CC BY
10
УДК 62-192
ПЛАНИРОВАНИЕ СНАБЖЕНИЯ ЗАПАСНЫМИ ЧАСТЯМИ МАШИН С ОБЪЕМНЫМ ГИДРОПРИВОДОМ С УЧЕТОМ
ФАКТОРОВ РИСКА
П. А. Сорокин, Н.Н. Гринчар
Изложены вопросы возникновения рисков организации снабжения запасными частями машин с гидроприводом. Рассматриваются источники появления рисков в сфере эксплуатации и их некоторые качественные характеристики. Приведена функциональная модель развития риска на основе методологии управления ресурсами, рисками и надежностью (УРРАН).
Ключевые слова: машины с объемным гидроприводом, отказы, риски, запасные
части.
При обеспечении запасными частями строительных, путевых и грузоподъемных машин с объемным гидроприводом машин в сфере эксплуатации наибольшие затруднения вызывает проблема определения рационального количества гидроагрегатов, хранящихся на складах компании в каждый отдельный период времени. Принципиально возможны три сценария:
1) на складе находится избыточное количество запасных частей;
2) на складе находится необходимое и достаточное количество запасных частей;
3) на складе недостаточно запасных частей.
Сценарий № 3 очевидно не следует допускать на производстве, так как он приводит к простоям в работе машин, а, следовательно, к экономическим потерям вследствие несвоевременного выполнения работ и штрафам.
Сценарий № 1, в свою, очередь, несмотря на то, что он обеспечивает 100 %-ную гарантию наличия детали, также является не оптимальным с точки зрения экономической эффективности, так как в условиях рыночной экономики излишек деталей неизбежно приводит к «омертвлению» капитала и увеличению стоимости жизненного цикла машины [1].
В общем случае же, задачей является достижение минимальной стоимости жизненного цикла машины при сохранении необходимого и достаточного уровня надежности и минимизации простоев. Стоимость жизненного цикла технической системы включает затраты единовременного (инвестиции), а также затраты текущего характера (эксплуатационные расходы) за срок службы [2]. При расчете этого показателя следует учитывать тот факт, что вынужденный простой вследствие наступившего отказа
151
и/или отсутствия необходимых запасных частей также увеличивает стоимость жизненного цикла машины (так как при расчете этого показателя следует учитывать не только прямые затраты, но и косвенные, такие как штрафы из-за невыполненных в срок работ. Подобного рода расходы могут быть минимизированы на основе улучшения контроля состояния машины и поставок запасных частей, что, в свою очередь, увеличит эксплуатационные расходы на содержание машины.
При этом очевидно, что существует оптимальная зона, в которой стоимость жизненного цикла машины минимальна. Поиск и способы достижения данной зоны являются в современных условиях одной из самых актуальных задач предприятий и организаций, в том числе эксплуатирующих машины с гидравлическим оборудованием.
С точки зрения управления запасами минимальная стоимость жизненного цикла достигается в сценарии № 2. Однако, для его реализации необходимо точно спрогнозировать отказы по периодам, и, следовательно, необходимое количество запасных частей на складе. Так как сделать это в силу различного рода неопределенностей и других объективных причин практически невозможно, возникает ситуация, в которой нельзя со 100 %-ной вероятностью сказать, сколько потребуется деталей или, другими словами, хватит ли N деталей на конкретный период времени. Такие ситуации принято описывать с помощью понятия «риск».
Следует оговориться, что не для всех типов деталей этот вопрос является важным. Важность учета риска зависит от таких параметров как стоимость детали и срока поставки детали. Матрица уровней важности учета риска представлена в таблице.
Матрица уровней важности учета риска
Срок
"^\^оставки Стоимостъ^^ Небольшой Средний Большой
детали
Низкая Незначительный Умеренный Значительный
Средняя Умеренный Средний Высокий
Высокая Значительный Высокий Очень высокий
Согласно ГОСТ Р 51901.4-2005 «Менеджмент риска» [3] под риском понимается сочетание вероятности появления опасного события и его последствий для целей проекта. Тогда, матрицу (см. таблицу) можно преобразовать в трехмерную, где по оси «г» будут располагаться возможные последствия появления опасных событий. В первом приближении, они делятся на легкие, средние, тяжелые и катастрофические.
152
В концепции «Комплексного управления надежностью, рисками, стоимостью жизненного цикла на железнодорожном транспорте» [4] понятие риска включает два элемента: вероятность возникновения события или сочетания событий, ведущих к опасности или частота возникновения таких событий; последствия опасности.
Анализ многочисленных определений риска позволяет выявить основные моменты, которые являются характерными для рисковой ситуации, такие как:
- наличие двух или более альтернативных вариантов развития ситуации;
- существует вероятность реализации негативного варианта развития ситуации;
- полная и достоверная информация об объекте или процессе отсутствует;
- можно определить вероятности исходов и ожидаемые результаты.
Для большинства сфер экономики, в том числе для машиностроения более характерно описание понятия риска с исключительно негативной точки зрения. Так рисковыми называются ситуации, в которых существуют вероятность негативного события (например, отказа узла или агрегата) и последствия негативного события. При этом, в зависимости от типа исследуемого риска могут рассматриваться различные виды потерь. В случае с отказом это могут быть финансовые потери, потери времени, экологические потери, угрозы жизни и здоровью людей и т.д. При математическом описании уровень риска прямо пропорционален вероятности развития негативного сценария и тяжести последствий. Так, при вероятности 0 % риск минимален, а при 100 % - максимален.
Также в некоторых случаях понятие риск используется исключительно для описания неопределенности. В таких случаях риск считается большим, если отсутствует какой-либо наиболее вероятный сценарий развития ситуации (например, при наличии четырех различных вариантов развития событий с вероятностью реализации каждого из них 25 %). В случае же, когда вероятность развития даже негативного сценария > 90 %, риск минимален, потому что практически достоверно известно, что произойдет.
В вопросе обеспечения строительных, путевых и грузоподъемных машин с объемным гидроприводом запасными частями можно рассмотреть два типа рисков:
1) логистические риски - риски того, что запасные части не будут поставлены в срок;
2) технические риски - риски того, что произойдет отказ узла или агрегата.
Под техническими рисками понимаются риски отказов в работе узла или агрегата, и, как следствие, простой персонала и машины и затрат на восстановление работоспособности. Данный тип рисков возникает при
функционировании любой машины, вне зависимости от ее размера и параметров. Технические риски закладываются на проектной стадии по объективным обстоятельствам - любое оборудование имеет строго определенный уровень показателей надежности.
Причины возникновения технических рисков:
- ошибки проектирования;
- недостаток технологии и неправильный выбор оборудования;
- неверное определения нагрузок, воздействующих на рабочие органы машин;
- недостатков в системе управления;
- недостаток квалифицированной рабочей силы;
- отсутствия опыта работы с новым оборудованием;
- отсутствие или неправильное проведение ТО и ремонта.
На железнодорожном транспорте в настоящее время принята система УРРАН - «Управление ресурсами, рисками и надежностью на этапах жизненного цикла» [5]. Она представляет собой комплекс стандартов и методик, направленных на повышение надежности на транспорте, в частности, за счет управления рисками. На рисунке приведена функциональная модель возникновения и развития риска.
Качественный анализ технического риска отказа аналогично методологии УРРАН позволяет выделить следующие уровни тяжести последствий отказа [6]:
1. Отказы практически не влияющие на экономические и экологические показания работы машины. К ним относятся мелкие отказы, устраняемые немедленно или в ходе ЕО, например регулировка клапанов и дросселей, долив масло в бак и прочее.
2. Параметрические отказы, приводящие к съёму и замене агрегата в процессе послесменного обслуживания. Эти отказы не влияют на ритмичность работы, но могут ухудшать такой показатель, как время цикла. Экономические потери в этом случае сводятся к стоимости заменяемого агрегата и стоимости производства работ
3. Отказы, приводящие к задержке в работе машины. Они выявляются либо во время смены, либо в ходе предсменных проверок. При наличии такого отказа смена может быть завершена, но затем производится замена агрегата и переналадка системы с задержкой выхода в следующую смену. Нетрудно видеть, что вторая и третья степени тяжести близки и при известных условиях могут переходить одна в другую.
4. Отказы, приводящие к нарушению или к изменению технологических процессов и остановки производства более чем на одну смену. Экономические потери могут быть в этом случае весьма велики и включать потери при простое всего комплекса машин и работников технологической цепочки.
5. Отказы приводящие к аварийным последствиям, т.е. к выходу из строя не только агрегатов гидропривода, но и повреждению машины в целом (например при опрокидывании) и невозможностью её дальнейшей эксплуатации.
Источники возникновении нештатных ситуаций (факторы риска)
Функциональная модель развития риска
6. Отказы, приводящие к последствиям аналогично предыдущему случаю, но вторичные разрушения и повреждения носят характер, делающий невозможным восстановление машины, даже в процессе капитального ремонта.
7. Отказы приводящие к катастрофическим последствиям (с единичными жертвами).
8. Отказы приводящие к катастрофическим последствиям (с многочисленными жертвами). Для строительных машин с объемным гидравлическим приводом такая ситуация является нехарактерной.
Определение потребного количества запасных частей также зависит от принятого метода технического обслуживания и ремонта: предупредительно-профилактический, по состоянию или компенсационный.
Компенсационный метод является практически безрисковым, так как замена деталей происходит только после их отказа. Применение такого метода ТО и ремонта имеет смысл только для тех типов агрегатов и деталей, отказ которых практически не влияет на работу системы в целом, а, следовательно, отсутствие нужной запасной части в конкретный момент не приведет к простоям и убыткам.
Предупредительно-профилактический метод предполагает замену при достижении определенного значения наработки (моточасов). При этом, в основном, замена предполагается при таком уровне наработки, при котором отказ не предвидится или крайне маловероятен. Применение такого метода приводит к минимизации рисков, как несвоевременного отказа, так и отсутствия запасной части на складе. Прогноз времени замены в таком случае ведется исходя из времени достижения предельной наработки на отказ из паспорта детали. Но с другой стороны, такой подход зачастую приводит к замене детали или агрегата, ресурс которых не выработан (в некоторых случаях значительно не выработан), что увеличивает стоимость жизненного цикла машины и снижает ее экономическую эффективность.
Оптимальный период замены может быть определен при применении методов «по состоянию», при которых агрегат или деталь заменяются при достижении ими определенного значения ключевых характеристик (применительно к гидравлическому оборудованию это коэффициент полезного действия насоса). Точное значение КПД определяется инструментальными методами.
Однако вследствие нестабильности характера изменения объемного КПД для одной конкретной машины (агрегата), планирование замен с достаточной определенностью возможно лишь в краткосрочной перспективе. Вследствие этого необходимо либо вести постоянный инструментальный контроль с помощью внешних средств (гидротестеры) или встроенных датчиков давления и расхода, либо же воспользоваться не инструментальными методами оценки изменения объемного КПД, включающие, в частности, современные методы компьютерного моделирования.
Как правило, для большинства современных машин встроенные системы диагностики гидроприводов являются делом будущего, вследствие чего актуальным является разработка методики оценки потребного коли-
чества запасных частей, которая с одной стороны учитывала бы неопределенность и факторы риска, а с другой - использовала бы легкодоступные или общеизвестные данные об объекте.
Список литературы
1. Управление инновациями на железнодорожном транспорте : монография / Н.П. Терешина, И.Н. Дедова, Ю.И. Соколов, В. А. Подсорин; под общ. ред. Н.П. Терешиной. М.: МИИТ, 2014. 304 с.
2. Управление жизненным циклом технических систем на железнодорожном транспорте : учеб. для вузов / Н.П. Терешина, В. А. Подсорин. М.: Вега-Инфо, 2012. 230 с.
3. ГОСТ Р 51901.4-2005. Менеджмент риска. Руководство по применению при проектировании. М.: Стандартинформ, 2005. 11 с.
4. СТО 1.02.033-2010 Управление ресурсами на этапах жизненного цикла, рисками и анализом надежности (УРРАН). Порядок идентификации опасностей и рисков. М.: Техинформ, 2011. 12 с.
5. СТО РЖД 02.037-2011 Управление ресурсами, рисками и надежностью на этапах жизненного цикла (УРРАН). Управление стоимостью жизненного цикла систем, устройств и оборудования хозяйств. ОАО «РЖД» (утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 22.03.2012 № 560-р) [Электронный ресурс]. URL: http://www.rzd.ru (дата обращения: 10.06.2018).
6. Гринчар Н.Г. Надежность гидроприводов строительных, путевых и подъемно-транспортных машин: учебное пособие. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. 301 с.
Сорокин Павел Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, pavalsorarambler. ru, Россия, Москва, Российский университет транспорта (МИИТ),
Гринчар Николай Николаевич, канд. экон. наук, ст. преподаватель, navydragon@inbox. ru, Россия, Москва, Российский университет транспорта (МИИТ)
PLANNING OF SUPPLYING SPARE PARTS OF MACHINES WITH VOLUME HYDRAULIC DRIVE WITH THE ACCOUNT OF RISK FACTORS
P.A. Sorokin, N.N. Grinchar
Contains the risks associated with the supply of spare parts for machines with hydraulic drive. The sources of information risks in the operation sphere and their some qualitative characteristics are described. A functional model of risk development based on the re-soursex, risks and reliability management (URRAN) methodology is given.
Key words: machines with hydraulic drive, crushes, risks, spare parts.
Sorokin Pavel Alekseevich, doctor of technical sciences, professor, pa valsoraram bler. ru, Russia, Moscow, Russian University of Transport (MIIT),
Grinchar Nikolai Nikolaevich, candidate of economics sciences, senior lecturer, na-vydrag-onainbox. ru, Russia, Moscow, Russian Transport University (MIIT)
157
