автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Совершенствование технического обслуживания и ремонта судовых энергетических установок на основе анализа рисков

На правах рукописи

НИКИТИН АЛЕКСАНДР МСТИСЛАВОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

РИСКОВ

Специальность 05.08.05 -Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург -2007

003065865

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова на кафедре «Материаловедения и технической эксплуатации флота»

Научный консультант доктор технических наук, профессор Овсяников Михаил Константинович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Мясников Юрий Николаевич доктор технических наук,

профессор Хруцкий Олег Валентинович

доктор технических наук Вихров Николай Михайлович

Ведущая организация ЗАО «Центральный исследовательский и проектно-конструкторский морского флота»

Защита диссертации состоится 25 октября 2007 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д223 002.02 при Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова по адресу. 199106, г Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, дом 14, аудитория 21. телефакс (812)-3213680

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им адмирала С О Макарова

Автореферат разослан 2007 г

Ученый секретарь диссертационного Совета Доктор технических наук, профессор

научно-институт

Петухов В.А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Решение проблемы управления процессами технического обслуживания (ТО) и ремонта судовой техники и судна в соответствии с международными стандартами качества и встраивания ее в систему управления безопасностью (СУБ) требует формирования научно обоснованной связи между анализируемым результатом функционирования системы и изменениями конфигурации системы ТО и ремонта

Действующий с 1987 года РД 31.20 50 «Комплексная система ТО и ремонта судов» фиксировал высокий уровень системы управления ТО и ремонтом отечественного морского флота Однако, к сожалению, в последующем эти позиции были в значительной мере утрачены. Появились ряд иностранных руководств и стандартов описывающих принципы формирования систем управления ТО, которые устанавливают обратную связь объект ТО-конфигурация ТО на основе анализа эксплуатационных данных об отказах В тоже время, имеющимися Руководствами не предусмотрено использование результатов ТО для изменения системы ТО при отсутствии отказов, а научно обоснованная сторона решения проблемы не раскрывается Отказ является редким событием в силу профилактических свойств системы ТО, что сужает информационную базу принимаемых решений, поэтому должны быть найдены пути применения результатов ТО

Успешное управление процессами ТО и ремонта, обеспечивающими необходимый уровень безопасности, требует единой системы оценок последствий принимаемых решений, поэтому рекомендованная ИМО формальная оценка безопасности должна стать важнейшей компонентой технологии управления ТО Решение этой задачи позволяет сформировать на современном научном уровне необходимые связи управления ТО с СУБ судна и судоходной компании и влияние принимаемых решений на конкурентоспособность судна и компании.

Другой аспект актуальности проблемы совершенствования управления ТО судов состоит в применении современных технологий, когда осуществляется переход от детерминированных или интуитивно принимаемых решений к решениям, принимаемым в результате вероятностного анализа последствий по научно-обоснованным алгоритмам. Это обеспечит минимизацию «человеческого фактора» в управлении ТО

Объектом исследования являются системы управления ТО судового оборудования и процессы ТО и ремонта судов. Цель работы - теоретическое обобщение и решение крупной научно-технической проблемы создания системы ТО и ремонта судов, управление в которой осуществляется с учетом последствий отказов и

принимаемых решений для обеспечения конкурентоспособности и безопасности судов

В связи с поставленной целью в работе решены следующие задачи

1 Построения системы управления ТО и ремонтом судовых технических средств соответствующей требованиям МКУБ и учитывающей частоту и последствия отказов

2 Формирования связей между результатом функционирования ТО и ремонта и конфигурацией этой системы через процедуры изменения процедур ТО и ремонта

3 Определения содержания информационной системы управления ТО и ремонтом, как эффективной и позволяющей минимизировать «человеческий фактор» в управлении

4 Организации обратной связи закономерность и результат изменения технического состояния (ТС) - изменение конфигурации ТО, создания и исследования модели функционирования СТС в рамках планово-предупредительной системы ТО и ремонта с применением различных методов ТО и ремонта

5 Учета детерминированной и случайной компонент скорости изменения ТС, а также периодичности контроля и выполнения ТО и ремонта в модели функционирования СТС и их компонент

6 Исследования свойств системы объект- подсистема ТО и ремонта с точки зрения результатов функционирования в зависимости от управляющих воздействий, в том числе возможности оптимизации системы ТО.

7 Разработки метода и алгоритма формирования системы ТО и ремонта СТС на основе анализа рисков и определения принципов управления ТО с учетом рисков

8 Разработки методики определения профилактических свойств ТО на основе оценки приемлемых рисков

9. Демонстрации на примерах главных и вспомогательных дизелей, других технических средств действия основных положений разработанных методов обработки эксплуатационных данных и алгоритмы формирования и управления ТО

Методы решения поставленных задач. В работе использованы теоретические методы исследования и метод пассивного эксперимента Были использованы методы имитационного моделирования процессов технической эксплуатации на персональном компьютере Эксплуатационные ситуации с изменением ТС моделировались с применением метода статистических испытаний, а действия судового механика имитировались в соответствии с алгоритмом идентичным содержанию требований действующих на судах нормативных документов

Фактические данные по изменению ТС элементов судовой энергетической установки обрабатывались в соответствии с методами математической статистики для цензурированных и оконченных выборок. На защиту выносятся:

- математическая модель функционирования СТС в рамках планово-предупредительной системы с применением различных методов ТО,

- результаты исследования свойств системы объект-подсистема ТО и ремонта с точки зрения результатов ее функционирования в зависимости от управляющих воздействий,

- метод и алгоритм формирования конфигурации ТО на основе рекомендованной ИМО формальной оценки безопасности,

- метод определения требуемых профилактических свойств ТО;

- результаты решения задачи по минимизации затрат на ТО с учетом последствий отказов;

- метод управления ТО СТС на основе учета рисков и резерва бюджета на ТО судна и его СТС,

- методика формирования решений по корректировке ТО СТС на основе анализа результатов ТО и рисков.

Научная новизна состоит в том, что впервые. 1 Дано математическое описание свойств применяемых методов ТО судового оборудования и построена модель его функционирования в рамках планово-предупредительного ТО, определенного системой действующих нормативных документов и учитывающего различные составляющие скорости изменения ТС, периодичности контроля и ТО, 2. Разработана методика и произведено сравнение результатов моделирования процессов технической эксплуатации для линейной и нелинейной закономерности изменения ТС, которые могут быть использованы для различных СТС при определении параметров конфигурации ТО; 3 Разработана методика использования результатов ТО для формирования и корректировки его параметров в соответствии с международными стандартами качества; 4. Разработан метод и алгоритм формирования системы ТО и управления в ней на основе анализа и управления рисками с учетом резерва бюджета ТО, 5 Решена задача определения периодичности ТО, при которой обеспечиваются минимальные затраты на ТО, Достоверность научных положений подтверждается:

- корректным использованием апробированного математического аппарата (теории вероятностей, планирования эксперимента, имитационного моделирования на ЭВМ),

- использованием значительного статистического материала по изменению технического состояния СТС,

- успешным практическим использованием на судах ряда положений диссертации и РДЗ1 20 50-87 с момента введения в действие,

- согласованностью результатов работы с исследованиями других авторов,

- положительными результатами обсуждений докладов на конференциях и семинарах различных уровней

Практическая ценность заключается в том, что на основе результатов выполненных исследований предложены научно обоснованные практические методы формирования связи эффективность системы ТО СТС - конфигурация системы ТО Впервые, предложены практические способы учета фактического изменения ТС, его случайных отклонений, последствий отказов для принятия решений по изменению системы ТО в процессе эксплуатации. Предлагаемые решения находятся в рамках положений определенных нормативными документами и являются практической реализацией их требований

Реализация результатов работы: результаты работы были использованы для создания РД 31 20 50-87 « Комплексная система ТО и ремонта судов. Основное руководство», для создания стандарта предприятия Балтийского морского пароходства СТП 218-27-83 Результаты исследований применяются в своей деятельности Судоходной Управленческой Компанией Афалина, а также использовались при написании учебника по дисциплине «Управление технической эксплуатации судов» и подготовке к изданию учебника «Техническое обеспечение безопасности судов»

Апробация: результаты работы докладывались на различных конференциях и семинарах в период с 1983 по 2006 годы Ежегодно на конференциях профессорско-преподавательского состава

Государственной Морской Академии имени адмирала С О Макарова в период с 1983 по 2006 г г В рамках постоянно действующих семинаров Дома Ученых Санкт-Петербурга «Информационные технологии в транспортной и стационарной энергетике» в 2002 г и «Энергетики» в 2006 году, на конференции « В память В А Ваншейдта» в 1990г, на семинаре для официальных дилеров компании Са1егр111аг «Современные профилактические системы ТО и обеспечение запасными частями»

Публикации Основные научные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в четырех работах, напечатанных в изданиях, соответствующих «Перечню периодических научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публиковать основные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора наук», одном руководящем документе (РД) министерства морского флота СССР, одном стандарте предприятия (СТП), а также в 24-х других научных публикациях

Личное участие автора Постановка и решение научно-технической проблемы принадлежит лично автору, научные интересы которого сформированы в процессе работы на кафедре «Материаловедения и технической эксплуатации флота 1980-2007 годы Исследования включенные в РД 31 20 50-87 « Комплексная система ТО и ремонта судов Основное руководство» и стандарт предприятия СТП218-27-83 выполнены совместно с к.тн, доцентом Гальпериным ММ и инженером Ерминым ЕМ. в рамках хоздоговорной научно-исследовательской работы.

Объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и приложений Содержит 381 страниц текста, в том числе 24 таблицы и 65 рисунков, а также 111 приложений в отдельном томе Список литературы включает 148 наименований библиографических источников

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, показана ее научная и практическая значимость, сформулированы цель и основные положения, выносимые на защиту

Первая глава посвящена анализу работ по построению систем ТО и ремонта судов и управлению в ней с учетом последствий принимаемых решений и постановке задачи исследования.

В публикациях Дж. Моубрея выделяются три этапа в развитии систем управления ТО сложных объектов Применительно к отечественному морскому флоту известны интенсивные исследования рубежа 60-70 годов, соответствующие второму этапу этой классификации, которые выполнялись ЦНИИ морского флота под руководством Драницына С H в области разработки и внедрения непрерывной системы ТО и ремонта судов Ее внедрение обеспечило существенное увеличение межремонтного периода судов и уменьшение объема ремонтов

Третий этап развития систем управления ТО в западных источниках был назван переходом к Reliability Centered Maintenance (RCM) или системе ТО формируемой и управляемой в соответствии с принципами надежности. В этот период в СССР многими организациями связанными с эксплуатацией морского флота при координации ЦНИИ морского флота проводились исследования в области разработки и внедрения Комплексной системы ТО и ремонта судов (КСТО и Р), основная идея внедрения которой, состояла в переходе на ТО и Р судов и судовых технических средств (СТС) по состоянию Результатом этой работы явилось введение в действие одноименного Руководства в 1987 году, которое сохранило актуальность до настоящего времени. На момент принятия КСТО и Р могла считаться синонимом RCM

С позиций сегодняшнего дня концепция RCM по вкладываемому смыслу отличается от КСТО и Р, т к. этот документ в значительной мере

посвящен применению ТО по состоянию, которое является лишь одной из возможных технологий используемых в системе ЯСМ Ряд аспектов управления ТО на основе анализа рисков, получившие развитие в последние годы, пока не получили закрепления в нормативной базе посвященной управлению ТО судов и в практике построения системы ТО в рамках СУБ судов и Компаний

Обращают на себя внимание ряд публикаций П Барингера, в которых автор показывает механизм влияния надежности различных объектов на конечный результат функционирования предприятия Им обозначены пять последовательных стадий в развитии управления ТО Применяемая система управления ТО судов в России находится на второй или, в лучшем случае, на третьей стадии Что связано с недостаточностью проработки различных аспектов оценки эффективности управления ТО судов и технологии применения современных систем управления, причем на уровне доступном суперинтендантам судоходных компаний

Тк. инженерный департамент компании связан с объективно случайными потребностями в средствах из-за возможных отказов, принятие совместных управленческих решений с коммерческим департаментом возможно лишь в вероятностно определенной области Анализ публикаций показывает, что управление процессами ТО и ремонта судовой техники соответствующее стандартам качества должно иметь связь с анализируемым результатом работы системы ТО и с изменением ее конфигурации За прошедшие десять лет построения и сертификации СУБ, управлению ТО уделялось недостаточное внимание И, в первую очередь, нет процедур изменения системы ТО и ремонта

Важнейшей компонентой технологии управления ТО должна стать, так называемая, формальная оценка безопасности, т к позволяет создавать более эффективные алгоритмы управления и уменьшать влияние «человеческого фактора » в управлении ТО

Многими авторами отмечается факт существования препятствий для определения эффективной конфигурации системы ТО из-за недостатка или даже отсутствия необходимой информации, в первую очередь, - об отказах Наиболее доступной и полной является информация о результатах контроля состояния выполненного при ревизиях По этой причине она должна стать основой для анализа эффективности функционирования ТО и выработки управленческих решений

Можно констатировать, что существует необходимость формализации прослеживаемой связи техническое состояние — изменение технического состояния - фактические профилактические свойства системы ТО - уровень безопасности — затраты на функционирование системы - сравнение с целевыми значениями — принятие решения об изменении конфигурации системы ( или целевых

значений) - изменение технического состояния в условиях новой конфигурации системы ТО и ремонта

Профилактические свойства, как характеристика ТО и ремонта, в случае отсутствия отказов оказываются неизвестными, а, если отказы имеются - как правило, определенными весьма приблизительно Таким образом, должны быть найдены способы косвенной оценки профилактических свойств системы в условиях недостатка или отсутствия информации об отказах

Относительно затрат на ТО и ремонт, должны рассматриваться не только величины фактических затрат времени и средств, но и потенциально возможные затраты, которые могли бы возникнуть в связи с отказами, но не возникли ввиду редкости подобных событий Также должны учитываться величины неиспользованных ресурсов при преждевременной (до отказа) замене деталей Это способствует уменьшению неправильных решений в части изменения системы ТО

Принятие решения об изменении конфигурации системы ТО и ремонта должно базироваться на описании свойств применяемых методов ТО. Должна быть установлена численная связь между периодичностью ТО, контроля и профилактическими свойствами системы, продолжительностью цикла эксплуатации, затратами на ТО по видам (плановое и неплановое), использованным ресурсам и тд На основе этого должны существовать алгоритмы формирования и корректировки системы ТО, что позволит уменьшить влияние управленческих ошибок.

Выполненный анализ работ по проблеме применения современных технологий в управлении процессами ТО и ремонта показывает, что, имеются описания современных систем управления ТО. Однако в своем большинстве они носят рекламный характер и информируют скорее о существовании «ноухау», чем о деталях функционирования и построения Во второй главе рассмотрены вопросы математического моделирования процессов технической эксплуатации судовых технических средств в рамках подсистемы ТО и ремонта

В основе модели технической эксплуатации лежит модель изменения ТС Известны аналитические модели изнашивания, которые получили свое развитие в трудах Крагельского И В , Гаркунова Д Н., Хрущова М М, Проникова A.C., Погодаева Л.И. и др. Традиционно эти модели используются на этапе создания новых технологий обработки, создания и исследования материалов, участвующих в процессе изнашивания, выяснения причин низких эксплуатационных качеств и т п

Аналитические модели представляют собой строго обоснованное описание процессов изнашивания и отличаются полнотой учитываемых факторов, при этом широко используются экспериментальные данные, а также эксплуатационные данные по износам. Однако с их помощью сложно моделировать случайные эксплуатационные факторы,

действующие в интервале между ТО Возможно применение регрессионных моделей для моделирования связей между скоростью износа, эксплуатационными и конструкционными факторами

Другим направлением в моделировании процессов изменения ТС является применение статистических моделей Наибольшее распространение получили марковские модели Их применение ограничивается недостаточной статистической информацией и усугубляется с увеличением числа выделяемых возможных состояний и сложностью учета свойств планово-предупредительной системы ТО

С учетом этого, для описания процессов изменения ТС предлагается модель его детерминированного изменения со случайной компонентой А для моделирования процесса технической эксплуатации модель изменения ТС объединяется с соответствующим алгоритмом действий судового механика, определенным действующими нормативными документами и существующей практикой С применением метода статистических испытаний выполняется пошаговое моделирование эксплуатационных ситуаций, заканчивающихся плановым или вынужденным ТО При описании процесса деградации ТС во времени (t) используется скорость его изменения

y(t) = A(t)f(t) (1)

Здесь A (t) является случайной величиной, а математическое ожидание процесса f(t) является какой-либо монотонной функцией определенной по результатам ТО и диагностирования или постоянной величиной Следует заметить, что процедура моделирования, как правило, не вызывает затруднений, что и было сделано для сравнения результатов линейного и нелинейного моделирования (см главу 3).

Наиболее полная информация о фактическом ТС доступна в результате ТО. Поэтому трудно исполнимо получить фактические зависимости от времени для скорости изменения ТС, отличные от линейных Большинство результатов работы приведено для линейных закономерностей, которые к тому же, более компактны

Для получения универсально применимых результатов, при моделировании величина износа нормируется диапазоном изменения технического состояния от исходного до отказа (YOTK - Y0), время -средней наработкой до отказа (Тср), тогда изменение ТС описывается простейшим уравнением у= a t Где а - относительная скорость изменения ТС, изменяющаяся в интервале 0-1 и с тем же законом, что и абсолютная скорость изменения ТС и с тем же коэффициентом вариации Vv Однако, в результатах должны быть учтены поправки учитывающие связи между медианными и средними наработками до отказа Тср = Тм /к„ на которые указывалось в известной работе Проникова А С Также учитываются связи между коэффициентами вариации для скорости

изменения ТС и наработок до отказа Уу = Р(У,) Необходимость определения этих связей вызвана тем, что характер информации о ТС и его изменении может быть различным. В работе большинство результатов нормировано средней наработкой до отказа, а исходной информацией является коэффициент вариации для скорости изменения ТС Уу На рис 1 представлены, как пример, отмеченные связи для закона Вейбулла.

Рис. 1 Коэффициент связи между средними и медианными наработками до отказа ( КО и между коэффициентами вариации для наработок до отказа определенных непосредственно (У() и по скорости изменения ТС (Уу)

Для интерпретации результатов возникла необходимость введения некоторых понятий. Так, была определена вероятность предупреждения отказов системой ТО, как вероятность того, что при выбранных параметрах системы ТО и имеющемся возможном разбросе скорости изменения ТС объекта, ТО будет преждевременным ши своевременным Под своевременным ТО понимается, ТО выполняемое при достижении неудовлетворительного состояния В работе риск определяется как произведение вероятности на величину последствий отказа, т к такая трактовка хорошо вписывается в основные зависимости, описывающие вероятные расходы на ТО.

Для определения расходов на эксплуатацию в единицу времени, определен эксплуатационный цикл как интервал времени от момента окончания ТО данного вида до момента окончания следующего ТО этого же вида Т е включает период использования между ТО и продолжительность ТО Если у объекта предусматривается несколько видов ТО, то и эксплуатационных циклов будет столько же Часто эксплуатационник не имеет полной информации о категориях структурных параметров, соответствующих аварийному состоянию и соответствующих критическому уровню предельного состояния, на

основании которых определяется величина предельно-допустимого значения структурного параметра задаваемая инструкцией по эксплуатации. В таком случае момент наступления последствий возможного отказа может быть определен лишь косвенно

Для определения вероятности отказа (О) по известной вероятности (1-/^) достижения неудовлетворительного состояния (потенциального

отказа) предлагается воспользоваться выражением, которое, по нашему мнению, соответствует пониманию их связи, изложенному в работах Проникова А.С и Ефремова Л В

е = (1-яч,)=(1-р;)х(1-у)х0,5 (2)

где (1- у) - предполагаемая вероятность достижения предельного состояния при достижении назначенного заводом-изготовителем предельно-допустимого значения структурного параметра, (1 _ р'^) -

вероятность достижения назначенного уровня предельного состояния или неудовлетворительного состояния В таблице 1 представлены исходные данные модели для применяемых методов ТО

Исходная информации при моделировании процессов ТЭ таблица 1

Группы параметров Исходная информация моделирования Метод ТО

Р С О к

Описание процесса изменения ТС Закон распределения скорости изменения ТС + + + +

Коэффициент вариации скорости изменения ТС или наработок до отказа V, + + + +

Средняя наработка до отказа Тср или медианная наработка Тм + + + +

Описание категорий ТС аварийного Уотк + + + +

Неудовлетворительного ^неуд + + - +

Удовлетворительного V 1 та - + - +

Хорошего У0 + + + +

Особенности алгоритма контроля ТС Правило изменения периодичности контроля - + - +

Алгоритм прогноза изменения параметра - + - +

Продолжение таблицы 1

Особенности применения Величина допустимого отклонения назначенных моментов ТО и контроля ТС + + +

Примечание к таблице Р- регламентный метод, С- по состоянию, О— по отказам, К— комбинированный

На интервале времени, равном периодичности ТО или контроля определяется случайная реализация скорости изменения ТС и соответствующая величина структурного или диагностического параметра как приращение от предыдущего случайного значения при ТО по состоянию и комбинированном ТО или исходного состояния при регламентном ТО. В зависимости от обнаруженного состояния процесс изменения ТС заканчивается плановым или вынужденным ТО или процесс продолжается далее до следующего контроля или ТО.

Результаты многократных реализаций циклов эксплуатации позволяют определить параметры, приведенные в таблице 2

При определении случайных приращений скорости изменения ТС использовались известные алгоритмы преобразования генерированных случайных величин равномерного распределения в случайные величины соответствующего распределения.

Результаты моделирования_таблица 2

Данные Результаты

моделирования

применении методов ТО

О Р С К

Вероятность предупреждения отказа + + + +

Вероятность своевременного ТО - + + +

Вероятность преждевременного ТО - + - +

Средняя наработка до отказа + + + +

Продолжительность цикла эксплуатации - + + +

Использованный ресурс - + + +

Вероятность регламентного ТО - - - +

Вероятность ТО по состоянию - - - +

Затраты за цикл эксплуатации + + + +

Затраты на плановое ТО за цикл эксплуатации - + + +

Затраты на неплановое ТО за цикл + + +

эксплуатации

Удельные затраты на ТО + + + +

Продолжение таблицы 2

Удельные затраты на плановое ТО - + + +

Удельные затраты на неплановое ТО + + + +

Удельные затраты на ТО по состоянию - - + +

Удельные затраты на регламентное ТО - + - +

Количество проверок за цикл - - + +

Удельные затраты на контроль - - + +

Коэффициент готовности (*) + + + +

Коэффициент технического использования (*) + + + +

Примечание (*) коэффициенты готовности и технического использования могут быть получены при введении дополнительных исходных данных о продолжительности планового ТО и восстановления после отказа

В третьей главе исследуются свойства методов ТО Цель исследования свойств - предсказание эффектов на результат функционирования ТО в зависимости от параметров конфигурации При применении различных методов ТО в качестве результата их использования применяются параметры, приведенные в таблице 2

В качестве параметров конфигурации изучались применяемый метод ТО, периодичность ТО, контроля, соотношение между параметрами неудовлетворительного и неработоспособного состояний, применение прогнозирования для назначения ТО или контроля и др

При выборе различных вариантов конфигурации системы ТО и ремонта необходимо обеспечить объективную сравнимость результатов Таким условием была определена одинаковая величина вероятности предупреждения отказов (Р„р) ТО в течение эксплуатационного цикла

Увеличение расходов или трудоемкости вынужденного ТО описывается коэффициентом последствий Ввиду того, что при

определении трудоемкости ТО или расходов за цикл эксплуатации используются аналогичные формулы, поэтому использовался термин затраты на ТО, которые обозначены как УУ

В структуре затрат на ТО существенную величину составляют расходы на сменно-запасные части (СЗЧ) Когда предусмотрена замена в профилактических целях или до наступления отказа, в остальных случаях, утрачивается часть их стоимости, поэтому по Шилдсу

= С (1-Я) (3)

здесь С- стоимость детали, Я- использованный ресурс

Увеличение расходов на СЗЧ зависит от имеющейся информации об неудовлетворительном и неработоспособном состояниях Если известно аварийное значение структурного параметра, то по нему определяются

расходы на СЗЧ, если неизвестно - по неудовлетворительному состоянию

Учитывая приведенные соображения для анализа удельных затрат все они делятся на две группы первая - независящая от продолжительности цикла эксплуатации и вторая - затраты на СЗЧ -которая от нее зависит

м>*= \*>+ м>, (г) (4)

и преобразуется в абсолютные единицы ¥/= Ш„п м>, где

м,= [Р„р(1-К) + К]К V, =

(5)

=1

Учитывая то, что заменяется обычно несколько деталей, то коэффициент К„ есть относительная стоимость детали

К„ = С, / Ж„л , где С, - стоимость ¡-ой детали Функция увеличения расходов на 1- ю деталь представляет собой

Г„ = 1+Я,ост (6)

Для управления ТО важны затраты в единицу времени. Поэтому они отнесены к продолжительности цикла эксплуатации, которая при применении регламентного ТО должна определяться с учетом вероятности завершения цикла плановым (АТрег + Тт )Р„р, или неплановым ТО ( Т„т +Тотк) (1- Рпр) и представляется как.

Трег — (АТр^ + Тт )Рпр+ ( Тяпл + Тотк) ( 1- Р„р) (7) здесь АТрег- периодичность регламентного ТО; Татк - средняя наработка до отказа, цензурированная применением регламентного ТО

В исследованиях затрачиваемое время на ТО в продолжительности цикла не учитывались, но разработанная модель позволяет это сделать Выражение для продолжительности цикла будет-Трег ' АТрег Рпр^~ Тотк( 1- Рпр) Для ТО выполняемого по состоянию, аналогично, отличие лишь в величинах средней наработки до отказа, наблюдаемой при реализации метода и наработки между ТО.

Когда применяется комбинированный метод, те возможны как регламентные ТО с вероятностью Ррег, так и ТО по состоянию с вероятностью Рсост, продолжительность эксплуатационного цикла может быть определена из графика аппроксимированной зависимости

В том случае, если часть ТО осуществляется по регламенту с вероятностью Ррег и часть по состоянию с вероятностью Рсост , функция увеличения расходов на 1 -ую деталь будет равна

«[1 + Я, асЛ Ррег + I* + 0 '" „еуЛ Рсосп, &

Когда деталь достигает предельного состояния функция увеличения расходов на нее г„=1, ввиду того, что для эксплуатационника Я, ос„, =0 Удельные затраты на ТО определяются суммой двух функций

л)сост /

Г^к/Т^ + м,,®/^ или + (Ю)

сост сост

При применении комбинированного метода аналогично В приведенных формулах для удельных расходов на СЗЧ можно выделить основную компоненту

и (11)

СЗЧ гр

рег

С ее помощью расходы определяются простым умножением на С,

Полученные выражения для определения затрат использовались для анализа эффективности метода ТО и определения параметров его применения Рис.2-9 иллюстрируют, как пример, полученные зависимости для линейного закона изменения технического состояния и скорости его изменения распределенной по закону Вейбулла с коэффициентом вариации (Уу =0.4) Все временные параметры нормированы величиной средней наработки до отказа

Исследование влияния нелинейности процесса изменения ТС было осуществлено по зависимости вида У - аг" Для обеспечения объективности сравнения с линейной моделью были приняты условия, средняя наработка до отказа при линейном и нелинейном законе одинаковые, одинаковые коэффициенты вариации для наработок до отказа, законы распределения скорости изменения технического состояния одинаковы

Для определения задаваемых величин коэффициентов вариации скорости изменения технического состояния и коэффициента связи между медианной и средней наработками, были получены зависимости, аналогичные, представленным на рис 1 для линейного закона, но с различными значениями показателя степени п=0,25-2

Исследования показали, что результаты линейной модели вполне могут быть использованы для сравнительных исследований в случае, если не учитываются расходы на СЗЧ, т к. влияние нелинейности на продолжительность цикла при одних и тех же профилактических свойствах системы (Рпр ) весьма незначительно Они могут быть использованы для анализа расходов на СЗЧ, если детали заменяются по назначенному ресурсу В тоже время отмечается значительное влияние на расходы на СЗЧ коэффициента вариации скорости изменения ТС

Если рассматривать в качестве базы для сравнения методов их одинаковые профилактические свойства, то расходы на выполнение ТО, без учега затрат на СЗЧ будут определяться множителем УТщ,^ На рис 10 представлен пример зависимости величины 1/Т]№кла от вероятности предупреждения отказов В данном случае рассмотрен вариант с коэффициентом вариации для скорости изменения

w/Tu,

0,2 0,3 04 0,5 06 0,7 08 09 1

at;

рег

Рис 2. Зависимости для Р, Room, Трег от интервала регламентного ТО АТрег

пр,

Рис.4 Удельные расходы на регламентное ТО в зависимости от вероятности предупреждения отказов

ансуд 0 1

рис.3. Удельные расходы на СЗЧ при регламентном методе ТО в зависимости от вероятности предупреждения отказов Р„р,

рис 5. Зависимость вероятности предупреждения отказов при ТО по состоянию от интервала между контрольными операциями.

т,

комб

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 О

1 у = -( 1242Х2 +1 Я! = 0 __|__|_ 041 961 5х- )00 09- I

—

1/

♦

I

|

(

рис 6 Зависимость остаточного ресурса при ТО по состоянию от интервала между контрольными операциями

прогнозом

0,5

АТ,

рег

рис 8 Аппроксимированная зависимость продолжительности цикла эксплуатации при применении комбинированного метода

1/ВАТрегС прогнозом

1/8ДТ„ 1/4ДТ™

рег

■■рег

Рис 7 Зависимость вероятности предупреждения отказов при комбинированном ТО от периодичности ТО и формы контроля между ТО

рис 9 Зависимость остаточного ресурса при комбинированном ТО от периодичности ТО и формы контроля между ТО,

анеуд ""0 9

1/Т

и 1 п

1,0 2,5 4,5

0,6 0,7 0,8 0,9

Рис 10 Параметр 1/Тцикла для различных вариантов методов ТО

Рис 11 Оптимальная вероятность предупреждения отказов системой регламентного ТО

технического состояния Уу=0.4, с распределением по закону Вейбулла ТО по состоянию рассмотрено для параметра неудовлетворительного состояния (анеуд) соответственно равного 0,7 0,8 и 0,9 Для комбинированного метода на графике представлены кривые 1/Тщкда с различным количеством контрольных операций между ТО -2, 4 и 8 при параметре неудовлетворительного состояния а=0,9.

Введение соответствующего нормирующего множителя, который учитывает соотношение расходов на СЗЧ и на другие составляющие расходов (оплату труда, и др ), в сумме с кривой расходов на выполнение собственно ТО позволяет получить кривую суммарных удельных расходов. Исследование таких сумм показывает, что могут обнаруживаться точки минимальных удельных расходов На рис 11 приведен пример зависимостей для логнормального закона при коэффициенте вариации скорости изменения технического состояния У=0 5 , где коэффициент К учитывает увеличение расходов на выполнение вынужденного ТО, а Кп - величину расходов на сменные детали по отношению к расходам на выполнение регламентного ТО

Увеличение коэффициента вариации скорости изменения ТС (V) способствует смещению оптимальной точки в область меньших значений вероятности предупреждения отказов и в тоже время этот

оптимум становится менее выраженным Уменьшение коэффициента вариации приводит к увеличению возможного выигрыша по сравнению с неоптимальными значениями

Расчетные величины удельных расходов определенных с применением различных законов распределения для скорости изменения ТС близки друг другу, величина расходов при законе Вейбулла наиболее пессимистична при высоких профилактических свойствах системы ТО В четвертой главе рассмотрены вопросы учета рисков в ТО судна Рассмотрены существующие способы количественной и качественной оценки рисков. В контексте управления процессами ТО, анализ рисков, должен включать, по крайней мере, два этапа 1 первоначальное формирование системы ТО с учетом анализа рисков, 2 Эксплуатационный этап постоянного улучшения системы, как реакция на возникающие отказы или фиксацию соответствующего технического состояния в процессе ТО Очевидно, что должны быть заранее предусмотрены варианты управленческих решений по ТО в зависимости от величины риска, целью которых должно быть его разумное уменьшение В таблице 3 представлены варианты таких решений

Поскольку риск измеряется, в том числе, величиной последствий, их денежная оценка предпочтительна, т к легче выполняется расчет экономической эффективности мероприятий по сокращению рисков

При управлении рисками система ТО СЭУ должна учитывать наибольшие величины последствий для судна, а такими из ее элементов обладают отказы главного двигателя

Величина и частота последствий известна из анализа страховых исков Их ценность состоит в том, что учитывает весь комплекс последствий, т е в таком случае нет необходимости в построении дерева

На основании данных Британского МАЮ, японского морского исследовательского института, данных исследований шведского клуба страховщиков и других источников были определены параметры матрицы рисков для механической части судна

Категории последствий для СЭУ, определенные по последствиям отказов главного двигателя и величине стоимости уборки нефтепродуктов следующие

1 Критические -Более 500 тыс $, более 100 т нефтепродуктов разлива,

2 Опасные -100 -500 тыс $, 1-100 т нефтепродуктов; 3 Существенные 10 - 100000 $, 200-1000 кг нефтепродуктов, 4 Значительные - 1000-10000$, 50-200 кг нефтепродуктов, 5 Незначительные -< 1000 $, менее 50 кг нефтепродуктов По частотам 1 Невероятное Меньше 0 001 случаев/ год , 2 Маловероятное 0 001-0,01 случаев / год, 3 Редкое 0 01-0 1 случаев / год ,4 Возможное О.Ыслучаев/год ,5 частое >1 случаев / год

Категории риска и принимаемые решения по управлению ТО

таблица 3

Категория риска Принимаемое решение по управлению ТО

Недопустимый должны быть приняты решения для уменьшения недопустимого риска ( изменение режимов нагружения, программы вывода на режим, применяемое топливо и масло, изготовители и поставщики СЗЧ и т п ),

Высокий должна быть увеличена вероятность предупреждения отказа системой ТО, введением дополнительного вида ТО или уменьшения периодичности существующего ТО, мониторинга ТС, введением дополнительного контроля ТС (учащения, если он уже есть) и процессов, применение превентивной замены компонент

Умеренный Модернизация конфигурации системы ТО на основе экономической эффективности через изменение периодичности ТО, мониторинг ТС

низкий Выполнение ТО по отказам

Отказ главного двигателя по данным исследований НИИ морского флота Японии в 63% случаев создает опасную ситуацию, кроме того, отказы большинства его компонент приводят к значительным расходам. Отказы остальных компонент механической установки согласно данным того же института обычно не приводят к опасным ситуациям Можно утверждать, что отказы этого оборудования опасны своими суммарными последствиями, т к могут привести к превышению объема вынужденных работ над величиной резерва ресурсов на ТО и привести к опасности утратить планово-предупредительный принцип системы ТО

Суммарный риск, который включает риски по отдельным работам не должен выходить за соответствующие рамки Для того, чтобы учесть суммарный риск для всей СЭУ, он представляется суммой совместных событий, ограничившись первым членом для суммы событий

(12)

<=|

Используя соотношение между плановыми расходами на ТО частей судна были определены величины недопустимых суммарных рисков отказов по частям судна исходя из известных плановых расходов на ТО судов пароходства (см табл 4) А для судов в целом определены величины категорий рисков на основе 20% максимально-допустимого объема вынужденных работ над планом (см табл. 5) Приведенные границы

рисков на этапе эксплуатации должны быть уточнены на основании фактически возникающих последствий отказов, что может привести к перераспределению рисков по частям судна и оборудованию

Недопустимые риски по частям судна для различных судов пароходства

таблица 4

параметры судно

Контейнеровоз балкер К.О-ИО 110-110 ЯО-ЯО ио-яо ' " 1 1Ю-Ш 1 1 <и 33 « £ т £ ° я ю 3 а

Дедвейт 103, т 6,3 35 6,1 22,1 18,5 4,7 17,9 11,4

возраст 20 15 20 19 18 10 7 23

Недопустимый риск, 103 $/год, более 70 94,2 118 130 122 66 102 84

Недопустимые риски по частям судна не более, 103 $/год корпус 22,4 30,1 37,7 41,6 39 21 32,6 27

Устройства 8,4 11,3 14 15,6 14,6 7,9 12,2 10

Главный двигатель 7 9,4 11,8 13 12,2 6,6 10,2 8,4

Вспом котлы 1,4 1,9 1,3 2,6 2,3 1,3 2 1,7

ДГи всп,мех 9,1 12,2 15,3 17 16 8,6 13,2 11

Системы 7,7 10,3 13,9 14,2 13,98 7,6 11,8 8,9

Электро-оборудов 14 19 23 26 24 13 20 17

Таким образом, суммарный риск, как вероятный объем вынужденных работ должен быть Я,1едопустгшы(1 > 0,2 ■ 8пгто, высокий

$пгш0 < Явысокий < 0,2 8пгто, умеренный, при котором возможно изменение конфигурации ТО в соответствии с экономической эффективностью 0,05-5пгто < Яужреш1Ы, <0,1 5„„и„, низкий риск, когда

возможно выполнение ТО по отказам Я < 0,05 „

Низлии 7 ПсшО

Определены среднегодовые риски по элементам главных малооборотных и среднеоборотных дизелей на основе обработки страховых претензий.

Категории рисков для различных судов пароходства_таблица 5

параметры судно

Контейнеровоз балкер ЯО-ЯО ЯО-ЯО ЯО-ЯО ЯО-ЯО яо-ш Контейнеровоз

Дедвейт Ю3, т 6,3 35 6,1 22,1 18,5 4,7 17,9 11,4

возраст 20 15 20 19 18 10 7 23

Расходы на ТО, 103 $/сутки 1,2 1,62 20,2 22,3 20,9 11,2 17,4 14,3

Недопустимый риск, $/сутки 192 258 322 356 334 180 280 228

Риск в год более, 103 $/год Недопустимый 70 94,2 118 130 122 66 102 84

высокий 35 47,1 59 65 61 33 51 42

умеренный 17,5 23,5 29,5 32,5 30,5 16,5 25,5 21

низкий 8,8 11,7 14,7 16,3 15,2 8,25 12,7 10,5

Установлено, что суммарные фактические риски для среднеоборотных дизелей не укладываются в пределы допустимых рисков определенных как 20% резерв для среднегодовых затрат на их ТО. Для малооборотных дизелей величина среднегодового риска близка к величине недопустимого риска, которая, в случае необходимости, может быть откорректирована за счет уменьшения недопустимого риска для других компонент судна В тоже время для судов со среднеоборотными дизелями коррекция недопустимых величин рисков должна быть более существенной

Следует ожидать, что соблюдение условий не превышения риска для каждой работы обеспечит соблюдение условий для суммы. Но обеспечить это правило для отдельной работы вряд ли возможно, поэтому, чтобы выполнить условие допустимости риска потребуется корректировка системы ТО по тем работам, за счет которых суммарные риски будут снижены, причем с наименьшими затратами Для определения этих работ будет полезен показатель удельного риска-

Чем больше удельный риск, тем меньшей величиной объема планового ТО он будет уменьшен

Чтобы быть экономически эффективным, увеличение удельного объема плановых расходов за цикл эксплуатации должно быть меньше уменьшения удельного объема предполагаемых неплановых расходов или уменьшения риска

W Р W (1 -Р ) Д(——-Т.) < д[ ит v-"21] (14)

^цикпо 'цикла

С помощью вычисления компонент неравенства с использованием результатов моделирования определяется эффективность снижения риска Уменьшение риска может сопровождаться поиском периодичности ТО, при которой будет обеспечен минимум суммарных затрат.

Учитывая то, что учет предполагаемых затрат не всегда понимаем, может быть определена цена уменьшения риска до допустимого значения. При этом было принято, что Компания устанавливает свой допустимый резерв по расходам (обычно 10-20%), который будет обеспечен при условии примерного равенства величины суммы рисков за какой-либо период и величины планового резерва.

Величина риска за цикл эксплуатации определяется как-W (1 - Р ) W К (1 - Р )

Rlsk = --_-ml

цикла Т

^ цикла

W

или в процентном соотношении к планируемым затратам

К И — Р ^ АТ = Т"Р = К ■ /100% (15)

цикла

Имея эту зависимость, могут быть определены интервалы регламентного ТО, при которых будет обеспечен риск, не превышающий резерв имеющихся ресурсов, те когда риски сбалансированы величиной запланированного резерва средств на выполнение ТО судна Понимая при этом, что потребность в их будет реализовываться в длительном промежутке времени

При построении системы ТО на основе анализа рисков в области умеренных рисков экономическая эффективность принимаемых мер снижения риска определяется по (14)

В пятой главе рассмотрены вопросы формирования программы ТО

Функционируя в условиях дефицита ресурсов, система ТО должна строится таким образом, чтобы различные СТС были соответствующим образом ранжированы относительно создания критических и опасных ситуаций и, соответственно, работы, которые поддерживают функции оборудования

Категории последствий установленные на этапе постройки судна, как правило, в дальнейшем остаются неизменными в силу принципов комплектации и функциональных связей

Величины рисков, тк определяются еще и вероятностью отказов могут существенно меняться с возрастом, режимами и т п А система ТО, в части гибкого реагирования на отказы и их последствия, должна строиться на основе учета и анализа рисков В таблицах 4 и 5 были приведены категории рисков для основных групп судового оборудования Однако, с учетом того, что программа ТО формируется из отдельных работ по конкретным СТС, категории рисков также должны быть определены именно для отдельных работ.

Определяя критическое оборудование то, которое смягчает последствия препятствуя переходу опасной ситуации в критическую, системы и оборудование, отказ которого вызывает опасные, существенные или значительные последствия определим как важные системы и оборудование, остальные — второстепенное оборудование и системы Для критического оборудования определять последствия отказа не имеет смысла. Остальные элементы СЭУ включаются в список важного или второстепенного оборудования по результатам анализа функций, последствий отказов и наличия резервирования

Если ориентироваться на величину трудоемкости как последствие отказа, то по данным японского института морского флота наибольшая величина последствий 39,6% приходиться на вспомогательное оборудование обслуживающее СЭУ, а следующим по величине трудоемкости устранения отказов является главный двигатель

Чтобы учитывать не только величину последствий, но и то, что отказ может вызвать опасную ситуацию, критерием ранжирования оборудования принимается трудоемкость устранения последствий опасных отказов Тогда к категории важного оборудования должны быть отнесены 1 главный двигатель, 2 паровой котел (если установка паросиловая), 3 вспомогательное оборудование энергетической установки и их системы управления и 4 вспомогательные двигатели

Ранжирование работ по ТО групп оборудования выполнено на 4 категории на основе величин рисков, определяемых частотой и последствиями отказов в единицах трудоемкости Категория работы и связанного риска определяет применяемые методы ТО на основе табл. 6 Представленные в таблице категории относятся к объектам в группах оборудования, в дальнейшем по мере накопления опыта внутри группы

категории могут уточняться

Разработанная методика формирования программы ТО, в отличие от существующих, учитывает четыре категории рисков и деление оборудования на критическое, важное и второстепенное И предполагает использование методов моделирования, описанных в главах 2 и 3, в том числе прогноза экономических результатов применения метода ТО

Критерии определения категории работы для оборудования таблица 6

Категория работы Оборудование Величина риска, чел-час/103 час Методы ТО

0 Критическое Не определяется Функциональные проверки, превентивная замена

1 важное >0,3 (высокий) мониторинг, превентивная замена в рамках регламентного или комбинированного ТО

2 важное 0,3 >риск> 0,03 (умеренный) Метод ТО на основе экономической эффективности

3 второстепенное <0,03 (низкий) ТО по отказам с контролем уровня надежности

Алгоритм формирования программы ТО включает стандартные задачи Параметры применения задачи выбираются по принципу применимости и эффективности (см упрощенный алгоритм рис 12)

Определение интервала ТО осуществляется на основе использования фактических данных об отказах или скорости изменения ТС и заданных предельных величинах структурных параметров

Важным аспектом функционирования системы ТО является объем и качество информационного обеспечения. Рекомендуется включить такую информацию в документацию стандартных задач ТО, которая помимо описания процедуры выполнения ТО содержит сведения, необходимые для анализа и совершенствования системы ТО Определен минимум такой информации

В работе рассмотрены три метода решения задачи определения периодичности ТО и контроля. 1 по допустимой величине вероятности предупреждения отказов, 2 по допустимой величине коэффициента готовности, 3 по величине располагаемых средств на выполнение ТО Третий метод не может считаться планово-предупредительным При определении сроков

Отказ и его последствия

отказ обнаруживается в процессе ТИ9

15==

выбирается средство контроля

-Г

Достаточно ли времени для выполнения необходимых действий после выхода предупреждающего сигнала9

да

да

нет

да

Описать процедуру контроля и назначить его частоту

Существуют ли другие средства - контроля в процессе ТИ9

Частота отказов определена9

да

Существуют технические средства контроля в интервале между ТО9

да

Описать процедуру контроля и ТО, назначить интервал

Будет ли обеспечено в результате ТО восстановление объекта до приемлемого уровня9

да

Будет ли обеспечено в результате замены элемента восстановление объекта до приемлемого уровня9

да

Является ли отказ скрытым9

да

Обнаруживается ли отказ в

результате выполнения ТО9 ±=—=±

нет

нет

да

Влияет ли отказ на безопасность, окружающую среду или опасность несчастного случая9'

► да-*.

Модернизировать, заменить поставщика масла, топлива СЗЧ

нет

Включить поиск в процедуру ТО,

назначить

интервал

контроля

Изучить экономические последствия отказа и стоимость модернизации9

да

Ц

Внесенные изменения обеспечат возврат средств9

нет

Продолжить эксплуатацию до отказа

Рис 12 Упрощенный алгоритм построения системы управления отказами в процессе технической эксплуатации

т,

пр ср

пр

0,8 0,6. 0,4 0,2 + 0

дт„ =0 5д трег

'ср

дт„ =0 25д т„

IВариант 1

Вариант 2

=НгГ

:дтк =о 5д Тр,

а

-м

дтх =0 25д трс,

0,3

0,5

0,7 ^ Трег

0,2

г ттптт

Туг Вариант 3

1

т

! 1

1

1 ! !

!

I 11 1

I 1 1 1

1

_1_ 1 1

0,7

АТ,

рег

Рис 13 Зависимости

элементарной функции затрат на СЗЧ (исзч) при комбинированном методе ТО от периодичности регламентного срока ТО (АТрег) при корректируемой периодичности контроля (ЛТК), параметр неудовлетворительного состояния а=0,7

Рис 14 Зависимости вероятности предупреждения отказов (Рпр ) и средних наработок до них (Тф ) при комбинированном методе ТО от периодичности регламентного ТО (ДТрег) при корректируемой периодичности контроля (ЛТХ ), параметр а=0,7

ТО необходимо располагать данными по величинам скорости изменения ТС у к (/) и их коэффициентам вариации Также определяется медианная или средняя наработки до отказа или неудовлетворительного состояния. В случае отсутствия данных по фактическим отказам и аварийному состоянию, наработка до отказа определяется как возможная величина исходя из приведенных выше допущений

Исходя из анализа последствий отказов и применения принципа приемлемости разумной величины риска может быть определена граница неприемлемого риска При известной величине последствий может быть определена граничная частота возможных отказов

Если известна исходная величина риска при отсутствии ТО Яж ($/год), можно определить максимальную частоту отказов за год из

о?)

где С- последствия отказа

В том случае, если стратегией ТО является профилактическая замена деталей, то в качестве критерия назначения этой периодичности может быть принята приемлемая величина удельных расходов на СЗЧ Бхр Т к удельные расходы на СЗЧ равны С иоч, где С- стоимость

заменяемой детали, то отсюда может быть определена функция удельных затрат на СЗЧ

и = ^ (18)

V С

На рис 13-14 в качестве примера представлена графическая интерпретация задач определения приемлемых профилактических свойств системы ТО с применением комбинированного ТО. Для других методов ТО используются аналогичные кривые

В шестой главе рассмотрена возможность оптимизации системы ТО по величине затрат на ТО

В настоящее время качество технического менеджмента судна или группы судов обычно оценивается по уровню расходов на ТЭ (и ее составляющие) и по величине эксплуатационного периода Проблема оптимизации системы ТО принципиально решается посредством выбора одного из следующих критериев

- суммарных расходов на ТО

- максимума коэффициента готовности или технического использования

- потребность в ТО

В нашем случае решается задача выбора лучшего метода ТО и его конфигурации по критерию затрат При этом задача должна решаться в поле приемлемых рисков, т к решение минимальных расходов может оказаться в области неудовлетворительных профилактических свойств Важным условием решения этой задачи является отнесение к расходам на ТО не только плановых расходов, но и неплановых, включая возможную утраченную выгоду в случае отказа

В литературе относительно проблемы оптимизации ТО наиболее распространено решение этой задачи через отыскание экстремумов коэффициента готовности и технического использования в зависимости от периодичности регламентного ТО или периодичности проверок ТС при ТО по состоянию

В работе приведено решение задачи поиска параметров конфигурации регламентного ТО и ТО по состоянию для получения максимального коэффициента технического использования и

максимума коэффициента готовности соответственно.

Представлено решение по поиску параметров регламентного ТО, при которых обеспечивается максимальная вероятность потребности в ТО при сохранении работоспособности

тах<2*=а еуд-{\-Рпр) = £ор1 (18)

В качестве примера на рис 15 приведены расчетные зависимости для соотношений Рнеу0 и Р„р при Унеуд = Уотк = 0,9 от величины принятой

вероятности достижения неудовлетворительного состояния Я неуд ~ 1 ~ ^неуди величинах отношений средних наработок до

т

соответствующих состояний с1 — "еуд .

^отк

Рис 15 Для наработок до неудовлетворительного состояния и отказа по закону Вейбулла при У=0 9, а). Связь между вероятностью достижения неудовлетворительного состояния <2туд и вероятностью предупреждения отказа Р„р, в) Зависимость параметров оптимизации от величины упреждающего допуска

Из приведенного рис 15 видно, что если ограничить возможность отказа уровнем не более 1-Рпр <0 1, то в зависимости от приведенных расчетных отношений <1 будет обеспечена вероятность своевременного ТО не лучше 25% Причем, чем с1 ближе к единице, тем ()неуд => 1 ~ Рпр,

т е. приближается к вероятности отказа.

Применяя критерий максимальной потребности в ТО, представляет интерес информация 1 Какая вероятность предупреждения отказов при этом будет обеспечена Рпр , 2 Какая вероятность достижения неудовлетворительного состояния будет получена £>„суо, 3 Как они зависят от величин а„еу0 или с1

При любом принятом упреждающем допуске определяемом величиной й для данного закона при значительном разбросе наработок до отказов и неудовлетворительного состояния эффективность регламентного ТО с точки зрения предупреждения отказов будет крайне

низкой, вероятность предупреждения

отказа

будет

рпр =1-2 = 1- 0,69 < 0,31 (при У=0 9)

С другой стороны, формальное уменьшение й, естественно, увеличивая относительное количество объектов достигших неудовлетворительного состояния при выполнении ТО, увеличивает вероятность отказа С2 Как результат - неудовлетворение требований относительно безотказности и рисков

Для поиска минимума удельных расходов на регламентное ТО необходимо решить уравнение относительно Рпр

Было выполнено численное решение этого уравнения для некоторых случаев соотношения плановых и неплановых затрат на ТО и затрат на СЗЧ (пример был представлен на рис.11)

При применении ТО по состоянию диапазон изменения продолжительности цикла эксплуатации и остаточного ресурса существенно меньше, чем при регламентном ТО Величины продолжительности цикла эксплуатации и остаточного ресурса, как функции вероятности предупреждения отказов, близки к линейным в области высоких значений вероятности предупреждения отказов Поэтому оптимумы не наблюдаются или оптимальные значения расходов и расходы на границах исследуемых участков различаются незначительно (см рис 16 )

Рассмотрение изменения величин продолжительности цикла эксплуатации и остаточного ресурса показывает, что в значительной мере они зависят от назначенных величин параметра неудовлетворительного состояния анеуд. Но, установление минимальных расходов по этому параметру возможно при условии задания величин параметров неудовлетворительного состояния и отказа

С другой стороны приближение параметра неудовлетворительного состояния к параметру неработоспособного состояния (а —> 1) увеличивает продолжительность цикла эксплуатации, а удельные расходы на СЗЧ падают из-за большей степени использования ресурса. Однако для принятия такого решения об увеличении параметра а„еу0 необходима его поддержка учащением контроля для сохранения величины вероятности предупреждения отказов системой ТО

Решение задач оптимизации ТО по состоянию должно еще учитывать расходы на контроль ввиду малости наблюдаемых эффектов Разработанные модели позволяют решать эти задачи

(19)

дР„р дРпр

Рис 16 Пример зависимости удельных затрат на выполнение ТО (без учета стоимости СЗЧ) при различных последствиях отказов К при ТО по состоянию, скорость изменения ТС распределена по закону Вейбулла (У=0,4), параметр неудовлетворительного состояния а=0,8

В работе рассмотрены возможные варианты применения комбинированного метода ТО и четыре возможных варианта минимизации расходов на его применение

В седьмой главе выполнен анализ системы ТО ряда судовых технических средств и установлены пути ее совершенствования.

Принципиально решение задачи управления ТО при дефиците имеющихся ресурсов может осуществляться по направлениям:

1 формирование список работ, для которого величина суммарного риска будет максимальной, а затраты будут равны имеющимся в наличии ресурсам (деньги, располагаемый бюджет рабочего времени);

2 Выбор замены для откладываемой работы по ТО, при котором будет обеспечено минимальное приращение риска.

Из вариантов списка выбирается тот, при котором обеспечивается выполнение профилактических работ характеризующихся максимальным риском Или применен более продуктивный подход в соответствии с принципом Парето Для этого используется последовательный отбор работ по максимальной величине удельного риска:

Г=^± = п К (20)

Формирование списка заканчивается достижением суммы объема плановых работ имеющимся ресурсам В том случае, если задача управления формулируется как адекватная замена какой-либо работе, необходима исходная информация об откладываемой работе

1. По известной скорости изменения ТС с коэффициентом вариации Vv и заданным предельно-допустимым величинам определяется текущая величина вероятности предупреждения отказов Р„р .

2 Срок, на который работа откладывается A t

3 Величина последствий отказа С

Работа с периодичностью А Трег характеризуется риском.

RlSk=(\~PJ (21)

i/мкна

Риск в результате откладывания работы на время ее исполнения АГ*„ = АТ^ + At будет равен

Risk* ={\-Р'пр ) (22)

цикла

Для сохранения величины суммарного риска на текущий планируемый срок на приемлемом уровне замещающая работа должна характеризоваться риском не меньшим, чем для откладываемой-

К™Ксше», * Risk* (23)

Аналогичный подход должен осуществляться для суммы откладываемых работ, также и суммы замещающих работ В этом случае риски представляют собой сумму рисков

Рассмотрена задача определения приемлемой величины вероятности предупреждения отказов (Р„р ) по величине допустимого риска Алгоритм решения включает итерационный процесс до достижения расчетным риском величины равной допустимой величине Алгоритм учитывает возможность наступления отказов в нескольких последовательных циклах интервала (tMp ), на котором определяется допустимый риск Вероятность наступления отказов на длительном интервале в последовательных циклах описывается биноминальным распределением.

Для успешной технической эксплуатации имеющиеся риски должны быть сбалансированы величиной запланированного резерва (8) средств на выполнение ТО судна Суммарный риск для всей электромеханической части судна (12), который представляет собой сумму совместных событий наступления последствий отказов, не должен превышать имеющийся резерв к плановому бюджету (сумме плановых работ по ТО Sm ,)

i=i

Для того, чтобы определить приемлемую величину вероятности предупреждения отказов необходимо принять величину резервов для выполнения неплановых ТО

На первом этапе формирования системы ТО, величины допустимой вероятности предупреждения отказов системой ТО определяются исходя из получения умеренных или низких рисков по каждому виду отказов Далее принимается приемлемая для компании величина резерва на выполнение неплановых работ. Производится подсчет суммарного риска и определяется фактически требуемый резерв Если требуемый резерв оказался больше чем имеющийся в распоряжении технических служб, должны быть выбраны работы, периодичность которых следует изменить или применить другой метод ТО

Процесс изменения конфигурации системы ТО продолжается до тех пор, пока не будет получено приемлемое сочетание плановых и неплановых работ Дальнейшее усовершенствование конфигурации системы ТО осуществляется исходя из решения задач оптимизации.

На примерах сделан анализ и изменение параметров системы ТО д ля случая протекания одного и двух процессов изменения ТС

Заранее установить периодичность регламентного ТО или периодичность контроля, при которых будет обеспечиваться одновременно планово-предупредительный принцип и приемлемый для компании уровень расходов на содержание судна не всегда возможно Кроме того, по мере износа судна могут меняться параметры закономерностей изменения ТС и их необходимо учитывать при дальнейшей эксплуатации Таким образом, в процессе эксплуатации судна требуется вносить изменения в параметры системы ТО СТС

Для того, чтобы определить цели, которым должна удовлетворять конфигурация системы ТО необходимо оценить текущие параметры технической эксплуатации. Отсутствие отказов не говорит о безупречной безотказности объекта ТО из-за редкости этих событий Поэтому анализу одновременно должны подвергаться затраты на ТО и фактическое ТС на момент его выполнения, закономерности его изменения

Далее по данным учетно-отчетных документов по результатам выполненных ТО через фактические наработки необходимо определить среднюю скорость изменения технического состояния и ее коэффициент вариации Пользуясь расчетными кривыми или моделью могут быть определены параметры приведенные в табл 2, в том числе фактические затраты включая возможные на вынужденное ТО, те расчетную точку функционирования системы ТО

Показано, как может быть обосновано анализом рисков включение профилактической работы в ремонтную ведомость, которая особенно актуальна для трубопроводных работ

Выполнена оценка параметров системы ТО некоторых компонент СЭУ Исследования проводились на основе анализа данных выполнения ТО нескольких типов судовых дизелей - главных малооборотных и

среднеоборотных и вспомогательных На основе этих данных получены значения, характеризующие функционирование системы ТО.

На примерах продемонстрировано, что в случае известных последствий отказов может быть определена конфигурация ТО, соответствующая минимальным суммарным затратам на ТО Приведены величины удельных рисков для исходной конфигурации системы ТО анализируемого оборудования и для варианта минимальных расходов на ТО Установлено, что величина удельного риска является чувствительным параметром, описывающим свойства системы ТО В ряде случаев незначительное увеличение или уменьшение плановых расходов влечет за собой многократное изменение величины риска. Так у главных малооборотных дизелей величина риска относительно выполнения моточисток находится в интервале 8,8 $/цил.тыс час (S26MC)- 72,8 $/цил. тыс час (L80MC) Причем назначенная заводами-изготовителями их периодичность близка к оптимальной. Для ТНВД этих двигателей возможно уменьшение периодичности ревизий примерно на 1000 часов, что позволит снизить риски, например для двигателя L80MC с 9,1 до 2,1 $/цил. тыс. час

Для среднеоборотных дизелей характерны существенно большие риски, чем для малооборотных Так для двигателей DEUTZ SBV6M540 риск по моточистке составляет 144 $/цил тыс час и может быть уменьшен до 5 $/цил тыс час при сокращении периодичности с 6000 часов до 5000 часов

Поэтому при формировании системы ТО объектов, для которых она выбирается из соображений экономической эффективности, должна осуществляться проверка сохранения профилактических свойств системы ТО судна в целом обеспечением соответствия суммы прогнозируемых рисков принятому резерву в бюджете

В связи с тем, что для многих объектов ТО судовой механической установки значения коэффициентов последствий отказов незначительны (близки к единице) или не определены, для примера были рассмотрены параметры ТО ряда насосов систем охлаждения забортной воды. В случае незначительности отличий плановых расходов от расходов на вынужденное ТО ( К=1), точки минимальных расходов выражены недостаточно четко и, что самое главное, оказываются в области низких профилактических свойств -Рпр<0,7 В этом случае должны оцениваться суммарные риски по оборудованию. Исследования показали, что при корректировке интервалов ревизий рассмотренных насосов и принятом 10% резерве на выполнение их ТО наибольшее уменьшение рисков будет обеспечено для насосов WOC200 - на 59% при увеличении удельной трудоемкости планового ТО на 40% Для насоса SMV165/160 уменьшение риска на 39% обеспечивается 15% увеличением удельной трудоемкости планового ТО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе постановки задачи исследования было констатировано, что существует проблема построения системы ТО, управление в которой осуществляется посредством анализа и учета рисков. Перспективные идеи заложенные в РД «Комплексная система ТО и ремонта судов» в отечественной практике технической эксплуатации судов не получили развития, соизмеримого с развитием систем ТО в других отраслях мировой экономики Практика управления ТО в судоходных компаниях существенно отстает в применении передовых технологий Важным условием решения этой проблемы является доступность в понимании предлагаемых технологий для технических суперинтендантов.

Установлено, что основой такой системы управления является сформированная связь техническое состояние - изменение технического состояния - фактические профилактические свойства системы ТО -уровень безопасности - затраты на функционирование системы — сравнение с целевыми значениями - принятие решения об изменении конфигурации системы (или целевых значений) - изменение технического состояния в условиях новой конфигурации ТО и ремонта Выполненные исследования формализуют эти связи Основные результаты работы состоят в следующем

1 Разработаны модели технической эксплуатации СТС с применением различных методов ТО, в которых впервые установлена связь между параметрами системы ТО и результатом ее функционирования В работе представлены графики, таблицы, расчетные формулы и исходные компьютерные программы моделирования

2 Впервые для СТС в качестве анализируемых показателей функционирования ТО рассматриваются не только величины фактических затрат времени и средств, но и потенциально возможные затраты, которые могли бы возникнуть в связи с обнаруженным техническим состоянием, но не возникли ввиду редкости подобных событий Также учитываются величины неиспользованных ресурсов при преждевременной замене деталей

3. Разработана методика обработки информации о выполненном ТО для целей формирования корректирующих действий Алгоритмы учитывают незаконченность выборок относительно категорий технического состояния и, в ряде случаев, отсутствие объективных данных об отказах

4. Создан метод и алгоритмы формирования и корректировки системы ТО, применение которых позволит уменьшить влияние человеческого фактора Алгоритмы обеспечены соответствующим математическим аппаратом и методиками оценки правильности принимаемых решений

5 Ввиду того, что управление ТО и ремонтом фактически является управлением рисками для безопасности и экономическими рисками, в методике формирования и корректировки системы ТО, применена рекомендованная ИМО формальная оценка безопасности, как инструмент количественного определения частоты и тяжести последствий отказов 6. Впервые затраты на ТО рассматриваются в связи с его профилактическими свойствами, определены связи между параметрами системы ТО элементов судна, плановыми расходами на ТО и величиной необходимого резерва в бюджете на эксплуатацию судна, через расчет и анализ системы рисков

7 Разработаны метод и алгоритмы определения конфигурации ТО, при которой обеспечивается минимум суммарных затрат на ТО Ввиду того, что решение этой задачи в некоторых случаях существует в области низких профилактических свойств системы ТО, предложено решение совместно с анализом рисков и связью с имеющимся резервом бюджета.

Реализация предложенных решений позволит перейти от систем управления ТО характерных для второй-третьей стадии развития в четвертую-пятую стадии, соответствующих самым современным стандартам управления Поскольку эффективной технологией решения задач управления ТО судна может быть только компьютерная информационная технология, предлагаемые решения должны стать частью процедур заложенных в такую систему и тем самым минимизировать «человеческий фактор» в управлении ТО

Основное содержание диссертации опубликовано в рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК

1 Никитин А М Техническое обслуживание- залог безопасности плавания // Морской флот 2006, №5, 23-27с

2 Никитин АМ Построение системы технического обслуживания главного судового дизеля на основе управления рисками. // Двигателестроение 2006 №2, 32-37с.

3 Никитин А.М Выбор зазоров в рамовых подшипниках судового дизеля с помощью приближенной математической модели //Двигателестроение 1983, №1.66-69с

4 Никитин А М. Анализ экономической эффективности мероприятий по снижению рисков отказов судовых двигателей внутреннего сгорания // Двигателестроение 2007, №2, 2007, 33-36 с

В других изданиях

5 Никитин А М. Управление технической эксплуатацией судов, часть 1 Основы технической эксплуатации - учебник СПб, Белл, 2004,250с

6 Никитин А М Управление технической эксплуатацией судов -учебник СПб, издательство СПГТУ, 2006, 350с

7. Никитин А.М Диагностирование электронных дизелей СПб, ГМА 2004, 58с

8 РДЗ 1.20-50 «Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов Основное руководство» В соавторстве М Мортехинформреклама, 1987,294с

9 СТП218-27-83 «Методика оценки технического состояния судовых трубопроводов с применением средств неразрушающего контроля» В соавторстве Л, БМП, 3983, 27с

10 Никитин АМ Категории технического состояния и оптимизация ТО.// Эксплуатация морского транспорта. СПб. Наука, 2003,223-230с

11 Никитин А М, Рубцов М С Оценка эффективности технического обслуживания по состоянию // Эксплуатация морского транспорта СПб Наука, 2003,230-238с.

12 Никитин А М Оптимальное управление регламентным техническим обслуживанием // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников. Тезисы докладов СПб, ГМА, 2001, 50-52с

13 Никитин А М., Коряков П Е Анализ системы последствий отказов судовых дизелей // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников Тезисы докладов СПб, ГМА, 2002, 34-35с

14. Никитин АМ Сравнение результатов моделирования процессов технической эксплуатации для нелинейного и линейного процессов изменения технического состояния // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников Тезисы докладов СПб, ГМА, 2003, 31-ЗЗс

15. Никитин АМ Управление техническим обслуживанием и техническое обеспечение безопасности судов // Научно-исследовательская работа академии Сб СПб: ГМА, 2001, 247-254с

16 Никитин А М Оптимальное управление регламентным техническим обслуживанием // Эксплуатация морского транспорта Вып. 44 СПб Наука, 2005, 100-114с

17 Никитин А М , Гальперин М М, Ермин Е М Контроль состояния и технического обслуживания судовых трубопроводов // Серия Техническая эксплуатация флота, № 14 М. Мортехинформреклама, 1983,6-15с

18 Никитин А М , Гальперин М М., Ермин Е М Контроль технического состояния судовых трубопроводов // Труды ЦНИМФ, ТЭФ Л 1988, 21 -27с

19 Никитин А М. Рубцов М С Применение информационной системы Со-Соб фирмы МАИ В&\У. СПб, ГМА, 2002, 20с

20.Никитин А М. Назначение установочных зазоров в рамовых подшипниках с учетом эксплуатационных изменений раскепов

коленчатого вала// Сер ТЭФ №16 М Мортехинформреклама, 1984, 7-17с

21.Никитин А М. Построение системы технического обслуживания судна на основе управления рисками // Эксплуатация морского транспорта

2006, Вып 2 (46). 46-54с

22 Никитин А М Информационные технологии в техническом обслуживании судовых технических средств В сб. Экология и атомная энергетика Сосновый Бор, изд-во ЛАЭС, 2007,26-35с

23.Никитин А М Обоснование включения профилактической работы в судовую ремонтную ведомость // Эксплуатация морского транспорта,

2007, Вып 2 (48), 53-55с.

24.Никитин А.М. Необходимые условия возможности анализа рисков в управлении техническим обслуживанием судна. // Эксплуатация морского транспорта, 2007, Вып. 2 (48), 55-57с

25. Никитин А.М. Гальперин М М., Ермин Е.М Разработка основных элементов системы ТО и ремонта СТС и конструкций при сочетании различных видов их обслуживания. Отчет № 01850006436 по НИР 1081, Л ЛВИМУ, 1985,99с

26. Никитин АМ. Гальперин ММ, Ермин ЕМ. Разработка системы контроля технического состояния элементов судовых трубопроводов в эксплуатации на основе средств неразрушающего контроля. Отчет №81049327 по НИР 1081.Л -ЛВИМУ, 1983,64 с.

27. Никитин А.М. и др Совершенствование эксплуатации судовых технических средств по состоянию Отчет по НИР№ 02860028416, Л ЛВИМУ, 1985,72 с

28. Никитин АМ. Пясткин А В Разработка программы поддержки функционирования периферийных трибоэлектрических датчиков с ЭВМ. Отчет № 02920011727 по теме 1648 Л ЛВИМУ, 1991,48с

29. Никитин А.М. Создание пакета прикладных программ в задачах управления техническим состоянием СТС Отчет № 02930001191 по теме 9010 СПб- ГМА, 1992, 58с

30. Никитин АМ и др Совершенствование эксплуатации судовых технических средств по состоянию Отчет по НИР № 0280038007, Л ЛВИМУ, 1987,63 с

Издательство ГМА им адм С О Макарова Заказ № 203 от 04 06 07 Уел печ л - 2,5 Тираж 100 экз Формат 60x84/16

Введение

ГЛАВА 1. Состояние проблемы эффективного управления процессами технического обслуживания и ремонта судов

1. 1 Исторические этапы развития систем управления техническим обслуживанием и ремонтом (ТО и Р) сложных технических объектов

1.2 Основные отличительные черты современной концепции Reliability Centered Maintenance (RCM)

1.3 Особенности применения RCM - Комплексной системы и ремонта морских судов

1.4 Управление техническим обслуживанием с помощью анализа рисков

1.5 Принцип Парето

1.6 RCM - логика решения, оценка задачи и выбор задачи технического обслуживания

1.7 Количественная оценка технического обслуживания как объекта управления

1.7.1 Установление эффективности функционирования системы технического обслуживания и ремонта

1.7.2 Особенности исходной количественной информации о результатах технического обслуживания судовых технических средств (СТС)

1.8 Позиции классификационных обществ относительно управления техническим обслуживанием

1.9 Исходная информация для построения системы на принципах RCM 60 1.10. Европейский проект MOSys по реализации RCM 62 1.12 Выводы и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. Моделирование процессов технической эксплуатации судовых технических средств

2.1 Аналитические модели закономерностей изнашивания

2.2 Марковские модели для описания процессов технической эксплуатации

2.3 Модель детерминированного изменения технического состояния со случайной компонентой

2.4 Метод статистических испытаний, как средство решения задачи моделирования процессов технической эксплуатации

2.5 Линейная модель изменения технического состояния

2.6 Способы задания исходных данных

2.7 Особенности исходной информации для моделирования с применением различных методов

2.8 Особенности используемых алгоритмов моделирования процесса технической эксплуатации судовых технических средств

2.9 Выводы по главе

ГЛАВА 3. Исследование свойств методов технического обслуживания

3.1 Система свойств методов технического обслуживания

3.2 Показатели отнесенные к циклу эксплуатации

3.3 Показатели, отнесенные к продолжительности цикла эксплуатации

3.4 Свойства регламентного метода технического обслуживания 140 3.4 Свойства метода технического обслуживания и ремонта по состоянию с периодическим контролем технического состояния

3.6 Нелинейные модели изменения технического состояния

3.7 Свойства и оценка эффективности применяемого метода ТО

3.8 Оценка эффективности перехода на ТО и ремонт по состоянию

3.9 Выводы по главе

ГЛАВА 4 Управление техническим обслуживанием на основе анализа рисков

4.1. Основополагающие принципы учета рисков

4.2 Риски в управлении технической эксплуатации судов

4.3 Применение индекса RCM для оценки рисков в ТО

4.4 Количественная оценка последствий

4.5 Определение параметров матрицы рисков для судовой энергетической установки

4.6 Процедура назначения граничных значений рисков

4.7 Анализ экономической эффективности мероприятий снижения риска

4.8 Выводы по главе

ГЛАВА 5. Формирование программы технического обслуживания

5.1. Этапы формирования программы технического обслуживания

5.2. Содержание документации по техническому обслуживанию судовых технических средств и конструкций 222 5.3 Виды отказов и формирование программы технического обслуживания

5.4. Формирование задач технического обслуживания

5.5 Определение интервалов задач технического обслуживания

5.6 Поддержка выполнения задач технического обслуживания запасными частями

5.7 Выводы по главе

ГЛАВА 6 Оптимизация системы технического обслуживания судов

6.1 Состояние проблемы

6.2 Основные принципы решения задач оптимизации

6.3 Параметры, характеризующие конфигурацию системы технического обслуживания 266 Обзор решений задачи оптимизации технического обслуживания 268 6.40птимизация технического обслуживания по критерию потребности в техническом обслуживании

6.6 Оптимизация технического обслуживания по максимальному коэффициенту готовности и технического использования

6.7 Оптимизация по расходам на техническое обслуживание 284 6.7.1 Оптимизация параметров комбинированного технического обслуживания

6.8 Выводы по главе

ГЛАВА 7. Практический анализ системы технического обслуживания судовых технических средств и установление путей ее совершенствования

7.1. Обоснование предельной величины суточных расходов на техническое обслуживание судна

7.2 Необходимые условия возможности анализа рисков

7.3 О приемлемости профилактических свойств системы технического обслуживания

7.4 Эксплуатационный анализ и изменение параметров системы технического обслуживания

7.4.1 Случай протекания одного процесса изменения технического состояния

7.4.2 Случай одновременного анализа двух протекающих процессов изменения технического состояния

7.5 Уточнение сроков технического обслуживания судовых технических средств

7.6 Корректировка системы технического обслуживания СТС

7.7 Обоснование включения профилактической работы в ремонтную ведомость

7.8 Оценка параметров системы технического обслуживания некоторых компонент судовой энергетической установки

7.9 Параметры технического состояния, определяющие потребность в техническом обслуживании

7.10 Оценка эффективности принимаемых решений в части совершенствования системы технического обслуживания

7.11 Выводы по главе 364 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 367 Список литературы

В последнее десятилетие произошли существенные изменения в судоходстве, которые с одной стороны усилили конкуренцию на рынке транспортных услуг, а с другой были существенно ужесточены требования к деятельности судоходных компаний и экипажей со стороны национальных и международных нормативных документов. Вступление в силу Международного кодекса по управлению безопасностью (МКУБ-ISM Code) [37] и наличие в нем раздела 10 «Техническое обслуживание и ремонт судна» означает, по крайней мере, озабоченность ИМО не только собственно техническим состоянием судов, но и понимание необходимости современного подхода к управлению одной из важнейших сфер деятельности судовых экипажей - техническому обслуживанию и ремонту (ТО и Р). Управление ТО и Р может осуществляться по предыдущему опыту (регламентное ТО) или, дополнительно, с учетом текущего технического состояния. Кроме того, построение системы ТО и Р может в различной степени учитывать последствия и причины отказов, может быть жестко директивной и, наоборот, -адаптирующейся реальным условиям и техническому состоянию, учитывающей вклад того или иного механизма, системы, устройства в общую работу судна и т.д.

В связи с этим важное значение приобретают методы обоснования конфигурации системы ТО используемой для того или иного судна, 4 работающего на перевозках определенных видов грузов между соответствующими портами. Такие методы, конечном счете, позволяют определять прогнозируемые расходы на ТО и Р при обеспечении соответствующего уровня доходности судна. С другой стороны, техническим департаментом судоходной компании декларативное требование нормативных документов « обеспечить готовность судна и судовых технических средств » к выполнению перевозок, понимается, как требование обеспечить готовность в заданных пределах при условии вложения в эту деятельность необходимых средств и времени. Т.е. обеспечить 100% готовность невозможно, а та величина, которая будет реально получена, зависит, с одной стороны, от того какие средства будут вложены в поддержание технического состояния и насколько рационально это будет осуществлено. Таким образом, ключевыми вопросами являются:

1. Какой уровень предупреждения отказов необходимо обеспечивать исходя из критериев обеспечения безопасности и возможных неплановых затрат.

2. Какие расходы на поддержание технического состояния судна может себе позволить судоходная компания при сохранении конкурентоспособности и каков их критический уровень.

3. Какие правила взаимодействия между департаментами и службами судоходной компании и экипажа судна должны быть, и, какая должна быть «технология» использования имеющихся средств для того, чтобы реализовать цели Компании.

Проблема разработки критериев обеспечения безопасности судна является сферой деятельности национальных и международных морских органов. Эти критерии условно могут быть разделены на две большие группы: требования к конструкции, оснащению и техническому состоянию судна и требования к деятельности судоходных компаний и экипажей эксплуатирующихся судов. В последние годы при продолжении работы совершенствования требований к конструкции судов более высокими темпами проводилась работа в части ужесточения критериев к деятельности компаний и экицажей. При этом основным критерием к деятельности компаний и экипажей в части обеспечения безопасности является удовлетворение требованиям международных соглашений и национальных правил. Для судов работающих под флагом соответствующего государства критерием результативности политики и практики этого государства относительно обеспечения безопасной эксплуатации является относительное положение флага в списке по результатам инспекций. Такая система стимулирует работу национальных администраций по совершенствованию требований к судоходным компаниям и экипажам исходя из лучшего и среднего достигнутых уровней деятельности всех стран.

Главной особенностью принятых за последние 15 лет документов, регламентирующих безопасность судоходства, является требование построения системы управления в соответствии со стандартами качества. Управление процессами ТО и Р судовой техники и судна в целом в соответствии с международными стандартами качества предполагает наличие мер и методов оперативного характера для выполнения соответствующих требований к результату функционирования этой системы. Таким образом, для того, чтобы можно было утверждать, что одна из подсистем системы управления безопасной эксплуатацией судна - система ТО и Р построена в соответствии со стандартами качества, она должна обладать соответствующими признаками. Таким главным отличительным признаком является наличие оперативной связи между анализируемым результатом функционирования системы и изменениями конфигурации системы ТО и Р.

С другой стороны, известно, что ключевым фактором в системе управления системой ТО и Р является человек. И если за прошедшие десять лет построения и сертификации систем управления безопасной эксплуатации главное внимание уделялось вопросам технического использования и проведению различных операций, то управлению ТО уделялось значительно меньше внимания. И в первую очередь, - отсутствуют процедуры по изменению процедур ТО и Р. Можно ожидать, что ошибки в части корректировки системы ТО и Р, могут иметь далеко идущие и более серьезные последствия, чем ошибки «оператора». Для их исключения должны быть разработаны простые и ясные алгоритмы получения информации о результатах функционирования системы, их анализа и алгоритмов принятия решений, алгоритмов мониторинга их реализации.

Эффективной технологией решения этих задач в современных условиях должна стать компьютерная информационная технология. Т.к. конечной целью функционирования системы является сохранение функциональных свойств судна и его компонент при условии обеспечения установленного уровня безопасности важнейшей компонентой технологии должна стать, так называемая, формальная оценка безопасности (Formal Safty Assessment - FSA) [97,132]. Это направление в науке управления безопасностью, рекомендованное Международной морской организацией (ИМО), пожалуй, наиболее перспективно, т.к. позволяет формализовать алгоритмы управления и тем самым минимизировать «человеческий фактор» в управлении, в том числе - ТО и Р.

Что касается деятельности судоходных компаний и экипажей в части ТО и Р, то критерием являются достигаемое техническое состояние, а также выполнение ряда требований 10 раздела МКУБ к системе ТО и ремонта.

Рассматривая отказ судового оборудования как событие, способствующее возникновению опасной ситуации, можно установить критерии их допустимости. Решение задачи прогноза расходов на все виды ТО и Р включает рассмотрение плановых и неплановых расходов на техническую эксплуатацию в судоходных компаниях. Следует отметить, что информация о неплановых расходах компаний на устранение отказов и их последствий является обычно недоступной. Поэтому о величинах таких расходов на устранение отказов можно судить косвенно по отчетам страховых компаний, при этом, понимая, что из всех страховых случаев имеют отношение к системе ТО и Р только внезапные отказы и ошибки обслуживающего персонала, допускаемые при ТО и Р.

Структура расходов на содержание судна может быть разбита на две составляющие: постоянную и переменную, зависящую от условий выполнения рейсового задания, которая при анализе системы расходов связанных с поддержанием и восстановлением технического состояния обычно не рассматривается. Можно показать, что суммарные расходы на ТО и ремонт составят в среднем 46% постоянных эксплуатационных расходов. При этом интервал расходов составляет от 33% до 59% в зависимости от типа судна, его дедвейта.

Во многих судоходных компаниях предусматривается структура ежесуточных расходов доводимых до капитана и старшего механика на содержание судна (бюджет судна), что является, безусловно, хорошей практикой в управлении ТО судна, т.к. в офисе компании невозможно учесть все нюансы ситуаций с которыми сталкивается экипаж.

Известно, что в эксплуатационных расходах основной компонентой являются расходы на топливо, но в мировой практике при анализе деятельности компаний и судов эту часть расходов выделяют в самостоятельное слагаемое. С точки зрения прогнозируемых расходов на ТО и Р стоимость израсходованного топлива непосредственно связана с двумя аспектами:

1. Чем больше израсходовано топлива, тем больше часов отработали соответствующие элементы СЭУ, тем больший объем ТО предстоит сделать,

2. Чем хуже по качеству топливо было использовано, чем меньше его стоимость, тем ресурсы основных элементов дизелей и котлов будут меньше.

Данные, приводимые различными дизелестроительными фирмами относительно изменения ресурса основных элементов при применении тяжелых остаточных топлив (700 с81), говорят о сокращении ресурса примерно в 1,5-2 раза. Принципиально может быть сформулирована задача об экономической целесообразности применения подобного топлива исходя из среднегодовых расходов на топливо и на приобретение СЗЧ. Однако, практически она трудноразрешима из-за существенных колебаний цен на топлива, предвидеть которые на несколько лет вперед с достаточной точностью скорее всего невозможно. Для судоходных компаний такие колебания цен, если они не сопровождаются аналогичными изменениями в величинах фрахтовых ставок, являются крайне неблагоприятным условием существования бизнеса.

Судоходный бизнес относится к роду деятельности не приносящему сверхприбылей. Обзоры финансовых отчетов различных зарубежных компаний [87, 88, 119,138] показывают, что чистый доход обычно колеблется в пределах 3-8%, причем в большей степени тяготеет к нижнему пределу. При этом существуют конъюктурные колебания доходности от отрицательных величин до 10-15 % по некоторым сегментам рынка.

Исследования последних лет, проводимые специалистами в области приложений теории надежности [75, 78, 82, 83, 86,122, 123]- теории управления техническим обслуживанием;показывают, что важной проблемой в этой области является сокращение расходов за жизненный цикл.

Как видно из рис. 1.1 [86], на период эксплуатации приходится примерно 80% всех расходов за жизненный цикл. С другой стороны,уже на этапе проработки концепции продукции определяются примерно 65% предстоящих эксплуатационных расходов и после проработки конструкции, ее аттестации и изготовления окончательно устанавливается примерно 95% всех предстоящих эксплуатационных расходов. В тоже время^ возможность влияния на предстоящие расходы сокращается до 11 % от всей суммы к моменту начала эксплуатации изделий.

Анализ и выбор конструкции, оценка надежности проектируемого оборудования на стадии проектирования требуют критического взгляда на детали оборудования, чтобы определить, была ли надежность, как учитываемое свойство, включена в проект для достижения целей требуемых проектом. Ключевые вопросы, рассматриваемые на этапе эскизного проекта, должны включать поиск эффективных по стоимости ответов на вопросы: 1),Где будут возникать отказы и с какой частотой;

2),Разработана ли содержательная часть ТО, продолжительность цикла и

3), Будут ли достигнуты проектом долгосрочные затраты за цикл жизни?

80

60

40

20

Рис. 1.1 Иллюстрация к формированию соотношения расходов за жизненный цикл.

Рисунок демонстрирует важность выбора оборудования на этапе проектирования и постройки судна с учетом его надежности, а с другой стороны - ограниченность возможностей в части влияния на эксплуатационные расходы уже построенного судна. Как видно, 95 % эксплуатационных расходов формируется на этапах проектирования-строительства и существует возможность повлиять лишь на 10% этих расходов, когда покупка сделана.

В таких жестких условиях найти простые решения сокращения предстоящих эксплуатационных расходов при сохранении конкурентоспособности и достаточной прибыльности компании представляет собой серьезную инженерно-экономическую проблему.

Приведенный ниже обзор публикаций последних лет показывает, что необходимо комплексное решение начиная с проектирования и строительства судна. В дальнейшем необходимо взаимосвязанное решение задач поддержания технического состояния, ремонта, наблюдения за судами со стороны классификационных обществ, контроля флага и порта.

Важным фактором взаимоотношений между техническим и коммерческим департаментами судоходной компании является то, что чем лучше технический департамент построил профилактическую систему ТО и Р, тем менее он «понимаем» коммерческим департаментом. Деятельность коммерческого департамента оценивается реально полученными деньгами, деятельность технического департамента также оценивается, но деньгами реально истраченными. Однако^ расходы технического департамента на профилактические ТО и Р также приносят прибыль, но эта прибыль является средствами^ которые не были истрачены на устранение повреждений и может быть учтена лишь в сравнении с неплановыми расходами при возникновении отказов. Поэтому для устранения этих противоречий, необходимо такое построение системы управления ТО и Р, когда в числе показателей деятельности технического департамента имеются численные оценки безотказности, которые могут дать обоснование эффективности истаченных денег на профилактическое ТО.

Все это говорит о том, что технический менеджмент компаний работает в условиях не только рисков связанных с отказами судов и судовой техники, но и в условиях финансовых рисков и неполного понимания эффективности функционирования со стороны коммерческого департамента. Поэтому умение или даже искусство управления процессами приобретения, ТО и Р судов, доступного научного обоснования расходуемых средств, обеспечивающих условия выполнения перевозок, становится существенным фактором бизнеса судоходной компании.

Актуальность проблемы объясняется тем, что практика технического обслуживания морских судов и сопоставление ее с известными стадиями развития систем технического обслуживания показывает, что отечественный и международный судоходный бизнес в части технической эксплуатации находится на стадии регламентного или прогнозируемого ТО. С другой стороны, ряд предприятий различных отраслей мировой экономики уже перешел в стадии активного и стадии комплексного управления надежностью. При этом в последние годы наблюдается тенденция к формированию и применению современных систем ТО судов, большинство из которых создается и используется в рамках сотрудничества с соответствующими классификационными обществами. Такое сотрудничество логически объяснимо необходимостью не только формального, но и фактического обеспечения безопасной эксплуатации судов, как это требует МКУБ. Т.е. формирование системы ТО судна, в современном понимании требований международных стандартов качества;есть одно из ключевых условий перехода к системному обеспечению безопасной эксплуатации судов.

Действующий с 1987 года РД 31.20.50 «Комплексная система ТО и ремонта судов» фиксировал высокий уровень системы управления ТО и ремонтом отечественного морского флота. Однако, к сожалению, в последующем эти позиции были в значительной мере утрачены. Появились ряд иностранных руководств и стандартов описывающих принципы формирования современных систем управления ТО, в тоже время они устанавливают обратную связь объект ТО-конфигурация системы ТО на основе анализа данных об отказах. Руководствами не предусмотрено использование результатов ТО для изменения системы ТО при отсутствии отказов, а научно обоснованная теоретическая сторона решения проблемы не раскрывается. В тоже время отказ является редким событием в силу профилактических свойств системы ТО, что существенно сужает информационную базу принимаемых решений.

Решение проблемы управления процессами ТО и ремонта судовой техники и судна в целом в соответствии с международными стандартами качества и встраивания ее в систему управления безопасностью (СУБ) требует формирования научно обоснованной оперативной связи между анализируемым результатом функционирования системы и изменениями конфигурации системы ТО и ремонта.

Конечной целью функционирования системы ТО и ремонта является сохранение функциональных свойств судна и его компонент при условии обеспечения установленного уровня безопасности. Успешное управление процессами ТО и ремонта, обеспечивающими необходимый уровень безопасности, требует единой системы оценок последствий принимаемых решений, поэтому рекомендованная ИМО формальная оценка безопасности должна стать важнейшей компонентой технологии управления ТО. Решение этой задачи позволяет сформировать на современном научном уровне связи управления ТО с СУБ судна и судоходной компании и влияние принимаемых решений на конкурентоспособность судна и компании.

Другим аспектом актуальности проблемы совершенствования систем управления ТО судов с применением современных технологий, когда осуществляется переход от детерминированных или интуитивно принимаемых решений к решениям, приминаемым в результате вероятностного анализа последствий по научно-обоснованным алгоритмам, является минимизация «человеческого фактора» в управлении ТО. Успешность управления ТО в условиях жесткой конкуренции и усиления требований к судоходным компаниям, судам и экипажам может быть осуществлена лишь в условиях построения системы ТО оперативно реагирующей на закономерности изменения технического состояния, в том числе внесения изменений процедуры ТО и ремонта.

Научная новизна состоит в том, что впервые необходимо выполнить:

1. построение модели функционирования СТС в рамках планово-предупредительной системы ТО, определенной системой действующих нормативных документов и с учетом детерминированной и случайной составляющей скорости изменения технического состояния и периодичности контрольных операций и ТО, с применением регламентного, по состоянию и комбинированного методов ТО;

2. математическое описание свойств применяемых методов ТО судов, определения различных составляющих затрат;

3. численное моделирование^ результаты, которого могут быть использованы для различных СТС при определении параметров конфигурации системы ТО;

4. разработку вариантов определения параметров конфигурации системы ТО при применении различных методов ТО и требуемых результатов функционирования системы;

5. сравнение результатов моделирования процессов технической эксплуатации для линейной и нелинейной модели процесса изменения технического состояния;

6. разработку методики использования результатов ТО для формирования и корректировки системы ТО в соответствии с международными стандартами качества;

7. разработку алгоритмов формирования системы ТО и управления в ней на основе анализа и управления рисками с учетом резерва бюджета на ТО судна;

8. алгоритм формирования системы ТО и управления в ней с осуществлением количественной оценки рисков;

9. решение задачи определения периодичности регламентного ТО, при которой обеспечиваются минимальные затраты на ТО;

Практическая ценность исследования заключается в том, что на основе результатов выполненных исследований предлагаются научно обоснованные способы оценки эффективности системы ТО и принятия решений по ее созданию и корректировке. Принимаемые решения учитывают как фактическое изменение состояния, так и его случайные отклонения, фактические последствия отказов и находятся в рамках положений определенных действующими отраслевыми отечественными и международными нормативными документами.

Цель работы состоит в теоретическом обобщении и решении крупной научной проблемы обеспечения конкурентоспособности и безопасности судов на основе построения системы ТО и ремонта судна, учитывающей детерминированную и случайную составляющие в процессах изменения технического состояния, последствия отказов и построения алгоритмов управления ТО учитывающих последствия принимаемых решений для конкурентоспособности и безопасности судна и компании.

В связи с поставленной целью в работе решены следующие задачи:

1. Построения системы управления техническим обслуживанием и ремонтом судовых технических средств, учитывающей частоту и последствия отказов в соответствии с международными стандартами качества, обусловленными требованиями Международного кодекса управления безопасностью к системам управления безопасностью судоходной компании и судов.

2.Формирования гибких оперативных связей между результатом функционирования системы ТО и ремонта и конфигурацией этой системы через процедуры изменения процедур ТО и ремонта.

3. Определено содержание ( какую информацию собирать, как обрабатывать, какие решения и в соответствии с каким алгоритмом принимаются) компьютерной информационной системы управления ТО и ремонтом, как наиболее эффективной системы^ позволяющей минимизировать «человеческий фактор» в управлении.

4. Для организации обратной связи закономерность и результат изменения технического состояния - изменение конфигурации системы ТО, созданы и исследованы модели функционирования СТС в рамках планово-предупредительной системы ТО и ремонта с применением различных методов ТО и ремонта.

5. Учета детерминированной и случайной компонент скорости изменения технического состояния, а также периодичности контроля и выполнения ТО и ремонта в модели функционирования СТС и их компонент.

6. Исследования свойства системы объект-система ТО и ремонта с точки зрения результатов функционирования системы в зависимости от управляющих воздействий - метод ТО, периодичность ТО, контроля, упреждающие допуски и т.п. В том числе рассмотрения возможности оптимизации системы ТО по расходам, коэффициенту готовности.

7. Ввиду того, что управление ТО и ремонтом фактически является управлением рисками для безопасности и экономическими рисками; решена задача построения системы управления ТО на основе анализа рисков. Для решения этой проблемы использовалась рекомендованная ИМО формальная оценка безопасности, как инструмент измерения частоты и тяжести последствий отказов.

8. Разработки методики формирования матрицы рисков для СТС и конструкций.

9. Разработки алгоритма формирования системы ТО и ремонта СТС на основе учета рисков.

10. Разработки алгоритма определения профилактических свойств системы ТО на основе оценки приемлемых рисков.

11. Разработки алгоритма управления ТО СЭУ на основе учета и анализа рисков.

12. Демонстрации на примерах главных и вспомогательных дизелей, других технических средств действие основных положений разработанных методов обработки эксплуатационных данных и алгоритмы формирования и управления ТО. Формирования практических рекомендаций по совершенствованию системы ТО и ремонта основных компонент СЭУ.

На защиту выносятся: математическая модель функционирования СТС в рамках планово-предупредительной системы с применением различных методов ТО, в описании процессов изменения технического состояния и осуществления контроля и выполнения ТО и ремонта учитываются детерминированная и случайные компоненты; результаты исследования свойств системы объект-система ТО и ремонта с точки зрения результатов функционирования системы в зависимости от управляющих воздействий - метод ТО, периодичность ТО, контроля, упреждающие допуски и т.п.; алгоритм формирования системы ТО на основе рекомендованной ИМО формальной оценки безопасности, как инструмента измерения частоты и тяжести последствий отказов; алгоритмы определения требуемых профилактических свойств системы ТО, в том числе, на основе оценки приемлемых рисков.

Результаты решения задачи по минимизации затрат на ТО с учетом последствий отказов;

Метод управления ТО СТС на основе управления рисками и резервами бюджета на ТО судна и его СТС;

Методика формирования решений по корректировке системы ТО СТС на основе анализа результатов ТО и анализа рисков.

7.11 Выводы по главе

1. Выполнено обоснование предельной величины суточных расходов на содержание судна на основе обработки статистических данных по изменению фрахтовых ставок.

2. Задача управления рисками при построении системы ТО трансформируется в задачу управления ТО в условиях дефицита средств. И может осуществляться в двух следующих направлениях: а) сформировать такой список работ для которого величина их суммарного риска будет максимальной, а затраты будут равны имеющимся в наличии ресурсам (деньги, располагаемый бюджет рабочего времени); б). Выбор замены для откладываемой работы по ТО, при котором будет обеспечено минимальное приращение риска.

3. Представлен алгоритм формирования списка, при котором обеспечивается выполнение профилактических работ характеризующихся максимальным риском. Наиболее продуктивен подход в соответствии с принципом Парето, когда используется последовательный отбор работ по максимальной величине удельного риска. Формирование списка заканчивается достижением Суммы объема плановых работ имеющимся ресурсам.

4. Выбор замены для откладываемой работы должен осуществляться так, чтобы сохранялась величина суммарного риска на текущий планируемый срок на приемлемом уровне, а замещающая работа должна характеризоваться риском не менее чем откладываемая.

5. Получен алгоритм решения задачи определения приемлемых профилактических свойств системы ТО на основе анализа рисков исходя из принятого резерва средств на ТО. При этом рассматривается решение как на отрезке одного цикла эксплуатации, так и на нескольких последовательных циклах.

6. Определены пути решения проблемы, если требуемый резерв оказался больше чем имеющийся в распоряжении технических служб. Установлено, что должна быть осуществлена процедура выбора работ по ТО, периодичность которых следует изменить или применить другой метод ТО исходя из применяемых критериев выбора: а) применения мониторинга и учащения контроля для улучшения профилактических свойств; б) уменьшить интервалы выполнения регламентного ТО; в) применить контроль между регламентными ТО, т.е. перейти на комбинированное ТО. Решение осуществлять последовательным рассмотрением работ вносящих наибольший вклад в суммарный риск в соответствии с принципом Паретто.

7. Приведена методика анализа и совершенствования системы ТО при условиях рассмотрения одного и нескольких процессов изменения технического состояния. Анализ выполнен на примерах СТС.

8. Приведена единая методика уточнения интервалов ТО в условиях и на основе эксплуатационных данных по допустимому уровню достижения неудовлетворительного или достижения аварийного состояния.

9. Чтобы дать объективное заключение о том, насколько эффективна принятая система ТО, необходимо учитывать не только фактические затраты, но и потенциальные затраты, которые могли бы произойти просто при увеличении или уменьшении количества циклов эксплуатации исходя из физических закономерностей. Представлена методика корректировки принятой системы ТО при этом в качестве основного требования принимается необходимость, по крайней мере, сохранения профилактических свойств системы ТО на прежнем уровне.

10. Если отказ объекта по параметру или его неудовлетворительное состояние по визуальным признакам не выявляются в процессе ТО, для придания результату оценки состояния осязаемой величины необходимо давать оценку остаточному ресурсу ( Тост ) до достижения соответствующего состояния. В противном случае, фактически, информация о техническом состоянии будет утрачена.

11. Показана на примере судовых трубопроводов возможность применения анализа рисков при составлении ремонтной ведомости. В этом случае прогнозируются возможные расходы на неплановое ТО и сопоставляются с имеющимся резервом средств.

12. Произведен количественный анализ фактических данных по изменению технического состояния ряда главных и вспомогательных двигателей и насосов систем охлаждения забортной воды. На основе анализа величин рисков для различных объектов судовой энергетической установки (дизелей и насосов) могут быть определены работы по ТО, с помощью которых обеспечивается соответствие суммы фактических рисков величине принятого резерва в бюджете судна для сохранения профилактических свойств системы ТО.

13. На примерах продемонстрировано, что в случае известных последствий отказов может быть определена конфигурация системы ТО соответствующая минимальным суммарным затратам на ТО. А величина суммарного риска может служить в качестве параметра определяющего возможность существования планово-предупредительной системы ТО.

14. Показано, как решать задачу оценки эффективности принимаемых решений в части изменения конфигурации системы ТО с применением принятых в отечественных публикациях терминов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате постановки задачи исследования было констатировано, что существует проблема построения системы ТО управление в которой осуществляется посредством анализа и учета рисков. Перспективные идеи заложенные в РД «Комплексная система ТО и ремонта судов» в отечественной практике технической эксплуатации судов не получили развития, соизмеримого с развитием систем ТО в других отраслях мировой экономики. Практика управления ТО в отечественных и зарубежных компаниях существенно отстает в применении передовых технологий. Важным условием решения этой проблемы является доступность в понимании предлагаемых технологий для ключевой фигуры судоходной компании - техническому суперинтенданту.

Установлено, что основой такой системы управления является сформированная связь техническое состояние - изменение технического состояния - фактические профилактические свойства системы ТО - уровень безопасности - затраты на функционирование системы - сравнение с целевыми значениями - принятие решения об изменении конфигурации системы (или целевых значений) - изменение технического состояния в условиях новой конфигурации системы ТО и ремонта. Результаты работы формализуют эти связи. Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Разработаны модели технической эксплуатации СТС с применением различных методов ТО, в которых впервые установлена связь между параметрами системы ТО и результатом ее функционирования. В работе представлены графики, таблицы, расчетные формулы и исходные компьютерные программы моделирования.

2. Впервые для СТС в качестве анализируемых показателей функционирования ТО рассматриваются не только величины фактических затрат времени и средств, но и потенциально возможные затраты, которые могли бы возникнуть в связи с обнаруженным техническим состоянием, но не возникли ввиду редкости подобных событий. Также учитываются величины неиспользованных ресурсов при преждевременной замене деталей.

3. Разработана методика обработки информации о выполненном ТО для целей формирования корректирующих действий. Алгоритмы учитывают незаконченность выборок относительно категорий технического состояния и, в ряде случаев, отсутствие объективных данных об отказах.

4. Создан метод и алгоритмы формирования и корректировки системы ТО, применение которых позволит уменьшить влияние человеческого фактора. Алгоритмы обеспечены соответствующим математическим аппаратом и методиками оценки правильности принимаемых решений.

5. Ввиду того, что управление ТО и ремонтом фактически является управлением рисками для безопасности и экономическими рисками, в методике формирования и корректировки системы ТО, применена рекомендованная ИМО формальная оценка безопасности, как инструмент количественного определения частоты и тяжести последствий отказов.

6. Впервые затраты на ТО рассматриваются в связи с его профилактическими свойствами, определены связи между параметрами системы ТО элементов судна, плановыми расходами на ТО и величиной необходимого резерва в бюджете на эксплуатацию судна, через расчет и анализ системы рисков.

7. Разработаны метод и алгоритмы определения конфигурации ТО, при которой обеспечивается минимум суммарных затрат на ТО. Ввиду того, что решение этой задачи в некоторых случаях существует в области низких профилактических свойств системы ТО, предложено решение совместно с анализом рисков и связью с имеющимся резервом бюджета расходов.

Реализация предложенных решений позволит перейти от систем управления ТО характерных для второй-третьей стадии развития в

369 четвертую-пятую стадии, соответствующих самым современным стандартам управления. Поскольку эффективной технологией решения задач управления ТО судна может быть только компьютерная информационная технология, предлагаемые решения должны стать частью процедур заложенных в такую систему и тем самым минимизировать «человеческий фактор» в управлении ТО.

1. Александровская JI.H. и др. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. М.: Логос, 2001. - 206с.

2. Александровская Л.Н. и др. Повышение эксплуатационной надежности изделий на основе прогнозирования их состояния // Надежность и контроль качества.- 1994.- №5.- С. 12-21.

3. Александровская Л.Н. и др. Методологические предпосылки к упреждению и предотвращению отказов сложных технических объектов в эксплуатации // Надежность и контроль качества.- 1997.-№9,- С. 15-22.

4. Александровская Л.Н. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем. М.: Логос, 2001. - 232с.

5. Алексеева Т.В. Техническая диагностика гидравлических приводов. М.: Машиностроение, 1989. - 262 с.

6. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высш. Шк., 1982. - 231с.

7. Блинов Э.К. Техническая эксплуатация флота и современные методы судоремонта. Л.: Судостроение, 1988.- 83 с.

8. Блинов Э.К., Розенберг Г.Ш. Техническое обслуживание и ремонт судов по состоянию. Справочник.- СПб.: Судостроение. 1992. 185 с.

9. Васильев Б.В., Ханин С.М. Надежность судовых дизелей. М.: Транспорт, 1989. - 184с.

10. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем. -М.: Стандартинформ, 2002.- 26 с.11 .ГОСТ Р 51901. 6-2005. Менеджмент риска. Программа повышения надежности. М.: Стандартинформ, 2005.- 35 с.

11. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1967. - 304 с.

12. Гнеденко Б.В. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

13. Голуб Е.С., Мадорский Е.З., Розенберг Г.С. Диагностирование судовых технических средств. Справочник. М.: Транспорт, 1993. - 150с.

14. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М.: Высш.Шк., 1985.- 168 с.

15. Гальперин М.М. Система технического обслуживания и ремонта морских судов. М.: Транспорт, 1981. - 300с.

16. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: изд-во МСХА. 2001.- 616 с.

17. Ефремов JI.B. практика инженерного анализа надежности судовой техники.- JL: Судостроение, 1980.- 175 с.

18. Драницын С.Н. Эксплуатационная надежность технических средств морского флота // Труды ЦНИИМФ. 1976. - вып. 205. - Л.: Транспорт. -С. 3-41с.

19. Драницын С.Н. Теоретические основы технической эксплуатации морского флота//Труды ЦНИИМФ.- 1978.- вып. 231. JT.: Транспорт. -143с.

20. Драницын С.Н. Основные направления развития технической эксплуатации морского флота // Труды ЦНИИМФ.- вып. 242. Л.: Транспорт. - С. 10-23.

21. Жиглявский A.A., Ермаков С.М. Математическая теория оптимального эксперимента.- М.: Наука, 1987.- 320с.

22. Карпов Л.Н. и др. Исследование теплового состояния выпускных клапанов среднеоборотного дизеля //Тр. ЦНИИМФ. вып. 143. - Л.: Транспорт, 1971. - С. 28-36.

23. Карпов П.Н. Надежность и качество судовых дизелей. Л.: Судостроение, 1975. - 230 с.

24. Калявин В.П. Основы теории надежности и диагностики. СПб.: Элмор, 1998. -215 с.

25. Калявин В.П. Надежность и техническая диагностика судового электрооборудования и автоматики. СПб.: Элмор, 1996. - 295 с.

26. Климов E.H. Основы технической диагностики судовых энергетических установок. М.: Транспорт, 1980. - 152 с.

27. Костенко H.A. Прогнозирование надежности транспортных машин.- М.: Машиностроение, 1989. 240 с.31 .Коллинз Д. Повреждение материалов и конструкциях: анализ, предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. - 624 с.

28. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

29. Кривощенков В.Е. Оценка надежности и восстанавливаемости тонкостенных подшипников скольжения судовых дизелей //Судостроение. 1992.- №10. - 4 с.

30. Крылов Е.И. Надежность судовых дизелей. М.: Транспорт, 1978.- 159 с.

31. Леонтьев Л.Б., Юзов А.Д. Подшипники коленчатых валов судовых дизелей. Владивосток: ДВГМА, 2000. - 173 с.

32. Лукинский B.C., Зайцев Е.И. Прогнозирование надежности автомобилей. Л.: Политехника, 1991. - 220с.

33. Международный кодекс по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (МКУБ). Резолюция ИМО А.741(18), Международные и национальные документы, регламентирующие управление безопасностью мореплавания.- СПб. ЦНИИМФ, 1997. 18с.

34. Нахимович Е.В., Погодаев Л.И. Моделирование процесса изнашивания и прогнозирование долговечности опор качения. СПб.: Гос. Технич. Ун-т, 2002. - 129 с.

35. Никитин A.M. Выбор зазоров в рамовых подшипниках судового дизеля с помощью приближенной математической модели // Двигателестроение.- 1983. №1.- Зс.

36. Никитин A.M. Основы моделирования процессов технической эксплуатации судовых технических средств // Сб. научных работ аспирантов, соискателей и курсантов ГМА им. адм. Макарова. СПб., ГМА. 2000. - с. 40-50.

37. Никитин A.M. Рубцов М.С. Оценка эффективности технического обслуживания по состоянию // Сб. Эксплуатация морского транспорта. СПб.: Наука, 2003. - С. 230-238.

38. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эксплуатационные качества судовых дизелей. Д.: Судостроение, 1982. - 204 с.

39. ОСТ 24.060.20-74 Дизели. Требования к разработке плановопредупредительной системы технического обслуживания и ремонта. Министерство тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения. М.: Изд-во стандартов, 1974.- 15с.

40. Погодаев Л.И., Кузьмин В.Н. Структурно-энергетические модели надежности материалов и деталей машин. СПб.: Академия транспорта РФ, 2006. - 608с.

41. Погодаев Л.И. Голубев Н.Ф. Теория и практика-прогнозирования износостойкости и долговечности материалов и деталей машин. СПб.: СПГУВК, 1997.-415 с.

42. Половко A.M., Гуров C.B. Надежность технических систем и техногенный риск. СПб.: СПГ Лесотехническая академия, 1998. - 119 с.

43. Проников A.C. Надежность машин.- М.: Машиностроение, 1978. 592с.

44. Проников A.C. Вероятностная оценка скоростей изнашивания на основе физико-статистического моделирования // Трение и износ.- 1983.-№1.- 7с.

45. Пушнин В.П. Повышение эксплуатационной надежности выпускных клапанов судовых дизелей. Автореф. канд. техн. наук Дис. -Новосибирск, 1984.- 24 с.

46. Рапопорт Л.И., Чапкис Д.Т. Техническое обслуживание морских судов. М.: Транспорт, 1972. - 168 с.

47. РД 31.20.50-87 «Комплексная система ТО и ремонта судов. Основное руководство».- М.: Мортехинформреклама, 1988.-218с.

48. РД 31.20.01-97. Правила технической эксплуатации морских судов. -М.: Мортехинформреклама, 1997.- 42 с.

49. РД 31.20.30-97. Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций. СПб.: ЦНИИМФ, 1997. - 343 с.

50. Руководство по техническому наблюдению за судами в эксплуатации.- Спб.: РМРС, 2005. 342с

51. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000. - 248 с.

52. Себды М. Справочник по триботехнике. М.: Машиностроение, 1989.- 400с.

53. Система освидетельствования компаний на соответствие требованиям международного кодекса по управлению безопасностью (МКУБ). -СПб.: РМРС, 2005. 180с.

54. Туркин В.А. Основы комплексного решения проблемы обеспечения безопасности эксплуатации судовых технических средств на базе анализа риска. Автореф.докт.техн.наук.- СПб.:, 2003, 42 с.

55. Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения. Основы проектирования машин. М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.

56. Хартман К. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. М.: Мир, 1977. - 552 с.

57. Хрущев Н.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания металлов. -М.: АН СССР, 1970.-315 с.

58. Хруцкий Э.В., Горшков В.Ф. Прогнозирование технического состояния втулок цилиндров дизеля //Двигателестроение.- 1997.- №1-2. -С. 12-14.

59. Хруцкий Э.В. Прогнозирование технического состояния функционально-самостоятельных элементов судовой энергетической установки. Автореф.докт.техн. наук. СПб:, 1996.- 35 с.

60. Червяков И.Б. Основы методики прогнозирования и повышениянадежности газопромыслового оборудования// Изв. ВУЗов, сер. Нефть и газ.-1983.- №11. С. 32-36.

61. Щукин Г.С., Кучеров В.Н. Эксплуатация цилиндропоршневой группы судовых дизелей. М.: Мортехинформреклама, 1985.- 59с.

62. Яхьяев Н.Я. К вопросу расчета износа втулок цилиндров на переменных режимах работы двигателя // Вестник Машиностроения. -2003.-№4,-С. 23-24.

63. Яхъяев Н.Я. Прогнозирование работоспособности судовых двигателей внутреннего сгорания по износу деталей в узлах трения. Автореф.докт. техн.наук. СПб:, 2003. - 38с.

64. Яхъяев Н.Я. Влияние параметров рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания на износ втулок цилиндров // Трение и износ. -2002.- Т.23.- №5. С. 23-26.

65. Abernethy R. The new Weibull Handbook.- US. Houston, 1996. -124 p.

66. AP226 STEP Standard. 1998 ISO ТС 184/SC4/WG3 N730, ISO/WD 10303226 Ship Mechanical Systems. Edited By Dr. Z Bazari, March 1998. 3p.

67. Ahlqvist I., Fagelko B. Integrated management tools for reliability centered operation and maintenance. Finland: Wartsila, NSD, 2001,- 17p.

68. Anderson D. Reducing The Cost Of Preventive Maintenance. www.oniqua.com., 14p.

69. August J. Applied reliability centered maintenance. US, Oklahoma, PennWell, 1999.- 6p.

70. Barringer H. Life cycle cost and good practices//NPRA Maintenance conference: San Antonio, Texas, 1998. - Юр.

71. Barringer H. How To Use Reliability Engineering Principles For Business Issues, www.barringerl .com., 22p.

72. Barringer H. Small Sample Size Datasets: Help or Hindrance. www.barringerl .com. 6p.81 .Barringer P. Process Reliability: Do You Have It?—

73. What's It Worth To Your Plant To Get It// AIChE National Spring Meeting: New Orleans: 2002. - 16p.

74. Barringer P. Life Cycle Cost & Reliability for Process Equipment// 8th energy week Conference. US, Houston: 1997. - 35p.

75. Barringer P., Weber D. Life Cycle Cost Tutorial// Fifth International Conference on Process Plant Reliability. US, Houston: 1996.- 58p.

76. Barringer P. Predict Future Failures From Your Maintenance Records. www.barringerl .com.

77. Barringer H. Process Reliability Concepts// SAE 2000 Weibull User's Conference. Michigan, Detroit: 2000. - 14p.

78. Barringer H. Life Cycle Cost and Good Practices// NPRA Maintenance Conference.- US, San Antonio: 1998.- 26 p.

79. Belship. Annual reports 1996-2005. www.belship.com

80. British Columbia Ferry Corporation. Annual reports 2000-04. www.bcferries.com

81. Containa N. and other. Study of Existing RCM approaches used in different industries.- Madrid: 2000.- 97 p.

82. Conachey R. Development of RCM Requirements for the Marine Industry. USA, Houston: ABS, 2004.- 12p.

83. Cushnaghan S. Economics of Risk Based Inspection Systems in Offshore Oil and Gas Production // Tischuk Enterprises.- UK, 1997.- 12p.

84. Det Norske Veritas. Safeco Final Report. Oslo: 1999.- 50 p.

85. Det Norske Veritas. Guide on Port State Control. Oslo: 2002. -33p.

86. Eriksson S. A cost Effective Maintenance Strategy Planning Tool1.plementing Simplfied RCM // 15th International Maintenance Conference.

87. USA, Narhville, 1999.- 15p.

88. Guidance Notes on Reliability-Centered Maintenance. Houston: ABS,2004. -154p.

89. Guidelines for Environmental Management of the ISM CODE for the Norwegian Shipowners' Association. -Oslo: 1998. 32p.

90. Interim Guidelines for the Application of Formal Safety Assessment (FSA) To The IMO Rule-Making Process. IMO, MSC / Circ.829, MEPC/Circ335, Nov. 1997,- 27 p.

91. IEC 60300-1 International Standard/Dependability manegment- Part 1: Dependability manegment systems.- Geneva: 2003. 1 lp.

92. IEC 61882 International Standard. Hazard and Operability Studies (Hazop Studies) -Application Guide. Geneva: 2001.- 53 p.

93. IEC 62198 International Standard. Project risk management -Application guidelines.- Geneva: 2001. -24p

94. Inozu B. and others. Reliability, Availability, Maintanability database / SHIPNET of the Ship Operations Cooperative Program, www. Shipnet.com

95. Harris J. Moss B. Practical RCM analysis and its infirmation requirements // Maintenance: 1994.- issue 9. P. 18-26.

96. Hernquist M. Main Engine Damage From An Insurere's Point Of View//22nd CIMAC Congress. Copenhagen: 2003. - 15p.

97. Hauge S., Hokstad P. Reliability Data for Safety Instrumented Systems. PDS Data Hand book. Trondheim: SINTEF, 2004. - 20p.

98. Jones R. Risk-based manegment- a reliability centered approach. -USA, Houston: 1995. 17p.

99. Kiriya N. Statistical Study on Reliability of Ship Equipment and Safety Manegement Reliability Estimation for Failures on Main Engine System by Ship Reliability Database System // Bulletin of the JIME, vol. 29, No.2. P.12-39.

100. Mokashi A.J., J. Wang, A.K. Vermar. A study of reliability-centered maintenance in maritime operations // Marine Policy.- 2002.- issue 26. P. 5-18.

101. Mokashi A.J. and other. Shipbord Maintenance- possible Future Trends // Safety Science Momitor. 2002,- 1.- vol. 6 -10 p.

102. Masdal S., Bye R. Integration of FTA and RCM -a case from Shipping. Marintek. 1999. 10 p.

103. MIL-STD-882D Departmet of Defense / Stadard Practice For System Safety.- USA: 2000. 105p.

104. MIL-STD-1629A Military Standard Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis. Washington: 1980. - 148p.

105. Marshall M. General Average-the figures and their relation to the debate on reform// IUMI Conference: -Sigapore, Sept., 2004, P. 21-40.

106. Machinery Planned Maintenance and Condition Monitoring/ Lloyd's Register, Ship Right, 2004,- 354p.

107. Moubray J. Reliability Centered Maintenance RCMII.- Oxford: Butterworth-Heinnemamm Ltd., 1991. -16p.

108. Moubray J. Maintenance Manegment a new paradigm// Maintenance.- 1996.-Vol. ll.-# l.-P. 18-26.

109. MAIB Annual Report 2001. www.maib.gov.uk

110. Machinery Planned Maintenance Scheme-increased benefits through links to class. Lloyd's Register.www.lr.org/market-sector/marine/mpms.htm

111. Nakajima S. Introduction to TPM, 2nd edition.- Japan: JIPM, 1997.- 17p.

112. Norden. Annual reports 1996-2004. www.ds-norden.com

113. NORSOK STANDARD Z-013. Risk and Emergency preparedness analysis. Rev.2. Oslo: 2001. - 74p.

114. NORSOK STANDARD Z-008. Criticality analysis for maintenance purposess. Rev.2.- Oslo: 2001.- 32p.

115. NORSOK STANDARD Z-016. Regulatory Management &Reliability Technology. Oslo: 1998. - 41p.

116. NORSOK STANDARD. Common Requirements. Life Cycle Cost For Systems and Equipment. O- CR-001.- Oslo: 1996. 58 p.

117. NORSOK STANDARD. Common Requirements. Life Cycle Cost For Production Facility. O- CR-002.- Oslo: 1996,- 64 p.

118. Operational Risk Management. Commandant Instruction 3500.3. -US Coast Guard: 1999. 63p.

119. Plan for Surveying Maritime Experiences in Reduced Workload and Staffing. Survey plan. US Coast Guard: North Stonington, Connecticut, 1998,- 140p.

120. Rasche T. Establishing Preventative Safety and Maintenance Strategies by Risk Based Management-The Tools of the Trade Seifeddine S.

121. Effective Maintenance Program Development //Optimization. 12th International Process Plant Reliability Conference. US, Houston: 2003.- P.21-40.

122. Reliability Centered Maintenance Duide for Facilities and Collateral Equipment. Washington: NASA, 2000.- 143p.

123. Resnikoff H. Mathematical Aspects of Reliability Centered Maintenance. Dolby Access Press.- California: 1978.-48 p.

124. Risk Control Measures Workshop output. CG and DNV: 2005.- 197p.

125. Risk Control and Mitigation Services during Operations and Maintenance. Germanischer Lloyd, www.gl-group.com

126. Ruxton T. Formal safety assessment of ships. -London: The Institute of marine engineers, 1996. P. 34-44.

127. Relexsoftware. Using FMEAs (Failure Modes and Effects Analyses) to Assess Risk, http://relexsoftware.com/resources/art/art

128. SAE. Surface Vehicle/Aerospace Standard JA1011 : evaluation criteria for reliability-centered maintenance (RCM) processes. US: Society of Automotive Engineers (SAE), 1999. -16p.

129. SAE Aerospace Recommended Practice ARP5580: Recommended Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) Practices for Non-Automobile Applications.- Warrendale: SAE International, PA, 2001. -19p.

130. Sammy Seifeddine. Effective Maintenance Programe development //Optimization . 12th International Process Plant Reliability Conference. -Houston, 2003.-P. 15-20.

131. Shields S., Sparshott K., Cameron E. Ship Maintenance a quantitative approach. London: 1975.- 157 p.

132. Stelmar Shipping Ltd. Annual report 2001. gsionline.com

133. Standards Australia. AS61508.5 Functional Safety of Electrical/ Electronic/ Programmable electronic safty-related sestems-Part5. Standards Australia. 1999. 12p.381

134. The European Maritime Industry R&D Masterplan. Maritime Industries Forum, 2002, www.mif-eu.org

135. Vath Jorn. Condition monitoring methods and models for optimization //NTNU. - 2004.- vol. 21 -11. - P. 11 -31.

136. Vesely W. Fault Tree Handbook with Aerospace Aplications. -Washington: NASA, 2002. 205p.

137. Vesely.W. and others. Fault Tree Handbook. US Nuclear Regulatory Commision. Washington: 1981. - 135p.144. . Verzbolovskis M. ABS Approach to Classification using Risk Analyses. USA, Houston: ABS, 2004. - 14p.

138. Wilcox. R. Risk-Informed Regulation of Marine Systems using FMEA.- Washington: US Cost Guard Marine Safety Center, 2001. 6 p.

139. Wang J. Current status of future aspects of formal safety assessment of ships // Safety Science. -2001.-, # 38. P. 7-18.

140. Wurst S. Supporting the operation and maintenance of ship machinery systems by means of STEP-based, distributed data-repositiry. University of Bremen: 1999. - 5 p.

141. Wurst S. Ship machinery data exchange using a standard-based data repository. SMM The Role of Data Standards for Maritime e-Business. -BIBA: 2001.-18p.