CC BY
35
УДК 629.113
МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КОМПЛЕКТОВ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ КАК ИНСТРУМЕНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН
В. Н. Кузнецова, В. В. Савинкин
Аннотация. В настоящей статье приведена методика прогнозирования и формирования комплекта запасных частей строительно-дорожных машин. Представлена структурно-модульная система по реализации информационной программы.
Ключевые слова: работоспособность, надежность, методология, мониторинг.
Введение Имеют общий недостаток - постоянный
Для поддержания работоспособности и надежности строительных и дорожных машин (СДМ) на должном уровне система планово-предупредительного ремонта (ППР) располагает достаточным комплексом мероприятий, которые сыграли определенную роль в период становления и развития техники, и в частности, СДМ. С ростом парка машин и их качественными изменениями современность выдвигала новые требования к проведению технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Однако со временем система ППР перестала отвечать своему назначению. Основной причиной такого положения являлась плановая система хозяйствования, когда все мероприятия по ТО и Р строго регламентировались инструкциями [1,2], которые назначались не по реальной потребности, а исходя из установленных нормативов и из наличия запчастей, которые также планово распределялись по фондам. Все расчеты по планированию ТО и Р основывались на усредненных показателях для крупных машинных парков. Пригодные для целей планирования такие нормативы совершенно не годились для эксплуатационных условий.
Растущая со временем диспропорция между реальными потребностями эксплуатационных организаций в ТО и Р и ограниченными возможностями существующей системы ППР явилась причиной поиска новых более эффективных форм технологии и организации выполнения работ по ТО и Р [55].
Многолетний опыт показал, что многообразие существующих методов ремонта и ТО, такие как:
- агрегатный метод;
- метод последовательной замены ремонтных комплектов;
-система обменного фонда узлов.
дефицит запчастей и низкое качество ремонта, особенно капитального.
В настоящее время в Российской Федерации и странах партнерах Казахстане и Белару-сии на основе бурного развития дорожного и других видов строительства происходит качественное обновление парка ДМ за счет приобретения лучшей зарубежной техники в Германии, Великобритании, Японии, Корее, КНР, Франции, США и др. Пополнение идет высокими темпами, и в перспективе эта тенденция будет сохраняться.
Однако такое положение порождает и ряд проблем. Новые машины интенсивно эксплуатируются, что ведет к их износу, и обеспечение запчастями со временем будет все более затрудняться. Появилось значительное количество дорожных организаций с небольшим количеством техники, которые не способны технически грамотно ее эксплуатировать. Следовательно, уже сегодня остро стоит проблема качественного и своевременного выполнения ТО и Р.
Решить данную проблему предлагается несколькими способами:
- создать отечественную техническую базу по ТО и Р на базе имеющихся возможностей и производственных площадей дорожных организаций;
осуществлять эксплуатационный ремонт с помощью заявочных комплектов запасных частей (КЗЧ), комплектуемых как за счет покупок, так и за счет восстановления и изготовления на специализированных участках;
в основу комплектования и доставки КЗЧ должны быть положены рыночные принципы хозяйствования.
Необходимо отметить, что решение поставленных задач возможно при наличии на-
учно-обоснованного подхода и разработки методологии интегрированной с рыночными концепциями.
Основная часть
Общей методологической основой мониторинга является применение системного подхода, обеспечивающего взаимосвязь неоднородных данных и явлений. В результате его проведения были выявлены основные положения, которые позволяют:
сформулировать методику построения информационной системы для обеспечения эффективного функционирования технического сервиса дорожной отрасли в условиях рынка;
выявить взаимосвязи между элементами технического сервиса, обеспечивающих комплексный подход по осуществлению эффективного использования ресурсов при восста-
новлении ремонтными предприятиями работоспособности средств механизации;
обосновать методику расчета и выбора рациональных вариантов восстановления работоспособности дорожных машин и их механизмов;
построить модель информационной системы обеспечения запасными частями в дорожной отрасли.
Эффект от внедрения информационной системы функционирования ремонтной службы и обеспечения запасными частями выражается в снижении величины общих затрат используемых ресурсов, повышением рентабельности от деятельности и увеличении пропускной способности предприятий по техническому обслуживанию и ремонту машин.
На рисунке 1 представлен анализ состояния технических средств в течение шести лет и прогнозные оценки на 2012 год.
Годы
Рис. 1 . Анализ технического состояния машин РГП «Казахавтодор в период с 2006 - 2012»
Многообразие проблем, возникающих при обеспечении жизнедеятельности любого предприятия и являющихся предметом прогнозирования, приводит к появлению большого количества разнообразных прогнозов, разрабатываемых на основе определенных методов прогнозирования. Принцип прогнозирования характеризует основное исходное положение или идею теории. К таким основным принципам прогнозирования относятся: системность, согласованность, вариантность, непрерывность, верифицируемость, т.е. определение достоверности, и эффективность выполненного прогнозирования.
Для создания алгоритма решения поставленной задачи были включены следующие известные формулы методов статистического прогнозирования:
1. Экстраполяция по скользящей средней - может применяться для целей краткосрочного прогнозирования неисправностей технических средств:
п
где Еуг - объем неисправностей техники; п -временной период, число значений «п» для подсчета скользящей средней выбирается в зависимости от того, насколько важны старые значения исследуемого показателя в сравнении с новыми.
2. Для определения прогноза методом экстраполяции по сложившемуся состоянию неисправностей или списаний технических средств необходимо определить его среднегодовые изменения за прошедшие годы и экстраполировать на будущие периоды.
к—п-1 1
Уп_
(2)
где к - среднегодовые изменения; п - число лет; уп - количество неисправных технических средств в отчетном году, шт; у - количество неисправных технических средств в базисном году, шт.
3. В модуле «Прогнозирование о неисправностях техники на будущий месяц» есть возможность расчета средней ошибки прогноза, которая рассчитывается по следующей формуле:
"72"
к —+.
п
(3)
где у - средняя ошибка; 6 - дисперсия, определяемая по формуле:
2
# —
(4)
п
4. Прогнозирование методом линейной регрессии является одним из наиболее широко применяемых методов статистического прогнозирования. В связи с этим имеем следующее выражение:
у — а + Ь ■ х,
(5)
где у - количество неисправностей или списаний технических средств в течение года; х -годы; а - параметр, характеризующий влияние основных факторов на возникающие неисправности; Ь - параметр, характеризующий влияние вспомогательных факторов на возникающие неисправности.
Для нахождения параметров необходимо решить систему уравнений:
Г а -П + Ь-^Х =
Ш-£я-|-Ь-£х2 =2,х-у' (6)
5. Прогнозирование возникновения неисправностей на основе сезонных колебаний осуществляется по методике статистического прогноза по сезонным колебаниям, которая основана на их экстраполяции, т.е. на предположении, что параметры сезонных колебаний сохраняются до окончания прогнозируемого периода:
1>=(УМ100%,
(7)
где /> - индекс сезонности;/, - уровень изменения неисправностей технических средств по
месяцам по формуле; у - уровень неисправностей за год.
Рассчитанные таким образом средние индексы сезонности можно положить в основу планирования обеспеченности заявками КЗЧ для своевременного обеспечения работоспособности технических средств в подразделениях филиалов РГП «Казахавтодор» на следующий год.
Предлагаемый метод, основанный на прогнозных оценках состояния технических средств, позволяет существенно сократить время простоя техники в период ремонта, повышает коэффициент технической готовности, снижает трудозатраты на ремонтные работы и создает условия для более полного использования работоспособности каждого агрегата с учетом степени износа и своевременной заменой при техническом ремонте или обслуживании.
Для применения данного метода необходим оборотный фонд, образуемый из отремонтированных или новых запасных частей, который и формируется на основании выполненных прогнозных оценок.
Для определения эффективности разработанной информационно-логистической системы в дальнейшем будет выполнен экономический расчет от ее применения в предлагаемой технологии восстановления работоспособности технических средств.
Данная программа планируется для использования при прогнозировании:
- состояния техники на будущий месяц и данных о возможных ее неисправностях;
- количества неисправной или списанной техники;
- показателей о неисправностях технических средств при увеличении их количества;
- спроса на КЗЧ на будущие периоды времени:
- потребностей в отдельных запасных частях;
- сезонных колебаний состояния технических средств.
Интерфейс программы отвечает современным стандартам, имеет русскоязычную справочную систему, и не требует от конечного пользователя данным продуктом углубленных знаний математической статистики и прогнозирования. Программа анализирует введенные динамические ряды значений уже существующих показателей состояния технической базы в подразделениях РГП «Казахавтодор» и рассчитывает прогноз.
Модуль А
"Главное окно приложения"
Рис. 2. Декомпозиция программы «Прогнозирование состояния технических средств в филиалах РГП «Казахавтодор» на модули
Структурная схема программы «Прогнозирование состояния технических средств в филиалах РГП «Казахавтодор» включает в себя восемь модулей (см. рисунок 2):
- А - главное окно приложения;
-В - прогнозирование состояния техники на будущий месяц;
-С - прогнозирование количества неисправной или списанной техники;
-О - прогнозирование показателей о неисправностях технических средств при увеличении их количества;
- Е - прогнозирование спроса на комплекты запасных частей;
- ? - прогнозирование потребностей в конкретных запасных частях;
-в - прогноз сезонных колебаний состояния технических средств;
- Н - справка о программе.
После запуска программы открывается главное окно программы (Модуль А) в котором находится меню, в строку которого входят «Прогноз» и «Справка».
С помощью меню «Прогноз» можно выбрать шесть выше представленных в блоках с В по в видов прогнозирования, а в меню «Справка» - подменю «Содержание программы» и «Разработчики программы» в виде бегущей строки.
Модули В, С, О, Е и ? позволяют выполнять расчеты прогнозов на краткосрочный и долгосрочный периоды. Полученные результаты прогнозирования выводятся сразу на экран монитора компьютерной системы.
Модуль в предназначен для расчета прогнозных оценок сезонных колебаний состояния технических средств. Результаты прогнозных вычислений представляются в табличном и графическом виде. Все полученные прогнозные оценки сохраняются в файле, а результаты, полученные в табличном виде можно выводить на печать.
Для реализации прогнозных моделей необходимо не только располагать своевременной и точной информацией, но и уметь осмысливать ее, делать выводы и результативно воплощать в принимаемых управленческих решениях. Присутствие информационной составляющей в процессе прогнозирования является необходимым компонентом, поскольку она позволяет обеспечить эффективность своевременности поставок КЗЧ и облегчить весь управленческий процесс при выполнении данных видов работ.
Реализация любой цели в процессе деятельности подразделений РГП «Казахавтодор» всегда связана с проблемой выбора из имеющихся прогнозных альтернатив наиболее оптимальных и рациональных, что вносит элемент неопределенности в прогнозную модель. Снижение неопределенности обеспечивается за счет использования ранее полученной в процессе проведения мониторинга информации.
Описание входной информации представлено в таблице 1.
Таблица 1 - Перечень и описание реквизитов входных сообщений
№ п п Наименование реквизита "Условные обозначения Источник і шф ор мащш
1 Количество К документ
2 Сумма S документ
3 Пр onio j сир оса PS документ
4 Цена С документ
Выходная информация после выполнения прогнозирования представляется в табличном виде (см. таблицы 2 - 7).
Таблица 2 - Выходная форма модуля «Прогнозирование состояния техники на будущий месяц» (С01)
Месяц Период Продажи Результат прогноза Ошибка прогноза
1 2 3 4 5
Таблица 3 Выходная форма модуля «Прогнозирование количества неисправной или списанной техники» (С02)
Год Данные прошлых лет Прогноз
1 2 3
Таблица 4 - Выходная форма модуля «Прогнозирование показателей о неисправностях технических средств при увеличении их количества» (СОЗ)
Увеличение количества техники Показатели технической готовности Прогноз
ф актическая планируется
1 2 3 4
Таблица 5 - Выходная форма модуля «Прогнозирование спроса на комплекты запасных частей» (С04)
Год Данные пр ошлых '-шлет Прогноз
1 -й год 2-й год | 3-й год 4-й год 5 -й год
1 2 3 1 4 £ 6 7
Таблица 6 - Выходная форма модуля «Прогнозирование потребности в конкретных запасных частях» (С05)
Доля запасных частей Прогноз спроса на запасные части Результат прогноза реализации
1 2 3
Таблица 7 - Перечень и описание реквизитов выходных сообщений
№ п/п Н а и ме нован ие р е к в и зита И д е н т и Ф и ка т о р выходного сообщения Условные о 6 оз н ач е ни я Длина реквизита
1 2 3 4 5
1 М е с я ц С01 , СО6 М 9(Є)
2 П ер и од С 01 Р 9(3)
3 Неисправности или списание техники С 01 РР 9(6)
4 Результат прогноза СО 1 р:р Х(8)
5 О ш и б ка про гн оз а С 01 ОР Х(8)
6 Год С О 2, С О 4 с 9(4)
7 Да иные прош л ых п ет С 02 ОР1_ 9(6)
8 Повышение количестватехники СОЗ РС 9(5)
Э Фактические показ аггел и состояният ех ни ки СОЗ РТ 9(6)
-1 О Данные прошлых 5-и лет С04 ОР51_ 9(6)
-1 1 Дол я з а п а с н ых ч а с т ей С 05 ОРТ 9(6)
1 2 Прогноз спроса на комплекты запасиых ч а ст ей С 05 РБТ 9(6)
1 3 Данные п р о ш п ых 3-х л ет С 06 С<Р31_ 9(6)
1 4 Су мма С06 Э 9(6)
1 5 Средний уровень состояния т ех н и ки С06 эит 9(6)
І 6 Средний индекс сезонности С06 Э1Э 9(6)
Заключение
Для решения задач своевременных поставок КЗЧ в подразделения РГП «Казахавто-дор» необходимо для более высокого уровня надежности установить более новую версию операционной системы Windows по сравнению с Windows 98.
Процесс технологической обработки имеющихся данных состояния технических средств в филиалах РГП «Казахавтодор», который рассмотрен в среде информационной системы «Прогнозирование состояния технических средств в филиалах РГП «Казахавтодор», состоит из трех этапов:
начальный этап - охватывает операции по сбору и вводу статистической информации;
основной этап - обеспечивает непосредственную обработку информации на ПЭВМ;
заключительный этап - осуществляет представление и передачу прогнозной информации заинтересованному лицу.
Рассмотрим примеры прогнозирования и представим алгоритмы решения всех модулей программы. Для описания алгоритма использована структура следования. Блок-схема решения поставленной задачи представляет собой последовательность следующих друг за другом блоков выполняющих определенные операции:
Блок «Начало»;
Блок объявления переменных, которые необходимы для реализации алгоритма решения поставленной задачи;
Блок ввода значения переменной;
Блоки расчета и вывода результирующего значения;
Блок «Конец» завершающий структуру блок схемы.
В соответствии с полученными результатами мониторинга также выполнено прогнозирование основных показателей на 20112012 годы по филиалам РГП «Казахавтодор» (рис. 3).
8000
7000
6000
Б000
4000
3000
2000
1000
О
Х242
Всего ДМ
Неисправная
техника
Списанная те х н и ка
Потре бностьв з апасных частях
Категории техники
Н Прогноз на 2011 Н Прогноз на 2012
Рис. 3. Оценки прогнозирования показателей технического состояния дорожных машин на 2011-2012 годы в филиалах РГП «Казахавтодор
Библиографический список
1. Рекомендации по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин. - М.: Стройиздат, 1978. - 92 с.
2. Нормы времени на ремонт тракторов, авто-
мобилей, дорожно-строительных машин и технологического оборудования. - Алматы: Кай-
нар,1967.-84 с.
3. Кульсеитов Ж.О. Теоретическое и экспериментальное обоснование и разработка методов повышения прочности и надежности механизмов и машин: автореф. ... докт техн. наук - Алматы, 1998. - 40 с.
THE METHOD OF PREDICTING SPARE PARTS KIT AS A TOOL RECOVERY FROM BUILDING AND ROAD MACHINES
V. N. Kuznecova, V. V. Savinkin
This paper describes a method of forecasting and formation of the spare parts of road-building
machinery. The block-modular system for the implementation of an information program.
Кузнецова Виктория Николаевна - д-р технических наук, профессор, декан факультета МПП СибАДИ. Основные направления научной деятельности - Оптимизация рабочих органов землеройных и землеройно транспортных машин. Общее количество опубликованных работ: 90. е-mail: nis@sibadi.org
Савинкин Виталий Владимирович - к.т.н., доцент кафедры «Автомобильный транспорт». Основные направления научной деятельности -повышение долговечности и надежности СДМ технологичными методами. Общее количество опубликованных работ:56. E-mail
cavinkin7@maii.ru.
УДК 628.517.4
ОЦЕНКА ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
А. О. Лисин
Аннотация. В статье рассмотрено создание фильтра частотной коррекции для усреднения вибрационного сигнала, полученного в результате моделирования параметров виброзащитных устройств строительных машин.
Ключевые слова: виброзащита, моделирование, цифровой фильтр, частотная коррекция.
При моделировании параметров виброзащиты строительных машин необходимо провести оценку влияния вибрационных воздействий на человека-оператора. Необходимые критерии оценки изложены в ГОСТ 31191.1. Модель строительной машины на базе одноковшового экскаватора, составленная средствами программного продукта МАНАВ, дает результаты моделирования отличные от критериев ГОСТ 31191.1, поэтому возникает потребность в создании подпрограммы для перевода выходных значений в соответствии с ГОСТ 31191.1.
То, как вибрация влияет на здоровье и состояние комфорта, чувствительность к вибрации и подверженность болезни движения, зависит от её частотного состава. Для разных
направлений действия вибрации используются различные функции коррекции. Специальную функцию частотной коррекции используют для оценки воздействия низкочастотной вибрации, вызывающей болезнь движения.
При усреднении сигнала вибрации необходимо использовать функции частотной коррекции.
Существуют два основных вида частотной коррекции, относящиеся к здоровью и вибрационной чувствительности - Wk и Wd. Wk -для направления г/рисунок 1). Wd - для направлений х и у.Основной вид частотной коррекции, связанный с болезнью движения, обозначается Wf[1].
