CC BY
222
нии, а именно создания электронного паспорта динамических характеристик:
1. Выбор базовой спектральной характеристики с учетом типа станка, места установки датчиков, методики и режимов съема характеристики.
2. Разработка критериев и методики сравнения текущей эксплуатационной характеристики с базовой и на этой основе - оценки качества функционирования станка.
Разработка электронного паспорта МРС позволит повысить эксплуатационные показатели и качество функционирования станков.
S. Zolotyh
THE ANALYSIS OF SYSTEM OF CERTIFICATION OF METAL - CUTTING MACHINE TOOLS AND PROSPECTS OF ITS DEVELOPMENT
Existing indicators of quality of metal-cutting machine tools are considered, it is offered to develop in the long term the electronic passport with initial spectral characteristics.
Key words: Metal-cutting machine tools, dynamic quality, spectral characteristics.
Получено 12.11.10
УДК 621.9.06
П. А. Мишунин, гл. механик, (48753) 4-66-75, office@aztpa.ru (Россия, Алексин, ОАО «Тяжпромарматура»)
УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ РАБОТЫ РЕМОНТНОГО ПЕРСОНАЛА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Представлено решение задачи повышения эффективности и качества ремонтного обслуживания технологического оборудования на основе оперативного управления численностью ремонтного персонала, необходимого для ремонтного обслуживания оборудования в различные производственные смены, и оптимального распределения его по ремонтным бригадам с учетом его компетентности.
Ключевые слова: технологическое оборудование, техническое обслуживание, ремонт, ремонтный персонал, ремонтная бригада.
Непрерывное интенсивное развитие отечественной промышленности требует максимального использования действующего технологического оборудования предприятий. Это обусловливает требования по его правильной эксплуатации, постоянному поддержанию в рабочем состоянии, своевременному ремонту. Последнее требование относится, прежде всего, к ремонтной службе промышленных предприятий. Его значимость все больше возрастает в связи с непрерывно повышающимся техническим уровнем технологического оборудования, внедрением прогрессивных технологических режимов обработки и высокопроизводительного инструмента.
Одной из главных задач, стоящих перед ремонтными службами, является дальнейшее повышение качества и снижение стоимости ремонта технологического оборудования путем более широкого внедрения индустриальных методов и всемерного развития специализированных мощностей. Ремонтная служба на предприятиях организуется отделом главного механика. Основная задача этого отдела и его подразделений - поддержание технологического оборудования предприятия в работоспособном состоянии на основе системы планово-предупредительного ремонта (ППР) [1]. Однако в настоящее время система ППР работает частично или приобретает иные формы. В связи с этим техническое обслуживание и ремонт технологического оборудования ведутся в основном по потребности, что обусловливает неизбежность случайных отказов технологического оборудования в любой момент времени.
В данных условиях оказывается невозможным использование традиционных методик определения объема трудовых ресурсов ремонтных служб и рациональное распределение данных ресурсов по производственным подразделениям, рабочим сменам и ремонтным бригадам. В результате реальная численность персонала ремонтной службы предприятия и реальное время обслуживания технологического оборудования, оказываются либо большими, либо меньшими необходимых, что ведет к нарушению ритмичности производственного процесса и перерасходу различных видов ресурсов предприятия на производство продукции. Это оказывает негативное влияние как на качество процесса технического обслуживания и ремонта технологического оборудования, так и на качество производственного процесса в целом а, следовательно, и на качество выпускаемой предприятием продукции и его конкурентоспособность.
Данные обстоятельства обусловливают актуальность задачи рационального распределения трудовых ресурсов ремонтной службы предприятия по производственным подразделениям, рабочим сменам и ремонтным бригадам с целью повышения качества ремонтного обслуживания технологического оборудования.
Для обеспечения высокой эффективности и качества ремонтного обслуживания технологического оборудования, определяемых способностью применяемой на предприятии системы технического обслуживания (ТО) и ремонта технологического оборудования (СТОИР ТО) поддерживать и восстанавливать заданные свойства оборудования и обеспечивать заданный уровень его технической готовности при оптимальных затратах времени, труда и средств, система СТОИР ТО должна базироваться на соответствующих закономерностях, определяющих форму организации ремонта и ТО (централизованная, децентрализованная, смешанная); стратегию времени ремонта и ТО (по отказу или через заданные промежутки времени); структуру службы главного механика; признак закрепления оборудования за спе-
циализированными бригадами (территориальный, типовой, групповой, модельный); вид обслуживания оборудования ремонтниками (независимое, совместное); количество работающих, занятых обслуживанием и ремонтом технологического оборудования, состав ремонтных бригад и др.
Важным этапом повышения эффективности и качества ремонтного обслуживания технологического оборудования является применение бригадной формы организации труда. Ремонтная бригада - первичное звено трудового коллектива ремонтной службы предприятия. Она объединяет ремонтный персонал для совместного и наиболее эффективного выполнения технического обслуживания и ремонта оборудования на основе товарищеской взаимопомощи, общей заинтересованности и ответственности за конечные результаты работы. При этом с целью уменьшения времени выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту трудовой процесс персонала ремонтной службы должен быть хорошо организован, а приемы выполнения часто повторяющихся работ детально разработаны. Содержание и последовательность работ, выполняемых ремонтником, а в некоторой мере оператором технологического оборудования и другим персоналом, носят случайный характер, а сам трудовой процесс содержит большое число операций умственного и физического труда, последовательность выполнения которых может изменяться в зависимости от конкретных ситуаций. Поэтому для определения численности персонала ремонтной службы и распределения его по ремонтным бригадам с учетом возможного совмещения профессий, компетентности ремонтников и стохастичности времени выполнения работ по обслуживанию и ремонту технологического оборудования необходимо использовать методы теорий вероятности, математической статистики, восстановления и массового обслуживания.
Несмотря на наличие большого количества различных способов организации ремонтного обслуживания технологического оборудования, уже на протяжении многих лет на отечественных машиностроительных предприятиях ремонт ведется по потребности [1]. Это обусловливает случайность моментов отказов технологического оборудования различных типов. Поэтому возникает необходимость в постоянном распределении работ между ремонтным персоналом, обслуживающим технологическое оборудование, в том числе и в составе ремонтных бригад. Здесь под понятием бригада подразумевается несколько работников, либо один. Только оптимальное распределение работы и формирование бригады с учетом компетентности работников может обеспечить быстрый и качественный ремонт оборудования.
На предприятиях практикуется ряд методов распределения ремонтного персонала при обслуживании оборудования по потребности. Возможно выполнение ремонта и технического обслуживания взаимозаменяемыми ремонтниками, когда любой освободившийся работник приступает к
восстановлению следующего отказавшего оборудования. Применяется разделение работников по специализациям: объектная специализация, когда за бригадой закрепляют оборудование по различным признакам (по группам оборудования, моделям, территориальному признаку), функциональная специализация, каждая бригада устраняет определенный вид отказа (гидравлика, пневматика). Поэтому для описания данного способа ремонтного обслуживания работа ремонтной службы предприятия рассмотрена с позиции теории массового обслуживания [2].
Важнейшим для описания системы массового обслуживания является описание потока заявок. В данном случае источником заявок является технологическое оборудование цеха или цехов, отказы которого требуют соответствующего ремонтного обслуживания. Так как количество единиц технологического оборудования велико и отказы оборудования независимы друг от друга, то суммарный поток отказов и, соответственно, поток заявок согласно предельной теореме Хинчина будет пуассоновским. Оценку интенсивности потока отказов технологического оборудования (среднего числа отказов в единицу времени) Л предложено производить по зависимости
1 /М _
Л = — = М ^ Tj, где T - средний интервал между отказами; Т; - сосед-
Т / ]=1
ние интервалы между отказами в суммарном потоке отказов по сменам, 7 = 1,..., М ; М - число отказов за рассматриваемый период. Показано, что поток отказов является нестационарным, так как интенсивность потока отказов пропорциональна числу единиц оборудования, работающих в данную смену, и если смены по числу работающего оборудования различаются, то интенсивность потока отказов по сменам также будет изменяться.
Длительность ремонтного обслуживания технологического оборудования также представлена случайной величиной Тв, подчиняющейся соответствующему закону распределения, определяемому по результатам обработки статистической информации о процессе ремонтного обслуживания в производственных условиях конкретного предприятия. При этом оценку средней длительности ремонтного обслуживания предложено оп-
_ 1 М
ределять по формуле Тв = — X Т^7 .
С целью оценки различных вариантов организации ремонтного обслуживания по количеству ремонтников и распределению их по сменам и ремонтным бригадам разработан алгоритм статистического моделирования ремонтного обслуживания. Исходными данными для моделирования являются интенсивность потока отказов технологического оборудования; число взаимозаменяемых ремонтников в смену; число ремонтных бригад; количество обслуживаемого оборудования; вид распределения длительно-
сти обслуживания; средняя длительность обслуживания; коэффициент вариации длительности обслуживания. Результатом моделирования являются показатели качества ремонтного обслуживания парка технологического оборудования: средняя длина очереди заявок; среднее время обслуживания заявки; коэффициент занятости ремонтников; нагрузка системы ремонтного обслуживания; коэффициент ожидания обслуживания. Чтобы рассчитать данные показатели качества в процессе моделирования собираются статистические данные о длительности ремонтного обслуживания оборудования, времени ожидания оборудованием обслуживания, числе поступивших и обслуженных заявок; времени занятости ремонтников.
Рассмотрены следующие случаи формирования различных по численности ремонтных бригад:
1) работа неделима, т. е. ее не может выполнить один работник, время обслуживания несколькими ремонтниками не меньше обслуживания одним;
2) работа частично делима, время выполнения уменьшается, но не пропорционально количеству исполнителей, а с учетом поправочного коэффициента;
3) работа делима, время выполнения уменьшается обратно пропорционально увеличению интенсивности обслуживания бригады исполнителей.
Во всех данных случаях формирования ремонтных бригад средняя длительность ремонтного обслуживания Тв обратно пропорциональна интенсивности обслуживания бригадой V - Тв = — . Разработаны соответст-
V
вующие зависимости для определения интенсивности обслуживания раз-
N
личными составами ремонтных бригад вида у = к , включающие
;=1
коэффициент интенсификации обслуживания оборудования N ремонтниками к, коэффициент психологической совместимости работников у и интенсивности обслуживания оборудования каждым ремонтником входящим в бригаду V;. Значения коэффициентов к и у, обусловливающие интенсивность обслуживания и соответственно показатели качества ремонтного обслуживания ремонтной службой, могут быть определены только эмпирически. Поэтому для нахождения оптимального варианта формирования бригад и организации ремонтных работ необходимо определить индивидуальные интенсивности обслуживания ремонтников, которые зависят от их компетентности.
Разработана методика оценки компетентности ремонтного персонала. Она предполагает проставление руководителем по результатам выполнения производственных заданий ремонтным персоналом соответствующих балльных оценок по различным составляющим компетентности, учиты-
вающим моральные, волевые, деловые и профессиональные качества работника. Полученное для каждого оцениваемого сотрудника множество оценок по показателям агрегируется. Итогом данной процедуры является комплексная оценка компетентности работника, определяемая как средняя ве-
Ь
личина групп качеств с учетом их весовых коэффициентов: Ж = ^т; • Ь;,
;=1
где т; - коэффициент весомости ; -й группы качеств, Ь; - средняя балльная оценка проявления ; -й группы качеств, I = 1,..., Ь . На основе комплексной оценки компетентности каждого работника определяется интенсивность обслуживания данным ремонтником технологического оборудования.
Так как на эффективность работы ремонтной бригады влияет психологическая совместимость ее членов, то необходимо заполнять матрицу совместимости ремонтного персонала с определением коэффициента психологической совместимости у, значения которого, расположенные в интервале от 0 до 1, устанавливаются руководителем ремонтной службы либо психологом. Оценки компетентности персонала за определенный период времени предложено накапливать в соответствующей базе данных, что обеспечит регулярное и оперативное предоставление субъекту управления объективной информации о состоянии и тенденциях изменения профессионализма сотрудников при принятии решений по формированию ремонтных бригад.
Выполнена статистическая обработка опытных данных о процессе технического обслуживания и ремонта технологического оборудования в производственных условиях ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин Тульской области), подтвердившей предположение о пуассоновости потока его отказов.
На данном предприятии ремонт и техническое обслуживание технологического оборудования, кроме оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), проводятся ремонтной службой цеха, руководимой механиком и энергетиком цеха. Оборудование с ЧПУ обслуживается соответствующей централизованной службой завода. Обслуживание выполняется по заявкам с рабочих мест. Момент поступления заявки, момент окончания обслуживания, характер отказа и принятые меры фиксируются в журнале. С целью получения данных о потоке отказов основного технологического оборудования и интенсивности его восстановления был выполнен анализ журналов централизованной службы обслуживания систем ЧПУ и ремонтной службы цеха № 8 ОАО «Тяжпромарматура». При этом было разработано математико-лингвистическое обеспечение реляционной базы данных о работе ремонтной службы, а также реляционное представление операций математико-статистической обработки содержащейся в
ней информации. Структура сформированной базы данных описывается отношением А[ 1, А 2, А 3, А 4, А 5, А 6, А 7, А 8, А 9), содержащим
атрибуты, приведенные в таблице. В ней подчеркиванием выделены ключевые атрибуты отношения, а атрибут А 8, содержит код типа отказа оборудования в соответствии с разработанной в работе классификацией.
Атрибуты отношения базы данных о работе ремонтной службы
Обозначение атрибута Наименование атрибута
4.1 Дата
А1.2 Номер рабочей смены
А1.3 Модель технологического оборудования
А1.4 Инвентарный номер технологического оборудования
А2.1 Время регистрации отказа технологического оборудования
.2 Время регистрации возвращения технологического оборудования в эксплуатацию
А1.7 Время восстановления
А1.8 Код типа отказа
А1.9 Отметка о передаче технологического оборудования для восстановления ремонтными бригадами следующих смен
В результате статистической обработки данных о ремонтном обслуживании технологического оборудования разработаны гистограммы распределения количества отказов технологического оборудования в смену и их расслоение по рабочим сменам и по интервалам в течение рабочих смен, а также определены параметры потока отказов технологического оборудования и распределения длительностей восстановления отказов различных типов.
При этом, например, среднее время простоя станков в связи с восстановлением отказов службой механика цеха составило Тд = 93,6 мин. при коэффициенте вариации Кд = 1,17 . Гистограмма распределения показана нарис. 1.
Рис. 1. Гистограммараспределения длительностей восстановления технологического оборудования службой механика цеха:
1 - гистограмма, построенная по опытным данным; 2 - график, построенный по логарифмически нормальномураспределению
Сплошной линией показано соответствующее гистограмме теоретическое распределение, рассчитанное по логарифмически нормальному закону, имеющему плотность распределения
/ (і)
1
ехр[-
(1п і - 1п а)2
]
(1)
28
где параметры распределения а и 5 оценивались по методу максимально го правдоподобия:
1 N
а = ехР(— X1п тві )■-
N=1
N
52 = ^ Ё (1п Тві )2 - (1п а)2.
N І=1
(2)
(3)
Здесь N - размер выборки, - опытные значения длительностей вос-
становления, / = 1,...,N. В данном случае расчет по формулам (2, 3) дал следующие результаты: а = 58,75, 8 = 0,92. Оценка параметров производилась по выборке, размером N = 481.
В результате статистического анализа информации о потоке отказов технологического оборудования, восстанавливаемых службой механика
цеха, установлено, что по критерию х2 опытные данные наилучше согласуются с показательным законом с плотностью распределения
380
/(?) = =ехр(- -=) и параметром Т = 89,22 мин. Показательность распределения интервалов поступления заявок свидетельствует об том, что поток заявок является пуассоновским и имеет в данном случае интенсивность
Л =1 = 0,016 —1— = 1,01.
Т мин ч
Разработана автоматизированная система сбора и анализа информации о ремонтном обслуживании технологического оборудования, включающая базы данных о работе ремонтной службы и оценки ремонтного персонала.
Данная система автоматизирует выполнение следующих операций: регистрацию оценок личных качеств работников и формирование оценки их компетентности, определение коэффициента интенсивности труда и интенсивности обслуживания технологического оборудования работником, прослеживание динамики изменения отдельных личных качеств и компетентности работников, регистрацию отказов технологического оборудования, анализ потока отказов оборудования, анализ параметров восстановления оборудования и расчет показателей качества функционирования ремонтной службы. При этом предусмотрено табличное и графическое представление информации.
Например, на рис. 2 представлена диаграмма изменения оценок компетентности ремонтника с табельным номером 091.
Разработано программное обеспечение для ЭВМ, реализующее представленную выше теоретико-вероятностную модель процесса ремонтного обслуживания. С его помощью выполнена оптимизация ремонтного обслуживания технологического оборудования в ОАО «Тяжпромармату-ра» на основе статистического эксперимента.
При этом оценивалась эффективность различных вариантов структуры ремонтной службы предприятия, численности ремонтников и распределения их по сменам и ремонтным бригадам и др. по критерию Кг минимума затрат, связанных с потерями, вызванными ожиданием технологическим оборудованием ремонтного обслуживания, и заработной платой ремонтного персонала:
П „
Кг = Б------2— + N.. ■ О, (4)
Nр ■ Ф с
где Б - суммарное время ожидания всех заявок за год в часах (определяется по результатам моделирования), Пр - объем товарной продукции за год
в рублях; Nр - численность работающих на предприятии; Ф - годовой
фонд рабочего времени одного работающего в часах; N. - число ремонтников; О - годовая зарплата ремонтника.
Диаграмма оценки качеств ремонтника № 091
к
и
к
а
О
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
4,4 4,3 4,2 4,3 4,1 3,8 4 4,4 4,6 4,7 4,7 4,4 4,4 4 4,2 3,6 3,8
Номера качеств
Рис. 2. Экранная форма графического представления оценок
компетентности
Например, при оптимизации обслуживания технологического оборудования службой механика цеха установлено, минимум критерия оптимальности достигается при Ыс = 10 при распределении ремонтников по трем сменам 4-3-3, т. е. 4 ремонтника работают в 1-ю смену и по 3 ремонтника - во 2-ю и 3-ю смены (рис. 3).
ю
6
2
н
к
н
о
о
к
Л
ч
ей
§
к
н
с
о
Ж
к
а
<и
н
к
а
Число слесарей
Рис. 3. Зависимость критерия оптимальности обслуживания оборудования службой механика цеха от числаремонтников
В этом случае обеспечиваются следующие показатели качества ремонтного обслуживания: критерий оптимальности (потери) - 641,2 тыс. руб.; средняя длительность ремонта без ожидания - 1,56 ч.; коэффициент вариации длительности ремонта - 1,170; средняя интенсивность потока заявок - 1,000 1/ч; средняя интенсивность обслуживания - 2,151 1/ч; нагрузка СМО - 0,465; коэффициент занятости ремонтников - 0,465; среднее число ожидающих заявок - 0,19; среднее число заявок в системе - 1,73; среднее время ожидания для заявки - 0,20 ч.; среднее время пребывания заявки в системе - 2,71 ч.; коэффициент ожидания для заявок - 0,13; загрузка службы ремонта - 0,465; число поступивших заявок за год - 5692,0; число обслуженных заявок за год - 5692,0; потери времени из-за ожидания обслуживания за год - 1114,1 ч.
Оптимизация распределения ремонтников по ремонтным бригадам рассмотрена на примере первой смены, в которой должны быть задействованы 4 ремонтника. Для нахождения оптимального варианта формирования бригад рассмотрены различные варианты организации обслуживания: обслуживание с взаимопомощью, объектная специализация и функциональная специализация ремонтных бригад. При этом проанализированы следующие случаи для каждого варианта: 4 ремонтника работают раздельно (4 бригадами), 2 ремонтными бригадами по два ремонтника в каждой, 1 ремонтной бригадой из 2 ремонтников и 2 ремонтника раздельно, 1 ремонтной бригадой из 3 ремонтников и 1 ремонтник раздельно, 1 ремонтной бригадой из 4 ремонтников.
Причем при формировании состава ремонтных бригад учитывалась компетентность каждого ремонтника. В результате анализа полученных показателей качества функционирования ремонтной службы при различных вариантах организации работ и способах формирования ремонтных бригад установлено, что оптимальным является вариант обслуживания с взаимопомощью двумя бригадами по два ремонтника, при котором среднее число станков находящихся в ремонте принимает минимальное значение равное 0,79694 ед., средняя длина очереди ожидания обслуживания - 0,09534, коэффициенты простоя станков в ожидании ремонта и простоя ремонтников -
0,00628 и 0,64920 соответственно. Наихудшим вариантом организации обслуживания технологического оборудования является объектная специализация и обслуживание одной бригадой, включающей всех ремонтников.
Предложено для управления качеством ремонтного обслуживания технологического оборудования применять цикл Деминга (рис. 4), включающий стадии «планируй, сделай, изучи, действуй» [3].
На стадии «планируй» принимается стратегия ремонтного обслуживания технологического оборудования, включающая число ремонтников и распределение их по рабочим сменам, и вариант формирования ремонтных бригад. На стадии «сделай» по результатам работы ремонтной службы предприятия происходит накопление опытных данных о ремонтном обслуживании оборудования.
384
Принятие
стратегии
ремонтного
обслуживания
Численное моделирование
процесса ремонтного обслуживания с целью оптимизации числа ремонтников и распределения их по рабочим сменам и ремонтным бригадам
Действуй
Накопление Сделай опытных данных о ремонтном ^ о бслуживании
Изучи
Оценка эффективности управления качеством ремонтного обслуживания
и»
Рис. 4. Последовательность этапов цикла Деминга при управлении качеством ремонтного обслуживания
технологического оборудования
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып.
На стадии «изучи» выполняется оценка эффективности управления качеством ремонтного обслуживания оборудования; на стадии «действуй» производится численное моделирование процесса ремонтного обслуживания с целью оптимизации числа ремонтников и распределения их по рабочим сменам и ремонтным бригадам.
Для практической реализации цикла Деминга разработана методика количественной оценки эффективности управления качеством ремонтного обслуживания, которая осуществляется путем сравнения запланированного значения показателя качества ремонтного обслуживания с действительным его значением. В случае обнаружения отклонения действительного значения показателя от запланированного значения, необходимо осуществить корректировку процесса ремонтного обслуживания технологического оборудования путем оптимизации числа ремонтников и распределения их по рабочим сменам и ремонтным бригадам. Такие действия также необходимо выполнять при изменении производственных условий: номенклатуры и объема выпускаемой продукции, структуры парка оборудования, мощности производственных подразделений, сменности работы оборудования и т. п.
Результаты представленной работы практически используются в производственных условиях ОАО «Тяжпромарматура». В результате применения представленной методики управления качеством ремонтного обслуживания технологического оборудования на основе определения объема и распределения по рабочим сменам и ремонтным бригадам трудовых ресурсов ремонтной службы на предприятии на 13,4 % снизились отказы технологического оборудования и на 15,7 % вызванные ими простои.
Список литературы
1. Справочник механика машиностроительного завода: в 2 т. Т. 1. Организация и конструкторская подготовка ремонтных работ / Р. А. Нос-кин [и др.]. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1970. 263 с.
2. Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание: теория и приложения / под ред. И. Н. Коваленко. М.: Изд-во «Мир», 1965. 302 с.
3. Всеобщее управление качеством: учебник для вузов/
О. П. Глудкин [идр.]. М.: Радио и связь, 1999. 600 с.
P. Mishunin
OVERALL PERFORMANCE MANAGEMENT OF THE MACHINE-BUILDING ENTERPRISE’S MAINTENANCE PERSONNEL
The solution of a problem of efficiency and quality increase of manufacturing equipment’s maintenance based on on-line control of necessary for equipment’s maintenance in various shifts repair personnel number, and its optimal assignment on maintenance crew with consideration its competence is presented.
Key words: manufacturing equipment, maintenance service, repair, repair personnel, maintenance crew.
Получено 10.11.10
