CC BY
109
Мягков Юрий Вячеславович, канд. техн. наук, доц., aiax@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Курицин Валерий Владимирович, инженер, ciia.x a t.sii. tula.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
MA THEMA TICAL MODEL OF THE MOTOR VIBRATIONS S.S. Andreev, Y.V. Myagkov, V.V. Kuritsin
A universal mathematical 3D-model of the internal combustion engine vibrations, applicable for both in-line andfor the V-engine models is first constructed.
Key words: internal combustion engine, vibrations, mathematical model.
Andreev Sergej Sergeevich, master, aiax@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Myagkov Jurij Vjacheslavovich, candidate of technical sciences, docent, aiax@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kuritsin Valeriy Vladimirovich, engineer, aiax@tsu. tula.ru. Russia, Tula, Tula State University
УДК 658.5.012.1
ОПТИМИЗАЦИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА РЕМОНТНЫХ БРИГАД ПРИ УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
М.А. Носов, А. Л. Сабинина, Н.В. Анцева
Представлена методика управления качеством технического обслуживания и ремонта оборудования промышленного предприятия по критерию оптимального количественного состава ремонтных бригад предприятия. Выявлены способы его оптимизации, приведены способы нахождения показателей качества функционирования ремонтной службы.
Ключевые слова: управление качеством, производственный процесс, техническое обслуживание, ремонт, ремонтные бригады, численность персонала
В настоящее время все более актуальной становится задача рациональной организации на промышленных предприятиях работ по техническому обслуживанию и ремонту основного технологического оборудования с целью увеличения его работоспособности и долговечности, уменьшения длительности простоев и увеличения на этой основе
202
производительности труда. Актуальность данной задачи обусловлена рядом причин: техническое обслуживание и ремонт должны выполняться быстро и эффективно, чтобы не было простоя оборудования, и качественно, чтобы не приходилось ремонтировать оборудование постоянно, а его качественные характеристики (работоспособность, надежность, долговечность) были на высоком уровне.
С целью сохранения при эксплуатации значений параметров основного технологического оборудования в установленных пределах на промышленных предприятиях применяют различные методы и системы технического обслуживания и ремонта, предупреждающие неожиданный для производства выход его из строя, которые должны иметь такую структуру ремонтного цикла и содержание отдельных видов ремонта и технического обслуживания (ТО), чтобы при наименьших затратах времени и средств обеспечить поддержание технологического оборудования в работоспособном состоянии [1 - 6].
Техническое обслуживание и ремонт являются видами работ (видами воздействия на изделие) в типовом жизненном цикле любого изделия, в том числе и технологического оборудования. Необходимым условием для выполнения ТО и ремонта является наличие на предприятии системы ТО и ремонта технологического оборудования (СТОИР ТО), включающей [7]:
- технологическое оборудование - объекты ТО и ремонта;
- средства ТО и ремонта;
- исполнителей ТО и ремонта (организации, специалисты);
- документацию (конструкторскую, в том числе эксплуатационную и ремонтную, нормативную, организационную, технологическую и др.), устанавливающую требования к составляющим СТОИР ТО и связям между ними.
Высокие технико-экономические показатели СТОИР ТО могут быть достигнуты лишь в результате систематической работы, проводимой одновременно в следующих направлениях [8]:
- повышения долговечности и ремонтоспособности выпускаемого и находящегося в эксплуатации оборудования;
- улучшения содержания действующего оборудования;
- четкого выдерживания графиков технического обслуживания и ремонта оборудования;
- повышения производительности труда ремонтных рабочих;
- улучшение качества ремонтных работ.
Для практической реализации СТОИР ТО на промышленных предприятиях организуются ремонтные службы. Они должны обеспечить эффективность СТОИР ТО, определяющую ее способность поддерживать и восстанавливать заданные свойства технологического оборудования и обеспечивать заданный уровень его технической готовности при оптимальных затратах времени, труда и средств [7]. Эффективность СТОИР ТО
может быть оценена соответствующими показателями. В соответствии с [9] показатели системы технического обслуживания и ремонта позволяют оценить затраты времени, труда и средств на техническое обслуживание и ремонты и содержат затраты, обусловленные конструкцией и техническим состоянием изделия (оперативные затраты), и затраты, обусловленные организацией, технологией выполнении технического обслуживания и ремонтов, материально-техническим обеспечением, квалификацией персонала, условиями окружающей среды и т. д.
Данная статья посвящена одной из составляющих СТОИР ТО - исполнителям ТО и ремонта, и управления системой за счёт повышения производительности труда ремонтных бригад и оптимизации их количественного состава. Определить оптимальное число ремонтных рабочих достаточно сложно, так как помимо планового ремонта на промышленных предприятиях возникает необходимость ремонта по потребности, и, как следствие, приходится постоянно решать вопросы по распределению персонала по видам отказа и определять количественный состав ремонтных бригад. Для этого требуется определить оптимальное количество ремонтного персонала, что удобно осуществить с помощью применения методов теории массового обслуживания.
Для решения этой задачи недостаточно знать лишь средний период между отказами и среднее время выполнения ремонта. Необходимо рассчитать все другие показатели качества функционирования исследуемой системы массового обслуживания, как при существующем варианте ее организации, так и при всех других возможных вариантах, определить экономические показатели хозяйственной деятельности при каждом из вариантов, выбрать на этом основании наилучший вариант.
Методика определения оптимального количества ремонтного персонала для промышленного предприятия состоит из нескольких этапов.
Сначала определяются вероятности различных состояний системы (т. е. вероятности того, что в системе будет находиться точно к = 0, 1, 2, 3,... требований на обслуживание) при существующей численности ремонтников (например, го = 4, а также при другой возможной численности, например при г = 2, 3, 5, 6 и 7.
Используемые в формулах показатели потока отказов и длительности обслуживания и ремонта рассчитываются по соответствующим формулам: параметр потока отказов X определяется через среднюю наработку на отказ Т по зависимости X = 1/ Т , а время обслуживания определяется для каждого предприятия индивидуально.
Вероятность того, что занято к ремонтников при условии, что число отказавшего оборудования, находящегося в системе, не превосходит числа ремонтников [10]:
Рк =
л!
Щб - к)!
Г - ?
IV )
■ Р0, (1 £ к < г),
(1)
где л - наибольшее возможное число отказавшего оборудования, находящихся в ремонте одновременно; г - число ремонтников; Р0 - вероятность
нулевого состояния системы.
Вероятность того, что в системе находится к требований, для случая, когда их число больше числа ремонтников,
Рк
л!
гк-г ■ (б - к)!:г!
Г - ?
V V )
■ Р0, (г < к < л)
(2)
После завершения расчетов для проверки подсчитывают суммы по столбцам, которые должны быть равными 1 как вероятности полной системы событий.
Вероятности всех возможных состояний являются основой для расчетов остальных характеристик качества функционирования обслуживающей системы (М, М1, М2, и, d, Н,1 - и), а также для определения ожидаемых значений экономических показателей хозяйственной деятельности исследуемых производственных подразделений.
Среднее число оборудования М, находящегося в ремонте (в обслуживании и в ожидании обслуживания), получается умножением вероятности определенного состояния системы Рк на соответствующее ему к и сложением полученных произведений по каждому из вариантов организации обслуживающей системы:
М = I к ■ Рк = к=1
г
I
л!
к=о(к - 1)! (л - к)!
г -
V V )
л
+ I
к=г+1 г
к -г
(л - к)!г!
Г -
V V )
■ Ро. (3)
Искомые значения М для каждого из вариантов организации системы показаны в табл. 1. При проведении расчетов условно приняты следующие значения параметров: параметр потока отказов - = 0,0011897 , параметр времени обслуживания V = 0,1343.
Как показывают расчеты, при наличии всего лишь двух ремонтников ожидаемые простои будут довольно велики - в среднем в ремонте и в ожидании будет простаивать полтора станка (М = 1,52196). При увеличении числа ремонтников среднее количество простаивающих станков уменьшается, асимптотически приближаясь к какому-то предельному постоянному уровню, равному примерно 1,115.
Аналогично этому изменяется и показатель средней очереди отказавшего оборудования, ожидающего подхода ремонтника М1 (табл. 1):
л
s s
М1 = I (к-г) • Рк = I
к =г+1
s\•(k - г)
к=г+1 гк-г • (8 - к)\т\
Г х ?
V V )
• Ро.
(4)
Таблица 1
Значения среднего количества оборудования, находящегося в ремонте при различном количестве ремонтного персонала
к г = 2 г = 3 г = 4 г = 5 г = 6 г = 7
М 1,52196 1,18123 1,12563 1,11675 1,11546 1,11525
М1 0,41848 0,07020 0,01059 0,00159 0,00024 0,00004
При наличии на предприятии двух ремонтников средняя очередь отказавшего оборудования составила бы 0,41848. При увеличении их численности она уменьшается, полностью исчезая после г = 7 .
Графики изменения среднего количества простаивающего оборудования М и средней длины очереди М1 показаны на рис. 1.
■м ■М1
Рис. 1. Изменение среднего числа оборудования, находящегося в ремонте М, и оборудования, ожидающего обслуживания М1,
в зависимости от принятой численности ремонтного персонала
Среднее количество незанятых ремонтников
г-1 г-1 „I 7.41 С Л \к
М 2 = I (г - к) • Рк = I '-(г к)\ к=0 к=0 к\(8 - к)\
X
V V )
• Р0
(5)
С ростом их общей численности увеличивается М 2, как видно из расчетов в табл. 2, каждый раз примерно на столько же, на сколько повышается и их общая численность.
Таблица 2
Расчет среднего количества незанятых ремонтников при различной
их численности
к г = 2 г = 3 г = 4 г = 5 г = 6 г = 7
М 2 0,91620 1,88541 2,88488 3,88484 4,88478 5,88479
График изменения среднего количества незанятого ремонтного персонала показан на рис. 2.
2 3 4 5 6 7
г, чел,
Рис. 2. Изменение среднего количества незанятых слесарей М2 в зависимости от их общей численности
По рассчитанным показателям определяются коэффициенты: 1) коэффициент простоя оборудования в обслуживании и в ожидании его и - отношение среднего числа оборудования М , находящегося в ремонте, к общему количеству оборудования я:
и
М 1 V, Р я я к=1
Р0
_0 я
г
х
к
я!
=0 (к -1)!^ - к)!
Г - ?
V V )
я
+ х
я! к
к=г+1 гк -г •(я - к)! • г!
Г - ?
V V )
2) коэффициент нахождения оборудования вне системы обслуживания - разность между 1 и и :
и'= 1 - и = 1 - М / 8; (7)
3) коэффициент простоя оборудования в ожидании начала обслуживания й - отношение среднего размера очереди М1 к общему количеству оборудования 8:
й = М = 1. 1(к-г)р = Р . I Ю-г) .Г^; (8)
8 8 к=г+1 8 к=г+1 гк г • (8 - к)\т\ VV)
4) коэффициент простоя ремонтников к - отношение среднего количества незанятых ремонтников М2 к их общей численности:
м 1 г г-1 1 г-1
к = м2 = - • I (г - к) • Рк = I Рк - - • I к • Рк . (9)
г г к=0 к=0 г к=0
Все приведенные выше показатели должны стремиться к определенным значениям (первый и третий - к 0, второй и четвертый - к 1), отражающим оптимальное число ремонтников. Однако после достижения определённого количества человек в составе ремонтной бригады, значения коэффициентов перестают изменяться. Это говорит о том, что переизбыток ремонтников не приведет к повышению эффективности работы ремонтной бригады.
Поэтому после определения показателей качества функционирования системы, необходимо подобрать критерий оптимальности для расчета потребного количества персонала ремонтной службы. Таким критерием может быть универсальный показатель экономической деятельности предприятия - минимальные затраты на 1 рубль товарной продукции (ТП), считая его функцией от варианта организации системы, при постоянстве влияния прочих факторов [11].
Таким образом, предложено решение актуальной научной задачи, имеющей важное хозяйственное значение и заключающейся в повышении качества технического обслуживания и ремонта основного технологического оборудования промышленного предприятия за счет управления количественным составом ремонтных бригад.
Список литературы
1. Аникеева О.В., Ивахненко А.Г. Организация функциональной диагностики металлорежущих станков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № 2-3 (286). С. 133-138.
2. Аникеева О.В., Ивахненко А.Г. Проблемы внедрения системы ТРМ на машиностроительных предприятиях и пути их решения // Известия Юго-Западного государственного университета. Сер. Техника и технологии. 2012. № 1. С. 22-27.
3. Аникеева О.В., Ивахненко А.Г., Куц В.В. Управление качеством этапа планирования процесса ремонта металлорежущих станков // Известия Юго-Западного государственного университета 2012. № 4-2 (43). С. 120a-126.
4. Анцев В.Ю., Ковалёва А.Е. Структурно-функциональная модель процесса технического обслуживания и ремонта грузоподъемного оборудования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 7. Ч. 2. С. 72-78.
5. Анцев В.Ю., Толоконников А.С., Ковалева А.Е. Управление эксплуатацией грузоподъемных машин на основе процессного подхода // Подъемно-транспортное дело 2012. № 1. С. 5-7.
6. Анцев В.Ю., Федоров А.В., Федоров А.В. Стандартизация взаимодействий подразделений ремонтной службы машиностроительного предприятия // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2008. № 5. С. 4248.
7. ГОСТ 15.601-98. Система разработки и постановки продукции на производство. Техническое обслуживание и ремонт техники. Основные положения. Введ. 1999-07-01. Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 1999. 5 с.
8. 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.
9. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. Взамен ГОСТ 18322-73; введ. 1980-0101. М.: Изд-во стандартов, 1986. 13 с.
10. Алдохин И.П. Теория массового обслуживания в промышленности. М.: Экономика, 1970. 207 с.
2. Лабскер Л.Г., Бабешко Л.О. Теория массового обслуживания в экономической сфере: учеб. пособие для вузов. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. 319 с.
Носов Михаил Александрович, генеральный директор, tpz@,tulammo.ru, Россия, Тула, Тульский патронный завод,
Сабинина Анна Львовна, д-р экон. наук, проф., зав. кафедрой, fm@,tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анцева Наталья Витальевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
OPTIMIZATIONOF THEMAINTENANCE CREWS' QUANTITATIVE COMPOSITIONIN THE QUALITYMANAGEMENT OF INDUSTRIAL ENTERPRISES' EQUIPMENT
MAINTENANCE
M.A. Nosov, A.L. Sabinina, N. V. Antseva 209
The quality management method of repair and maintenance of an industrial enterprises' equipment based on optimal quantitative composition of enterprise's maintenance crew is presented in the article. The technique of its optimization is defined and the ways to discover the quality factors of repair service's work are shown.
Key words: quality management, production process, technical maintenance, repair, maintenance crews, number of persons employed.
Nosov Mikhail Aleksandrovich, CEO, tpz@,tulammo.ru, Russia, Tula, The Tula Cartridge Works,
Sabinina Anna L'vovna, doctor of economic sciences, professor, head of chair, fim@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Antseva Natal'ya Vital'evna, candidate of technical sciences, docent, n. anzeva@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.91.02
МОДЕРНИЗАЦИЯ ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ШТАМПОВОЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ТУЛЬСКОГО ПАТРОННОГО ЗАВОДА
С.Г. Волжин
Рассмотрена технология изготовления штамповочного инструмента для Тульского патронного завода. Проведен подробный анализ этапа зачистки профиля и показано, что эффективность данного этапа можно повысить за счет применения борфрез типа ««овал с закруглением». Исследованы особенности конструкции и условия эксплуатации таких борфрез и предложено применение цельных борфрез. Для подбора параметров изготовления и эксплуатации цельных борфрез предлагается использовать принципы робастного проектирования Г. Тагути.
Ключевые слова: режущий инструмент, операция зачистки, борфреза типа «овал с закруглением», цельная борфреза, робастное проектирование.
При производстве основной продукции на Тульском патронном заводе широко применяется операция штамповки для выдавливания оболочек пуль с использованием матриц, пример типовых профилей которых представлен на рис. 1. От точности изготовления матрицы в большой степени зависит качество полученной продукции.
210
