Понятие об эксплуатационной надежности

Под эксплуатационной надежностью машины понимается ее способность сохранять работоспособность при использовании в течение определенного промежутка времени. В свою очередь, под нарушением работоспособности машины понимается остановка ее работы по техническим причинам (из-за поломки элемента, вследствие достижения предельного состояния и др.).

Формирование уровня эксплуатационной надежности характеризуется схемой на Рис. 1.

Рис. 1 Схема формирования уровня эксплуатационной надежности машины

В передовой практике используют ряд важных для потребителей показателей эксплуатационной надежности. В качестве основных обобщенных показателей уровня надежности машины («А», Рис. 1) за календарный период времени Т_к используются:

• Коэффициент технической готовности – это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.

На практике коэффициент технической готовности часто определяют как:

(6)

где Т_раб. – время работы машины (в часах); Т_восст – время восстановления технического состояния машины (в часах).

• Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.

Для практических целей часто используют следующую интерпретацию коэффициента технического использования:

(7)

где Т_ТО и Т_Д – суммарное время технического обслуживания и диагностирования (в часах) машины.

Основными показателями группы мер «Б» (Рис. 1) для машин за календарный период времени Т_к являются:

• средняя наработка Т_о.р. между ремонтами;

• средняя наработка Т_о.ТО на техническое обслуживание;

• средняя наработка Т_о.д. для выполнения работ по диагностированию.

Основными показателями группы мер «В» (Рис. 1) за календарный период времени Т_к являются:

• средняя продолжительность одного ремонта Т_рем.1 (в ч);

• средняя продолжительность одного технического обслуживания Т_ТО1 (в ч);

• средняя продолжительность одного диагностирования Т_д.1 (в ч).

Различают планируемые и фактические значения показателей эксплуатационной надежности. Соответственно их привязывают к году эксплуатации машины (1-й, 2-й и т.д.) и условиям работы (природно-климатическим и виду выполняемых работ). Следует иметь в виду, что уровень надежности отдельной машины уменьшается по годам эксплуатации. Особенно интенсивно это наблюдается после 3-4-х лет использования. В передовой практике широко используются эффективные информационные системы, позволяющие определять показатели надежности отдельных машин за определенный календарный промежуток времени. По отношению к лучшим мировым образцам машин применительно к конкретной модели техники можно различить «высокий», «средний» и «низкий» уровень эксплуатационной надежности, характеризуемый определенными значениями показателей надежности.

Прогрессивные значения важнейших показателей эксплуатационной надежности машины составляют: Т_о.р. = 120 – 200 ч, Т_рем.1 = 3 – 6 ч. В российской практике часто Т_о.р. = 40 – 100 ч, Т_рем.1 = 5 – 20 дней. Следует отметить, что характеристики эксплуатационной надежности оказывают непосредственное влияние на другие важнейшие характеристики работы машины, такие как эксплуатационная производительность и эксплуатационная экономичность. В составе последней существенными являются потери от простоев машин по техническим причинам (П_т.п.), которые практически не учитываются в российской практике. Приблизительно П_т.п. рассчитываются как:

П_т.п. = Т_рем. × А_ч = Т_раб. × А_ч × Т_рем.1 / Т_о.р., (8)

где А_ч – средняя часовая арендная ставка машины в руб./ч.

Характеристики надежности также влияют на экономически целесообразный срок службы машины и ее цену при продаже после определенного срока применения. Таким образом, можно утверждать, что характеристики эксплуатационной надежности по сравнению с другими характеристиками машины оказывают наибольшее влияние на успех деятельности потребителя этой машины. Они являются важнейшими показателями потребительской ценности машины. Влияние уровня эксплуатационной надежности машины на полезные результаты от использования машины у потребителя отражены схематично на Рис. 2.

Рис. 2. Влияние повышения уровня эксплуатационной надежности машины на эффективность ее использования

Вполне очевидно, что в достижении определенного уровня эксплуатационной надежности машин участвуют предприятия (подразделения), осуществляющие проектирование машины, ее изготовление и эксплуатацию. В свою очередь, возможны следующие сочетания предприятий, участвующих в достижении требуемого уровня надежности машины:

• производитель, дилер, потребитель;

• производитель, дилер, арендное предприятие, потребитель;

• производитель, потребитель и др.

Ниже основное внимание уделяется первому сочетанию, как наиболее распространенному. При необходимости рассматриваемое ниже распределение функций по формированию уровня надежности может быть распространено на любое сочетание. Схема формирования определенного уровня надежности при участии производителя, дилера и потребителя приводится на Рис. 3. Группа мер с индексом «Б» оказывает влияние на способность машины работать без остановок по техническим причинам. Группа мер с индексом «В» оказывает влияние на продолжительность остановок машины по техническим причинам.

Рис. 3. Схема участия производителя, дилера и потребителя в формировании уровня эксплуатационной надежности машины

Эффективный состав комплексов мер, расположенных справа на Рис. 3, рассматривается ниже.

Обеспечение безотказности и долговечности машины (Б1, Рис. 3) в передовой практике осуществляется на основе следующих действий:

• разработка требований к долговечности и безотказности машины в целом, ее системам и элементам;

• разработка конструкторской и технологической документации, обеспечивающей выполнение требований по долговечности и безотказности;

• оценка степени выполнения установленных требований на экспериментальных образцах элементов машин с помощью стендовых испытаний и испытаний опытных образцов машин в эксплуатационных условиях;

• корректировка документов по результатам испытаний;

• постепенное повышение уровня безотказности и долговечности элементов машины на основе результатов использования ее у потребителей (в первую очередь, на основе данных о повторных отказах, поступающих от дилеров).

Конструктивные решения по ремонтопригодности (приспособленности к техническому обслуживанию и диагностике) (Б2) могут включать:

• сгруппированные в единые узлы точки обслуживания и визуальные указатели; возможность установки автоматизированной системы смазки; свободный доступ к важнейшим агрегатам для обслуживания и очистки; пониженную периодичность замены фильтров и смазочных материалов; удобную позу сервисного персонала при обслуживании; упрощенный эффективный набор инструментов и приспособлений и др.;

• вывод на пульт управления индикаторов, указателей, звуковых сигналов и др., информирующих оператора о состоянии элементов машины; наличие бортового компьютера, позволяющего с помощью ноутбука оценить состояние систем машины; устройства для подключения переносных диагностических средств; наличие клапанов для взятия проб эксплуатационных жидкостей; возможность установки на машину устройства для передачи с помощью спутника информации о наработке машины и ее техническом состоянии и др.

Под обеспечением качества изготовления машины (Б3) подразумевается совокупность действий, гарантирующих с требуемой вероятностью, что машина будет соответствовать установленным требованиям. На качество изготовления машины оказывают влияние:

• организация производства (используемое оборудование, квалификация персонала, технология выполнения работ, методология, осуществление менеджмента и др.);

• контроль качества, включающий:

  • входной контроль качества, комплектующих и материалов;

  • выходной контроль;

  • статистический контроль качества процессов;

  • корректирующие действия по результатам контроля и др.;

• обеспечение улучшения качества изготовления по результатам эксплуатации машины (в т.ч. на основании данных дилеров).

Согласно передовому опыту производитель разрабатывает следующие виды эксплуатационной и сервисной документации (Б4):

• документация, поставляемая потребителю вместе с машиной, часто включающая руководство для оператора, каталог запасных частей и руководство по сервису (состав работ по ТО и диагностированию; диагностические параметры; используемые приборы, оборудование и инструменты; логические схемы поиска причин неисправностей (отказов) и др.);

• рекомендации по организации эффективной работы сервисного персонала дилера, а также подробные инструкции по работе сервисного персонала;

• программное обеспечение для дилера (по планированию технического обслуживания, анализу результатов диагностирования и пр.);

• рекомендации по технологии выполнения строительно-монтажных работ;

• специальные инструкции, например, по выполнению работ при отрицательной температуре воздуха, по хранению и др.;

• рекомендации по расчету производительности машины и затрат на ее эксплуатацию (в т.ч. сервис).

Для свойства машин «Б» (Рис. 3) из состава документации важное значение имеют рекомендации для оператора для всех встречающихся в работе ситуаций и по ежедневному техническому обслуживанию, рекомендации для сервисного персонала по проведению технического обслуживания и диагностирования, рекомендации для инженерного персонала потребителя по технологии выполнения работ.

Организация эксплуатации машины (Б5) в передовой практике включает в себя:

• транспортировку;

• монтаж и демонтаж;

• хранение;

• условия работы машины:

  • природно-климатические условия;

  • временной режим работы машины (в течение дня, недели, месяца, года);

  • состав комплекса техники (в т.ч. образованного на основе рекомендаций производителя) и выполняемые в нем машиной функции;

  • параметры рабочей площадки;

  • особенности сооружаемых объектов;

• использование машины по назначению:

  • заправку топливом, включающую периодическую оценку качества топлива, в т.ч. на серу;

  • наличие и качество проекта производства работ (ППР);

  • подбор операторов, их обучение и повышение квалификации (в передовой практике в обучении участвует производитель или дилер);

  • формы оплаты труда оператора;

  • установку сменных заданий оператору, в т.ч. на основе рекомендаций изготовителя по расчету производительности машины;

  • управление работой оператора;

  • организацию взаимосвязи машин в комплексе;

  • организацию учета работы машин;

  • участие оператора в информировании сервисного персонала о неисправности машины.

Состав и взаимосвязь эффективного комплекса услуг по техническому сервису (Б6) приводится на Рис. 4.

Рис. 4 Состав и взаимосвязь полного комплекса высококачественных услуг по техническому сервису

Все из перечисленных работ по сервису могут выполняться только дилером или часть из них выполняется только дилером, а другая часть самим потребителем или с привлечением им сторонних организаций. В передовой практике нередко используется стратегия, при которой:

• значительное внимание уделяется мерам профилактического характера, направленным на максимально возможное уменьшение отказов машин;

• своевременно должен осуществляться ремонт агрегатов, пока этот ремонт не трудоемок, не осложнен и не потребует крупных расходов и длительного простоя машины.

При такой стратегии наиболее важными становятся такие эффективные меры по поддержанию работоспособности машины, как техническое обслуживание (в т.ч. при вводе в эксплуатацию) и диагностирование. Различие в затратах на ремонт при прогрессивной стратегии и при широко распространенной (работа до отказа) может достичь 3 раз. В передовой практике работы по поддержанию работоспособности машины выполняют высококвалифицированные сертифицированные специалисты, использующие современные технологии и оснащенные высококачественным оборудованием. Часто они перемещаются на минивэнах. Ведущие производители осуществляют подготовку (повышение квалификации) сервисного персонала и участвуют в его оснащении приборами, приспособлениями и инструментом. В состав профилактических мероприятий по техническому сервису также входит обеспечение смазочными материалами и охлаждающими жидкостями, включающее:

• приобретение смазочных материалов (масел для двигателя и гидравлики), смазочных и охлаждающих жидкостей (ведущие зарубежные производители поставляют фирменные высококачественные эксплуатационные жидкости специального изготовления);

• организацию хранения и поддержания запасов эксплуатационных жидкостей;

• закрытую заправку машин маслами с помощью мобильных маслозаправщиков;

• периодическую очистку масел машин, в т.ч. с использованием мобильных средств.

Высокое качество профилактических мероприятий характеризуется следующими показателями: отклонение от графика технического обслуживания ± 10 %, степень плановости ремонтов 80 - 90 %.

Эффективные конструктивные решения по ремонтопригодности машины (В1) включают:

• приспособленность конструкции к нахождению неисправности (отказа) (см. Б2);

• решения, обеспечивающие удобство ремонта:

  • возможность легкого доступа к поврежденным элементам машины;

  • возможность быстрого снятия неработоспособных элементов, не имеющих сложных связей с соседними (модульность конструкции);

  • возможность использования высокоэффективных инструментов и приспособлений, в т.ч. поставляемых ведущими производителями;

  • удобство позы сервисного персонала при ремонте и др.

Меры технического сервиса по восстановлению работоспособности машин (В2), отраженные на Рис. 4.

Важное значение имеет специальное обучение оператора машины, позволяющее ему быстрее сообщить сервисному персоналу правильную оценку отказа и его причин. В передовой практике для выполнения ремонта машины в полевых условиях агрегатным методом используются специально изготовленные мобильные мастерские, оснащенные малогабаритным краном высокой грузоподъемности, кузовом с выемкой для перевозки агрегатов, генератором, сварочной установкой, компрессором, комплексом инструментов и запасных частей и др. Иногда помощь в грузоподъемной технике оказывается потребителем. В передовой практике стационарные мастерские имеют:

• приемлемые площади;

• мостовые краны достаточно высокой грузоподъемности;

• необходимый набор стендов, оборудования и инструментов;

• возможности по погрузке и доставке;

• оборудование для покраски и мойки и др.

Сервисные службы работают 7 дней в неделю 24 часа в сутки. Имеется также обменный фонд агрегатов для выполнения ремонта агрегатным методом. Сервисная служба дилера при необходимости оказывает квалифицированные консультации сервисным службам потребителя. Согласно передовому опыту при необходимости длительного ремонта вышедшая из строя машина может заменяться на резервную. В передовой практике процент выполнения заказов на ремонт в месте работы машины составляет: в течение дня – 85 %, в течение суток – 95 %.

Обеспечение запасными частями (В3) сервисных служб осуществляется с собственных складов (Рис. 4). При этом под запасной частью (З.Ч.) понимается составная часть машины (деталь или сборочная единица), предназначенная для замены находящейся в эксплуатации такой же части. В составе поставщиков (Рис. 4) могут быть внешние поставщики (в т.ч. производители машины) и внутренние поставщики (подразделения, осуществляющие восстановление работоспособности агрегатов и деталей машины). В передовой практике упомянутые подразделения используют документацию, разработанную производителем машины (комплектующего агрегата). В передовой практике на складах дилера хранятся З.Ч., пользующиеся частым спросом. При этом на начальном этапе формирования запасов З.Ч. дилера производитель помогает ему определить оптимальные запасы по номенклатуре и количеству З.Ч. В последующем производитель помогает дилеру правильно спроектировать склад по высоте и планировке, а также способствует получению дилером современного программного обеспечения для учета З.Ч. и управления их запасами. По контракту с производителем на основе заказов по Интернет осуществляется регулярная поставка З.Ч., пользующихся частым спросом. З.Ч., пользующиеся средним и малым спросом, поставляются по заказу дилера через Интернет экстренным порядком (в передовой практике за 24 часа). Таким образом, обеспечивается минимальный срок доставки З.Ч. для ремонта (ТО) машины при минимальных их запасах. В передовой практике процент удовлетворения спроса на З.Ч. со складов дилера в течение суток составляет 90 – 95 %. Коэффициент оборачиваемости запасов в течение года достигает 2 - 3.

Эксплуатационная и сервисная документация (В4), разрабатываемая производителем (упоминалась выше, Б4), должна содержать методические материалы по:

• нахождению неисправностей (отказов) и их причин;

• быстрому и качественному восстановлению работоспособности машин (Рис. 4, 2), в т.ч. схему разборки и сборки; состав действий и используемые инструменты, приспособления; нормативы трудовых затрат и др.