня надежности, наработки, производительностиминимума капвложений и срока их окупаемостимаксимума прибыли от работы машин.

9. Разработанные в диссертационной работе новые положения по формированию гибкой СТЭ строительных машин базируются на моделях: оптимального уровня надежности техники для выполнения конкретного производственного заданияуправления использованием техники в соответствии с уровнем ее надежностиуправления обеспечением работоспособности машин с контролем уровня надежности и параметров технического состоянияоптимизации соотношения продолжительностей времени пребывания машины в плановых и неплановых технических воздействиях по критерию максимального значения Ктикорректировки режимов ТОиР в соответствии в возрастом техники и условиями использованияоценки фактического уровня ТЭвлияния внезапных отказов на эффективность применения машиноптимизации вариантов проведения мероприятий ТЭ по сокращению времени простоев машин по причине внезапного отказаремонтного и страхового резервирования.

10. Теоретические положения подкреплены методиками использования разработанных моделей, содержащими алгоритмы и программы расчетов с примерами, выполненными на основании реальных данных эксплуатации строительных машин.

11. В диссертации впервые использован системный анализ для исследования влияния процессов управления работоспособностью парка машин на его экономическую эффективность. Методом программно-целевого анализа установлено влияние СТЭ на составляющие прибыли, как экономического показателя эффективности применения машин. Теоретически обоснована технико-экономическая эффективность применения разработанных моделей, выраженная в сокращении издержек, увеличении прибыли, оптимизации сроков службы машин.

12. Разработана методика управления эффективностью эксплуатации машин посредством факторного анализа, позволяющая решать ряд важных производственных задач, таких, как определение: зависимости рентабельности от коэффициента готовности парка, среднего возраста машин паркадопустимого и оптимального уровней затрат на ТОиРдопустимого количества простаивающей техники, исходя из заданного уровня рентабельности ПЭСМвлияния внешних условий на эффективность эксплуатации строительных машин (рост цен на топливо, изменения в налогообложении и т. д.).

13. На основании разработанных моделей динамики технических и экономических показателей составлены методики определения оптимального возраста и остаточного ресурса машин по заданным характеристикам, соответствующим определенному виду ресурса: технического — коэффициенты готовности, технического использования, снижения производительностибезопасности — наработка на отказ, вероятность безотказной работыэкономического — минимум удельных затрат, максимум прибыли, заданный уровень рентабельности. В методиках учитывается влияние многорежимной эксплуатации, капитального ремонта, ремонтного и страхового резервирования.

14. Разработана методика учета и снижения влияния техногенного риска на эффективность применения строительных машин, связанного с показателями надежности и выражаемого в виде экономического эквивалента через ущерб. Методика основывается на моделях: оптимального уровня надежности машин с учетом ущербавлияния ущерба от внезапных отказов на эффективность применения машинвлияния вариантов мероприятий ТЭ по возобновлению работ после отказа, а также страхового и ремонтного резервирования на величину ущерба.

15. Практическая реализация разработанных в диссертации методик и рекомендаций осуществлена в информационной автоматизированной системе управления технической эксплуатацией строительных машин (ИАСУ ТЭ), ' созданной совместно с НПП «СпецТек». ИАСУ обеспечивает автоматизацию основных производственных процессов эксплуатации, обслуживания и ремонта строительных машин, материально-технического обеспечения, реализует современные концепции эксплуатации техники: такие, как комплексное управление основными фондами (ЕАМ) — интегрированная логистическая поддержкатотальное управление качеством. Способствует формированию: наиболее эффективной на данный момент — гибкой (индивидуальной) стратегии обеспечения работоспособности каждой единицы техникиоптимальной СТЭ для конкретного эксплуатационного предприятияоптимальных параметров основных процессов эксплуатации (формирования парка машин и ремонтных мощностей, определения срока службы).

Главное отличие от подобных по назначению ИАСУ: интеллектуальное управление процессами ТЭ путем применения интегрированных информационных моделейналичие встроенных и специально разрабатываемых силами СПбГАСУ электронных баз данных. Разработана структура баз данных для ИАСУ и форма «Информационной базы технической эксплуатации» для подачи заявки на авторское право, получены свидетельства Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам о регистрации баз данных по отдельным маркам строительных машин.

ИАСУ ТЭ внедрена в управлении механизации ОАО «Метрострой» (г. Санкт-Петербург"). Разработано техзадание на создание «Автоматизированной системы управления информационной логистической поддержкой жизненного цикла промышленных тракторов» для ОАО «Кировский завод».

16. В рамках совершенствования отдельных технологических процессов технической эксплуатации разработаны: методика создания системы качества эксплуатации рабочей жидкости, исследован метод повышения чистоты гидросистем путем их промывки с очисткой гидробаковвстраиваемый с гидросистему вискозиметркомпактный гидротестер с автоматической коррекцией показаний на вязкость жидкости. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы процессов промывки и диагностирования гидросистем, изготовлены промышленные образцы и внедрены в производство. Все технические решения запатентованы.

17. Разработанные в диссертации положения по совершенствованию управленческих, организационных и технологических процессов представляют в совокупности методологию совершенствования ТЭ, применимую не только для строительных машин, но и для любых других технических объектов.

18. По материалам диссертации разработаны курсы лекций для студентов механических специальностей и слушателей Института повышения квалификации СПбГАСУ. v.