CC BY
74
© Г.Ш. Хазанович, В.Г. Черных, Ю.В. Антипов, 2011
УДК 622.232:658.5(06)
Г.Ш. Хазанович, В.Г. Черных, Ю.В. Антипов
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГОРНОПРОХОДЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Предложена методика, показывающая последовательность определения среднего расхода запасных частей и число запасных частей, находящихся в месте их хранения для ремонта и технического обслуживания горнопроходческого оборудования.
Ключевые слова: информационные технологии, горнопроходческое оборудование, «следящий режим», ресурсопотребление.
Современная экономическая ситуация изменила возможные традиционные источники повышения прибыльности горного предприятия: законы рынка не позволяют произвольно повышать стоимость продукции, легко расширять рынки сбыта, использовать государственную поддержку. Поэтому предприятия вынуждены искать источник прибыли внутри себя, оптимизируя производственные процессы, повышая нагрузку на забой, уменьшая ресурсопотребление и в первую очередь, сокращая эксплуатационные издержки, так как в себестоимости 1 т добытого угля совокупные затраты на все виды ремонтов и обслуживание оборудования составляют по различным данным от 15 до 25 %.
По существу, в настоящее время от уровня организации и реализации современных принципов построения системы технического обслуживания и ремонта во многом зависит эффективность производственной деятельности шахты в целом.
За длительный период существования система ТОР в мире прошла несколько этапов развития от строго регламентированного Положения о плано-
во-предупредительном ремонте до применения современных автоматизированных систем управления ремонтами с применением информационных технологий.
Сегодня в мировой практике низкие затраты на ремонт и обслуживание и высокий коэффициент технического использования оборудования достигаются за счет использованием информационных технологий, на базе компьютеризированных систем оперативного производственного управления — систем типа CMMS — компьютерные системы для управления ремонтами оборудования и ЕАМ — управление основными фондами предприятия.
Несмотря на высокие темпы развития современных методов организации ТОР за рубежом, в промышленности России в целом, и в угольной промышленности в частности, сохраняется принцип эксплуатации оборудования на основе стратегии «по отказу», использование информационных технологий крайне ограниченно. При этом, разработанный ряд отечественных и импортных систем этого класса, для горнопроходческого оборудования, представляющего конст-
руктивно сложные электро- и гидромеханические комплекты и комплексы, не может быть применен, вследствие особенностей его эксплуатации на конкретной шахте. Во-первых, при большой номенклатуре этих машин на каждом предприятии, количество машин определенного вида невелико. Во-вторых, условия эксплуатации оборудования в отдельных забоях могут существенно разниться по крепости пород, сечениям выработок и т.д. В-третьих, ограниченное количество обслуживающего персонала приводит к необходимости иметь слесарей-универсалов, владеющих профессиональными навыками ремонта разнородной техники. В-четвертых, номенклатура необходимых запасных частей и агрегатов исчисляется сотнями наименований, что существенно осложняет снабжение ими машин, а также хранение, учет и поиск.
Эти особенности предопределяют необходимость централизованной организации ТОР горнопроходческого оборудования как парка машин, расположенных в отдельных забоях и невозможность использования для оптимизации работы системы ТОР существующих компьютерных систем управления.
В целом проблема совершенствования или оптимизации системы ТОР горнопроходческого оборудования с учетом упомянутых особенностей может быть представлена в виде структуры следующих взаимосвязанных прикладных задач:
• общая задача организации системы ТОР: номенклатура и функции подразделений;
• формирование и оптимизация ремонтных воздействий на отдельных стадиях эксплуатации оборудования; профилактические работы, плановые и экстренные замены элементов, ремонты различных уровней;
• моделирование работы системы ТОР как структуры массового обслуживания для определения ее пропускной способности, установления числа ремонтных бригад, трудоемкости работ, числа диагностических центров и т.п.;
• установление оптимальных сроков замены оборудования;
• задачи материально-технического снабжения: количество запасных частей, агрегатов и мест их хранения.
Решение указанных задач ввиду их сложности и значительной трудоемкости необходимо выполнять поэтапно, накапливая опыт эксплуатации систем ТОР с включением в них подсистем информационной поддержки и оценивая адекватность применяемых методов.
Признано целесообразным для горнопроходческого оборудования на первом этапе обратиться к решению частных задач оптимизации ремонтных воздействий и определению потребного количества запасных частей и агрегатов.
Опыт применения информационных технологий в мировой практике свидетельствует о широком распространении так называемых CALS-технологий — концепции информационной поддержки жизненного цикла продукции, стратегией которых, является создание единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников жизненного цикла изделия, включая потребителя. При интеграции всех данных об изделии в рамках ЕИП применяются специализированные программные средства — системы управления данными об изделии (согласно английской аббревиатуре PDM), которые аккумулируют все данные об изделии в единую логическую модель. Учитывая, что потребителю на первой стадии использования для систем ТОР информационных технологий необходимо только эксплуатационные данные об изделии, в качестве средства доступа
к ЕИП целесообразно использовать не PDM-систему, а ИЭТР — техническое руководство в электронной форме на мобильном носителе (CD) либо при помощи Интернет.
ИЭТР представляет собой структурированный программный комплекс, содержащий взаимосвязанные технические данные и предназначенный для выдачи в интерактивном режиме справочной и описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах, относящихся к конкретному изделию. Функции ИЭТР приведены выше.
Большое значение имеет выбор класса ИЭТР, с увеличением которого возрастает функциональность и стоимость. Предлагается для горнопроходческого оборудования остановиться на создании ИЭТР второго класса, в котором отсутствует аппаратная связь с оборудованием. В структуру разработанного ИЭТР входят пять взаимосвязанных модулей; «Руководство по эксплуатации»; «Техническое обслуживание и ремонт»; «Каталоги»; «Система обучения»; «Инженерный анализ и планирование».
Информационное наполнение модулей 1.. .4 происходит на стадиях разработки и производства машины. Планирование, учет проведения регламентных работ и анализ полученной эксплуатационной информации производится на стадии эксплуатации.
Важнейшее значение для организации эксплуатации имеет модуль 5 «Инженерный анализ и планирование», который предназначен для решения задач: накопление, хранение и анализ эксплуатационных данных по машине в целом и отдельным узлам и деталям; выдача эксплуатационникам рекомендаций по срокам проведения ремонтных работ, технического обслуживания и подготовки соответствующих запасных частей.
Условно модуль разделен на четыре взаимосвязанных раздела: электронный паспорт оборудования; отчеты; графики; «следящий режим». Наполнение модуля конкретной фактологической информацией выполнено на примере шахтной погрузочной машины «2ПНБ-2», данные собраны в условиях шахт Российского Донбасса.
Принцип работы модуля основан на программной реализации методики прогнозирования отказов и сроков проведения обслуживания и ремонта горнопроходческого оборудования. Прогнозный график ремонта в режиме реального времени отслеживает статистическую наработку на отказ деталей четырех подсистем машины: нагре-
бающей части; ходовой части; конвейера и гидравлической части. В поле вероятности отказа элементов установлено два граничных условия: Р] = 0,5 и Р2 = 0,7. По первому из условий вырабатывается и воспроизводится для пользователя рекомендация о проверке наличия детали и подготовке к замене; по второму — дается указание о необходимости замены узла или детали. Условия Р] и Р2 могут быть изменены в зависимости от исходных данных или новой информации об отказах элементов, которые оперативно вводятся в блок ИАП.
По результатам эксплуатации машины выдаются интегрированные суточные отчеты об отказах, заменах, смазке, объемах наработки.
Таким образом, ИЭТР позволяет существенно повысить возможности механической службы шахты в создании рациональной системе технического обслуживания и ремонта, уменьшить затраты на поддержание машин в работоспособном состоянии при сохранении необходимых показателей надежности. Важным дополнением к ИЭТР является
подсистема расчетов потребности в запасных частях, в которой использовался метод, предложенный д.т.н. Шейнином.
В процессе наблюдений за выборкой N машин определяются наработки деталей ti при отказах. Это позволяет определить частоту т^ отказов и их частность по каждому интервалу. Далее определяются выборочная средняя и выборочная дисперсия. Показателями процесса восстановления при замене элемента одного наименования являются композиции распределения замен Fk(t), параметр потока отказов 1^(^ элемента и ведущая функция 0(1;).
Статистической оценкой параметра отказов является число отказов элемента, приходящееся на один работающий объект за единицу наработки в данном ее интервале.
При определении среднего расхода тср запасных частей за период их поставки и хранимого запаса исходной информацией для расчета служит пара-
метр потока отказов и число циклов эксплуатации оборудования у^).
Данная методика реализована в программном виде, интерфейс которого представлен на слайдах. Показана последовательность определения среднего расхода запасных частей и число запасных частей, находящихся в месте их хранения. Исходными данными при этом являются наработки по п-й машине с начала эксплуатации или после ремонта на начало очередного периода поставки запасных частей и планируемая наработка за этот период.
По предварительным данным внедрение ИЭТР на шахтах Восточного Донбасса позволит снизить эксплуатационные расходы на ТОР на 15— 20 %, повысить скорость проходки на 12—20 м в месяц. Годовой экономический эффект по региону составит около 50—60 млн рублей с учетом расходов на внедрение системы. ВГСга
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------
Хазанович Г.Ш. — доктор технических наук, профессор, Черных В.Г. — аспирант,
Антипов Ю.В. — аспирант,
ШИ ЮРГТУ (НПИ), siurgtu@ siurgtu.ru
А
