Аналіз існуючих методів планування оптимальних термінів служби машин і механізмів в операційному менеджменті Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 005.21

G. О. Сштко,

кандидат техмчних наук, м. Луганськ

АНАЛ1З 1СНУЮЧИХ МЕТОД1В ПЛАНУВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ТЕРМ1Н1В СЛУЖБИ МАШИН I МЕХАШЗМГВ В ОПЕРАЦ1ЙНОМУ МЕНЕДЖМЕНТ1

Постановка проблеми. Сучасш промислов1 й будавельш тдприемства е складними комплексами, що включають велику кшьшсть одиниць устаткування й техшки. 1х безпереб1йна робота i ввдсутнють позапла-нових просто!в мае велике значения для ритмчно! роботи та тдвищення ефективност операцiйного уп-равлiння. Для забезпечення мiнiмального ризику ава-рiйних зупинок устаткування й технiки необхiдний ix своечасний ремонт, теxнiчне обслуговування й замь на. Окрiм того, не менш важливим аспектом ефек-тивност е мiнiмiзацiя експлуатацiйниx витрат.

Виникаюча суперечнiсть мiж прагненням забез-печити максимальну надiйнiсть теxнiки i, водночас, знизити витрати на запаснi частини та теxиiчне обслуговування вимагае точного прогнозування термiиу служби змшних елеменпв машин i устаткування в Цлому; прогнозу ресурсу устаткування для ращональ-ного планування термiнiв проведення ремонтов i ство-рення достатшх запасiв змiнниx вузлiв i деталей, пла-иувания термiнiв замiни техшки.

Анал1з останн1х публ1кац1й. Визначення очку-ваного ресурсу можливо за досввдом експлуатацп iдеитичного устаткування або розрахунковими методами, що враховують процеси, як приводять до вщмо-ви машин i меxанiзмiв. Ця проблема розкрита в роботах В.П. Анцупова, Ф. Байхельта, В.В. Болотша, Н.П. Бусленко, Е.С. Вентцель, Б.В. Гнеденко, А.А. Гу-сакова, Ю.В. Жиркiна, Л.В. Коновалова, С.В. Ретна, Р.Б. Тяна та iн.

Проте, як правило, при плануванш ремонтов i за-мiни устаткування й машин в умовах тдприемства комплексне використання накопиченого статистично-го матерiалу i результатiв аналiтичниx розрахунюв ресурсу устаткування здшснити складно. Це викликано розрiзненiстю матерiалiв, «паперовою» формою ix представлення (агрегатнi журнали), а також ввдсутш-стю систематизованих i автоматизованих методик роз-рахунку. Крiм того, при прийняттi рiшення для замiни необxiдно враховувати ряд ринкових факторiв: умови володiння устаткуванням або машиною, змшу вартост теxнiки в часг

Таким чином, iсиуе необхвднють створення в оргашзацл единого систематизованого банку даних, що включае комплекс ведомостей про стан машин i

мехаmзмiв та 1х елеменпв, з урахуванням ринкових факторiв. Вирiшення ще! проблеми дозволить забез-печувати прогнозування ресурсу устаткування з урахуванням особливостей роботи кожно! конкретно! ма-шини, досвiду експлуатацi1 й виробничо! програми оргашзащ!. Для цього необхвдна концепцiя, що дозво-ляе створювати й ефективно використовувати бази даних, що включають як накопичену статистику вщмов, так i аналгтичш залежносп для розрахунку очшувано-го ресурсу.

Постановка завдання. Метою статп е аналiз ме-тодiв визначення оптимальних термiнiв замiни машин i механiзмiв в операцiйному менеджмент оргашзащ! та можливiсть 1х використання в ринкових умовах.

Результати. Анал1з робгт з питання визначення економ1чно доцшьних термiнiв служби машин 1 ме-хан1зм1в дозволив виявити методи визначення оптимальних термшв експлуатащ! техшки.

Для встановлення оптимального термiну служби машини з урахуванням ф!зичного зносу виявля-ють функцiональну залежшсть середшх за весь термiн

служби приведених питомих витрат ( Пз. у) в1д ве-

личини граничного в1ку машини, який визначаеться

термшом 11 служби ( Т). Аналгтично ця залежшсть може бути представлена таким чином:

А/Т + Рх[1 + а/2х(Т-1)]+ Ех[1 + р/2х (Т-1)]+Б + КхЕН ' Пх[1 -//2 х (Т -1)]

де А — вартють машини за ввдрахуванням лiквiдацiйно! вартосп, грн.;

Р — витрати на техшчне обслуговування ! вс1 види ремонтов, що доводяться на перший рш або на першу тисячу годин роботи ново! машини, грн.;

Е—витрати на паливо або електроенерпю, зма-щувальш або обтиральш матер!али за перший рш або першу тисячу годин роботи машини, грн.;

Б—витрати на експлуатащю машин, не залежш в1д т€рм1ну служби (заробiтна платня робочих, як об-слуговують устаткування, витрати на перебазування з об'екту на об'ект, знос i ремонт зм1нного оснащення та ш.), обчисленi в середньому на рш або тисячу годин роботи машини, грн.;

Пз.у--

(1)

П — вироблення машини за перший рш або першу тисячу годин И роботи;

К — каттальш вкладення на придбання машини, як дор1внюють И розрахунково-1нвентарнш вар-тосп, грн.;

Ен — нормативний коефщент ефективностц

а, (3 — ввдношення середньо! величини приросту витрат в1дпов1дно на ремонти та енерпю й мате-р1али за кожен подальший рш або подальшу тисячу

годин роботи до величини витрат на ремонт (Р) або

енергоресурси (Е) за перший рш або першу тисячу годин роботи;

У — вщношення середньо! величини зниження вироблення дано! машини за кожен подальший перюд

до величини вироблення (П) за перший рш або першу тисячу годин роботи.

Значення а, (3, у можливо набути шляхом об-

робки методом корелящ! велико! кшькост! звгтних да-них за машинами р1зного вшу. Потгм, прир1внявши

похвдну ( Пз.у.) по ( Т ), з одержаного виразу можливо визначити економ1чно доцшьний термш експлу-атаци машини з урахуванням ф1зичного зносу ( Тэ.ф.):

Тэ.ф. --Бху + д/Б2ху2 + Бх(2 + у) (2) де

Б =--- (3)

Р х а + Е х (3 + (Р + Е + Б + К х Ен) ху . (3)

Термш служби з урахуванням морального зносу визначають зютавленням приведених питомих витрат на певну машину 1 середшх приведених питомих витрат на весь парк аналопчних за призначенням 1 типом машин, виражених у функцюнальнш залежност

ввд ( ^). Оптимальний термш служби машини з урахуванням морального зносу визначають за допомо-гою р1вняння (4):

Кн х Км - КСР

(4)

що забезпечуються машиною на початку певного року, до таких же витрат на початку попереднього року;

КСР — ввдношення приведених питомих серед-

ньогалузевих витрат на початку певного року, до таких же витрат на початку попереднього року. Визна-чаеться на основ! анал!зу за ряд рошв складу парку машин ! його економ!чних показнишв в динам!ц! роз-рахункового пер!оду визначити ступ!нь щор!чного зниження приведених питомих витрат, розрахованих як середньозважених за класом певних машин.

У момент часу, коли приведен! питом! витрати на цю машину стануть р!вними середшм приведеним пи-томим витратам у груш аналог!чних машин у склад! парку машин, починаеться моральний знос. Економь чно доц!льний терм!н експлуатащ! з урахуванням морального зносу визначають з р!вняння (5):

1в Кн

*м -

. (5)

де К н — в!дношення приведених питомих витрат, що одержуються за машиною в початковий перь од !! сер!йного випуску, до середшх питомих витрат за юнуючим парком буд!вельних машин аналог!чного призначення;

Км — вщношення приведених питомих витрат, Економ!чний в!сник Донбасу № 1 (19), 2010

к'ср - к м

Граф1чний метод визначення оптимального тер-м!ну служби машин ! мехашзм!в з урахуванням морального зносу полягае в тому, що точка перетину кривих, що характеризують зм!ну в час! середн!х приведених питомих витрат ! приведених питомих витрат

за машиною, дае числове значення ( ^ ).

Для визначення економ!чно доцшьних терм!н!в служби машин по мшмуму сумарно! величини каш-тальних вкладень необх1дно:

— визначити на перспективний перюд (10 — 20 рошв) за роками потребу в нових машинах на вико -нання планових додаткових обсяг!в робгт ! зам!ну машин, що шдлягають списанню, виходячи з наявного парку машин певного типа й темшв приросту обсяпв робгт, що виконуються ними;

— визначити ктькють машин, як повинм пройти через перший, кап!тальн! ! подальш! ремонти, а також розм!р витрат на орган!зац!ю цих ремонтов, виходячи ¿з загально! к1лькост! машин, що знаходяться в експлуа-таци, (за роками) ! тривалост! мшремонтного циклу;

— визначити за роками потребу в матер1алах для проведення ремонт!в р!зних вид!в при р!зних терм!нах служби техн!ки й ввдповвдно витрати, пов'язан! з цим;

— шдсумовувати витрати на матер1али, оргаш-защю виробництва запасних частин, ремонтних шдприемств при р!зних термшах служби й визначити, при якому терм!н! служби, що може бути виражений числом м!жремонтних циктв, щ сумарш витрати бу-дуть мшмальними.

Управл1ння термшами служби машин в опера-цшному менеджмент! проводиться також з метою от-римання заданих показнишв функцюнування парку

техшки з урахуванням умов експлуатацп i системи забезпечення його працездатносп. Показники можуть бути пов'язаш з надiйнiстю (iнтенсивнiсть ввдмов, ко -ефiцieнт готовности), а також технiко-економiчними (обсяг випущено! продукцп, витрати, прибуток, рен-табельнiсть).

У наслщок фiзичного матерiального зносу вузлiв i деталей машини перестають задовольняти вимогам, що надаються до певного агрегату.

Фiзичний знос виникае i при експлуатацп устат-кування (знос першого роду), i просто з часом (знос другого роду).

Основною причиною фiзичного зносу багатьох видiв технiки е мехашчний знос ïï деталей, обумовле-ний силами тертя. Механiчний знос залежить не тшьки вiд конструкцп i якосп виконання машин, але i вiд ¡х технiчного обслуговування. Для деталей машин, що працюють в умовах знакозмiнного навантаження, важ-ливе значення мають явища втоми, як можуть приво-дити до поломок.

Мiрою фiзичного зносу будь-якоï деталi машини тд впливом тертя може служити величина зношено-го шару (у мкм) робочоï поверхнi цiеï деталi. Тому при вивченш закономiрностей фiзичного зносу окре-моï деталi дослiджують залежнють цiеï величини вiд тривалосп експлуатацп при зтш рiзних чиннишв (ма-терiалу деталi, зазору в з'еднанш, якосп обробки по-верхонь, роду мастила i т. п.).

Численш дослiдження показали, що для ф!зич-ного зносу окремих деталей (вузлiв) машин тд впливом тертя характерш три послiдовнi стадiï:

а) iнтенсивний знос в перiод приробки;

б) повiльнiше наростання зносу в перюд нормально!' роботи;

в) прогресуюче наростання зносу шсля того, як вш досягне певноï величини.

Значно менше вивченi закономiрностi фiзичного зносу деталей, руйнування яких ввдбуваетъся не пiд впливом тертя, а з рiзних iнших причин, наприклад, унасль док втоми. Ще менше вивченi закономiрностi фiзичного зносу машин в цшому. Це завдання е складнiшим.

Знос машини призводить до появи несправнос-тей вузлiв i механiзмiв, до зниження потужносп й продуктивности машини, витрати експлуатащйних матер-iалiв. Настае момент, коли подальша експлуатацiя машини стае економiчно недоцiльною. При достатньо великому фiзичному зносi машина або взагалi перестае працювати, або з'являеться небезпека аварiï.

Несправносп машин можуть бути видимими, такими, що вiдчуваються.

Очевиднi несправностi звичайно виявляються на око навiть без пуску машини. До несправностей, що вiдчуваються, належать вiбрацiя машини й надмiрне

нагрiвання окремих частин. Чутш несправносп (шум) виявляються прослуховуванням машини за допомо-гою спецiального стетоскопа. Причинами виникнення шуму можуть бути порушення в з' еднаннях деталей машин, знос тдшипниюв, попадання чужорiдного тiла, порушення режиму мастила.

Рiзнi експлуатацiйнi якостi машин можливо ввдновлювати шляхом своечасно i правильно прове-дених ремонтов та техшчного обслуговування. Вив-чення закошв змiни експлуатацiйних параметрiв техшки залежно вiд тривалосп ïï роботи мае важливе значення для визначення оптимальних термiнiв служби деталей i вузлiв та встановлення термшв ремонту машин, приладiв i апаратав.

До найважливiших характеристик машин, при-ладiв i апаратiв належить ïх надiйнiсть.

Надiйнiсть характеризуе безперервнють i три-валiсть роботи машини без ремонту. Надiйною вва-жаеться конструкщя, що забезпечуе безперебiйну роботу машини протягом визначеного, досить тривало-го термiну ïï експлуатацiï. Вiрогiднiсть виходу такоï технiки з ладу протягом цього перiоду часу дуже мала. Таке загальне визначення надшносп потребуе конкре-тизацiï стосовно рiзних умов роботи технiки. B одних випадках пiд надiйнiстю машини розушють стабiльнiсть ïï параметрiв i тшмальне погiршення експлуатацiйних характеристик за певний перiод часу, в iнших випадках — ввдсутнють раптових виходiв з ладу при нор-мальнш роботi за певний перiод часу Необхщно знай-ти так! показники надшносп машини, як вiдображали б частоту раптових виходав ïï з ладу i стушнь погiршення характеристик роботи машини в чаа [1].

Одним з основних показнишв надшносп е дов-гов!чнють, тд якою розушють термш служби машини до граничного ф1зичного зносу Довгов1чнють машини потр1бно в!др!зняти ввд термiну служби машини до чергового ремонту (поточного або капитального).

Довгов1чнють слад в!др!зняти також i ввд повно-го термiну служби машини. Повний термiн служби машини — це число рошв, протягом яких вона була в експлуатацп. Вш визначаеться не тшьки ф!зичним зно-сом частин машини, але й темпами техшчного про-гресу. Водночас повний термш служби машини по-в'язаний з ïï довгов!чнютю: чим вища довгов!чнють машини, тим бшьший повний термiн iï служби (за шших р!вних умов).

Повний термш служби машини пов'язаний також з ïï експлуатацшною надiйнiстю. Остання безпо-середньо не визначае повного термiну служби, а обу-мовлюе тшьки термш служби до чергового ремонту, осшльки пов'язана з продуктивнютю i з !ншими най-важлившими технiко-економiчними показниками машини. Чим вища експлуатацшна надiйнiстъ, тим вища

яюсть конструкци, тим менше витрати на ремонт, тим краще вс1 економiчнi показники машини i, отже, тим довше вона служитиме.

Разом з надiйнiстю машини або агрегату юнуе термш надайносп окремих деталей i вузл1в. Надайшсть деталей визначаеться тривалiстю м]жремонтного терм-шу 1х служби: чим вищий гаранпйний м]жремонтний термш служби деталей, тим вища 1х надiйнiсть ^ як правило, тим вища довгов1чшстъ машини в щлому.

Але не слад ототожнювати довгов1чшстъ машини i термiн служби 11 окремих деталей i вузл1в.

Пiдвищення надшносп i термiнiв служби машин до ремонту е важливим джерелом економп засобiв в результат зменшення витрат на ремонт, скорочення втрат, пов'язаних з простоями устаткування в ремонт^ а також економп матерiалiв унаслвдок зменшення витрати запасних частин.

Важливим засобом пiдвищення надiйностi машини е полшшення технологiчностi 11 ремонту.

Конструкщя кожно! машини повинна допускати можливють швидкого i яшсного ремонту в процеа експлуатацп. Велике значення для пiдвищення техно-лопчносп ремонту машини мае забезпечення максимально зручного доступу до окремих деталей, вузл1в i агрегатов для !х огляду i замiни, а також легкость за-м1ни (зняття, установки i крiплення) агрегатов i вузл1в.

Значення показнишв зм1нюютъся м1рою старiння техшки. Так, напрацювання машин i коефiцiент готовности ( КГ ) зменшуються, а експлуатащйш витрати

( % ) зростають з штенсившстю 1,5...4 % у рш. Ц зм1ни досить добре (з адекватшстю 0,88...0,92) описуються експоненщальною залежнiстю з параметром ( = 0,0012...0,048 (параметр старiння по напрацюван-

ню ( i за витратами (г) (6): ТР(г)

КГ =

= ехр(-( х г) (6)

(ТР(г) + ТН (г)) ТР (г) = ТО х КГ (г) (7)

Хпер (г) = х ехр( (г х г) (8)

де ТР (г), ТН (г) — тривалють перюдав часу перебування машини в працездатному й непрацездат-ному станах ввдповвдно; Хпер (г) — зм1нш складо-

ва експлуатащйних витрат; ТО , ТО — напрацювання i витрати за перший рш роботи ново! машини

ввдповвдно; г — в1к машини, рш.

Параметри (г i (г залежать в1д якост виготов-

лення техшки, умов експлуатаци й ршня досконалост системи технiчно1 експлуатаци (СТЕ).

Витрати мають вельми складну структуру. У спро-щеному вигляд1 склад витрат на утримання i експлуа-тацiю парку машин, можливо представити виразом:

% (/) = £ 11(}) = £ {Л1{Г) + З + %ПЕЫ + %ва + Н + Znр] + + [ZГСМi(t) + ZТОРi + Znерi]}, (9)

де / — порядковий номер одинищ технiки в парку; А^ ) — амортизащйш вiдрахування; Зi — зарплата машишспв; ZПЕБi — витрати на змют вироб-ничо-експлуатацiйно1 бази; — в^ахування у

вищу оргашзащю, засновникам i т.п.; Н — податки; %пр — 1нш1 вiдрахування (на страховки, баншвсьш ввдсотки по кредитах, л1зингов1 платежi, дозволи, те-хогляди i 1н. ); ZГСМi — витрати на паливно-мас-

тильш матерiали i ро6оч1 рвдини; ZТОРi — витрати на техшчш обслуговування i ремонти, зокрема на зап-частини i частини, як швидко зношуються (ШЗЧ);

Znерi — витрати на перебазування техшки.

Першу складову виразу (9) в квадратних дужках економюти розглядають як умовно-постшш витрати

Znосm(t), не залежш ввд кшькосп випущено! про-дукцл (вiдпрацъованих машино-годин) за розрахунко-вий перiод (але це не означае, що Znост(t) не залежать в1д середнього вшу парку машин). Друга складо-ва в квадратних дужках — зм1нн1 витрати Znер(г), що зростають пропорщйно обсягу продукци.

Прибуток П(г ) е рiзницею виручки В (г ) i витрат Z (г):

П (г) = В(г) - Z (г) (10)

Виручка залежить в1д щни машино-години й напрацювання ТР (г) :

В (г) = Цмаш - ч х ТР(г) (11)

Оптимальний термш служби машини може бути визначений за мшмумом питомих витрат, що доводиться на машино-годину роботи машини, максимуму питомого прибутку, заданому р1вню рентабельносп.

Моделi визначення термшв служби за мшмумом питомих витрат i максимумом питомого прибутку (опти-мальнi значення приблизно зб^аються) доц1лъно засто-совувати у випадку наявност4 в експлуатуючо! органiзацi!' засобiв для оновлення парку машин. У цьому випадку

можна буде виручити значш суми ввд продажу машини (ринкова варпсть знижуеться приблизно на 20% за рш вщ поточного значення ринковоï вартостi). Модель мЫмуму р!вня рентабельносп ефективна для гпдприемств, що ввдчу-вають дефiцит засобiв для придбання новоï технiки [2].

Слщ зазначити, що термш служби машин визна-чаеться також необхвдним рiвнем працездатност для виконання заданоï роботи. Так, на менш в!дповвдаль-них об'ектах можна застосовувати i менш надiйну тех-ншу i навпаки: якщо при виконанш роботи простоï машини внаслщок раптових вщмов можлив! серйознi еко-нотчш або шш! негативнi наслщки, то слад використо-вувати надайшш! машини. Тод! з урахуванням можли-

вого економ!чного збитку Y(t) вщ простгав техшки (або шших вида збитку, виражених через економ!чний екывалент) вираз для прибутку виглядатиме так:

П (t ) = B(t ) - Z (t ) - Y (t ) (12)

Мехашзм впливу збитку на ефективнють засто-сування машин розглянутий в робот! [3].

Управляти термшами служби техшки можна також i економ!чними методами, наприклад, застосуван-ням р!зних схем амортизацшних нарахувань.

Процес оновлення парку машин включае не тшьки оптишзащю замши старих машин на нов!. Мож-лива також покупка не нових машин, але тих, що ма-ють вилдне сшвввдношення щна/якють, каштальний ремонт техшки, замша машин на продуктившш! й т. д. З комплексною методикою оновлення парка машин можна ознайомитися в робот! [4].

Висновки. Застосування перерахованих вище метода практично неможливе в сучасних умовах. Вони вимагають використання при розрахунках величин, як! можуть бути одержан! на основ! анал!зу за ряд роив, складу парку машин певного класу i його економчних показниюв у динамщт Для окремоï промисловоï й бу-дiвельноï оргашзацп одержати щ показники неможливо.

При визначенш економ!чно доцшьних термшв експлуатацп машин i мехашзм1в за допомогою приведених вище метода не враховуються так важлив! чин-ники, як! в сучасних ринкових умовах враховувати просто необхвдно. До цих чиннишв належать:

—умови володшня устаткуванням або машиною (власна, на умовах фшансового або оперативного л!зин-гу), для яких визначаеться оптимальний термш зам!ни;

— залежно ввд права власност наявнють або ввдсутшсть можливост вибору амортизацiйноï политики;

— застосування техшки дисконтування при об-Грунтуванш економчно доцшьного перюду експлуатацп;

— облш шфляцд в розрахунках оптимального тер-м!ну служби машини або устаткування;

— умови експлуатацп.

Л^ература

1. Гусаков А. А. Организационно-технологическая надежность строительства / Гусаков А.А., Вере-меенко З.А., Гинзбург А.У. — М. : SVP Apsyc, 1994. — 427 c. 2. Репин С.В. Концепция эффективности эксплуатации строительных машин / С. В. Репин // Строительные и дорожные машины. — 2007. — № 2. — С. 27 — 31; № 4. — С. 21 — 25. 3. Репин С.В. Оптимизация возрастной структуры парка строительных машин / С. В. Репин // Строительные и дорожные машины. — 2006. — № 9. — С. 28 — 31. 4. Тян Р. Б. Обеспечение строительного проекта оборудованием (машинами и механизмами) в современных условиях / Р. Б. Тян, Н. В. Дятлова // Вюн. Придшпров. держ. акад. будiвництва та архггекгури. — Дншропетровськ, 2001. — №3. — С. 56 — 61.

Сштко С.О. Аналiз кнуючих методiв плану-вання оптимальних термов служби машин i механiзмiв в операцшному менеджмент

Розглянуто методи планування оптимальних термшв замщення машин, механiзмiв та обладнання на промислових та будiвельних шдприемствах. Вияв-ленi !х недолiки, а також фактори, як необхвдно враховувати при розробцi таких методiв.

Ключовi слова: планування, машини, мехашзми, обладнання, методи, замiщення, оптишзащя

Снитко Е.А. Анализ существующих методов планирования оптимальных сроков службы машин и механизмов в операционном менеджменте

Рассмотрены методы планирования оптимальных сроков замены машин, механизмов и оборудования на промышленных и строительных предприятиях. Выявлены их недостатки, а также факторы, которые необходимо учитывать при разработке таких методов.

Ключевые слова: планирования, машины, механизмы, оборудование, методы, замещения, оптимизация

Snitko Y. А. Analysis of existent methods of planning of optimum terms of service of machines and mechanisms in an operating management

The methods of planning of optimum terms of replacement of machines, mechanisms and equipment are considered on industrial and building enterprises. Their failings and also factors which must be taken into account at development of such methods are exposed.

Key words: planning, machines, mechanisms, equipment, methods, substitutions, optimization.

Стаття надшшла до редакцл 18.11.2009

Прийнято до друку 26.02.2010