автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Управление качеством технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования с периодическим контролем состояния

На правах рукописи

АНЦЕВА Наталья Витальевна

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ СОСТОЯНИЯ

Специальности 05 02 23 - «Стандартизация и управление качеством

продукции»

05 03 01 - «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00344Э4Э4

Тула - 2008

003449494

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научные руководители доктор технических наук, профессор

Иноземцев Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор Пасько Николай Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Протасьев Виктор Борисович

кандидат технических наук Русаков Олег Львович

Ведущая организация ОАО «Тяжпромарматура»

(г Алексин Тульской области)

Защита состоится «У? » ноября 2008 г в 14— часов на заседании диссертационного совета Д 212 271 01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600 г Тула, пр Ленина, 92, 9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан «£> » октября 2008 г

£j

Ученый секретарь диссертационного совета

А Б Орлов

ОБЩАЯ ХЛРАК1ЕРИС1ИКЛ РЛЬОШ

Лмпуальность темы Основная задача повышения качества женпага-пии мега I прорабатывающею оборудования икюш в обеспечении дппеп,-нои и безотказной обработки на нем детали с ы шшыми производше п>но-сп.ю ючностью и чистотой обработки при минима п.ш.1\ затратах времени тр\да и средств на техническое обслуживание и ремош ( ЮиР) которые необходимы д тя восстановления технических качеств станков \ граченных в процессе эксплуатации Для рЪпения данной задачи па машиностроительных пред-" прия 1 иях организуют системы технического обсл\ живания и ремонта (С IОИР) технолопгческого оборудования (ТО), соответствмощие требованиям ГОСТ 15 601-98 ГОСТ 28 001-83 и ГОСТ 18322-78 и проводят систематическую работу в направлении оптимизации управления СТОИР ГО

В соответствии с концепцией международных стандартов ИСО серии 9000 2000 повышение результативности управления СТОИР ТО должно осуществляться на основе принципов процессного подхода с применением к процессу ТОиР металлообрабатывающего оборудования цикла Деминга РЭСА Практическая реализация данного принципа, как это отмечена в документе ГвО/ТС 176/8С 2/Ы544Я «Руководство по «процессному подходу» к системам менеджмента качества», предполагает установление критерия результативности как при осуществлении этого процесса, так и при управлении им. получение информации о состоянии СТОИР ТО для осуществления мониторинга этого процесса, а также выполнение действий, необходимых для достижения запланированных результатов и постоянного улучшения данного процесса

Управление СТОИР ТО осуществляется воздействием на режим ТОиР, характеризуемый периодичностью технического обслуживания и ремонта и максимально допускаемым (критическим) отклонением определяющего параметра (критерия предельного состояния) оборудования от нормативного значения Следствием эффективного осуществления данного воздействия является улучшение содержания действующего металлообрабатывающего оборудования и четкое осуществление всех видов его периодичных технических обслуживании и плановых ремонтов Это способствует повышению технологичности эксплуатационного периода жизненного цикла станков, т е эксплуатационной технологичности, которую целесообразно использовать в качестве критерия результативности процесса ТОиР

Анализ состава регламентируемых ГОСТ 27 002-89 и ГОСТ 21623-76 показателей эксплуатационной технологичности показывает, что основную массу среди них составляют показатели трудоемкости различных видов работ, выполняемых при эксплуатации станков Поэтому данные о затратах времени на ТОиР металлообрабатывающего оборудования характеризуют состояние СТОИР ТО и могут быть использованы для осуществления мониторинга процесса ТОиР

Таким образом, в настоящее время актуальной является задача оптимизации управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуа-

тационной технологичности воздействием на режим ТОиР на основе реализации принципов процессного подхода

Работа выполнена в соответствии с грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 08-08-99045-р_офи и рядом хоздоговорных НИР

Цель работы заключается в повышении эксплуатационной технологичности металлообрабатывающего оборудования на основе оптимизации периодичности контроля его технического состояния и критического уровня состояния узлов станка, при котором следует проводить профилактическое восстановление

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований

1) разработать адаптивную методику экспресс-оценки объема технических обслуживании и ремонтов металлообрабатывающего оборудования и механизмы ее обучения и уточнения в режиме самообучения,

2) разработать теоретико-вероятностную модель системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по техническому состоянию,

3) разработать теоретико-игровой подход к минимаксной оптимизации режима технического обсл\ живания и ремонта металлообрабатывающего оборудования по техническому состоянию,

4) разработать методику управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности,

5) выполнить статистическую обработку данных о ТОиР технологического оборудования машиностроительного предприятия с целью определения параметров его надежности

6) разработать программное обеспечение экспертной системы укрупненного нормирования работ по техническому обслуживанию и ремонту металлообрабатывающего оборудования и системы информационной поддержки оптимизации режима ремонтного обслуживания станков

Методы и средства исследования При выполнении работы использовались научные положения всеобщего управления качеством, методы теорий вероятностей и математической статистики, массового обслуживания, надежности, игр, производительности металлообрабатывающего оборудования, регрессионного анализа, множеств и реляционной алгебры, метод хронометрических наблюдений за процессом эксплуатации станков

Основные результаты работы, выносимые автором на защиту

• адаптивная методика экспресс-оценки объема технических обслуживаний и ремонтов металлообрабатывающего оборудования и механизмы ее обучения и уточнения в режиме самообучения,

■ теоретико-вероятностная модель системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, учитывающая параметры случайного разброса наработки оборудования между отказами и гибкость графика контроля его технического состояния,

■ теоретико-игровой подход к минимаксной оптимизации режима техни-

ческого обслуживания и ремонта техночогнческого оборудования по техническому состоянию, позволяющий минимизировать потери машиностроительных предприятий, связанные с отсутствием точных данных о функции надежности металлообрабатывающего оборудования,

■ методическое и математическое обеспечение процедуры управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по критергао эксплуатационной технологичности и процессы совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей

Научная новизна результатов исстедования заключается в выявлении и представлении функциональной зависимостью показателя качества технической эксплуатации металлообрабатывающего оборудования, характеризующего свойство эксплуатационной технологичности по объединенным удельным затратам времени на периодический контроль технического состояния оборудования и его плановые и неплановые ремонты за определенный период эксплуатации, устанавливаемый по календарному времени или наработке

Выявлена взаимосвязь между результативностью системы технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования, измеряемой комплексным показателем эксплуатационной технологичности, надежностью оборудования, характеризуемой функцией надежности, и режимом обслуживания, характеризуемым периодичностью контрольных осмотров и критическим уровнем состояния узлов станка

Практическая значимость. Разработана документированная процедура управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности и совершенствования процесса управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей, входящая в документацию систем менеджмента качества, соответствующих требованиям стандартов ИСО серии 9000 2000

Реализация работы Результаты данной работы внедрены на Филиале «Рудаковский механический завод» ОАО «Тулаточмаш» и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы» ТулГУ

Публикации и апробация работы По тематике исследований опубликовано 30 работ, из них 13 без соавторов и 12 в ведущих рецензируемых гаданиях, включенных в список ВАК, общим объемом 7,95 п л , в том числе авторских - 5,2 п л

Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2007-2008 гг , на студенческих научных конференциях ТулГУ в 2005-2006 гг, на Международных научно-технических конференциях "Технологическая системотехника" (г Тула, 2005, 2006 гг), "Экономика Управление Стандартизация Качество" (г Тула, 2005, 2006 гг), "Фундаментальные и прикладные проб темы в машинострои-

тслыюм комплексе" (г Орел, 2007, 2008 гг ), "Автоматизация Проблемы, Идеи, Решения (АПИР)" (г Тула, 2004, 2005, 2006, 2007 гг ), "Гагаринские чтения" (г Москва, 2006, 2007, 2008 гг), Международных Интернет-конференциях молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС пробмаш) (г Москва, 2005, 2006 гг), научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии в машиностроении и приборостроении" (г Запорожье, 2004 г), Всероссийской научно-практической конференции "Управление качеством" (г Москва, 2005, 2006, 2008 гг ), Региональной молодежной научной и инженерной выставке "Шаг в будущее, Центральная Россия" (г Липецк, 2005 г ), магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г Тула, 2006, 2007 гг)

Работа отмечена благодарственным письмом Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН по результатам Конкурса на соискание медалей РАН с премиями для молодых ученых РАН, других учреждений, организаций России и для студентов высших учебных заведений России за лучшие научные работы

Структура и объем работы; Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложения Содержит 108 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 49 рисунков, список литературы из 102 наименований и приложение на 22 страницах Общий объем диссертации 167 страниц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе проведен анализ методов и систем технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий Проведено исследование основных показателей СТОИР ТО - ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности, принципов управления СТОИР ТО, моделей ТОиР металлообрабатывающего оборудования по техническому состоянию и методов нормирования временных затрат на ТОиР станков

Чтобы обеспечить высокую эффективность от применения СТОИР ТО, определяемую способностью СТОИР поддерживать и восстанавливать заданные свойства металлообрабатывающего оборудования и обеспечивать заданный уровень его технической готовности при оптимальных затратах времени, труда и средств, эта система должна базироваться на соответствующих закономерностях, определяющих величину потребности станков в техническом обслуживании и ремонте, объемы плановых ремонтов, их характер и периодичность При этом необходимо учитывать совместное действие многочисленных факторов, оказывающих влияние на объем работ по ТОиР парка оборудования

Основная цель технического обслуживания и ремонта может быть достигнута с наилучшими экономическими результатами лишь тогда, когда применяемая система СТОИР ТО обеспечивает достаточно близкое соответствие планируемых сроков выполнения ремонтных работ и времени возникновения действительной необходимости в них, а также плановых объемов ТОиР фактически требующимся В противном случае неизбежны значительные потери в

производстве, вызванные неплановыми ремонтными работами и большими, чем запланированные, фактическими простоями оборудования в периодичных технических обслуживаниях и плановых ремонтах или большими расходами на СТОИР ТО и простоями из-за чрезмерно частого выполнения таких ТОиР

В настоящее время на промышленных предприятиях применяются нормативы периодичности технического обслуживания и ремонта для разных видов оборудования, рекомендуемые типовой системой технического обслуживания и ремонта металло- и деревообрабатывающего оборудования Однако эти нормативы являются усредненными и, поэтому, в зависимости от условий эксплуатации оборудования на конкретном предприятии, применяемых методов и условий ТОиР, а также достигнутого уровня качества плановых ремонтов, от них необходимо делать отступления в ту или другую сторону

Анализ надежности металлообрабатывающего оборудования показывает, что из-за нарастающего старения узлов станков большинство эксплуатационных отказов носит постепенный характер Информацию о нарастающем старении оборудования можно получить из рассмотрения динамики некоторых определяющих параметров (критериев предельного состояния), таких, как количественная оценка мехашгческого износа деталей, расход эксплуатационных жидкостей, чувствительность датчиков, напряжение пружин, сопротивление изоляции электропроводов и обмоток электродвигателей и электроаппаратов и др Приближение отказа одних деталей не сопровождается видимыми признаками и не может быть обнаружено до наступления отказа Замена таких деталей возможна только в неплановом порядке, по потребности О постепенном приближении предельного состояния других деталей можно судить по признакам, обнаруживаемым визуально, инструментальными замерами и с помощью специальной аппаратуры Возможность прогнозировать приближение предельного состояния позволяет заменять такие детали в большинстве случаев заранее в плановом порядке При этом необходимо определение критического уровня критерия предельного состояния детали, узла или станка в целом

Выше изложенное обусловливает, с одной стороны, необходимость совершенствования методики оптимизации периодичности ТОиР металлообрабатывающего оборудования на основе прогрессивных многопараметрических моделей динамики определяющих параметров деталей и узлов станков, а, с другой стороны, разработки критерия нормальности объема ремонтных работ, с помощью которого можно судить о достаточности выполняющихся объемов периодических технических обслуживаний и плановых ремонтов для поддержания и восстановления заданных свойств оборудования Тогда превышение объема фактически выполняющихся ремонтных работ против нормального объема будет указывать на нарушение нормальных условий работы металлообрабатывающего оборудования, на неправильную его эксплуатацию или плохое качество технического обслуживания и ремонтов В качестве такого критерия целесообразно использовать эксплуатационную технологичность

Вопросы повышения качества ТОиР металлообрабатывающего оборудования и методы определения его ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности исследовали Александровская Л Н , Афанасьев А П , Безъязыч-

ный В Ф , Бойцов Б В , Бржозовский Б М , Васильев В А , Волчкевич Л И , Волков П Н , Гнеденко Б В, Дальский А М , Дружинин Г В , Иноземцев А Н , Кочергин А И , Кубарев А И , Лисов А А , Нетес В А , Никифоров А Д , Пасько Н И , Проников А С , Райдак И Н , Суслов А Г , Сухарев Э А , Федюкин В К , Хазов Б Ф, Черпаков Б И и др ученые Однако в настоящее время методы оценки эксплуатационной технологичности металлообрабатывающего оборудования развиты еще недостаточно для адекватного определения численных значений этого свойства и задача повышения эксплуатационной технологичности технологического оборудования машиностроительного предприятия за счет управления периодичностью выполнения ремонта и величиной критического уровня критерия предельного состояния узлов с учетом параметров распределения наработки между отказами станков не нашла окончательного решения

На основании вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи исследования

Второй раздел посвящен разработке комплексного (интегрального) показателя совокупности свойств эксплуатационной технологичности, используемого в качестве критерия результативности управления системой СТОИР ТО, и адаптивной методики экспресс-оценки объемов технических обслуживании и ремонтов металлообрабатывающего оборудования по трудоемкости

Организация управления системой СТОИР ТО по техническому состоянию предполагает проведение оценок объемов технических обслуживании и ремонтов технологического оборудования и результативности СТОИР ТО соответствующими показателями, в том числе показателями ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности В соответствии с ГОСТ 14 205-83, ГОСТ 27 002-89, ГОСТ 18322-78, ГОСТ 21623-76 ремонтопригодность и эксплуатационная технологичность оцениваются рассчитываемыми за определенный период эксплуатации показателями трудоемкости различных видов работ Причем ГОСТ 21623-76 допускает использование удельных показателей, представляющих собой отношение среднего значения соответствующего показателя к заданной наработке оборудования, которая при установлении режима ТОиР определяется периодичностью контроля технического состояния Данный стандарт определяет и категорию объединенных показателей для оценки ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности оборудования в виде сумм соответствующих удельных показателей Поэтому для определения результативности управления СТОИР ТО предложено использовать следующие показатели

- средние затраты времени за определенный период эксплуатации на контроль технического состояния (осмотр) оборудования Эк = Эк Рк, на профилактическое восстановление оборудования (плановые ТОиР) Эп = Эп Ра, на восстановление по отказу (неплановый аварийный ремонт) Э0 = Э0 Н0, где Эк - затраты времени на один контрольный осмотр, Рк - вероятность проведения контроля технического состояния, Эп - затраты времени на одно профилактическое восстановление станка, Рп - вероятность профилактических вос-

становлений, Э0 - затраты Бремени на восстановтсние по отказу, Н0 - среднее число отказов за период профилактики,

- удельные суммарные затраты времени на осмотр оборудования эк = Эк/?п , на профилактическое восстановление оборудования эп = ЭПДП , на восстановление по отказу э0 = Э0//п , где /п - периодичность проверки технического состояния станка по наработке (задагатя наработка),

- объединенные удельные затраты времени на технические обслуживания и ремонты

е = э0 + эп + эк=Э° Я° + Эп Рп + Эк рк (1)

'п

Показано, что комплексный (интегральный) показатель совокупности свойств эксплуатационной технологичности (Ф) является функцией от затрат времени на контрольные осмотры и восстановления профилактические и по отказу, те Ф = /(Эк, Эп, Э0), и эксплуатационную технологичность можно оценивать по объединенным удельным затратам времени как Ф = 1/0 Показатели Н0,РП,РК рассчитываются исходя го математической модели процесса профилактики, который из-за возможных отказов оборудования является случайным

Для определения экономических констант Э0, Эп, Эк необходимы данные о затратах времени на техническое обслуживание и ремонт металлообрабатывающего оборудования, получить которые возможно двумя способами Во-первых, можно организовать ведение соответствующей базы данных, в которой будут фиксироваться моменты начала и окончания ТОиР станка Во-вторых, можно оценить затраты времени на ТОиР технологического оборудования на основе использования различных методов нормирования труда работников ремонтной службы предприятия Оба способа имеют свои достоинства и недостатки В первом случае получаются точные апостериорные данные о затратах времени на выполнение ремонтных работ, но только после их фактического выполнения Второй метод позволяет получить априорные данные о необходимых временных ресурсах на ТОиР технологического оборудования, которые могут содержать ошибки, связанные с отличием реальных производственных условий конкретного предприятия от учтенных при разработке соответствующих нормативов Поэтому целесообразно использовать комбинацию представленных вариантов, т е получение априорных данных на основе соответствующего метода нормирования затрат труда на выполнение ТОиР оборудования с последующим уточнением получаемых оценок трудоемкости ремонтных работ по апостериорным данным ремонтной службы предприятия в режиме самообучения

Данный подход реализован в разработанной адаптивной методике экспресс-оценки объемов ТОиР металлообрабатывающего оборудования, построенной на основе чинейной полиномиальной модели с «-параметрическими переменными вида

2 2 7 = а[ Х1+ац +<Я2 Х2 + Д22 л:2+<312 Х1 х2+

+ а1 J х\ + апх™ + £,

где XI, Х2, хп - значения параметров, влияющих на длительность выполняемой операции по ТОиР оборудования, а\,а2, ,ап - коэффициенты функции регрессии, У - прогноз затрачиваемого времени на данную операцию, п - число параметров, т - степень полинома, е - ошибка прогноза

С целью оценки точности работы адаптивной методики экспресс-оценки объемов ТОиР металлообрабатывающего оборудования определены доверительный интервал и гамма-процентная трудоемкость ТОиР оборудования

Для повышения достоверности оценки трудоемкости ТОиР оборудования на начальных этапах внедрения разработанной методики, когда отсутствует информация о трудоемкости ТО и ремонта оборудования в конкретных производственных условиях, предлагается применять предварительное «обучение» модели, основанное на использовании аппроксимации регрессионными зависимостями типовых укрупненных норм времени на работы по ремонту различных видов станков Полученная в процессе аппроксимации данных нормативов информация о трудоемкости различных работ по ТОиР металлообрабатывающего оборудования занесена в базу данных В дальнейшем данная информация используется вместе с информацией о трудоемкости реальных ремонтных работ при формировании регрессионных зависимостей в режиме самообучения

Механизмы обучения и самообучения описываются кортежем

'Л "1 V 'И'] а\

(У,Х,\У, т,а, А/), где У = , Х= 1 • гр2 , \¥ = и>2 . а = «2

У.1. 1 ■ 2р! аР.

У - вектор наблюдений Г, с размерностью [/ х 1], X - матрица независимых

переменных с размерностью [/х р\, \У - вектор весовых коэффициентов на-

блюдений У, с размерностью [/х 1], а - вектор оценок элементов а, с размер-

ностью [/зх 1], / - число наблюдений (число фиксированных обслуживании и ремонтов), 2, - 11 , > >*«) - некоторые (определенные) функции пара-

2

метров Х\,Х2, ,хп вида 2\ = х\, ¿2 = *2 > = Л3> %4=х1-> = *1 х2 и т д Требуется выполнить некоторое действие М над У, X и найти наиболее предпочтительные степень полинома т и вектор а коэффициентов регрессионного уравнения В рассматриваемом случае под действием М понимается применение метода наименьших квадратов Весовые коэффициенты наблюдений являются безразмерными величинами, удовлетворяющими условию н>, < 1 Значение \\>1 = 0 соответствует исключению г-х строк матриц У и X из рассмотрения при формировании регрессионного уравнения в результате самообучения

В третьей разделе разработана методика оптимизации режима ТОиР металлообрабатывающего оборудования по техническому состоянию Разработана математическая модель СТОИР ТО по техническому состоянию и ее модификации для случаев с постоянными и переменными интервалами контроля технического состояния Представлен алгоритм минимаксной оптимизации режима ТОиР технологического оборудования по техническому состоянию

Разработка модели СТОИР ТО по техническому состоянию была проведена исходя го предположения, что для каждого станка разрабатывается свой план ремонтного обслуживания, включающий назначение периодичности контроля технического состояния /п и назначение критических уровнен отклонений критериев предельного состояния от нормативов х^, при превышении которых требуется ТОиР оборудования После восстановления (планового или по отказу) план контрольные осмотров возобновляется, то есть назначаются новые сроки контрольных осмотров

Ввиду того, что в рассеянии наработки технологического оборудования между отказами преобладают «наследственные» факторы, была использована «веерная» модель с линейными реализациями определяющего параметра (критерия предельного состояния) X Согласно данной модели реализации определяющего параметра, соответствующие различным значениям, образуют веерообразный пучок линий (рисунок 1)

Разработаны два варианта модели периодического ТОиР с постоянными (рисунок 1) и с переменными интервалами контроля техшгческого состояния Для каждого варианта модели периодического ТОиР металлообрабатывающего оборудования разработаны соответствующие зависимости для определения основных показателей системы СТОИР ТО, которые сведены в таблицу

В таблице и на рисунке 1 приняты следующие обозначения I - уровень отклонения определяющего параметра от нормативного значения, превышение которого соответствует отказу станка, 11 - моменты контроля технического состояния металлообрабатывающего оборудования, - вероятность восстановления по отказу в г-м периоде, !н - номер контроля технического состояния станка, после которого отказы невозможны при постоянном периоде профилактики, /;=/ /п У^, 1" = тах(; ?„,?;_!)

Представленные аналитические модели рассматривают только ресурс оборудования по наработке и не учитывают тот факт, что весь цикл эксплуатации станка включает (кроме применения по назначению) хранение, транспортирование, техническое обслуживание и ремонт, а также простои по различным техническим или организационным причинам, например ожидание применения по назначению Во время указанных периодов простоя изменение определяющих параметров узлов оборудования отсутствует Данное обстоятельство несколько усложняет практическое использование отмеченных моделей, так как с точки зрения нормирования надежности и организации ТОиР различие между календарным временем и продолжительностью применения по назначению (в единицах времени или наработки) имеет существенное значение Поэтому для

учета календарной наработки оборудования была разработана вероятностная модель, описывающая двенадцать вариантов организации ТОиР с периодическим контролем состояния В ней участки реализации определяющего параметра оборудования при использовании его по назначению описываются распределением Вейбулла-Гнеденко, а участок простоя - показательным распределением

9з

\~~-и. ^ <74

—/ ■ У'///А ш щ Ш/л 1 Рь Рб Р1

// / / / / / / У , , „„-,,, -у

у и ж Ж Л 1 1'г У 1 1 <3 1 1 1 1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 *'« 1 «5 «6 *7

о Г„ 2/„ 3 /„ 4/„ 5/„ 6/„ 7/„ 8/„ Рисунок 1 - Модель ТОиР технологического оборудования с постоянными интервалами контроля технического состояния

В результате аналитических расчетов и проигрывания на ЭВМ разработанной математической модели процесса ТОиР (статистического моделирования) разрабатьюается оптимальный по критерию эксплуатационной технологичности Ф календарный график периодических осмотров технического состояния металлообрабатывающего оборудования и ответственные узлы станка, подвергаемые контрольному осмотру в соответствующем периоде, а также определяются показатели процесса ремонтного обслуживания вероятность профилактического восстановления, вероятность восстановления по отказу, средняя наработка объекта до восстановления независимо от типа восстановления, среднее число осмотров оборудования до восстановления, коэффициент использования ресурса станка

Разработанные модели ТОиР оборудования с периодическим контролем технического состояния рассматривают график контрольных осмотров только для одного узла или станка в целом, если его состояние можно оценить некоторым определяющим параметром (критерием предельного состояния) X В результате образуется несколько не связанных между собой графиков ТОиР отдельных узлов одного и того же станка Если проводить ТОиР металлообрабатывающего оборудования по такому набору графиков, то это приведет к необоснованному увеличению общих простоев

Зависимости для определения основных показателей процесса ТОиР технологического оборудования

Показатель Модель с интервалами контроля технического состояния

постоянными переменными

Вероятность того, что после / -го контроля технического состояния станка потребуется профилактическое восстановление А р, = \АО Л,/ = 1,2, 'Г Л = //(/ум = 1,2,

Средняя наработка до восстановления _ 'н "п °° Тв = £ /ДО 1 Л+ХР, * /„ гв = /до / л+2Л 1, 0 1=1

Средние затраты на одно восстановление э=2<7,[Эо+0-1) Эк]+2>, Оп+, Эк) ¡=1 ¡=1 Э = <7 Э0+р Эп+ик Эк

Коэффициент использования ресурса оборудования II

Вероятность восстановления по отказу 'н Ч=ЪЧг 1=1 '1 <7 = <71 = / ЛОЛ 0

Вероятность профилактического восстановления 00 Р = !-<?= Цр, 1=0 Р=1Р, = /ЛОЛ

Среднее число контрольных осмотров станка до восстановления 'н ® "к = Ъъ 0-1)+ 2Я/ ' 1=1 1=1 со >Ч = !Р, ' 1=1

Объединенные удельные затраты на восстановление т В

Поэтому решена задача согласования графиков контрольных осмотров технического состояния отдельных узлов технологического оборудования и разработки общего графика профилактического восстановления станка в целом на основе группирования полученных в результате моделирования оптимальных периодов профилактического восстановления отдельных узлов оборудования

Разработана методика минимаксной оптимизации режима ТОиР с использованием численного метода расчета показателей процесса профилактического восстановления Разработка проводилась в предположении, что значения числовых характеристик функции надежности станка (средняя наработка между отказами Т и коэффициент вариации К) на практике известны только приближенно, и с уверенностью можно задать только интервалы (Т} ) и К2), в которых они находятся Середины данных интервалов обозначены То и А'о При формулировании данной задачи в терминах теории игр и статистических решений принято, что фактическим значением параметров Т и К управляет «игрок» - «природа», а режим профилактики назначает лицо, принимающее решение (ЛПР)

В условной игре ЛПР с природой последняя может применять 9 стратегий с индексами 1 = 1, ,9, те при стратегии 1 - Г = 7ц, К = К(), 2 - Т = Т$, К = КЬ3-Т = Т0, К = К2, ,9-Т = Т2, К = К2

ЛПР с использованием разработанной статистической модели находит оптимальный по критерию (1) режим профилактики ] против каждой из стратегий природы Например, стратегия ЛПР 7 = 1 оптимальна против стратегии

* * * * *

природы г = 1 и при этом (п = Гш, х^ = х^, ©, = ©(/,„, хц, 1\, А,)

Если стратегия ЛПР J применяется против стратегии природы ; # у , то

образуются потери Д©у = Т„К,)- , ху ,Т„Кг)

*

Оптимальной является та стратегия ЛПР у , при которой достигается

минимум по у максимума по / потерь Л® у При этом минимакс потерь *

Д© = Ш1п(тах Д© ) 7 '

Практическое применение данного подхода обеспечивает минимизацию потерь, возникающих в случае разработки стратегии профилактического восстановления по параметрам Т и К, отличающихся от реально присутствующих в данной реализации цикла профилактического восстановления

Управление СТОИР ТО с периодическим контролем состояния по критерию эксплуатационной технологичности следует осуществлять на основе использования такого методологического подхода, как цикл Деминга РБСА Причем циклы управления СТОИР ТО необходимо проводить в ответ на действие возмущающих факторов таких, как ввод в эксплуатацию новых и отремонтированных станков, изменение интенсивности отказов оборудования, повы-

шение уровня технологического брака, увеличение количества сбоев выполнения технологических операций, а также при установлении руководством предприятия новых целевых значений показателей СТОИР ТО В результате постоянного совершенствования управления СТОИР ТО повышаются значения показателей эксплуатационной технологичности относительно их текущего гарантированного уровня (рисунок 2)

Совершенствование управления СТОИР ТО с целью повышения эксплуатационной технологичности

Достигнутый уровень

эксплуатационной технологичности

-Время

Рисунок 2 - Процессы совершенствования управления СТОИР ТО, повышения и гарантирования эксплуатационной технологичности

Новый достигнутый ремонтной службой предприятия уровень показателей эксплуатационной технологичности необходимо закрепить, обеспечив соответствующее гарантирование В качестве инструмента такого гарантирования целесообразно использовать разработанный алгоритм оптимизации режима ТОиР оборудования с периодическим ко1ггролем состояния

Четвертый раздел посвящен практической реализации результатов работы

Разработана экспертная система информационной поддержки нормирования работ по ТОиР технологического оборудования, в которой практически реализованы адаптивная методика экспресс-оценки объемов технических обслуживании и ремонтов технологического оборудования и механизмы ее обучения и самообучения Первоначальное обучение системы осуществлено на основе типовых укрупненных норм времени на работы по ремонту оборудования, разработанных Государственным ПКТИ «Главстанкоремналадка» и выпускаемых в виде сборников таблиц При этом выполнены инфологаческое и датологическое моделирование базы данных укрупненных нормативов и разработана реляционная модель базы данных о работе ремонтной службы

Разработана система информационной поддержки оптимизации режима ТОиР технологического оборудования с периодическим контролем технического состояния Практическое применение данной системы предполагает наличие информации о наработке обслуживаемого оборудования между отказами, которую можно получить в результате наблюдения за эксплуатацией станков на маппшо-

Уровень эксплуатационной технологичности

Циклы управления СТОИР ТО

строительных предприятиях Для решения указанной задачи был выполнен статистический анализ данных о ремонтном обслуживании технологического оборудования на одном из машиностроительных предприятий Тульского региона В результате установлено, что статистические данные о наработке между отказами хорошо аппроксимируются распределением Вейбулла-Гнеденко с соответствующими параметрами

С помощью разработанной системы информационной поддержки оптимизации режима ТОиР техно логического оборудования выполнено исследование СТОИР ТО Получены зависимости удельных затрат от периодичности ТОиР при различных значениях критического уровня определяющего параметра, от критического уровня определяющего параметра при различных значениях периодичности ТОиР, от коэффициента вариации наработки между отказами при постоянном и переменном периодах контрольных осмотров технического состояния, от разброса наработки между отказами при различных законах ее распределения и постоянной периодичности ТОиР Исследованы зависимости вероятности профилактического восстановления, коэффициента использования ресурса технологического оборудования, числа осмотров технического состояния станков до технического обслуживания или ремонта, от периодичности контроля технического состояния при различных значениях критического уровня определяющего параметра Для случая подчинения распределения наработки между отказами закону Вейбулла-Гнеденко исследовано влияние разброса наработки между отказами на коэффициент использования оборудования, оптимальную периодичность профилактического восстановления, оптимальный критический уровень определяющего параметра и среднее число осмотров

В результате анализа влияния режима ремонтного обслуживания на результативность СТОИР ТО с периодическим контролем технического состояния установлены сложная зависимость удельных затрат от параметров режима ремонтного обслуживания (рисунок 3), слабое влияние закона распределения (рисунок 4) и негативное влияние разброса наработки металлообрабатывающего оборудования между отказами (рисунок 5) на показатели процесса ремонтного обслуживания

По результатам работы разработана документированная процедура «Управление режимом технического обслуживания и ремонта технологического оборудования», входящая в состав документации системы менеджмента качества машиностроительного предприятия

В приложении представлены алгоритм оптимизации режима профилактического восстановления технологического оборудования и документ о внедрении результатов диссертационной работы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научной задачи повышения эксплуатационной технологичности металлообрабатывающего оборудования на основе оптимизации периодичности его профилактического восстановления и критического уровня отклонений критериев предельного состояния узлов станков от нормативных значений

<и о 5

0 7

(I 9

0,2

0 8

0 ^ Крм I ичюкии

\pilKllfh

1 | ^ опрок 1нюше| о

ПсриО! профи Мкпгыс' парлчирд

Рис\ нок 3 - Зависимость \ дельных затрат от параметров режима ТОиР

расп Вейбулла Гамча-расп Логнорм расп

о О

0 0,1 0,2 03 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Коэффициент вариации

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента использования ресурса станка от коэффициента вариации при различных законах распределения наработки между отказами и переменной периодичности контротя технического состояния

0,1

1,1

0,3 0,5 0,7 0 9 Коэффициент вартцпн

Рис\ нок 5 - Графики зависимости оптимального среднего числа осмотров оборудования от коэффициента вариации наработки на отказ при различных значениях стоимости контроля технического состояния 1 - эос = 0,01,

эос = 0,02, 3 - эос = 0,05,

э0 = 1, эп = 0,1, распределение наработки - по закону Вейбулла-Гнеделко, периодичность контроля технического состояния постоянна (не зависит от номера осмотра)

Резулылы проведенных теорсIичсских исс гедовании и их практическое использование позволяют сделать с ю 1\ мщие основные выводы

1 Уилюшено что в качеивс кршерия рез\ лыагивноии управления системой 1с\ничи.кого обслуживания и ремоша техно кмическою оборудования машинос фонте 1ьного предириятя це ^сообразно испо п.зовагь комплексный (интсфачьный) показатель совокупности свойств жипуатационной технологичности оцениваемый по обьединенным удельным зафлач времени на контрольные осмотры и технические обе 1У живания и плановые и ненлановые ремонты оборудования

2 Разработана методика экспресс-оценки трудоемкости технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования на основе рефессионного анализа с уточнением параметров рефессии по мере накопления фактической информации о трудоемкости I ОиР в режиме самообучения

3 Установлено, что план ремонтного обслуживания каждой единицы оборудования должен включать назначение периодичности контроля технического состояния и назначение критических уровней отклонений критериев предельного состояния от нормативных значений, при превышении которых требуется профилактическое восстановление станка Разработку данного плана целесообразно осуществлять с использованием теоретико-вероятностной модели системы ремонта технологического оборудования с постоянными и переменными интервалами контроля технического состояния

4 Показано, что для учета фактора случайности наработки оборудования между отказами при оптимизации календарного фафика периодических осмотров технического состояния оборудования и определения ответственных узлов оборудования, подвергаемых контрольному осмотру в соответствующем периоде, а также для согласования графиков контрольных осмотров отдельных узлов технологического оборудования и разработки общего фафика профилактического восстановления станка в целом, необходимо применять разработанную вероятностную модель ТОиР оборудования с периодическим контролем состояния, имитируя процесс ТОиР на ЭВМ

5 Установлено, что потери предприятий вследствие реализации неоптимальной стратегии ТОиР технологического оборудования с периодическим контролем состояния обусловлены отсутствием точных данных о функции надежности станков Минимизация данных потерь достигается применением тео-ретико-ифового подхода к оптимизации режима профилактического восстановления оборудования

6 Выявлены возмущающие факторы, обусловливающие необходимость выполнения очередного цикла совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей на основе разработанной методики управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности, учитывающей имеющуюся на предприятии статистическую информацию о процессе ремонта оборудования

7 В результате статистического анализа данных о ремонтном обслужи-

вании металлообрабатывающего оборудования на машиностроительных предприятиях Тульской области установлено, что экспериментальные данные о наработке обслуживаемого оборудования между отказами хорошо аппроксимируются распределением Вейбулла-Гнеденко с соответствующими параметрами

8 Порядок применения разработанных систем укрупненного нормирования работ по ТОиР металлообрабатывающего оборудования и информационной поддержки оптимизации режима ремонтного обслуживания станков при практическом использовании методики управления СТОИР ТО по критерию эксплуатационной технологичности нормативно закреплен в документированной процедуре «Управление режимом техшиеского обслуживания и ремонта технологического оборудования», учитывающей параметры случайного разброса наработки оборудования между отказами и гибкость графика контроля его технического состояния и являющейся частью документации действующей на предприятии системы менеджмента качества

9 В результате практического использования методики управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности в производственных условиях Филиала «Рудаковский механический завод» ОАО «Тулаточмаш» достигнуто снижение на 12,4% отказов металлообрабатывающего оборудования и на 14,7% вызванных ими простоев

Содержание диссертации отражено в 30 научных публикациях, основными из которых являются

1 Анцева Н В Информационная поддержка разработки норм времени на работы по ремонту и техническому обслуживанию металлообрабатывающего оборудования // Региональная молодежная научная и инженерная выставка "Шаг в будущее, Центральная Россия" Сб тезисов докладов Часть 1 -Липецк ЛГТУ, 2005 -С 39-41

2 Анцева Н В, Пасько Н И Автоматизация нормирования работ по ремонту и техническому обслуживанию технологического оборудования // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып 5 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 126 - 131

3 Анцева Н В , Пасько Н И Адаптивная методика нормирования работ по ремонту и техническому обслуживанию технологического оборудования // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып 7 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 84-91

4 Анцева Н В, Пасько Н И Организация профилактического обслуживания основного технологического оборудования в машиностроительном производстве // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып 9 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 25-35

5 Анцева Н В Методы нормирования межремонтного обслуживания технологического оборудования машиностроительных предприятий // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып 10 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 39-48

6 Анцева Н В, Пасько Н И Математическая модель системы

профилактического обслуживания основного технологического оборудования // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып

11 -Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 165-177

7 Анцева НВ Статистический анализ показателей безотказности основного технологического оборудования машиностроительного предприятия // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып

12 -Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 78-87

8 Анцева Н В , Пасько Н И Оптимизация режима профилактического обслуживания основного технологического оборудования // Изв ТулГУ Сер Технологическая системотехника Вып 13 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 3-13

9 Анцева Н В, Пасько Н И Экономико-математическая модель планирования ремонтов основного технологического оборудования промышленных предприятий // Изв ТулГУ Сер Экономика Управление Стандартизация Качество Вып 4 -Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 74-80

10 Анцева Н В, Иноземцев А Н Управление системой технического обслуживания и ремонта основного технологического оборудования по кршершо эксплуатационной технологичности // Изв ТулГУ Сер Экономика Управление Стандартизация Качество Вып 5 - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 51-62

11 Анцева Н В Механизм управления системой технического обслуживания и ремонта основного технологического оборудования // Л) чшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета Сборник статей - Тула Изд-во ТулГУ, 2007 -С 37-40

12 Анцева НВ, Пасько НИ Оптимизация режима технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования // Изв ТулГУ Технические науки Вып 1 -Тула Изд-во ТулГУ, 2007 - С 80-86

13 Анцева Н В, Пасько Н И Управление эксплуатационной технологичностью металлообрабатывающего оборудования // Сборник материалов седьмой Всероссийской научно-практическои конференции «Управление качеством» -М МАТИ 2008 - С 155-156

14 Анцева НВ, Пасько НИ Оптимизация режима профилактического восстановления основного технологического оборудования машиностроительного предприятия//СТИН -2008 -№4 - С 2-6

15 Анцева НВ, Пасько НИ Минимаксная оптимизация режима профилактического восстановления технологического оборудования // Известия ОрелГТУ Серия Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии -№ 2-2/270 (545) - Орел ОрелГТУ, 2008 - С 69-74

Подписано в печать 02 10 08 Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага типограф №2 Офсетная печать Уел печ л 1,2 Уел кр отт 1,2 Уч юд л 1 0 Тираж 100 эю Тульский государственный университет 300600, Тула, просп Ленина, 92 Издательство Тульского государственного университета 300600, Тула, ул Боллина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА.

1.1 Система технического обслуживания и ремонта технологического оборудования.

1.2 Ремонтопригодность и эксплуатационная технологичность

1.3 Механизм управления системой СТОИР ТО.

1.4 Модели профилактического восстановления.

1.5 Методы оценки временных затрат на техническое обслуживание и ремонт.

1.6 Цель и задачи исследования.

2 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА.

2.1 Критерий эффективности управления системой СТОИР ТО.

2.2 Адаптивная методика экспресс-оценки объемов технических обслуживаний и ремонтов по трудоемкости.

2.2.1 Регрессионная модель прогнозирования времени технического обслуживания и ремонта.

2.2.2 Доверительный интервал и гамма-процентная трудоемкость технического обслуживания и ремонта.

2.2.2.1 Доверительный интервал.

2.2.2.2 Гамма-процентная трудоемкость.

2.2.3 Первоначальное обучение модели.

2.2.3.1 Практический пример аппроксимации таблиц укрупненных нормативов регрессионными зависимостями.

2.2.4 Самообучение модели в ходе производства.

2.3 Выводы.

3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1 Математическая модель системы ремонтного обслуживания.

3.1.1 Модель с постоянными интервалами контроля технического состояния.

3.1.2 Модель с переменными интервалами контроля технического состояния.

3.2 Алгоритм оптимизации режима ремонтного обслуживания.

3.3 Статистическая модель процесса профилактического восстановления технологического оборудования.

3.4 Синхронизация графиков контрольных осмотров технического состояния узлов оборудования.

3.5 Минимаксная оптимизация режима профилактического восстановления технологического оборудования.

3.6 Процессы совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования показателей эксплуатационной технологичности.

3.7 Выводы.

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

4.1 Экспертная система укрупненного нормирования работ по техническому обслуживанию и ремонту.

4.2 Информационная поддержка оптимизации режима ремонтного обслуживания.

4.2.1 Статистический анализ показателей безотказности основного технологического оборудования.

4.2.1.1 Реляционная модель базы данных о работе ремонтной службы

4.2.1.2 Реляционное представление операций статистической обработки данных о показателях безотказности.

4.2.1.3 Результаты статистической обработки данных о показателях безотказности.

4.2.2 Компьютерная технология оптимизации режима ремонтного обслуживания.

4.3 Анализ влияния режима профилактического восстановления на результативность системы СТОИР ТО.

4.4 Выводы.

Основная задача повышения качества эксплуатации металлообрабатывающего оборудования состоит в обеспечении длительной и безотказной обработки на нем деталей с заданными производительностью, точностью и чистотой обработки при минимальных затратах времени, труда и средств на техническое обслуживание и ремонт (ТОиР), которые необходимы для восстановления технических качеств станков, утраченных в процессе эксплуатации. Для решения данной задачи на предприятиях организуют системы технического обслуживания и ремонта (СТОИР) технологического оборудования (ТО), соответствующие требованиям ГОСТ 15.601-98 и ГОСТ 18322-78 и проводят систематическую работу в направлении оптимизации управления СТОИР ТО.

В соответствии с концепцией международных стандартов ИСО серии 9000:2000 повышение эффективности управления СТОИР ТО должно осуществляться на основе принципов процессного подхода с применением к процессу ТОиР технологического оборудования цикла Деминга РОСЛ. Практическая реализация данного принципа, как это отмечено в документе 1БО/ТС 176/8С 2/N54411 «Руководство по «процессному подходу» к системам менеджмента качества», предполагает установление критерия результативности как при осуществлении этого процесса, так и при управлении им, получение информации о состоянии СТОИР ТО для осуществления мониторинга этого процесса, а также выполнение действий, необходимых для достижения запланированных результатов и постоянного улучшения данного процесса.

Управление СТОИР ТО осуществляется воздействием на режим ТОиР, характеризуемый периодичностью профилактического восстановления и критическим уровнем критерия предельного состояния оборудования. Следствием эффективного осуществления данного воздействия является улучшение содержания действующего технологического оборудования и четкое осуществление всех видов его периодичных технических обслуживаний и плановых ремонтов. Это способствует повышению технологичности эксплуатационного периода жизненного цикла оборудования, т.е. эксплуатационной технологичности, которую целесообразно использовать в качестве критерия результативности процесса ТОиР.

Анализ состава регламентируемых национальными стандартами ГОСТ 27.002-89 и ГОСТ 21623-76 показателей эксплуатационной технологичности показывает, что основную массу среди них составляют показатели трудоемкости различных видов работ, выполняемых при эксплуатации технологического оборудования. Поэтому данные о затратах времени на ТОиР основного технологического оборудования характеризуют состояние СТОИР ТО могут быть использованы для осуществления мониторинга процесса ТОиР.

Таким образом, в настоящее время актуальной является задача оптимального управления системой технического обслуживания и ремонта основного технологического оборудования машиностроительных предприятий воздействием на режим ТОиР на основе реализации принципов процессного подхода. Решению данной задачи и посвящены выполненные диссертационные исследования.

В первом разделе проведен анализ методов и систем технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Проведено исследование основных показателей системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования - ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности, принципов управления СТОИР ТО, моделей технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, методов нормирования временных затрат на техническое обслуживание и ремонт технологического оборудования и направлений применения механизмов обучения и самообучения в компьютеризированных системах.

Второй раздел посвящен разработке комплексного (интегрального) показателя совокупности свойств эксплуатационной технологичности, используемого в качестве критерия эффективности управления системой СТОИР ТО, и адаптивной методики экспресс-оценки объемов технических обслуживаний и ремонтов основного технологического оборудования по трудоемкости.

В третьем разделе разработана методика оптимизации режима ремонта технологического оборудования по техническому состоянию. Разработаны математическая и статистическая модели системы ремонта технологического оборудования по техническому состоянию и модификации математической модели для случаев с постоянными и переменными интервалами контроля технического состояния. Представлен алгоритм минимаксной оптимизации режима ремонтного обслуживания технологического оборудования по техническому состоянию.

Четвертый раздел посвящен практической реализации результатов работы. Представлены экспертная система укрупненного нормирования работ по техническому обслуживанию и ремонту технологического оборудования и система информационной поддержки оптимизации режима ремонтного обслуживания оборудования. Приведены результаты статистического анализа показателей безотказности основного технологического оборудования машиностроительного предприятия, а также результаты исследования системы СТОИР ТО, полученные с помощью разработанной системы информационной поддержки оптимизации режима технического обслуживания технологического оборудования.

В заключении обсуждены итоги работы и сформулированы общие выводы по диссертации.

Основные положения, выносимые автором на защиту: адаптивная методика экспресс-оценки объема технических обслуживании и ремонтов металлообрабатывающего оборудования и механизмы ее обучения и уточнения в режиме самообучения; теоретико-вероятностная модель системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, учитывающая параметры случайного разброса наработки оборудования между отказами и гибкость графика контроля его технического состояния; теоретико-игровой подход к минимаксной оптимизации режима технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, позволяющий минимизировать потери машиностроительных предприятий, связанные с отсутствием точных данных о функции надежности металлообрабатывающего оборудования; методическое и математическое обеспечение процедуры управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по критерию эксплуатационной технологичности и процессы совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей.

Научная новизна результатов исследования заключается в выявлении взаимосвязи между результативностью системы технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования, измеряемой комплексным показателем эксплуатационной технологичности, надежностью оборудования, характеризуемой функцией надежности, и режимом обслуживания, характеризуемым периодичностью контрольных осмотров и критическим уровнем состояния узлов станка.

Выявлен и представлен функциональной зависимостью показатель качества технической эксплуатации металлообрабатывающего оборудования, характеризующий свойство эксплуатационной технологичности по объединенным удельным затратам времени на периодический контроль технического состояния оборудования и его плановые и неплановые ремонты за определенный период эксплуатации, устанавливаемый по календарному времени или наработке.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Пасько Н.И. за научные консультации при подготовке диссертационной работы и другим сотрудникам кафедры «Автоматизированные станочные системы» Тульского государственного университета за помощь, поддержку, полезные замечания и предложения, высказанные в ходе обсуждения диссертационной работы, а также сотрудникам Филиала «Рудаковский механический завод» ОАО «Тулаточмаш» за помощь при практической реализации результатов исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение и заключающейся в повышении эксплуатационной технологичности основного технологического оборудования предприятия за счет оптимизации периодичности его профилактического восстановления и критического уровня отклонений критериев предельного состояния оборудования и его узлов от нормативных значений.

Результаты проведенных теоретических исследований, моделирования на ЭВМ, эксплуатационных испытаний, а также опыт внедрения разработанного методического, информационного и программного обеспечения позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Установлено, что в качестве критерия результативности управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительного предприятия целесообразно использовать комплексный (интегральный) показатель совокупности свойств эксплуатационной технологичности, оцениваемый по объединенным удельным затратам времени на контрольные осмотры и технические обслуживания и плановые и неплановые ремонты оборудования.

2. Разработана методика экспресс-оценки трудоёмкости технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования на основе регрессионного анализа с уточнением параметров регрессии по мере накопления фактической информации о трудоёмкости ТОиР в режиме самообучения.

3. Установлено, что план ремонтного обслуживания каждой единицы оборудования должен включать назначение периодичности контроля технического состояния и назначение критических уровней отклонений критериев предельного состояния от нормативных значений, при превышении которых требуется профилактическое восстановление станка.

Разработку данного плана целесообразно осуществлять с использованием теоретико-вероятностной модели системы ремонта технологического оборудования с постоянными и переменными интервалами контроля технического состояния.

4. Показано, что для учета фактора случайности наработки оборудования между отказами при оптимизации календарного графика периодических осмотров технического состояния оборудования и определения ответственных узлов оборудования, подвергаемых контрольному осмотру в соответствующем периоде, а также для согласования графиков контрольных осмотров отдельных узлов технологического оборудования и разработки общего графика профилактического восстановления станка в целом, необходимо применять разработанную вероятностную модель ТОиР оборудования с периодическим контролем состояния, имитируя процесс ТОиР на ЭВМ.

5. Установлено, что потери предприятий вследствие реализации неоптимальной стратегии ТОиР технологического оборудования с периодическим контролем состояния обусловлены отсутствием точных данных о функции надежности станков. Минимизация данных потерь достигается применением теоретико-игрового подхода к оптимизации режима профилактического восстановления оборудования.

6. Выявлены возмущающие факторы, обусловливающие необходимость выполнения очередного цикла совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей на основе разработанной методики управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности, учитывающей имеющуюся на предприятии статистическую информацию о процессе ремонта оборудования.

7. В результате статистического анализа данных о ремонтном обслуживании металлообрабатывающего оборудования на машиностроительных предприятиях Тульской области установлено, что экспериментальные данные о наработке обслуживаемого оборудования между отказами хорошо аппроксимируются распределением Вейбулла-Гнеденко с соответствующими параметрами.

8. Порядок применения разработанных систем укрупненного нормирования работ по ТОиР металлообрабатывающего оборудования и информационной поддержки оптимизации режима ремонтного обслуживания станков при практическом использовании методики управления СТОИР ТО по критерию эксплуатационной технологичности нормативно закреплен в документированной процедуре «Управление режимом технического обслуживания и ремонта технологического оборудования», учитывающей параметры случайного разброса наработки оборудования между отказами и гибкость графика контроля его технического состояния и являющейся частью документации действующей на предприятии системы менеджмента качества.

9. В результате практического использования методики управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности в производственных условиях Филиала «Рудаковский механический завод» ОАО «Тулаточмаш» достигнуто снижение на 12,4% отказов металлообрабатывающего оборудования и на 14,7% вызванных ими простоев.

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер. М.: Наука, 1971. - 280 с.

2. Айвазян С.А. Классификация многомерных наблюдений / С.А. Айвазян, З.И. Бежаева, О.В. Староверов. М.: «Статистика», 1974. - 240 с.

3. Александров В.В. Алгоритмы и программы структурного метода обработки данных / В.В. Александров, Н.Д. Горский. Л.: «Наука», 1983. -208 с.

4. Александровская Л.Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, A.A. Лисов. М.: Логос, 2001. - 208 с.

5. Анцев В.Ю. Всеобщее управление качеством: Учеб. пособие / В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 244 с.

6. Аристов О.В. Управление качеством: Учеб. Пособие для вузов / О.В. Аристов. М.: ИНФРА-М, 2003. - 240 с.

7. Базовский И. Надежность. Теория и практика. Перевод с англ. / И. Базовский. М.: Мир, 1965. - 373 с.

8. Балабанов А.Н. Контроль технической документации / А.Н. Балабанов. 2-е изд. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 352 с.

9. Байхельт Ф. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход: Пер. с нем. / Ф. Байхельт, П. Франкен. М. Радио и связь, 1988. - 392 с.

10. Басовский Л.Е. Управление качеством: Учебник / Л.Е. Басовский, В.Б. Протасьев. М.: ИНФРА-М, 2000. - 212 с.

11. Бойко В.В. Проектирование баз данных информационных систем / В.В. Бойко, В.М. Савинков. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статика, 1989.-351 с.

12. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций / В. В. Болотин. М.: Машиностроение, 1990. -448 с.

13. Борисов Ю.С. Организация ремонта и технического обслуживания оборудования / Ю.С. Борисов. М.: Машиностроение, 1978. - 360 с.

14. Бызов В.И. О стандартизации главного критерия стабильности работы технологических систем в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности / В.И. Бызов // Надежность и контроль качества. 1998. — № 2. -С. 56-61.

15. Бусленко Н.П. Метод статистического моделирования / Н.П. Бус-ленко. — М.: Статистика, 1970. 112 с.

16. Васильев В.А. Управление качеством и сертификация: Учеб. пособие / В.А. Васильев и др..; Под ред. В.А. Васильева. М.: Интермет Инжиниринг, 2002.-416 с.

17. Вентцель Е.С. Исследование операций задачи, принципы, методология / Е.С. Вентцель. М.: Наука, 1980. - 208 с.

18. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов / Е.С. Вентцель. 6-е изд. - М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.

19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учеб. пособие для втузов / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. 2-е изд., стер. -М.: Высш. шк, 2000. - 480 е.: ил.

20. Власов В. М. Методы повышения производительности машин, работающих в абразивных средах / В.М. Власов и др.. Тула: Приокское книжное издательство, 1978 - 145 с.

21. Вольский B.C. Укрупненное техническое нормирование станочных работ: Обобщение опыта разработки укрупнненых нормативов / B.C. Вольский, Х.И. Гордон. М.: Машгиз, 1961. - 206 с.

22. Волкевич Л.И. Надежность автоматических линий / Л.И. Волкевич. -М.: Машиностроение, 1969. 308 с.

23. Гальцов А.Д. Организация работы по нормированию труда на машиностроительном предприятии / А.Д. Гальцов. М.: Машиностроение, 1984.-200 с.

24. Генкин Б.М. Оптимизация норм труда / Б.М. Генкин. М.: Экономика, 1982.-200 с.

25. Герцбах И.Б. Модели профилактики (Теоретические основы планирования профилактических работ) / И.Б. Герцбах. М.: Советское радио, 1959.-216 с.

26. Герцбах И.Б. Модели отказов / И.Б. Герцбах, Х.Б. Кордонский. -М.: Советское радио, 1966. — 166 с.

27. Глудкин О.П. Всеобщее Управление качеством: Учебник для вузов. / О.П. Глудкин и др.; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. -600 с.

28. Григорович В.Г. Информационное обеспечение технологических процессов / В.Г. Григорович, С.В. Юдин. М.: Машиностроение, 1992. - 144 с.

29. ГОСТ 14.201-83. Обеспечение технологичности конструкции изделий. Общие требования. Взамен ГОСТ 14.201-73; введ. 1984-01-01. - М.: Изд-во стандарт, 1983. — 8 с.

30. ГОСТ 14.205-83. Технологичность конструкции изделий. Термины и определения. Взамен ГОСТ 18831-73; введ. 1983-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 5 с.

31. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. Взамен ГОСТ 18322-73; введ. 1980-0101. - М.: Изд-во стандартов, 1986. — 13 с.

32. ГОСТ 21623-76. Система технического обслуживания и ремонта техники. Показатели для оценки ремонтопригодности. Термины и определения. -Введ. 1977-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1982. 16 с.

33. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Введ. 1990-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 37 с.

34. Джурбаев К.Т. Научная организация и нормирование труда в электротехнической промышленности: Учеб. пособ. / К.Т. Джурбаев. М.: Высшая школа, 1985. - 175 с.

35. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ: Пер. с англ. В 2-х кн. - Кн. 1 / Н. Дрейпер, Г. Смит. - 2-е изд. - М: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

36. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. / Н. Дрейпер, Г. Смит. 2-е изд. - М: Финансы и статистика, 1987.-351 с.

37. Дюбуа Д. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с фр. / Д. Дюбуа, А. Прад. М.: Радио и связь, 1990. -288 с.

38. Ермаков С.М. Курс статистического моделирования: учеб. пособ. для вузов / С.М. Ермаков, Г.А. Михайлов. -М.: Наука, 1976. 319 с.

39. Иноземцев А. Н. Надежность станков и станочных систем: Учеб. пособие / А.Н. Иноземцев; Н.И. Пасько. Тул. гос. ун-т. - Тула, 2002. - 181 с.

40. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин / С.А. Васин, В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев и др.; Под общ. ред. С.А. Васина. Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. - 428 с.

41. Касимов A.M. Совершенствование ремонтного производства на предприятии / A.M. Касимов. М.: Экономика, 1985. - 112 е., ил.

42. Козлов Б.А. Справочник по расчету надежности / Б.А. Козлов, И.А. Ушаков. М.: Советское радио, 1975. - 470 с.

43. Кокс Д. Теория восстановления / Д. Кокс, В. Смит. М.: Советское радио. 1967, 300 с.

44. Кормильцин Г.С. Основы монтажа и ремонта технологического оборудования: Методические указания / Г.С. Кормильцин, О.О. Иванов. -Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2001. 67 с.

45. Кочергин А.И. Основы надежности металлорежущих станков: Учеб. пособие для вузов / А.И. Кочергин. 2-изд., перераб. и доп. - Мн.: Выш. школа, 1982. - 175 с.

46. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении / А.И. Кубарев. — 2-изд. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 224 с.

47. Кудояров Р.Г. Определение параметрических отказов станочного оборудования / Р.Г. Кудояров, С.И. Фецак, Ю.В. Перевертайло // СТИН. -2007. -№ 11, С. 9-13.

48. Льюс Р.Д. Игры и решения / Р.Д. Льюс, X. Райфа. М.: Издательство иностранной литературы, 1961. - 642 с.

49. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. / Д. Мейер. -М.: Мир, 1987.-608 с.

50. Мельников A.B. Статистический анализ текущего ремонтного обслуживания технологического оборудования / А. В. Мельников // Известия Тульского государственного университета. Серия машиностроение. Вып. 1 (спец.). Тула: ТулГУ, 2003. - С 368 - 372.

51. Надежность технических систем: Справочник / Ю.К. Беляев и др.. Под ред. И.А. Ушакова.- М.: Радио и связь, 1985 608 с.

52. Никифоров А.Д. Процессы управления объектами машиностроения: Учеб. пособ. / А.Д. Никифоров, А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров. М.: Высшая школа, 2001.-455 с.

53. Никифоров А.Д. Управление качеством: Учеб. пособ. / А.Д. Никифоров. М.: Дрофа, 2004. - 720 с.

54. Общемашиностроительные нормативы времени на обслуживание станочных автоматических линий. — М.: Экономика, 1988. — 62 с.

55. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарные работы по ремонту оборудования. М.: Экономика, 1989. — 236 с.

56. Панфилов O.A. Методика расчёта периодичности профилактических работ по техническому обслуживанию и ремонту и её программная реализация / O.A. Панфилов // СТИН. -2006. №7. - С. 9 - 12.

57. Пасько Н.И. Моделирование и оптимизация системы ремонтного обслуживания оборудования по потребности с попутной профилактикой / Н.И. Пасько, Г.В. Сундуков // Подъемно-транспортные машины. Тула: ТПИ, 1977.-С. 93-102.

58. Пасько Н.И. Надежность станков и автоматических линий / Н.И. Пасько. Тула: ТулПИ, 1979. - 106 с.

59. Пасько Н.И. Определение периодичности технического обслуживания технологического оборудования / Н.И. Пасько, Н.М. Пушкин, H.H. Трушин // СТИН. 2001. - № 11. - С. 8 - 11.

60. Пасько Н.И. Оптимизация режима профилактического восстановления основного технологического оборудования машиностроительного предприятия / Н.И. Пасько, Н.В. Анцева // СТИН. 2008. - №4. - С. 2 - 6.

61. Пасько Н.И. Оптимизация режима технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования / Н.И. Пасько, Н.В. Анцева // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 80 - 86.

62. Пасько Н.И. Расчет периода планово-предупредительной замены инструментов / Н.И. Пасько // Станки и инструмент. 1976. - № 1. - С. 24-26.

63. Пекелис Г.Д. Технология ремонта металлорежущих станков / Г.Д. Пекелис, Б.Т. Гельберг. М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.

64. Половко A.M. Основы теории надежности / A.M. Половко. М.: Наука, 1964.-448 с.

65. Проников A.C. Параметрическая надежность машин / A.C. Прони-ков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 560 с.

66. Розенберг В.И. Улучшение использования металлорежущего оборудования / В.И. Розенберг. М.: Машиностроение, 1974. - 56 с.

67. Саридис Дж. Самоорганизующиеся стохастические системы управления / Дж. Саридис; Пер. с англ. Т.Г. Абрамянц и др.; Под. ред. Я.З. Цыпкина. -М.: Наука, 1980.-400 с.

68. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера / В.П. Сигор-ский. Киев: Техшка, 1975. - 768 с.

69. Смирнов Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений / Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. -М.: Наука, 1965.-512 с.

70. Справочник механика машиностроительного завода. В 2 т. Т. 1. Организация и конструкторская подготовка ремонтных работ / P.A. Носкин и др.. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1970. - 263 с.

71. Сундуков Г.В. Об организационных формах и методах ремонтного производства / Г.В. Сундуков // Известия Тульского государственного университета. Серия машиностроение. Вып. 1 (спец.). Тула: ТулГУ, 2003. - С 230-236.

72. Сундуков Г.В. Проблемы индустриализации капитального ремонта технологического оборудования / Г.В. Сундуков // Известия Тульского государственного университета. Серия машиностроение. Вып. 1 (спец.). Тула: ТулГУ, 2003. - С 236 - 246.

73. Типовая система технического обслуживания и ремонта металло- и деревообрабатывающего оборудования / Минстанкопром СССР, ЭНИМС. — М.: Машиностроение, 1988. 672 с.

74. Типовые нормы времени на ремонт пускорегулирующей аппаратуры, релейной защиты и средств автоматики. М.: Экономика, 1987. - 49 с.

75. Типовые нормы времени по техническому обслуживанию станков с числовым программным управлением и роботов (манипуляторов). М.: Экономика, 1990. - 94 с.

76. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту коор-динатно-расточных станков (по видам ремонта). М.: Экономика, 1990. - 30 с.

77. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту куз-нечно-прессового оборудования (по видам ремонта). М.: Экономика, 1990. -30 с.

78. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту литейного оборудования (по видам ремонта). — М.: Экономика, 1988. — 28 с.

79. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту подъемно-транспортного оборудования. М.: Экономика, 1990. - 33 с.

80. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту станков с числовым программным управлением (по видам ремонта). М.: Экономика, 1989.-64 с.

81. Типовые укрупненные нормы времени на работы по ремонту токарных автоматов и полуавтоматов (по видам ремонта). М.: Экономика, 1990.-30 с.

82. Укрупненные типовые нормы времени на работы по ремонту металлорежущего оборудования (по видам ремонта). М.: Экономика, 1990. -46 с.

83. Фаронов В.В. Турбо Паскаль. Начальный курс / В.В. Фаронов. М.: «Нолидж», 2001. - 576 с.

84. Федюкин В.К. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции: Учебник для вузов / В.К. Федюкин, В.Д. Дурнев, В.Г. Лебедев. 2-е изд. - М.: Филинъ:Рилант, 2001. - 328 с.

85. Федюкин В.К. Основы квалиметрии. Управление качеством продукции. Учебное пособие / В.К. Федюкин М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2004. - 296 с.

86. Хазов Б.Ф. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования / Б.Ф. Хазов, Б.А. Дидусев. М.: Машиностроение, 1986. -224 с.

87. Харрингтон Дж. X. Управление качеством в американских корпорациях: Сокр. пер. с англ. / Дж. X. Харрингтон / Авт. вступ. ст. и науч. ред. Л.А. Конарева. М.: Экономика, 1990. - 272 с.

88. Цыпкин Я.З. Адатация и обучение в автоматических системах / Я.З. Цыпкин. М.: Наука, 1968. - 400 с.

89. Цыпкин Я.З. Основы теории обучающихся систем / Я.З. Цыпкин. -М.: Наука, 1970.-252 с.

90. Швандар В.А. Стандартизация и управление качеством продукции Учебник для вузов / В.А. Швандар, В.П. Панов, Е.М. Купряков и др. Под ред. проф. В.Л. Швавдара. М: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 487 с.

91. Шор А.Я. Таблицы для анализа и контроля надежности / А.Я. Шор, Ф.И. Кузьмин М.: Советское радио, 1968.-228 с.

92. Эванс Джеймс Р. Управление качеством. Учебное пособие / Джеймс Р. Эванс. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 671 с.

93. Эксплуатация многоцелевых станков / И.Г. Федоренко и др.; Под общ. ред. В.А. Федорца. К.: Тэхника, 1988. - 176 с.