книги из ГПНТБ / Бескровный Н.Т. Экономика и оптимизация надежности и ремонта горношахтного оборудования

проводим вертикальную прямую Т'2и находим, что она, кроме интер­

вал tn. Этот интервал характерен тем, что он включает оптимум функции суммарных общих затрат [формула (97)1 тех деталей, ин­ тервалы обязательного совмещения которых пересекаются интерва­ лом t2. В дальнейшем интервал t%и подобные ему будем называть интервалом оптимума.

Исключая из рассмотрения все интервалы обязательного совмеще­ ния, пересеченные интервалом оптимума t2, аналогичным образом находится интервал оптимума £2. В границах этого интервала по

минимуму функции 2.Sобщ определяется оптимальное время замены деталей, иптервалы обязательного совмещения которых пересе­

время одновременной замены и 2£общ деталей 1—3.

Принимая за начало отсчета полученное значение оптимального времени Т±, на графике производится повторное построение интерва­ лов (на рис. 56 они показаны пунктиром) обязательного совмещения замены деталей, для которых это время определено, т. е. для деталей 1—3. Далее, исключая из рассмотрения все детали, интервалы обя­ зательного совмещения которых пересекаются с интервалом опти­ мума tx и прямой Т3, с учетом полученного размещения интервалов деталей, для которых получено оптимальное время совместной замены (детали 1—3), определяется оптимальное время замены деталей в ин­

должны быть заменены в первой группе. Поочередно рассматривая детали, интервалы обязательного совмещения которых пересекаются интервалами оптимума t ]Lи t 2 (детали 4, 5), находится оптимальное время замены этих деталей с первой группой (детали 1—3) и со второй (детали 1, 2, 3+ 6,7), а также определяются соответствующие

то деталь должна быть отнесена к первой группе, в противном слу­ чае — ко второй. В рассматриваемом примере деталь 4 была отне­ сена к первой группе, а деталь 5 — ко второй. Это видно из место­ положения интервалов обязательного совмещения, построенных повторно.

После такого уточнения первой группы деталей (детали 1—4) окончательно определяется оптимальное время совместной их за­

І20

мены, а также производится корректировка повторного располо­ жения интервалов обязательного совмещения этих деталей.

Для определения второй группы деталей проводится вертикаль­ ная линия Т4, строится интервал оптимума t3. Все дальнейшие исследования необходимо выполнять, придерживаясь вышеприве­ денного алгоритма, соответственно изменив в нем наименования групп деталей.

Как видно (см. рис. 56), интервал обязательной замены де­ тали 8 пересекается интервалами оптимума t 3, t3 и линией Т'4, т. е. эта деталь может быть отнесена ко второй, третьей или четвертой группе. Группа, как и раньше (детали 4, 5) может быть определена на основании соотношения разностей, при этом если окажется, что объединение этой детали более выгодно с предыдущей (второй) группой, чем с последующей (третьей) группой, то она окончательно

Рис. 57. К вопросу отнесения отдельной детали (3) к группе, состоящей пз двух п более деталей (4, 5)

относится к предыдущей (второй) группе. Если будет установлено обратное, то окончательно на этот вопрос можно ответить при опре­ делении двух последующих групп (третья и четвертая). В нашем случае оказалось, что деталь 8 более выгодно отнести к третьей группе, чем ко второй или к четвертой. Последнее обстоятельство было установлено при окончательном определении третьей группы деталей.

Следует отметить, что в узле могут оказаться группы деталей, состоящие всего из одной детали. Один из возможных таких случаев приведен на рис. 57, а.

В определенных случаях может оказаться более выгодным от­ нести эту деталь к одной из смежных групп, так как до сих пор решение об объединении деталей в группы основывалось на выявле­ нии пересечения интервалов обязательного совмещения. Из преды­ дущего известно, что пересечение этих интервалов гарантирует получение эффекта от совместной замены двух и более деталей. Однако непересечение этих интервалов еще не означает, что совме­ щение трех и более деталей не эффективно.

Детали, которые заведомо не следует объединять со смежными группами, можно выявить по взаиморасположению максимальных интервалов. Если максимальный интервал рассматриваемой детали,

121

представляющей группу, не пересекает хотя бы один из смежных с ней интервалов оптимума t\_ х или t\+ 1 , построенных на макси­ мальных интервалах деталей, входящих в эти группы, то замена рассматриваемой детали должна производиться индивидуально в оп­ тимальное для нее одной время.

Если в результате такой проверки оказалось, что максимальный интервал рассматриваемой детали пересекается хотя бы с одним смежным интервалом оптимума (рис. 57, б), построенном для двух и более деталей по максимальным интервалам, то необходимо про­ верить эффективность отнесения рассматриваемой детали к смежной группе.

Эффективность объединения деталей в этих случаях определяется

суммарных общих затрат по рассматриваемой детали, по смежной группе из К деталей, н при объединении всех деталей в одну группу, при этом соотношение 50бЩ1 + ^общк > SoöulJC+i указывает на эф­

фективность такого объединения.

Применение приведенного выше алгоритма позволяет полностью определить структуру ремонтного цикла (сроки и объемы проведения профилактических ремонтов) рассматриваемого узла или несложной машины в целом, если эта машина состоит из отдельных деталей и неразборных узлов.

Если машина состоит из разборных узлов и отдельных: неразбор­ ных узлов и деталей, определение ремонтных групп в этом случае осуществляется по более сложному алгоритму.

По каждому разборному узлу окончательно определяется первая п вторая группа деталей. Для этих групп деталей определяется

^суммарная функция общих затрат 2^общ по формуле

к

S -so6nt= S 5 ; + 5 n. y.

Графическое изображение этой функции приведено на рис. 58. По форме оно аналогично ранее рассмотренным зависимостям для отдельных деталей и неразборных узлов. На основании полученных закономерностей определяются максимальный интервал и интервал обязательного совмещения, как показано на рис. 58.

Если для двух первых групп деталей отдельного разборного узла интервалы обязательного совмещения, определенные в порядке, приведенном на рис. 58, не пересекаются, то интервал обязательного совмещения первой группы деталей этого узла наносится на график взаиморасположения интервалов обязательного совмещения отдель­ ных деталей, неразборных узлов и групп деталей разборных узлов (рис. 59).

Если интервалы обязательного совмещения первых двух групп пересекаются, то в этом разборном узле определяются третья, чет­

122

вертая II т. д. ремонтные группы детален до тех пор, пока не оудет выявлена группа, интервал обязательного совмещения которой не пересекается с интервалом обязательного совмещения первой группы

талей узла 3; 2^общ — оптимальные суммарные общие затраты по всем группам и отдельным деталям и неразборным узлам, рассмотрен­ ным в левой части неравенства.

При анализе второй ремонтной группы деталей узла 2 неравенство оказалось противоположным приведенному, выше, поэтому эта

123

группа деталей была оставлена для дальнейшего рассмотрения. Началом определения второй ремонтной группы деталей по маши­ не в целом является проверка, сущность которой заключается

вопределении, вошла ли первая ремонтная группа разборного узла

впервую ремонтную группу машин.

Если первая ремонтная группа узла не вошла в первую ремонт­ ную группу машин, например первая ремонтная группа узла 4 (см. рис. 59), то на данном шаге отдельные детали этого узла не рассматриваются.

Если в первую ремонтную группу машины вошли все ремонтные группы узла (узлы 1 и 3), то в порядке, приведенном выше, находятся последующие группы, интервалы обязательного совмещения которых пересекаются с первым из них, или с тем интервалом, который не вошел в первую группу машин (узел 2). Дальнейшие опера­ ции являются повторением ранее приведен­

ных.

Так поступают до тех пор, пока не бу­ дет полностью определена структура ремонт­ ного цикла машины.

Алгоритм определения структуры ремон­ тного цикла машины, состоящей из от­ дельных деталей разборных и неразборных узлов и агрегатов, принципиально не отли­ чается от рассмотренного выше. Разница со­ стоит в том, что в начале определяются пер­ вые ремонтные группы каждого пз разбор­

ных узлов, затем первые ремонтные группы каждого из агрегатов л, наконец, выясняется вопрос о первой ремонтной группе деталей и неразборных узлов в целом по машине, затем о второй, третьей и т. д.

Таким образом, применение предложенного метода позволяет за конечное число шагов определить структуру ремонтного цикла машины любой сложности. Полученная таким образом структура является оптимальной, поскольку она обеспечивает минимум затрат и убытков, приходящихся на единицу наработки машины.

Для обоснования ступенчатости и определения групп деталей допустим, что в машине имеются две одинаковые детали, первая из которых рассматривается как узел и при замене требует затрат

для одной детали по Sn м + Sn_у и. другой детали по Sn_у пере­ секаются. Однако пересечение этих интервалов не означает, что выгодно совмещение их замены, так как независимо от того, будут или не будут объединены эти детали в одну ремонтную группу, затраты Sn у будут приходится только на первую деталь, а это равносильно тому, что первую кривую можно поднять до уровня S n у и оперировать интервалами обязательного совмещения. Как

124

видно из рис. 60, эти интервалы не пересекаются, а это значит, что объединение деталей в одну ремонтную группу в этом случае экономически не оправдано.

Контроль за профилактикой и ремонтом горношахтного оборудования с помощью электронно-вычислительной техники и оптимизация структуры ремонтного цикла с учетом текущего технического состояния машины

Контроль за планомерным уходом и профилактическим осмотром оборудования на шахте осуществить довольно сложно из-за частого перемещения некоторых видов оборудования за рабочим местом. Кроме того, нагрузка на одну и ту же машину в течение суток раз­ лична и зависит от горно-геологических, технологических и орга­ низационных условий, которые не остаются постоянными. Все это требует оперативного фиксирования места нахождения и нагру­ зок каждой конкретной машины с тем, чтобы в приемлемые сроки установить оптимальный объем проведения профилактического ос­ мотра и ремонта машины, а также назначить наиболее удобное время проведения этих работ. Другим непременным условием опти­ мального ведения профилактических работ по осмотру и уходу за оборудованием является учет объема произведенных профилакти­ ческих осмотров, плановых и аварийных ремонтов. Без этого нельзя говорить об оптимальной профилактике.

Оперативное и качественное ведение профилактических работ может быть осуществлено только на базе использования электронновычислительных машин (ЭВМ), которые позволят одновременно держать в поле зрения сотни машин, назначать тот или иной вид профилактического обслуживания и производить контроль за вы­ полненной работой по осмотру и ремонту оборудования.

Особенно следует подчеркнуть эффективность применения ЭВМ для оформления информации о состоянии, использовании, об отказах оборудования, трудоемкости ремонтов и т. п. в виде справок и таблиц для передачи в вышестоящие инстанции, заводам-изготовителям, научно-исследовательским и проектным институтам и организациям.

В отечественной практике немало сделано для оперативного контроля за профилактикой и ремонтом горношахтного оборудо­ вания с помощью Э,ВМ. Так, институтом Гипроуглѳавтоматизация выполнена работа, предусматривающая разработку информационного обеспечения ремонтно-механической службы угольной промышлен­ ности с использованием электронно-вычислительной машины «Минск-22».

Разработан ряд алгоритмов и программ для получения сводных показателей, отражающих деятельность ремонтно-механической службы шахт. С помощью этих алгоритмов и программ можно по­ лучить следующие сведения: о работе электрослесарей, о надежности оборудования по типам и по видам использования, по типам, нали­ чию и использованию оборудования на участке, об аварийности на

125

участке, наряд на проведение планово-предупредительного ремонта на участке, сводку о выполнении планово-предупредительного ремонта по типам оборудования и видам использования, а также сведения о списанном оборудовании. Однако еще не решены задачи по сбору и систематизации данных об отказах отдельных узлов

идеталей машин, стоимости и трудоемкости их устранения, а также задачи по учету потерь, связанных с устранением отказа, стоимости

итрудоемкости проведения профилактических ремонтов, что очень важно для определения оптимальной стойкости деталей, разработки совершенной системы планово-предупредительных ремонтов.

Другим недостатком разработок в этом направлении является

то, что они не учитывают возможности изменения самого порядка назначения времени проведения планово-предупредительного ре- 1 монта.

В алгоритмах и программах выдачи нарядов на проведение планово-предупредительного ремонта заложены межремонтные пе­ риоды, которые установлены существующим положением.

Применение быстродействующих ЭВМ для контроля за профи- - лактикой I I ремонтом может существенным образом изменить подход к решению задачи назначения сроков и видов профилактических работ. Это объясняется тем, что быстродействие применяемых ЭВМ позво­ ляет не только обрабатывать информацию и решать элементарные задачи о назначении ремонтов по заложенным в программах раз и навсегда установленным срокам, но и решать более сложные задачи об определении оптимальных сроков проведения того или иного вида

ремонта.

Назначение вида ремЬнта и объема ремонтных работ по заранее установленному графику не всегда соответствует фактическим потреб­ ностям в проведении этих работ, так как текущее техническое со­ стояние машины с учетом проведенных неплановых ремонтов до­ пускает ее эффективное использование на протяжении еще некоторого времени. Таким образом, задача о назначении вида и объема профи­ лактического, ремонта может решаться не отвлеченно для стандартной машины, а примвнитѳльно к конкретной машине с учетом ее текущего

технического состояния.

Здесь может быть два подхода. Сущность первого заключается в том, что перед вводом машины в эксплуатацию для нее по рас­ смотренной выше методике определяется, структура ремонтного цикла машины, а затем производится оперативный контроль за появлением отказов деталей, которые устраняются в порядке прове­ дения аварийного ремонта. Если отказы деталей и узлов машины не наблюдаются, то назначение профилактического ремонта и его объема производится в соответствии с рассчитанной оптимальной

структурой ремонтного цикла.

В случае появления отказа производится корректировка струк­ туры ремонтного цикла на оставшийся период работы до капиталь­ ного ремонта. Эта корректировка происходит по ранее приведенным алгоритмам определения оптимальной структуры ремонтного цикла

126

с учетом того обстоятельства, что начало отсчета остается на прежнем месте, а время проведения последующего ремонта определяется так, как это делалось при определении первой ремонтной группы деталей. Надо полагать, что в результате такой корректировки оптимальное время проведения очередного ремонта сдвинется к более отдаленным или более ближним срокам или останется на прежнем месте. Все будет зависеть от того, какие детали были заменены при проведении аварийного ремонта.

После этого все профилактические работы производятся в соот­ ветствии со скорректированной структурой ремонтного цикла в оп­ тимальное время до возникновения очередного непланового ремонта.

Такой порядок может быть рекомендован для машин, надобность в проведении неплановых ремонтов которых возникает довольно редко.

Если отказы машин, устранение которых требует проведения неплановых ремонтов, возникают часто, то предпочтительным ока­ зывается второй подход, сущность которого заключается в сле­ дующем .

Для действующей машины по приведенному выше алгоритму определяется первая группа деталей и узлов, а также оптимальное время ее замены. Если машина проработала до этого времени, и от­ казов, которые бы вызвали необходимость проведения непланового ремонта, не произошло, то первая группа деталей и узлов заменяется в назначенное время и после этого определяется время и объем проведения второго ремонта и т. д.

Если на каком-либо из этапов работы произошел отказ машины, вызвавший неплановый ремонт, то после его проведения с учетом сложившейся ситуации определяется очередная группа деталей и оптимальное время ее замены.'

Общим в этих двух подходах к организации проведения плановых ремонтов является то, что они предполагают постоянный учет техни­ ческого состояния .машины и на основании этого назначается ремонт в оптимальное время.

Применение непрерывного планирования структуры ремонтного цикла с учетом технического состояния машины, определяемого временем работы каждой детали, позволит сократить затраты и убыт­ ки, связанные с эксплуатацией и ремонтом машины.

Положением о планово-предупредительном ремонте предусматри­ вается неплановые ремонты проводить в минимальных объемах, которые бы обеспечили работу машины до следующего планового ремонта. На практике нет полной гарантии того, что за оставшееся до планового ремонта время не произойдет отказа, для устранения которого необходимо будет проводить неплановый ремонт. Кроме того, в определенных случаях непланорый ремонт может обеспечить нормальную работу машины не только до очередного планового ремонта, но и на большее время.

Проведение непланового ремонта также связано с определенными постоянными затратами. Экономические последствия отказа можно

127

уменьшить'уточнением объема непланового ремонта и приведением его к оптимальному.

Сущность решения этой задачи заключается в следующем. После того как характер отказа выявлен и установлен мини­

мальный объем проведения работ по устранению отказа и приведению машины в работоспособное состояние, эти данные передают на вычислительный центр. Там в приемлемые сроки по заранее разра­ ботанным алгоритмам и программам определяется оптимальный объем и выдается наряд на проведение этого ремонта. В этот объем включаются те детали и узлы, по которым был определен минималь­ ный объем ремонта, а также те детали и узлы, замену которых ока­ залось выгодно совместить во времени с неплановым ремонтом.

Алгоритм расчета оптимального объема непланового ремонта

основывается на тех же методических положениях, что и приве­ денные ранее алгоритмы определения оптимальной структуры ре­ монтного цикла.

Сущность расчета оптимального объема непланового ремонта можно проследить на примере простой машины, которую можно рассматривать как разборный узел. На рис. 61 приведен график взаиморасположения максимальных интервалов непосредственно пе­ ред моментом наступления отказа. Допустим, что неплановый ремонт был вызван выходом из строя деталей 5 и 6 в момент врёмени Тав.

Момент проведения очередного планового ремонта предполагается в точке Т пл. Из рис. 61 видно, что замена вышедших из строя де­ талей не предполагалась в момент Гпл, и кроме того, вертикальная линия Тав пересекает некоторые максимальные интервалы (?, 2) группы деталей, вамена которых предполагалась в момент Гпл.

Пересечение линией Тав некоторых максимальных интервалов деталей, группа которых должна была заменяться во время прове­ дения очередного планового ремонта, указывает на то, что, может

128

быть, замену этих деталей более выгодно совместить с аварийным ремонтом.

Проверка выгодности проведения замены деталей 1 ж 2 осу­ ществляется но соотношению величин S [Гав], S [Гпл1 (значения функции S рассматриваемой детали в момент времени Тав и ГПл)г а также величины ASy6, которая определяется по формуле

указывает на то, что деталь необходимо заменить при проведении аварийного ремонта.

Если все или некоторые из отказавших деталей входят в группу деталей, подлежащих замене при очередном'плановом ремонте, то прежде всего'для неотказавших деталей этой группы необходимо определить оптимальное время проведения плановой их замены Гпл (рис. 62), а затем для деталей, максимальные интервалы которых пересечены линией Тав, с учетом времени ТПЛі рассчитать необхо­ димые величины и по формуле (99) выявить те детали, которые не­ обходимо заменить при проведении аварийного ремонта.

отказавших деталей группы очередного планового ремонта, то возможность совмещения замены всей этой группы определяется по соотношению

2 s [Гав]+ 2 А5уй< 2 а [гпл]+ s„, у

или ••

2 ‘^ 7’ав] + 2ААуб< 2 ‘5[Гпл,Н-5п. у.

Первое соотношение применяют'в том случае, если в группе очередного планового ремонта нет отказавших деталей, второе — если некоторые детали группы очередного планового ремонта отка­ зали. ' В ‘ первом случае суммы находят по всем деталям группы очередного планового ремонта,'во втором ГПЛі и суммы находят по неотказавшим деталям группы очередного планового ремонта.

Решение этой задачи можно продолжить для более сложной машины, которая состоит из разборных и неразборных узлов'и от­ дельных деталей, а также' из агрегатов.