CC BY
4
УДК 621.797:629.114.41
05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства (технические науки)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ПОДДЕРЖАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПРОСТОЕВ МАШИН
Букреев Вадим Юрьевич аспирант
SPIN-код автора 6052-3708 РИНЦ Author ID = 1042053 e-mail: vadimbukreev@gmail.com Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, Воронеж, Россия
Козлов Вячеслав Геннадиевич д-р. техн. наук, профессор SPIN-код автора 8181-2771 РИНЦ Author ID = 202094 e-mail: vya-kozlov@yandex.ru Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, Воронеж, Россия
Скрыпников Алексей Васильевич
д-р. техн. наук, профессор
SPIN-код автора 5091-4139
РИНЦ Author ID = 437510
e-mail: skrypnikovvsafe@mail.ru
Воронежский государственный университет
инженерных технологий, Воронеж, Россия
Бойков Павел Александрович экстерн
SPIN-код автора 6152-3708
РИНЦ Author ID = 242053
e-mail: boik123@gmail.com
Воронежский государственный университет
инженерных технологий, Воронеж, Россия
Наметившаяся тенденция увеличения концентрации однотипной техники в специализированных лесозаготовительных организациях создало благоприятные предпосылки для значительного снижения удельного веса затрат на поддержание надежности и повышение эффективности использования машин. Всё это вызывает необходимость совершенствования методов управления реализацией свойств надежности лесозаготовительных и лесотранспортных машин и методов их технической эксплуатации в лесозаготовке. При этом целью является достижение максимального эффекта с минимальными затратами.
UDC 621.797:629.114.41
05.20.01 - Technologies and means of mechanization of agriculture (technical sciences)
EXAMENING THE INFLUENCE OF FACTORS OF ORGANIZATION AND MANAGEMENT OF PROCESSES OF MAINTAINING OPERABILITY ON THE DURATION OF MACHINE DOWNTIME
Bukreev Vadim Yurievich
graduate student
RSCI SPIN-code: 6052-3708
RSCI Author ID = 1042053
e-mail: vadimbukreev@gmail.com
Voronezh State Agrarian University named after
Emperor Peter the Great, Voronezh, Russia
Kozlov Vyacheslav Gennadievich
Doctor of Technical Sciences, Professor
RSCI SPIN-code: 8181-2771
RSCI Author ID = 202094
e-mail: vya-kozlov@yandex.ru
Voronezh State Agrarian University named after
Emperor Peter the Great, Voronezh, Russia
Skrypnikov Alexey Vasilyevich Doctor of Technical Sciences, Professor RSCI SPIN-code: 5091-4139 RSCI Author ID = 437510 e-mail: skrypnikovvsafe@mail.ru Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, Russia
Boikov Pavel Alexandrovich
external student
RSCI SPIN-code: 6152-3708
RSCI Author ID = 242053
e-mail: boik123@gmail.com
Voronezh State University of Engineering
Technologies, Voronezh, Russia
The emerging trend of increasing the concentration of the same type of equipment in specialized logging organizations has created favorable conditions for a significant reduction in the share of costs for maintaining reliability and increasing the efficiency of using machines. All this makes it necessary to improve the methods of managing the implementation of the reliability properties of logging and timber transport machines and methods of their technical operation in logging. At the same time, the goal is to achieve maximum effect with minimal costs. The system of indicators proposed for evaluating the effectiveness of maintenance and repair processes allows for a quantitative assessment of the impact of a combination
Предложенная для оценки эффективности процессов ТО и ремонта система показателей позволяет осуществить количественную оценку влияния совокупности производственных факторов на длительность простоев машин, а также среднее время пребывания машины в процессе ТО и ремонта
of production factors on the duration of machine downtime, as well as the average time spent by the machine in the maintenance and repair process
Ключевые слова: РАБОТОСПОСОБНОСТЬ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПРОСТОЕВ, РЕМОНТ МАШИН, НАДЕЖНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ
http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-178-002
Keywords: EFFICIENCY, DURATION OF DOWNTIME, MACHINE REPAIR, RELIABILITY, EFFICIENCY
Как было установлено раньше, наиболее существенное влияние на продолжительность простоя машины оказывают факторы организации и управления процессами поддержание их работоспособности.
Для количественной оценки этого влияния необходимо выбрать критерии, позволяющие оценивать эффективность использования трудовых ресурсов и установить аналитическую зависимость среднего времени восстановления £б от его величины.
В качестве критерия оценки эффективности использования трудовых ресурсов, а также организации и управления технологическими процессами ремонта машин используется коэффициент организованности Кор, определяющийся [1-3]
где Тн - нормативная трудоемкость ремонтных работ, выполненных ремонтными рабочими подсистемы (тр) за время t. При этом, если за время t рабочие обслужили требований, то:
Тн = *хр •Р (2)
где £ср - средняя нормативная трудоемкость обслуживания одного требования.
Коэффициент организованности ^ор учитывает факторы, оказывающие влияние на эффективность использования трудовых
ресурсов [4]. Рассмотрим влияние факторов организации и управления на среднее время восстановления £б.
В выражении (1) средняя нормативная трудоемкость обслуживания требования £ср реализуется тб числом ремонтных рабочих за время 1, в течении которого ими выполняется все множество элементов операций Я по восстановлению работоспособности машины. Нормативную трудоемкость £ср можно представить в виде следующего выражения:
где t¿ - нормативная трудоемкость выполнения 1-го элемента операции из совокупности Я.
Предположим, что к-й рабочий, обслуживающий требование, за время 1 выполняет элементы операций совокупности ак. При этом ак £ Я, а за время 1 он выполняет P¿(t) элементов операций каждого 1-го вида. В этом случае с учетом того, что рабочий в течении времени tПкK (t) простаивает без задания, время 1 можно записать в виде суммы следующих компонент:
где tоПt¿tk - время оперативной работы, затраченное на выполнение 1-го элемента операции; t¿J|k - непроизводительная потеря рабочего времени ]-го вида к-м рабочим при выполнении 1-го вида элемента операции; -множество индексов видов непроизводительных потерь рабочего времени, сопутствующих выполнению 1-го вида элемента операции; %а$ - множество индексов видов элементов операций совокупности ак.
Оперативное время выполнения 1- го элемента операции tоП|¿|k можно записать как:
(3)
£ = ^Уа^оплк + и,],к) • P¿(t) + ^П.к.(0 (4)
где 'к - коэффициент интенсивности выполнения элемента операции.
Коэффициент 'к интегрально учитывает всю совокупность факторов, оказывающих влияние на интенсивность работы к-го рабочего и определяется по формуле:
Чк = ^"ТТТ (6)
где {трк(1) - суммарная нормативная трудоемкость элементов операций, выполненных к-м ремонтным рабочим за время 1; t0П|k(t) -время оперативной работы к- го рабочего за время 1.
Время оперативной работы к- го ремонтного рабочего 1опк Ю можно записать в следующем виде:
(7)
ак Як
а непроизводительные потери рабочего времени ]-го вида к-м рабочим за время 1;составляет:
Ъ.к(*) = Т,]егакП,],к^Р() (8)
С учетом выражений (4) и (7) формула (2) примет следующий вид:
* = *опк (*) + (*) + &) (9)
В приведенном выражении компоненты *к(*) и *п.к.(Ъ) обусловлены соответствующими факторами организации и управления, вызывающими эти потери рабочего времени. Как было установлено в результате видеофиксации рабочего дня и моментных наблюдений, изменение всех компонентов £оп>к(£), и £п.к.(£) во времени происходит по линейным
зависимостям:
*оп,к(*) = )оп.к • *]к(*) = )]к • Сп.к.Ю = )п.к. •* (10)
где )оп.к, )к, )п к. - угловые коэффициенты.
При установившемся режиме работы подсистемы коэффициенты аоп.к>а]к>ап.к. отражают соответственно удельный вес времени
оперативной работы, непроизводительных потерь и простоев ремонтного рабочего во времени 1. В связи с этим коэффициент аоп.к назван коэффициентом оперативной работы, а а]к и апк. - весовыми коэффициентами соответствующих видов потерь рабочего времени.
Эти коэффициенты являются постоянными и объективно характеризуют работу рабочего с учетом всех факторов, влияющих на рабочий процесс. В виду того, что коэффициенты аоп.к, ап.к. отражают удельные веса всего множества видов затрат рабочего времени рабочего, правомерно следующее выражение:
)оп.к + + )п.к. = 1 (11)
Средние значения этих коэффициентов для подсистемы определяется как:
у.р а я
^к=1 "-оп.к ^к=1 1$ ^к=1 ип.к.
аоп = -; а,- = к 1 ; ап = -; или
Шр 1 Шр Шр
= Д^СО = Д^СО = С=%.к.(0 (19)
)оп шр^ ; а1' шр* ; )п шр* (12)
где тр - число ремонтных рабочих в подсистеме.
Для средних значений коэффициентов аоп,а] и ап также будет справедливо условие:
)оп + 1]£! )] + )п = 1 (13)
Значения коэффициентов аоп, а] и ап можно определить по формулам (13), при этом исходные данные получаются в результате видеофиксации рабочего дня, хронометража работы рабочих, а также моментальных наблюдений.
В соответствии с (8) суммарное рабочее время Тр среднего числа рабочих тб, обслуживающих одно требование составит:
Тр = £Ш=б1[ ^оп,к(0 + + £п.к.(£)] (14)
С учетом выражений (7) и (10) суммарное время оперативной работы ТопЮ за время 1 будет равно:
Топ(*) = ^(Ъвгтк^ Р&) = Т-Иг аоп.к • * (15)
Принимая все каналы обслуживания в подсистеме однородными, а интенсивность труда ремонтных рабочих подсистемы одинаковой, выражение (15) примет следующий вид:
Топ(*) = —-^-= тб^)оп^ (16)
где q - коэффициент интенсивности труда рабочих подсистемы, определяющийся по формуле:
утР
q=h-d]i = тр: (17)
Из (16) при 1=*б следует, что:
^иЪеУак*^Р1(Ч)) = *с? (18)
С учетом (18) среднее время восстановления определится из (16) следующим образом:
и = (19)
б -бЯ-оп
Совместный анализ выражений (1), (12) и (17) показывает справедливость следующего соотношения:
аоп • Ч = Кор (20)
В этом случае формула (19) примет вид:
Ч = (21)
б -б • КоР у 7
Из приведенного выражения очевидно, что для сокращения среднего времени восстановления необходимо увеличить коэффициент Кор, что достигается в результате совершенствования работы подсистемы «б» в следующих основных направлениях [5]:
-сокращение непроизводительных потерь рабочего времени ремонтных рабочих (увеличение коэффициента )оп);
-интенсификация труда ремонтных рабочих (увеличение коэффициента д).
В настоящей работе рассматривается первое направление, т.е. снижение времени простоев машин в результате увеличения коэффициента аоп, при этом коэффициент д считается постоянным.
Пусть в результате совершенствования процессов поддержания работоспособности машин коэффициент аоп увеличился, т.е. аоп > аоп.н. В этом случае, время восстановления £б уменьшится и будет равным:
Рассмотрим, как изменится среднее время пребывания требования в подсистеме £прб, которое состоит из следующих составляющих:
Изменение параметра £б при увеличении коэффициента нами уже рассматривалось.
В результате выполненных исследований работы подсистемы установлено, что величина среднего времени ожидания £ож зависит в основном от следующих параметров:
1. Времени восстановления £б;
2. Количества каналов обслуживания Х;
3. Интенсивности поступления требований на обслуживание в подсистему от одной машины ?б;
4. Количества машин, обслуживаемых подсистемой т.
Для определения зависимости, позволяющей количественно оценить влияние перечисленных параметров на среднее время ожидания £ож необходимо принять следующие ограничения:
1. Подсистема по обслуживанию машин на базе является системой массового обслуживания без потерь.
2. В подсистеме все каналы обслуживания однородны.
(22)
(23)
3. Поток требований, входящий в подсистему, является простейшим суммарным потоком, сформированным от равноценных источников.
4. Требования принимаются к обслуживанию в порядке очередности их поступления в подсистему.
Принятые ограничения позволяют рассматривать исследуемую подсистему, как замкнутую систему массового обслуживания.
Как уже отмечалось, увеличение коэффициента )оп > )оп.н. обеспечивает снижение времени восстановления t6. Это приведет к изменению режима работы подсистемы в связи с сокращением параметра обслуживания а=, который определится из выражения:
а= = Яб^а°п-н' (24)
-оп
при ?б = const.
Остальные параметры работы подсистемы при )оп > )оп.н. определяется следующим образом.
Так, вероятность того, что все каналы обслуживания свободны:
Р = Гун (! „'fe I ут ш!а'$ 1-1 (25)
р L¿jk=0k!(m-k)! ^k=O+1H$-NH!(rn-k)!J (25)
где Х - число каналов обслуживания; m - максимальное число требований в подсистеме.
Среднее число требований, ожидающих обслуживания:
М°Ж = Укг=н+1н(-х;^!)(гтг-к)„Ро (26)
Среднее количество свободных каналов в подсистеме:
S = ун-1 (H-fc)(!a'$ • р (27)
S0=yk = 0 fc!(m-fc) Ро (27)
Среднее время ожидания обслуживания:
л. Мож -°п
*ож = ы л, при Хб =
Тб(Х--Мо) ^б^—оп.н.
Анализируя выражения (24) - (27), можно прийти к выводу, что при а= = const, каждому значению коэффициента )оп > )оп н. соответствует множество значений параметров Мож, N0, t07K.
В связи с этим, естественно, возникает задача определения такого количества каналов обслуживания (Х0п), при котором работа подсистемы будет оптимальной по критерию минимума удельных издержек Сизуд. от простоя машин в очереди и простоя каналов обслуживания подсистемы:
Сиз.уд. = Мож • Спр + N0^m6^Cp^ min (28)
Функция суммарных удельных издержек Сизуд. определяется для каждого значения параметра а. При этом параметры Мож, N0 вычисляются по формулам (23) и (24) для различного количества каналов обслуживания Х. Минимуму суммарных удельных издержек Сизуд. соответствует оптимальное количество каналов обслуживания Хоп и значения параметров _0ж, N^,t^}K, t=p6, характеризующие оптимальный режим работы подсистемы при фиксированном значении коэффициента )оп > )оп.н..
Такой метод определения Хоп требует осуществления расчетов на компьютере. Учитывая это, разработана методика для приближенного определения Хоп.
Очевидно, что N0 представляет оптимальный резерв каналов обслуживания, который обеспечивает эффективную работу подсистемы в условиях вероятностного характера поступления требований.
При ?6=const оптимальное количество каналов обслуживания Х0п можно представить в виде следующих составляющих:
Хоп = Хт + N0= (29)
где Хт - технологически необходимое количество каналов обслуживания, которое можно определить из выражения:
_ Np-Äg _ m•КТиtcc• tg
Хт = = —;--(30)
Здесь - работоспособное количество машин, а КТИ = ;
Таким образом, для расчета Хоп, необходимо получить зависимость для определения М0.
Среднее количество требований, ожидающих обслуживания Мож, с достаточной точностью можно определить по соотношению:
(31)
8оч ^Хт
0ж МО
где РОч — вероятность образования очереди.
Учитывая выражение (31), формула (28) примет следующий вид
Си3.уд. _ V' Спр + М0 • Ск (32)
где Ск - средняя стоимость суточного простоя канала обслуживания. Взяв производную от Сизуд. и приравняв ее нулю, получим выражение для определения N0:
мо= = ПСпр (33)
В этом случае Хт определится по (29).
В результате увеличения коэффициента )0п > )0п н. и оптимизации работы подсистемы, среднее время пребывания требования в подсистеме ^р.б. сократится и будет равным:
^пр.б. ^ож + ^б (34)
Анализируя выше сказанное можно отметить, что предложенная для оценки эффективности процессов ТО и ремонта система показателей, включающая коэффициенты оперативной работы )0п., непроизводительных потерь рабочего времени ремонтным персоналом ), и интенсивности труда q, позволяет осуществить:
- количественную оценку влияния всей совокупности производственных факторов на длительность простоев машин, величину
затрат на поддержание их надежности, а также показатели долговечности, безотказности и ремонтопригодности;
- количественную оценку и прогнозирование нормируемых показателей надежности машин с учетом условий их технической эксплуатации и изменения режима функционирования системы поддержания работоспособности и ее элементов при совершенствовании процессов ТО и ремонта.
Список литературы:
1. Букреев В.Ю. Влияние технологических факторов на предельно-допустимую плотность тока и толщину осадка при восстановлении корпусных деталей / В.Ю. Букреев, В.Г. Козлов, А.В. Скрыпников, П.А. Бойков, Д.М. Левушкин, В.А. Бурмистров // Строительные и дорожные машины. 2022. № 1. С. 40-48.
2. Комаров В. А. Моделирование контролируемых параметров точности узлов технологического оборудования в зависимости от износа базовых деталей/В. А. Комаров, А. В. Григорьев//Тракторы и сельхозмашины. -2013. -№ 12. -С. 16-19.
3. Комаров В. А. Обеспечение показателей долговечности ремонтно-технологического оборудования/В. А. Комаров, А. В. Григорьев//Тракторы и сельхозмашины. -2010. -№ 11. -С. 43-45.
4. Комаров В. А. Повышение безотказности и долговечности перерабатывающего оборудования/В. А. Комаров, Н. И. Одуева//Механизация и электрификация сел. хоз-ва. -2009. -№ 3. -С. 25-27.
5. Кравченко И.Н. Инженерные методы повышения надежности машин и технологического оборудования / И.Н. Кравченко, А.И. Адилходжаев, В.И. Кондращенко, М.Н. Ерофеев, С. А. Величко. -Ташкент, -2021.
6. Прибылов Д.О. Повышение эксплуатационной надежности транспортно-технологических машин / Д.О. Прибылов, А.С. Колотов // Наука молодых - будущее России. сборник научных статей 6-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых. Курск, 2021. С. 160-163.
References
1. Bukreev V.Yu. Vliyanie texnologicheskix faktorov na predeF no-dopustimuyu plotnosf toka i tolshhinu osadka pri vosstanovlenii korpusny'x detalej / V.Yu. Bukreev, V.G. Kozlov, A.V. Skry'pnikov, P.A. Bojkov, D.M. Levushkin, V.A. Burmistrov // StroiteFny'e i dorozhnye mashiny\ 2022. № 1. S. 40-48.
2. Komarov V. A. Modelirovanie kontroliruemy'x parametrov tochnosti uzlov texnologicheskogo oborudovaniya v zavisimosti ot iznosa bazovy'x detalej/V. A. Komarov, A. V. Grigor,ev//Traktory' i selxozmashiny\ -2013. -№ 12. -S. 16-19.
3. Komarov V. A. Obespechenie pokazatelej dolgovechnosti remontno-texnologicheskogo oborudovaniya/V. A. Komarov, A. V. Grigor'ev//Traktory' i seFxozmashiny\ -2010. -№ 11. -S. 43-45.
4. Кошагоу V. А. Роуу' shenie bezotkaznosti 1 dolgovechnosti pererabaty,vayushhego oborudovaniya/V. А. Koшarov, N. I. Odueva//Mexanizaciya 1 e,lektrifikaciya sel. xoz-va. -2009. -№ 3. -Б. 25-27.
5. Kravchenko I.N. Inzhenerny,e metody, povy,sheniya nadezhnosti шashin i texnologicheskogo oborudovaniya / I.N. Kravchenko, А.1. Adilxodzhaev, V.I. Kondrashhenko, M.N. Erofeev, Б.А. Velichko. -Tashkent, -2021.
6. РГ^'^ Б.О. Povy,shenie e,kspluatacionnoj nadezhnosti transportno-texnologicheskix шashin / Б.О. РГЛУ'^, А.Б.
Kolotov // Nauka шolody,x - budushhee Rossii. sbornik nauchny,x statej 6-j Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii perspektivny,x razrabotok шolody,x ucheny,x. Kursk, 2021. Б. 160-163.
