автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Сервисное обеспечение эксплуатации шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия

На правах рукописи

004606234

I

НОСЕНКО ВИКТОРИЯ ВЛАДИМИРОВНА

СЕРВИСНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН И ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 0S.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 М 20Ю

Новочеркасск - 2010

004606234

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)».

Защита состоится «02» июля 2010 г. в 10 часов на заседании специализированного диссертационного совета Д 212.304.04 при ГОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132. (гл. корпус, к. 107).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета, с текстом автореферата - на сайте ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ); \vw\v.npi-ru.

Автореферат разослан «31» мая 2010 г.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Хазанович Владислав Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Жабин Александр Борисович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ошеров Борис Аронович

Ведущее предприятие

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Ученый секретарь диссертационного совета, докт. техн. наук, профессор

В.С. Исаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время проведение подготовительных выработок на шахтах Российского Донбасса занимает значительный объем от всех выполняемых горных работ. Наряду с проведением выработок на уже существующих шахтах, ведется строительство двух новых, две шахты находятся на стадии проектирования. Так, в 2009 г. на шахтах региона пройдено 25600 м подготовительных выработок со средним сечением 14 м2, из них 34 % с применением проходческих комбайнов избирательного действия, остальные - буровзрывным способом с применением погрузочных машин.

Основной парк проходческой техники для разрушения и погрузки горной массы состоит на 85% из машин производства ОАО «Копейский машиностроительный завод» (проходческие комбайны КП21-1шт., 1ГПКС-4шт., погрузочные машины 2ПНБ2-24шт.); остальная техника производства машиностроительных заводов Украины. Комбайновый способ проходки менее затратный и его все чаще применяют в регионе, но наличие пород крепостью свыше 8 единиц по шкале проф. М.М. Прото-дьяконова предопределяет применение буровзрывного способа.

Сервисное обеспечение эксплуатации техники - многофакторная задача. Наиболее важными составляющими сервиса горно-шахтных машин являются техническое обслуживание, своевременное обеспечение запасными частями и комплектующими изделиями на протяжении жизненного цикла машины. Развитие сервисных подразделений по обслуживанию горно-проходческой техники сегодня выходит на первое место. Конкуренция диктует угольной отрасли требования по минимизации себестоимости продукции без ущерба для производства. Прогнозирование рынка запасных частей должно стать важным направлением снижения себестоимости горно-проходческих работ за счет сокращения времени простоя техники в ремонте.

При расчете необходимого количества запасных частей для проведения технических обслуживаний и ремонтов горно-проходческой техники, как правило, используется нормативная документация, не всегда учитывающая агрессивные условия проведения работ в регионе. При нормативном сроке полезного использования - 5 лет, машины 2ПНБ2 и 2ПНБ2Б отрабатывают назначенный ресурс за 1,5 года. Капитальные ремонты ма-

шин проводят в среднем после 18 и 30 месяцев эксплуатации, а после 42 месяцев машина ремонту не подлежит. Кроме того, при планировании приобретения и поставок запасных частей, предприятия-потребители и заводы-изготовители в настоящее время не учитывают объективные законы формирования рынка в условиях экономической неопределенности. Не используются статистические данные о фактических показателях надежности машин, объемах и номенклатуре поставок запасных частей в данный регион во взаимосвязи с конкретными горно-геологическими условиями и сложившейся системой организации сервиса.

Таким образом, разработка и реализация методов прогнозирования рынка запасных частей, обеспечивающих снижение себестоимости проходческих работ за счет сокращения времени простоев машин в ремонте, на основе результатов статистических исследований эксплуатации погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия, является актуальным.

Соответствие диссертации плану работ ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа входит в состав исследований по научному направлению: «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», утвержденному решением Ученого Совета ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) от 25.01.01г„ и выполнена в рамках темы П-53-767 - «Исследование рабочих процессов и совершенствование конструкций горнопроходческих машин», проводимых ,кафедрами «Сервис транспортных и технологических машин» и «Технологические машины и оборудование» в рамках НИР Шахтинского института (филиала) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия за счет снижения затрат на поддержание их работоспособного состояния путем оптимизации объемов и унификации номенклатуры запасных частей.

Идея работы. Определение объемов и номенклатуры запасных частей шахтных погрузочных машин и .комбайнов избирательного действия основывается на методе прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности машин и объемах поставок запасных частей в данный регион.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

- при организации сервисного обеспечения эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия необходимо учитывать два массива статистических данных, характеризующих их эксплуатационные свойства в заданных горно-геологических условиях, а именно: фактические показатели надежности и среднестатистические объем и номенклатуру поставок машин и запасных частей в регион;

- при эксплуатации горно-проходческих машин в подготовительных выработках сечением от 10 до 30 м2, прочностью вмещающих пород на одноосное сжатие до 120 МПа и показателем абразивности до 15 мг, затраты на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, к стоимости машины в целом, находятся в пределах: 35-100% для погрузочных и буропогрузочных машин, 20-40% для комбайнов среднего класса и 6-10% для тяжелых комбайнов;

- определение рационального соотношения объемов и номенклатуры запасных частей к парку проходческой техники в регионе целесообразно осуществлять на основе методов прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности и объемах поставок запасных частей.

Новизна научных положений состоит в том, что:

- использование двух независимых массивов статистических данных при организации сервисного обеспечения эксплуатации горнопроходческой техники позволяет устанавливать взаимосвязь между плановыми и фактическими поставками запасных частей с последующей оптимизацией их объемов и номенклатуры;

- соотношения затрат на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, получены в результате проведения длительных производственных исследований в масштабах одного угольного региона, обладающего схожими горно-геологическими условиями, и взаимоувязаны с объемами машин, запасных частей и их номенклатурой;

- применение методов прогнозирования объемов и номенклатуры запасных частей, основанных на использовании теории статистических решений в условиях неопределенности, применительно к горно-

проходческой технике, позволяют определять оптимальный вариант на основе сравнения издержек приобретения, хранения запаса и дефицита запасных частей с учетом фактического технического состояния машины.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением современных апробированных методов исследований:

- анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;

- достаточным объемом наблюдений за эксплуатацией и сервисным обеспечением горно-проходческих комбайнов 1ГПКС, КП21, погрузочных и буропогрузочных машин 1ПНБ2, 2ПНБ2, 2ПНБ2Б в подготовительных забоях с крепостью вмещаемых пород от 6 до 12 единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

- статистических методов обработки результатов исследований и планирования вычислительных экспериментов, выполненных с использованием современных ЭВМ и программных продуктов;

- адекватностью теоретических моделей реальному процессу (расхождение расчетных и опытных данных в большинстве случаев не превышает 10%); достаточностью объема экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,9 и относительной ошибке не более 10 %.

Значение работы. Научное значение работы состоит в научном обосновании и доказательстве возможности повышения эффективности эксплуатации шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия путем оптимизации сервисного обеспечения эксплуатации, с использованием методов прогнозирования в условиях неопределенности, на основе статистических данных о фактических показателях надежности и поставках запасных частей.

Практическое значение работы заключается в том, что:

- применение методики определения объемов и номенклатуры запасных частей шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия, необходимых и достаточных для поддержания оборудования в работоспособном состоянии, позволяет заводу-изготовителю обоснованно планировать графики их изготовления и поставок в течение разных периодов времени;

- применение принципов унификации при разработке и создании горно-проходческих машин на основе модульной компоновки позволит

снизить затраты на поддержание их работоспособного состояния за счет уменьшения номенклатуры запасных частей.

Реализация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Копейский машиностроительный завод», на шахте «Алмазная» ОАО «Угольная кампания «Алмазная» и используются при планировании объемов и номенклатуры запасных частей, необходимых для поддержания техники в работоспособном состоянии. Работа выполнена в Шахтинском институте (филиале) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях Шах-тинского института ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (2004-2009 гг.); на симпозиуме «Неделя горняка» г. Москва (2009-2010 гг.); на IX международной научно-практической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» г. Пенза (2008 г.); на VIII международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», г. Воркута (2010 г.), на научных семинарах кафедры «Сервис транспортных и технологических машин».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемом научном журнале, рекомендуемом ВАК России.

Объём и структура диссертации. Работа изложена на 220 страницах с рисунками и таблицами. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка цитированной литературы, содержащего 64 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена изучению состояния вопроса и постановке задач исследований. Наиболее близкой трактовкой сервиса, применительно к объекту исследований, по нашему мнению, можно считать следующее: «Сервис - это система обеспечения, позволяющая потребителю выбрать для себя оптимальный вариант приобретения и потребления технически сложного изделия, и экономически выгодно эксплуатировать его в течение разумно обусловленного срока, диктуемого интересами потребителя». По временным параметрам сервис подразделяется на предпро-

дажный и послепродажный, гарантийный и послегарантийный.

В результате обзора литературы в области организации сервисных услуг установлено, что их можно классифицировать следующим образом.

1. Информационные услуги, связанные со сбором и распространением экономической информации и технической документации.

2. Организационные услуги, напрямую не связанные с поддержанием работоспособности, безотказности и заданных параметров работы оборудования, в том числе интеллектуальные, финансовые и т.д.

3. Технические услуги, напрямую связанные с поддержанием работоспособности и безотказности работы оборудования.

Надежности горных машин, их техническому обслуживанию посвящены работы многих ученых: докторов технических наук Г.В. Родионова, А.Д. Костылева, Я.Б. Кальницкого, С.С. Музгина, A.A. Соловьева, С.А. Полуянского, П.А. Михерева, Л.И. Кантовича, Г.Н. Паланта, З.М. Меламеда, Г.С. Рахутина, В.И. Гетопанова, В.И. Солода, Г.И. Солода, Г.М. Водяника, H.A. Глебова, Б.А. Верклова, В.А. Бреннера, А.Б. Жабина, Б.П. Семко, Р.Ю. Подэрни, Н.И. Сысоева, Г.Ш. Хазановича, Л.И. Андреевой. А.И. Деева, Ю.М. Ляшенко, А.Н. Дровникова; кандидатов технических наук С.Г. Калмыкова, О.П. Иванова, В.Г. Сильня, В.Д. Ерейского, И.Д. Мариана, П.Д. Кравченко, М.Г. Рахутина, В.Г. Хазановича, В.Г. Черных, Е.А. Шемшура и др.

Сервисным обеспечением техники в смежных отраслях занимаются ученые B.C. Лукинский, С.Ф. Головин, В.В. Волгин и др.

В результате проведенного анализа литературных источников, научно-технических публикаций по теме диссертации сделан ряд выводов:

1. К настоящему моменту сервисное обеспечение эксплуатации горно-шахтного оборудования является неотъемлемой частью жизненного цикла машин и включает в себя информационные, организационные и технические мероприятия с целью поддержания техники в работоспособном состоянии.

2. Выбор объемов и номенклатуры запасных частей и графиков их поставок производится на основании, результатов исследований показателей надежности, в том числе наработок на отказ, среднего времени восстановления работоспособного состояния, без учета технических возможностей и текущего экономического состояния заводов-изготовителей.

3. Одним из факторов, влияющих на эксплуатационную надежность, является эффективность сервисного обеспечения шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия.

4. Сформулированы основные принципы и пути повышения эффективности сервисного обеспечения эксплуатации шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия (рис.1).

Рис. 1. Стратегия сервисного обеспечения эксплуатации горно-проходческих машин.

Для достижения поставленной цели диссертации были сформулированы следующие задачи:

1. Провести производственные исследования и статистическую обработку массивов данных потребного количества запасных частей, номенклатуры и фактических поставок их в регион на протяжении жизненного цикла техники.

2. Разработать методику определения объемов и номенклатуры запасных частей шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия, необходимых и достаточных для поддержания оборудования в работоспособном состоянии.

3. Обосновать целесообразность применения принципов унификации узлов и сборочных единиц при разработке и создании горнопроходческих машин, обладающих повышенными показателями надежности, на основе их модульной компоновки.

Во второй главе приведены результаты исследований сервисного обеспечения эксплуатации шахтных погрузочных машин и проходческих

комбайнов избирательного действия производства ОАО «Копейский машиностроительный завод» в условиях Российского Донбасса.

Завод-изготовитель придает большое значение сервисному обслуживанию техники с точки зрения поддержания ее в исправном состоянии, продления срока службы, а так же исходя из экономической эффективности, достигающейся за счет использования остаточных ресурсов деталей. Ряд деталей может быть использован повторно после капитального ремонта машины. Поэтому, основной задачей одного из сервисных подразделений завода (Шахтинского филиала ОАО «КМЗ») является минимизация затрат на восстановление работоспособного состояния техники.

По результатам обработки статистических данных о фактических поставках запасных частей на угледобывающие предприятия региона за 12 лет с 1997 по 2009 гг., парке оборудования, находящегося в эксплуатации, условиях эксплуатации и реальным возможностям предприятий можно спрогнозировать потребность в запасных частях.

Угледобывающими предприятиями региона в исследуемый период было приобретено 91 единиц горно-проходческой техники. Стоимость приобретенных за 12 лет машин 2ПНБ2 составила 204,24 млн. руб. и запасных частей к ним - 72,57 млн. руб. В 2007г., после спада 2003-2006 гг., приобретены дорогостоящие горно-проходческие комбайны КП21 - 2 шт., 1ГПКС - 2 шт., машины 2ПНБ2Б - 9 шт., что вызвало резкий рост затрат на оборудование. Это повлекло за собой и рост затрат на запасные части в следующих периодах. Экспериментально установлено, что доля затрат на запасные части для шахтных погрузочных машин составляет 26% от общего объема затрат и 35% от стоимости машины, тогда как доля затрат на запасные части для комбайнов - 6% (рис. 2).

Из диаграмм, представленных на рис. 3 и 4 видно, что характер графиков поставок шахтных погрузочных машин и запасных частей к ним примерно совпадают. Спрос на запасные части в стоимостном выражении ниже, но более постоянен, а значит, и более прогнозируем. Резкие спады и подъемы спроса объясняются не изменяющимися потребностями шахт в оборудовании и запасных частях, а состоянием отрасли в рассматриваемый период, наличием или отсутствием денежных средств.

Затраты н> погрузочные машины 2ПНБ2 74%

Затраты на запасные части для погрузочных машин 26%

Затраты на проходческие

комбайны 94%

Затраты на запасные части для комбайнов 6%

Рис. 2. Соотношение затрат на приобретение шахтных горнопроходческих машин и запасных частей к ним.

80

а. г

ч

40

5 20

6

S

^ О

-J

¡я \

1 I Г |Г . .

■ запчасти □ машины

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 200S 2006 2007 2008 Годы

Рис.3. Сравнение затрат, приведенных к ценам 2009г., на приобретение шахтных погрузочных машин и запасных частей к ним.

60

50

40

«5,

ir

30

1 20

Í»

а 10

■ запчасти О комбайны

2001 2002 2003

2004 2005 Годы

2006 2007 2008

Рис. 4. Сравнение затрат, приведенных к ценам 2009г., на приобретение проходческих комбайнов и запасных частей к ним. В результате производственных наблюдений за работоспособностью горно-проходческих комбайнов 1ГПКС и КП21, шахтных погрузочных и буропогрузочных машин 2ПНБ2, 2ПНБ2Б при проведении подготовитель-

ных выработок крепостью до 12 единиц по шкале проф. М.М. Протодья-конова установлены основные показатели надежности. Статистическая обработка результатов наблюдения позволила установить объемы и номенклатуру запасных частей, необходимых для проведения технических обслуживании, текущих и капитальных ремонтов. По результатам исследований, опросам экспертов и заявкам потребителей проведен анализ фактической потребности предприятий в запасных частях.

В состав наиболее востребованных деталей по прошествии 9 месяцев эксплуатации входят запасные части к нагребающей и ходовой части. После 18 месяцев требуются детали всех систем машин, но в большей степени конвейера, т.е. в первую очередь детали, входящие в длительное непосредственное взаимодействие со средой, и только затем, детали навесного, гидравлического и электрического оборудования (рис. 5).

| 0,12 -

и

1 0,1

з

1 0,08 -

0 '

1 0,06

За

I 0,04 -

I 0,02

I

9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 Срок эксплуатации, мес.

@ Нагребающая часть ■ Ходовая часть

□ Конвейер □ Гидро-, электрооборудование

О Навесное оборудование

Рис. 5. Относительная стоимость необходимых запасных частей для машины 2ПНБ2Б в зависимости от срока ее эксплуатации.

Все детали к машинам 2ПНБ2 условно разобиты по основным частям машины. Для независимости от изменения цен на большом промежутке времени введен относительный показатель стоимости запасных частей к стоимости погрузочной машины. Затраты на поддержание в рабочем состоянии на протяжении всего жизненного цикла машины и ее частей: нагребающей, ходовой, конвейера и навесного оборудования, примерно равные, затраты на поддержание гидравлики и электрооборудования значительно меньше (рис. 6).

Навесное Нагребающая

оборудование

часть

21% 21%

Гиоро-, электрооборудование

7% _____^

'Ходовая часть Конвейер 26%

25%

Рис. 6. Распределение запасных частей за весь срок эксплуатации машины. Распределение относительных затрат на одну машину к ее стоимости в зависимости от наработки представлено в таблице 1.

Таблица 1

Прогноз потребности в запасных частях к буропогрузочным машинам 2ПНБ2Б

Срок эксплуатации машины, мес. Относительная стоимость деталей

нагребающей части ходовой части конвейера гидро-, электрооборудования навесного оборудования всего

9 0,011 0,001 0,001 - 0,002 0,015

12 0,007 0,027 - - - 0,034

15 - - - - - -

18 0,067 0,05 0,114 0,034 0,056 0,321

21 - - - - - -

24 0,007 0,09 0,027 0,005 0,102 0,231

27 0,017 0,001 0,001 - 0,002 0,021

30 0,025 0,016 ' - - - 0,041

33 - - - - - -

36 0,081 0,077 0,114 0,034 0,056 0,362

39 - - - - - -

42 - - - - - -

Итого за весь срок службы 0,215 0,262 0,257 0,073 0,218 1,025

Из представленных данных видно, что стоимость запасных частей, требуемых для поддержания машины в работоспособном состоянии на протяжении всего жизненного цикла, включающего два капитальных ремонта, равна стоимости самой машины.

В результате проведенных исследований можно сделать следующий вывод: потребное количество запасных частей для поддержания работоспособного состояния буропогрузочных машин в три раза превышает количество их фактических поставок в регион.

Третья глава посвящена разработке методики прогнозирования объемов и номенклатуры запасных частей горно-проходческих машин. Разработана блок-схема (рис. 7) формирования модели управления запасами, в которой информационно-аналитическая база включает не только данные по надежности деталей и узлов, но и данные складского учета.

Рис. 7. Алгоритм формирования системы управления поставками запасных частей.

Использование методов корреляционного и регрессионного анализа для прогнозирования объемов запасных частей в зависимости от количества эксплуатирующейся в регионе техники не дает достоверных результатов. Так, коэффициенты корреляции Пирсона по затратам на детали основных частей машин и количеству используемых машин не превышают 0,19 - корреляционная связь очень слабая. Уравнения нелинейной регрессии дают значительные остатки прогнозных и наблюдаемых значений.

Применение методов прогнозирования запасов для буропогрузоч-ных машин и комбайнов избирательного действия на основе расчета вероятности спроса возможно, но, в связи с высокими коэффициентами вариации (более 50%) и низкими вероятностями спроса для каждого наименования деталей, степень достоверности результатов не высока.

Использование теории статистических решений позволяет определить оптимальный вариант на основе сравнения издержек приобретения, хранения излишков и дефицита запасных частей.

В качестве целевой функции принята минимизация суммарных затрат С^. на поддержание машины в работоспособном состоянии, состоящих из стоимости приобретения и хранения запасных частей CA+CV, а также стоимости простоя оборудования С „ в отсутствии необходимых деталей:

Разработанная методика прогнозирования объемов запасных частей для горно-проходческих машин в условиях неопределенности состоит из следующих этапов.

1. Формирование массива данных по запасным частям: стоимостей их приобретения и хранения, издержек от простоя техники в отсутствии необходимых частей.

2. Определение номенклатурных групп запасных частей и деталей по методу ABC - анализа.

Все запасы по величине спроса на них можно разделить с помощью АВС-анализа - метода, позволяющего классифицировать ресурсы фирмы по степени их важности. В его основе лежит принцип Парето: «20 % всех товаров дают 80 % оборота».

Группа А - 20 % позиций ассортимента дает 80 % товарооборота;

группа В - 30 % позиций ассортимента дает 15 % товарооборота;

группа С - 50 % позиций ассортимента составляют 5 % товарооборота.

3. Проведение XYZ-анализа с целью разделить запасные части и детали в соответствии с устойчивостью предъявляемого на них спроса. Методика XYZ-анализа заключается в расчете и ранжировании по возрастанию коэффициента вариации V всех деталей.

Категория X (V < 15%) - группы деталей, характеризующиеся стабильной величиной потребления и высокими возможностями прогнозирования.

Категория У (]5%<V <50%) - группы деталей, характеризующиеся известными колебаниями и средними возможностями их прогнозирования.

Категория Z (V > 50%) - группы деталей с нерегулярным потреблением, какие-либо тенденции отсутствуют, точность прогнозирования невысокая.

4. Двухмерный анализ - совместное проведение ABC и XYZ-анализов, позволяющее создать матрицу, состоящую из девяти классов запасных частей (если АВС-анализ позволяет оценить вклад каждой детали в структуру потребности, то XYZ-анализ позволяет оценить его нестабильность).

Группировка товарных позиций происходит по возрастанию коэффициента вариации в каждой подгруппе ABC.

Группы запасных частей

АХ АУ AZ

С" V". тах тт С V таг С V так тах

ВХ ВУ BZ

CV тт CV СУ тах

СХ СУ CZ

С V тт тт С„„, V С . V тт тах

*С - стоимость запасной части

** V- коэффициент вариации спроса на запасную часть

Группы АХ, А У -характеризуются высокой скоростью оборота. Производителю необходимо увеличить доли таких запасных частей, и храниться они должны на складе с некоторым запасом, в непосредственной близости от потребителя.

Если детали попадают в группу ВХ, В У, СХ и СУ, которые характеризуются известными колебаниями и средними возможностями их прогнозирования, то для решения об их приобретении потребителем необходимо рассчитать риски в условиях неопределенности.

Если детали попадают в группы с рангом Z, точность прогнозирования невысокая, какие-либо тенденции отсутствуют.

Все детали групп А, В, С для горно-проходческих машин, эксплуатируемых в рассматриваемый период в Российском Донбассе вошли в категорию Z — деталей с нерегулярным потреблением, что может быть следствием нестабильности экономической ситуации. Целесообразно использовать анализ и принятие решения в условиях неопределенности и риска.

5. Прогнозирование потребного количества запасных частей определяют на основе значения статистических данных и логического отбора протекания исследуемого процесса. Прогнозное значение на следующий период определяется с помощью подбора линии тренда в программе EXCEL. Из заданного массива функций отбирают наиболее приемлемые виды уравнений связи. В качестве аппроксимирующих чаще всего используются следующие функции: полиноми-

альная у = ав + 5 линейная у = а + Ьх; степенная >> = ас4; экспоненци-

альная у = а ■ ехр(Ьх); логарифмическая у = а+Ь-1пх.

Оценка о качестве подбора линии тренда дается по величине достоверности аппроксимации ¡I2: чем ближе значение показателя к единице, тем лучше выполнен подбор уравнения.

При распределении ряда требуемого количества деталей (запасных частей) по нормальному закону для выбора варианта прогноза (стратегии) применяем метод трех сигм. Пример определения потребности для диска 26.01.02.010 ходовой части машины 2ПНБ2 представлен на рисунке 8.

л

М

Рис. 8. Определение потребности в дисках 26.01.02.010.

1,5

0 15 30 45 60 75 Н9 105 12S х

Ь-50.628)-/(*) = 0,39-е- 3006,5"

а

а

Выбор оптимальной стратегии (оптимального количества запасных частей) производим на основе расчета рисков в условиях неопределенности по критерию Сэвиджа, при котором величина риска принимает наименьшее значение в самой неблагоприятной ситуации, т. е., когда риск возможен, но минимален. Задача состоит в выборе наилучшей стратегии, т. е. наиболее выгодного прогноза потребности в запасных частях.

Получено и стратегий поставок запасных частей = I, ..., п. Имеется

и п возможных вариантов прогноза потребности в запасных частях - Ль Я2, ••■ Л/, ... /?„, соответствующих различным стратегиям. Если фактический расход деталей совпадает с прогнозным (/=/), то затраты на запасные части складываются из затрат на приобретение и хранение запасных частей на складе и определяются по формуле:

где q¡— прогноз потребности в запасных частях определенной номенклатуры, соответствующий определенной Л,- стратегии, шт.; Ся — цена запасной части, руб.; Сх - стоимость хранения одной детали на складе, руб.

Если при принятии стратегии Л, фактический расход соответствует у-му варианту прогноза 5,-, т. е. стратегии, то затраты на запасные части складываются из затрат на приобретение и хранение необходимого количества запасных частей Сд ■д] + Сх ■ (¡], затрат на приобретение и хранение излишних запасных частей Сд-(ч,-)к + -), при (¡, >; издержек, вызванных отсутст-

вием необходимых запчастей на складе (ц1-<1>)-СГ1, где Сп - убытки

предприятия от простоя одной машины из-за неудовлетворенного спроса на запасные части, руб./шт., к - коэффициент, учитывающий плату за сверхнормативные запасы.

Затраты на запасные части ау при каждой паре стратегий /?,, задаем матрицей затрат А.

А =

ач

а.„

а., ■■■ а.

муле:

Определяем матрицу рисков ||г,у||. Элементы матрицы соответствуют фор-

|/пах{аг}-Ад, если Ае -выигрыш ■ Ая - тт{ау}, если Аи -потери.

Помечаем максимальный риск в каждой строке. Выбираем минимальное значение. Графическая интерпретация выбора рациональных объемов деталей на примере диска фрикционов 26.01.02.010 ходовой части погрузочной машины 2ПНБ2 показана на рисунках 8, 9.

Рис. 9. Определение затрат (а) и рисков (6) при различных вариантах прогноза ц-,.

6. Если детали относятся к группам АХ, А У, Л2 и ВХ, то необходимо хранить их на региональном складе, в непосредственной близости от потребителя, как приносящие максимальные прибыли продуценту.

7. Сравнение затрат на приобретение и хранение излишних запасных частей и издержек, вызванных дефицитом запасных частей на складе сводится к сравнению симметричных относительно главной диагонали элементов а., и ап. Если стоимость приобретения и хранения излишков ниже,

чем издержки от простоя в ожидании запасных частей, то запасные части рациональнее хранить на складе потребителя.

8. Если детали относятся к группам ВУ, В2, то необходимо хранить их на складе завода-изготовителя, все остальные запасные части выпускать по предварительному заказу.

На основании разработанной методики и данных о количестве машин, работающих в регионе, произведены расчет необходимого количества запасных частей на следующий временной период и рациональное распределение их по складам изготовителя и потребителя (табл. 2).

Таблица 2

Распределение запасных частей 2ПНБ2Б по складам изготовителя и потребителя_

Склад Наименование детали

Региональный 44% Цепь скребковая 2ПНБ2.73.06.000-01, насос МПНБ.45.50.000, цепь гусеничная 2ПНБ2.12.02.000, цепь траковая 42.00.040, вал фрикционов 2ПНБ2.42.09.000, гидроблок 1ПНБ2.46.02.000, тормоз 2ПНБ2.02.81.000, гидроблок 2ПНБ2 26.18.000, диск 26.01.02.010, колесо коническое МЛН 11.02.032, колесо коническое 2ПНБ2 01.03.035, вал-шестерня МПН 11.02.057, вал-шестерня МПН.11.02.080, гидроцилиндр 32.01.01.032, вал синхронизирующий МПН. 11.00.050

Завода -изготовителя 27% ." ■ .... . ■■,. шшааш ДтаЩЯЦдЙ^ Потребите 1я {ШШНМ Диск МПН 11.02.020 , вал-шест. 2ПНБ2.01.25.131, колесо зуб. М-10,г-332ПНБ2.12.73.040, домкрат тормоза 1ПНБ2.02.81.100-01, колесо коиическое2ПНБ2.31.05.003, звезда 2ПНБ2.12.73.042, вал-шестерня 2ПНБ2.31.05.004, крышка МПН 11.00.090, диск! 2ПНБ2.11.80.000-01, вал шестерня 12.02.031, шатун МПН.11.03.010, опора 2ПНБ2.12.83.199, цепь скребковая 43.08.000, вал фрикциона 2ПНБ2.33.18.010, насос Н-400 УР, муфта 2ПНБ2Л1.51.000, ролик 2ПНБ2.42.10.030, вал МПН. 11.02.001, колесо зубч. МПН.11.02.002 гидроблок МПНБ.20.55.510, втулка1ПНБ2, 01.045.125, люнет УБШ 210А13.00.100, венец зубчатый 2ПНБ2. 23.13.01, вал МПН.П.02.003, гидроцилиндр ПНБ2. 12.00.340, ролик МПН.11.00.040, блок планетарный МПН.11.02.010, вал полум. М-3,г-40 1ПНБ2.01.23.080, колесо 2ПНБ2.21.04.055, венец зубчатый МПН 11.02.018, шестерня полу-муфта 11.51.077-01, гидрозамок 32.02.01.070, вал-шест. ' 1ПНБ2.01.39.1 И, обойма 1ПНБ2.02.80.204

Диск 26.01.02.010, шестерня М-8£-14 2ПНБ2.02.34.137, гидрозамок 32.02.01.031, вал-шестерня 2ПНБ2 01.26.138, лапа лев. 2ПНБ2 01.07.075, лапа пр. 2ПНБ2 01.07.062, диск 73.01.204, колесо .М-8 2ПНБ2.02.27.130, вал 2ПНБ2.01.23.140, шестерня МПН.11.02.005, полоса пружинная 2ПНБ2.13.00.002, звезда 2ПНБ2.13.86.220, вал-шестерня 2ПНБ2. 02.21. 164, хвостовик НБ3.02.33.355, рукав РВД на : 2ПНБ-2Б: 8x1200 32.05.16.038, шестерня 2ПНБ2.10.01.001, муфта роторная 1ПНБ2.02.01, колесо 2ПНБ2.02.23.156, патрон НБЗ.02.33.060, гидроцилиндр 52.08.00.000, вал 51.02.02.053, крышка | входная 1ГПКС. 65.15.020, вал шестерня 2ПНБ2.02.36.151, трак ; МПКЗ.42.04.001, вал 2ПНБ2.21.10.001, палец22.20.24.027, винт 2ПНБ2.12.75.200, шток 1ПНБ2.02.82.010, муфта 51.12.33.070 и др.

Предварительный заказ 5% Гидроцилиндр ПНБ2. 12.00.340, ролик МПН.11.00.040, блок планетарный МПН.11.02.010, вал полум. М-3,г-40 1ПНБ2.01.23.080, колесо 2ПНБ2.21.04.055, венец зубчатый МПН 11.02.018, шестерня полумуфта 11.51.077-01, гидрозамок 32.02.01.070, вал-шест. 1 ПНБ2.01.39.111, обойма 1 ПНБ2..02.80.204

В четвертой главе изложены принципы и результаты разработки технических решений шахтных погрузочных машин на основе модульной компоновки по критерию унификации исполнительных органов.

Опыт эксплуатации проходческих комбайнов избирательного действия в ЗАО «УК «Гуковуголь» на шахтах «Алмазная» и «Садкинская» под-

твердил их высокую эффективность при разрушении и погрузке крепких пород. Кроме того, применение заводом-изготовителем гидравлических приводов нагребающей части комбайна КП21, ходовой тележки комбайна 1ГПКС значительно повысил их надежность по отношению к электромеханическому приводу. При эксплуатации трех комбайнов 1ГПКС-01 в ООО ШУ «Садкинское» не зафиксировано ни одного отказа и неисправности гидравлической ходовой части в отличие от ранее применявшихся на этом предприятии комбайнов с электромеханическим приводом ходовой части.

Применение гидропривода на погрузочном органе позволяет отказаться от установки двух сложных и ненадежных редукторов с коническими и планетарными передачами, заменив их на один двухступенчатый цилиндрический, а также размещать его под небольшими углами наклона к почве выработки, что обеспечит необходимую глубину внедрения в штабель крупнокускового горного материала.

Все это говорит о возможности применения названных узлов проходческих комбайнов при создании погрузочных и буропогрузочных машин нового технического уровня с унифицированными сборочными единицами. Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что применение сборочных единиц проходческих комбайнов, обладающих высокими показателями надежности, при разработке и создании погрузочных машин нового технического уровня, позволит повысить их эксплуатационные показатели.

Помимо повышения надежности, унификация проходческих машин на основе использования принципа модульной компоновки из узлов серийно выпускаемой заводом-изготовителем техники, предполагает снижение номенклатуры выпуска сборочных узлов машин, повышение их взаимозаменяемости, тем самым снижение себестоимости изготовления и уменьшение необходимого количества запасных частей для выполнения гарантийного сервисного обслуживания на складе предприятия.

В таблице 3 представлены основные модули проходческих машин, выпускаемых ОАО «КМЗ» и принятых для исследований, конструктивнго анализа и компоновки при проектировании погрузочной машины нового технического уровня.

Таблица 3

Сборочные узлы (модули) проходческой техники ОАО «КМЗ»

Машина Тип привода /способ погрузки

Погрузочный орган Ходовая часть Конвейер Исполн. орган

2ПНБ2 эл. механический/ нагребающие лапы эл.механический эл.механический -

МПНБ эл. механический/ нагребающие лапы гидравлический эл.механический -

МПК-3 гидравлический/ ковш гидравлический - -

1ГПКС эл.механический/ нагребающие лапы эл.механический эл.механический эл.механический

ГПКС-01 эл.механический/ нагребающие звезды гидравлический; эл.механический эл.механический

КП-21 гидравлический/ нагребающие лапы гидравлический- эл.механический эл.механический

КП21-01 . гидравлический/ нагребающие звезды гидравлический эл.механический эл.механический

КП-200 гидравлический/ нагребающие звезды гидравлический эл.механический эл.механический

- модули проходческой техники, предлагаемые к рассмотрению при компоновке гидрофицированной погрузочной машины

На рис. 10 представлен один из вариантов компоновки гидрофици-рованной погрузочной машины на базе ходовой тележки комбайна 1ГПКС, конвейера погрузочной машины МПНБ и погрузочного органа проходческого комбайна КП21.

Предварительная оценка возможности реализации предложенного технического решения и расчет ожидаемой производительности машины проведены по фактору максимального напорного усилия, которое должно обеспечить внедрение машины на заданную глубину.

Математически это условие имеет вид: '¿О, где М-

масса машины, кг; - коэффициент сцепления ходовой части с почвой принимается в зависимости от типа ходовой части и состояния почвы; сопротивление внедрению приемной плиты питателя, Н: К. „ = 10' К.ш(0,1<1,ф ■ + КаХ,),

где Ки, К4ш - коэффициенты, учитывающие вид груза и высоту штабеля; Вщ - ширина приемной плиты питателя, м; й^ — эффективный размер погружаемого куска, м; Ка„ =0,034 + 0,025ао - коэффициент, учитывающий

угол наклона приемной плиты питателя, - заданная глубина внедрения питателя в штабель материала, при которой начальная линия штабеля совпадает с передней кромкой приемного бункера конвейера.

В результате проведенных расчетов, для принятого к проектированию варианта компоновки погрузочной машины, представленной на рис.10, получены следующие ожидаемые технические показатели: масса машины - 20000 кг; техническая производительность - 3,2 м3/мин.; энерговооруженность - 55 кВт.

а)

Ш1

ш

б)

Рис. 10. Компоновка погрузочной машины на основе модульного построения: а) вид сверху; 6) вид сбоку

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-техническая задача - повышение эффективности эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия за счет снижения затрат на поддержание работоспособного состояния путем оптимизации объемов и унификации номенклатуры запасных частей на основе прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности и поставках запасных частей.

Основные научные выводы и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Сервисное обеспечение эксплуатации горно-шахтного оборудования является неотъемлемой частью жизненного цикла машин и включает в себя информационные, организационные и технические мероприятия с целью поддержания техники в работоспособном состоянии. Выбор объемов и номенклатуры запасных частей, графиков их поставок производится на основании результатов исследований показателей надежности, в том числе наработок на отказ, среднего времени восстановления работоспособного состояния, без учета реальных технических возможностей и текущего экономического состояния заводов-изготовителей.

2. Экспериментально установлено, что при эксплуатации горнопроходческих машин в подготовительных выработках по породам сечением от 10 до 30 м2, прочностью вмещающих пород на одноосное сжатие до 120 МПа и показателем абразивности до 15 мг, соотношение затрат на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, к стоимости машины в целом, находится в пределах: 35-100% для погрузочных и буро-погрузочных машин, 20-40% для комбайнов среднего класса и 6-10% для тяжелых комбайнов.

3. В результате проведенных исследований сделан следующий вывод: количество запасных частей, необходимых для полного удовлетворения потребностей предприятий при проведении технического обслуживания и ремонтах буропогрузочных машин 2ПНБ2Б, в три раза превышает количество фактических их поставок в регион.

4. Приоритетными направлениями повышения эффективности сервисного обеспечения шахтных погрузочных машин и проходческих ком-

байнов избирательного действия приняты оптимизация объемов, номенклатуры и сроков поставок запасных частей; унификация узлов и сборочных единиц машин.

5. Методика прогнозирования объемов и номенклатуры запасных частей основывается на статистических данных о фактических показателях надежности, объемах поставок запасных частей и расчете риска в условиях неопределенности.

6. Минимизация затрат на эксплуатацию вновь создаваемых горнопроходческих машин также достигается применением унифицированных сборочных единиц, входящих в состав выпускаемой проходческой техники, обладающих повышенными показателями надежности, на основе модульной компоновки.

7. С целью определения ожидаемых технико-экономических показателей осуществлено компьютерное моделирование процесса взаимодействия проектируемой погрузочной машины с погружаемым материалом, подтвердившее возможность практической реализации принципов модульной компоновки.

8. Результаты исследований в виде методики прогнозирования оптимального количества запасных частей и графиков их поставок нашли практическое применение в работе ОАО «Копейский машиностроительный завод» и шахты «Алмазная» ОАО «Угольная кампания «Алмазная» при составлении планов материального обеспечения проходческих работ и изготовления деталей в 2010 г. При средних темпах проведения подготовительных выработок 180 м в месяц сечением 14 м2 годовой экономический эффект составит 1,06 млн руб. в год или 35 руб./м3.

Один из вариантов компоновки шахтной погрузочной машины на базе ходовой тележки комбайна 1ГПКС, конвейера буропогрузочной машины МПНБ и погрузочного органа проходческого комбайна КП21 принят ОАО «КМЗ» для предпроектной проработки.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях автора.

Статьи в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и изданий»:

1. Носенко В.В. Сервисное обеспечение эксплуатации и унификация горнопроходческих машин/ В.Г.Хазанович, В.В.Носенко, С.Д.Сазонов

//Научно-аналитический и производственный журнал «Горное оборудование и электромеханика». М. «Новые технологии» № 4, 2009.- С.8-12.

2. Носенко В.В. Выбор комплектов оборудования для проведения подготовительных выработок на основании фактических показателей надежности / Е.А.Шемшура, В.Г.Хазанович, В.В.Носенко//Научно-аналитический и производственный журнал «Горное оборудование и электромеханика». М. «Новые технологии» № 7, 2009.- С.8-11.

3. Носенко В.В. Разработка гидрофицированных модулей погрузоч-но-транспортных систем/ Р.В.Каргин, В.Г.Хазанович, В.В.Носенко //Научно-аналитический и производственный журнал «Горное оборудование и электромеханика». М. «Новые технологии» № 4, 2009,- С.13-16.

Статьи в прочих научных изданиях:

4. Носенко В.В Экспериментальные исследования сервисного обеспечения эксплуатации горно - проходческих машин в условиях Российского Донбасса / В.Г.Хазанович, В.В. Носенко// Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения: VIII Междунар. науч.-практ. конф., апрель 2010 г., сб. тр./ Воркута,- С.364-368.

5. Носенко В.В. Сервис шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов в Восточном Донбассе / В.В.Носенко, С.Д. Сазонов // Сервис транспортных и технологических машин: межвуз. сб. науч. трудов / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009,- С. 13-20.

6. Носенко В.В. Задача выбора системы сервиса технологических машин/ Р.В.Каргин, В.В.Носенко // Сервис транспортных и технологических машин: межвуз. сб. науч. трудов / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009.- С. 10-13.

7. Носенко В.В. Сервисное обеспечение эксплуатации горнопроходческих комбайнов / A.A. Филоненко // Перспективы развития Восточного Донбасса. Часть 2: сб. науч. тр./ Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск, 2009.- С.321.

8. Носенко В.В. Информационные технологии в техническом сервисе // Информационно-вычислительные технологии и их приложения: IX Междунар. науч.- техн. конф., ноябрь 2008 г.: сб. ст./ Пенз.гос. с.-х. академия. - Пенза: РИО ПГСХА, 2008.- С. 192-196.

9. Носенко В.В. Организация сбыта и управления запасными частями на предприятиях сервиса // Погрузочно-транспортые, строительно-дорожные и коммунальные машины. Технический сервис и конструкции: Сб. науч. тр./ Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С.25-31.

Подписано в печать 29.05.2010г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать ризография. Тираж ЮОэкз. Усл.п.л. 1,0.

Отпечатано в типографии ИП Бурыхин Б.М. Адрес типографии: 346500 Ростовская обл., г. Шахты, ул. Шевченко-143

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБЗОР И КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ГОРНЫХ МАШИН.

1.1. ОБЗОР СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА.

1.2.1. Организационные формы и классификация предприятий сервиса.

1.1.2. Состояние технического сервиса в угольной промышленности.

1.1.3 Организация технического сервиса в смежных отраслях.

1.2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН

В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

1.2.1. Анализ работ в области технического обслуживания горно-шахтного оборудования.

1.2.2. Состояние теории эксплуатации оборудования применительно к горно-проходческим машинам

1.3. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРВИСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИЯ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН И ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

2.1 ОРГАНИЗАЦИЯ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ГОРНОПРОХОДЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ ОАО «КОПЕЙСКИЙ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД.

2.2. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕРВИСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРНО-ПРОХОДЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА.

2.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАКТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ МАШИН.

2.3.1 Основные результаты наблюдений за надежностью проходческого комбайна избирательного действия КП21.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОБЪЕМОВ И НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ГОРНО - ПРОХОДЧЕСКИХ МАШИН.

3.1. АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАВКАМИ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ.

3.2. ВЫБОР МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НОМЕНКЛАТУРЫ И ОБЪЕМА ЗАПАСНЫХ

ЧАСТЕЙ И РИСКОВ.

3.2.1. Выбор и описания метода прогнозирования.

3.2.2. Анализ и принятие решения в условиях неопределенности и риска.

3.3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ И НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАП. ЧАСТЕЙ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ

МАШИН И КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

3.3.1 Общие положения инженерной методики.

3.3.2. Пример выбора объемов и номенклатуры запасных частей погрузочной машины 2ПНБ2.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНОЙ КОМПАНОВКИ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН ПО КРИТЕРИЮ УНИФИКАЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ.

4.1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

4.2. КОНСТРУКТИВНЫЙ СИНТЕЗ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН С УНИФИЦИРОВАННЫМИ СБОРОЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ.

4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ

РЕШЕНИЙ.

Актуальность работы. В настоящее время проведение подготовительных выработок на шахтах Российского Донбасса занимает значительный объем от всех выполняемых горных работ. Наряду с проведением выработок на уже существующих шахтах, ведется строительство двух новых, две шахты находятся на стадии проектирования. Так, в 2009 г. на шахтах региона пройдено 25600м

-у подготовительных выработок со средним сечением 14м", из них 34 % с применением проходческих комбайнов избирательного действия, остальные - буровзрывным способом с применением погрузочных машин.

Основной парк проходческой техники для разрушения и погрузки горной массы состоит на 85% из машин производства ОАО «Копейский машиностроительный завод» (проходческие комбайны КП21-1шт., 1ГПКС-4шт., погрузочные машины 2ПНБ2-24шт.); остальная техника производства машиностроительных заводов Украины. Комбайновый способ проходки менее затратный и его все чаще применяют в регионе, но наличие пород крепостью свыше 8 единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова предопределяет применение буровзрывного способа.

Сервисное обеспечение эксплуатации техники - многофакторная задача. Наиболее важными составляющими сервиса горно-шахтных машин являются техническое обслуживание, своевременное обеспечение запасными частями и комплектующими изделиями на протяжении жизненного цикла машины. Развитие сервисных подразделений по обслуживанию горно-проходческой техники сегодня выходит на первое место. Конкуренция диктует угольной отрасли требования по минимизации себестоимости продукции без ущерба для производства. Прогнозирование рынка запасных частей должно стать важным направлением снижения себестоимости горнопроходческих работ за счет сокращения времени простоя техники в ремонте.

При расчете необходимого количества запасных частей для проведения технических обслуживаний и ремонтов горнопроходческой техники, как правило, используется нормативная документация, не всегда учитывающая агрессивные условия проведения работ в регионе. При нормативном сроке полезного использования - 5 лет, машины 2ПНБ2 и 2ПНБ2Б отрабатывают назначенный ресурс за 1,5 года. Капитальные ремонты машин проводят в среднем после 18 и 30 месяцев эксплуатации, а после 42 месяцев машина ремонту не подлежит. Кроме того, при планировании приобретения и поставок запасных частей, предприятия-потребители и заводы-изготовители в настоящее время не учитывают объективные законы формирования рынка в условиях экономической неопределенности. Не используются статистические данные о фактических показателях надежности машин, объемах и номенклатуре поставок запасных частей в данный регион во взаимосвязи с конкретными горно-геологическими условиями и сложившейся системой организации сервиса.

Таким образом, разработка и реализация методов прогнозирования рынка запасных частей, обеспечивающих снижение себестоимости проходческих работ за счет сокращения времени простоев машин в ремонте, на основе результатов статистических исследований эксплуатации погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия, является актуальным.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа входит в состав исследований по научному направлению: «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», утвержденному решением Ученого Совета ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) от 25.01.01г., и выполнена в рамках темы П-53-767 - «Исследование рабочих процессов и совершенствование конструкций горнопроходческих машин», проводимых кафедрами «Сервис транспортных и технологических машин» и «Технологические машины и оборудование» в рамках НИР Шахтинского института (филиала) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия за счет снижения затрат на поддержание их работоспособного состояния путем оптимизации объемов и унификации номенклатуры запасных частей.

Идея работы. Определение объемов и номенклатуры запасных частей шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия основывается на методе прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности машин и объемах поставок запасных частей в данный регион.

Научные положения, разработанные лично соискателем: при организации сервисного обеспечения эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия необходимо учитывать два массива статистических данных, характеризующих их эксплуатационные свойства в заданных горногеологических условиях, а именно: фактические показатели надежности и среднестатистические объем и номенклатуру поставок машин и запасных частей в регион; при эксплуатации горно-проходческих машин в подготовительных выработках сечением от 10 до 30 м~, прочностью вмещающих пород на одноосное сжатие до 120 МПа и показателем абразивности до 15мг, затраты на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, к стоимости машины в целом, находятся в пределах: 35-100% для погрузочных и буропогрузочных машин, 20-40% для комбайнов среднего класса и 6-10%) для тяжелых комбайнов; определение рационального соотношения объемов и номенклатуры запасных частей к парку проходческой техники в регионе целесообразно осуществлять на основе методов прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности и объемах поставок запасных частей.

Новизна научных положений состоит в том, что:

- использование двух независимых массивов статистических данных при организации сервисного обеспечения эксплуатации горнопроходческой техники позволяет устанавливать взаимосвязь между плановыми и фактическими поставками запасных частей с последующей оптимизацией их объемов и номенклатуры;

- соотношения затрат на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, получены в результате проведения длительных производственных исследований в масштабах одного угольного региона, обладающего схожими горно-геологическими условиями, и взаимоувязаны с объемами машин, запасных частей и их номенклатурой;

- применение методов прогнозирования объемов и номенклатуры запасных частей, основанных на использование теории статистических решений в условиях неопределенности, применительно к горнопроходческой технике, позволяют определять оптимальный вариант на основе сравнения издержек приобретения, хранения запаса и дефицита запасных частей с учетом фактического технического состояния машины.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются применением современных апробированных методов исследований: анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации;

- достаточным объемом наблюдений за эксплуатацией и сервисным обеспечением горно-проходческих комбайнов 1ГПКС, КП21, погрузочных и буропогрузочных машин 1ПНБ2, 2ПНБ2, 2ПНБ2Б в подготовительных забоях с крепостью вмещаемых пород от 6 до 12 единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

- статистических методов обработки результатов исследований и планирования вычислительных экспериментов, выполненных с использованием современных ЭВМ и программных продуктов;

- адекватностью теоретических моделей реальному процессу (расхождение расчетных и опытных данных в большинстве случаев не превышает 10%); достаточностью объема экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,9 и относительной ошибке не более 10 %.

Значение работы. Научное значение работы состоит: в научном обосновании и доказательстве возможности повышения эффективности шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия путем оптимизации сервисного обеспечения эксплуатации, с использованием методов прогнозирования в условиях неопределенности, на основе статистических данных о фактических показателях надежности и поставках запасных частей.

Практическое значение работы заключается в том, что:

- применение методики определения объемов и номенклатуры запасных частей шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия, необходимых и достаточных для поддержания оборудования в работоспособном состоянии, позволяет обоснованно планировать графики их изготовления и поставок заводу-изготовителю в течение разных периодов времени;

- применение принципов унификации при разработке и создании горпо-проходческих машин на основе модульной компоновки позволит снизить затраты на поддержание их работоспособного состояния за счет уменьшения номенклатуры запасных частей.

Реализация работы. Основные положения и результаты диссерта-ционной работы внедрены в ОАО «Копейский машиностроительный завод», на шахте «Алмазная» ОАО «Угольная кампания «Алмазная» и используются при планировании объемов и номенклатуры запасных частей, необходимых для поддержания техники в работоспособном состоянии. Работа выполнена в Шахтинском институте (филиале) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях Шахтинского института ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (2004-2009 гг.); на симпозиуме «Неделя горняка» г. Москва (20092010гг.); на IX международной научно-практической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» г. Пенза (2008г.); на VIII международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», г. Воркута (2010 г.), на научных семинарах кафедры «Сервис транспортных и технологических машин».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемом научном журнале, рекомендуемом ВАК России.

Объём и структура диссертации. Работа изложена на 220 страницах с рисунками и таблицами. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, включая литературный обзор. Список цитированной литературы содержит 64 наименования.

2.3.1 Основные результаты наблюдений за надежностью погрузочных машин типа ПНБ

Журналы наблюдения за надежностью шахтных погрузочных машин приведены в приложении 2. Ниже приведены среднестатистические данные по отказам основных узлов (табл 2.7, рис.2.15).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-техническая задача -повышение эффективности эксплуатации шахтных погрузочных машин и комбайнов избирательного действия за счет снижения затрат на поддержание работоспособного состояния путем оптимизации объемов и унификации номенклатуры запасных частей на основе прогнозирования в условиях неопределенности с учетом статистических данных о фактических показателях надежности и поставках запасных частей.

Основные научные выводы и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Сервисное обеспечение эксплуатации горно-шахтного оборудования является неотъемлемой частью жизненного цикла машин и включает в себя информационные, организационные и технические мероприятия с целью поддержания техники в работоспособном состоянии. Выбор объемов и номенклатуры запасных частей, графиков их поставок производится на основании результатов исследований показателей надежности, в том числе наработок на отказ, среднего времени восстановления работоспособного состояния, без учета реальных технических возможностей и текущего экономического состояния заводов — изготовителей.

2. Экспериментально установлено, что при эксплуатации горнопроходческих машин в подготовительных выработках по породам сечением от 10 до 30 м~, прочностью вмещающих пород на одноосное сжатие до 120 МПа и показателем абразивности до 15 мг, соотношение затрат на запасные части, необходимые и достаточные для поддержания машин в работоспособном состоянии в период жизненного цикла, к стоимости машины в целом, находится в пределах: 35%-100% для погрузочных и буропогрузочных машин, 20%-40% для комбайнов среднего класса и 6%-10% для тяжелых комбайнов.

3. В результате проведенных исследований сделан следующий вывод: количество запасных частей, необходимых для полного удовлетворения потребностей предприятий при проведении технического обслуживания и ремонтах буропогрузочных машин

2ПНБ2Б, в три раза превышает количество фактических их поставок в регион.

4. Приоритетными направлениями повышения эффективности сервисного обеспечения шахтных погрузочных машин и проходческих комбайнов избирательного действия приняты оптимизация объемов, номенклатуры и сроков поставок запасных частей; унификация узлов и сборочных единиц машин.

5. Методика прогнозирования объемов и номенклатуры запасных частей основывается на статистических данных о фактических показателях надежности, объемах поставок запасных частей и расчете риска в условиях неопределенности.

6. Минимизация затрат на эксплуатацию вновь создаваемых горно-проходческих машин также достигается применением унифицированных сборочных единиц, входящих в состав выпускаемой проходческой техники, обладающих повышенными показателями надежности, на основе модульной компоновки.

7. С целью определения ожидаемых технико-экономических показателей осуществлено компьютерное моделирование процесса взаимодействия проектируемой погрузочной машины с погружаемым материалом, подтвердившее возможность практической реализации принципов модульной компоновки.

8. Результаты исследований в виде методики прогнозирования оптимального количества запасных частей и графиков их поставок нашли практическое применение в работе ОАО «Копейский машиностроительный завод» и шахты «Алмазная» ОАО «Угольная кампания «Алмазная» при составлении планов материального обеспечения проходческих работ и изготовления деталей в 2010 г. При средних темпах проведения подготовительных выработок 180 м в месяц сечением 14 м2 годовой экономический эффект составит 1,06 млн руб. в год или 35 руб./мЗ.

Один из вариантов компоновки шахтной погрузочной машины на базе ходовой тележки комбайна 1ГПКС, конвейера буропогрузочной машины МПНБ и погрузочного органа проходческого комбайна КП21 принят ОАО «КМЗ» для предпроектной проработки.

1. Арасланов Т. Н. Цель и основные составляющие портфельного анализа сервисных предприятий // Маркетинг в России и за рубежом. 2003. № 1.

2. Белл Д. Грядущее постиндустриальное общество. М., 1999.

3. Галкин В. Версии сервиса // Оборудование. 2001. № 12 (60), декабрь.

4. Давыдов С. Формирование сервисной концепции управления инвестиционными процессами // Проблемы теории и практики управления. 2002. № 5.

5. Денисов А. Сервис по-русски // Строительная техника и технология. 2001. № 5.

6. Кулибанова В. Сервисная деятельность. СПб.: Питер, 2000.

7. Кулибанова В. Послепродажное обслуживание как фактор конкурентоспособности предприятия // СПб. Вестник Инжекона. Серия «Экономика», вып. 4 (5), 2004.

8. Шемшура Е.А. Выбор рациональных вариантов проходческого оборудования с учетом фактических показателей надежности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата наук- Новочеркасск, 2009.

9. Копейский машиностроительный завод. Опыт работы Шахтинского филиала/А.С. Носенко, С.И. Носенко и др.-Шахтинский ин-т ЮРГТУ,-Новочеркасск, ЮРГТУ, 2003.-31с.

10. Козлов С.В. Развитие производства современного оборудования для угольной промышленности Российской Федерации // Горные машины и электромеханика. М.: Машиностроение, 2000 г., № 1.

11. Машина погрузочная 2ПНБ-2. Каталог деталей и сборочных единиц. 2ПНБ2.00.00.000КД. Копейск: Копейский машзавод, 1987.-346 с.

12. Палант Г.Я. Анализ и расчет надежности горных машин при эксплуатации./ В сб. Совершенствование технологии добычи угля на шахтах Донбасса. Том 51. М.: Недра, 1973.

13. Рахутин Г.С. Научные основы технического обслуживания. М.: Знание, 1971.

14. Родионов Г.В., Михерев П.А. Основные закономерности при взаимодействии ковша со штабелем насыпного груза // Вопросы механизации погрузки скальных пород: Сб. тр. / ГГИ ЗСФ АН СССР Новосибирск, 1957. -Вып. 19.-С. 7-18.

15. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 томах / В.С.Авдуевский и др. Том 3. Эффективность технических систем / Под редакцией В.Ф.Уткина. М.: Машиностроение, 1988, 328 с. .

16. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Недра, 1988.640 с.

17. Селиванов А.И. Основы теории старения машин. М.: Машиностроение, 1964, 403 с.

18. ГОСТ 27.002 89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.

19. ГОСТ 27.003 90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

20. Носенко С.И., Хазанович Г.Ш., Сильня В.Г. Некоторые технико -экономические показатели эксплуатационной надежности и долговечности погрузочной машины ППМ 4. В сб. Вопросы рудничного транспорта. Вып. 12. Киев. - Наукова думка, 1972.

21. Кугель Р.В. Долговечность автомобилей./ М.: Машгиз, 1957.

22. Проников А.С. Износ и долговечность станков./М.:Машгиз,1957.

23. Носенко С.И., Хазанович Г.Ш., Сильня В.Г. Некоторые технико -экономические показатели эксплуатационной надежности и долговечности погрузочной машины ППМ 4. В сб. Вопросы рудничного транспорта. Вып. 12. Киев. - Наукова думка, 1972.

24. Боярских Г. А. Надежность и ремонт горных машин. Екатеринбург: УГГУ, 2003, 340 с.

25. Рахутин М. Г. Изыскание резервов повышения эффективности эксплуатации оборудования / М. Г. Рахутин. Горный журнал. № 12 — 2006.

26. Рахутин М.Г. Управление резервом запасных частей один из путей повышения эффективности работы горнодобывающего предприятия. / М. Г. Рахутин. - Горный журнал. № 12 - 2006.

27. Локшин Е.С. к.т.н., зав. кафедрой эксплуатации и сервиса дорожных машин, МАДИ (ТУ) Роль технического сервиса в развитии системы фирменного обслуживания строительной и дорожной техники// Журнал "Механизация строительства" №1Г2000

28. Валкин Д.М. Резервы повышения долговечности планетарных редукторов угольных комбайнов./ В сб. Вопросы надежности в горном деле, том 47. Донецкий научно исследовательский угольный институт, 1969.

29. Палант Г.Я. Анализ и расчет надежности горных машин при эксплуатации./ В сб. Совершенствование технологии добычи угля на шахтах Донбасса. Том 51. М.: Недра, 1973.

30. Новицкий С.И. Эксплуатационная надежность струговых установок статического действия и пути ее повышения. Автореферат кандидатской диссертации, М.: МГИ, 1972.

31. Рахутин Г.С. Научные основы технического обслуживания. М.: Знание, 1971.

32. Консон А.О. Экономика ремонта машин. М.: Машиностроение, 1970.

33. Истомин В.Н.Основные положения и рекомендации по агрегатному методу ремонта забойных машин. М.: Изд во ИГД им. А.А.Скочинского, 1959.

34. Оптимальные задачи надежности. Под редакцией И.А.Ушакова. М.: Изд во Комитета Стандертов, 1968.

35. Мате Э., Таксьер Д. Материально-техническое обеспечение / Пер. с франц. М.: «Прогресс — Универс», 1993.

36. Никто не собирается тонуть // Оборудование. 2001. № 12 (60), декабрь.

37. Николаев С. Н. Об эффективной организации дилеров (дистрибьюторов) строительной техники // Строительная техника и технологии. 2003. № 2.

38. Попова Н. Возможности сервиса расширяются. // Оборудование. 2001. № 12 (60), декабрь.

39. Русаков В. Сервис оборудования входит в новую стадию // Оборудование. 2001. № 12 (60), декабрь.

40. Сацкая 3. Тяжелые проблемы тяжелой техники // Оборудование. 2001. № 12(60), декабрь.

41. Семенов В. М., Васильева О. Е. Сервис промышленных товаров. М.: Центр экономики и маркетинга, 2001.

42. Чернышев Б. Менеджмент в сервисной экономике: сущность и содержание // Проблемы теории и практики управления. 2004. № 1.

43. Шаблова Е. Послепродажное обслуживание сложной техники: проблемы правового регулирования // Маркетинг в России и за рубежом. 2001. № 5.

44. Челенков А.П. Управление качеством сервисных продуктов// Маркетинг.2000. № 2.

45. Чернышев Б. Менеджмент в сервисной экономике: сущность и содержание // Проблемы теории и практики управления. 2004. № 1.

46. Шаблова Е. Послепродажное обслуживание сложной техники: проблемы правового регулирования // Маркетинг в России и за рубежом. 2001. №5.

47. Боярских Г. А. Теория старения машин. Екатеринбург: УГГУ, 2005,190 с.

48. Модели и методы теории логистики: Учебное пособие / под ред. B.C. Лукинского. СПб: Питер, 2007.- 448 стр.

49. Лукинский В. В. Формирование стратегии управления запасами для нестационарных процессов / В. В. Лукинский, А. С. Степанова, Ю. М. Лазарев: сборник докл. V межд. науч.-прак. конф. 4-6 октября 2007 г ., Киев. К.: НАН Украины, 2007.

50. Логистика: учеб. пособие/ B.C. Лукинский, В.И. Бережной, Е.В. Бережная и др.-М.: Финансы и статистика, 2009.-288с.

51. Е.В. Бережная, В.И. Бережной Математические методы моделирования экономических систем: Учеб. пособие.,-М.: Финансы и статистика, 2001.-368с.

52. Ляшенко И.В. Системное исследование проблем интенсификации процессов добычи угля. М.: Недра, 1983.

53. Проблемы компьютерного моделирования буровзрывных проходческих систем / Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М., Отроков А.В.: Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1996. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ 30.05.96, № 1776-В96.

54. Ляшенко Ю.М., Остановский А. А. Разработка погрузочно-транспортного комплекса для безлюдной технологии проведения выработок по крепким породам. // Второй семинар по угольному машиностроению Кузбасса (22-23 октября 1991г.). Кемерово. 1991. - С. 67-69.

55. Хребто Е.С., Отроков А.В. Методические указания к выполнению курсовой работы на тему: «Проект проведения подготовительной горной выработки буровзрывным способом»по дисциплине «Буровзрывные проходческие системы» ШИ(Ф)ЮРГТУ, 1999.

56. Министерство топлива и энергетики РФ/ Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости добычи и обогащения угля (сланца). 25 декабря 1996 г.