Главная Мама с ребенком

Проактивное техническое обслуживание. Стратегия предупредительного техобслуживания для вычислительного оборудования цпс. Способы организации ремонтного обслуживания производства

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

В. А. Коротков

ПРОАКТИВНЫЕ РЕМОНТЫ

В ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Нижнетагильского технологического института (филиал) УрФУ

имени первого Президента Ельцина

в качестве электронного текстового учебно-методического пособия

для студентов всех форм обучения

Нижний Тагил

Рецензент:

д-р техн. наук

Научный редактор:

д-р техн. наук, проф.

Проактивные ремонты в горно-металлургической отрасли: учеб.-метод. пособие / В. А. Коротков; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента Ельцина», Нижнетагил. технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2013. – 41 с.

В пособии изложены основные принципы и методы увеличения послеремонтной наработки оборудования. В том числе за счет оптимизации рабочих нагрузок и напряжений, упрочнения функциональных поверхностей деталей, применения качественно новых смазок.

Предназначено для студентов, аспирантов и производственных специалистов.

УДК 621.791

ББК 34

Библиогр.: 41 назв. Табл. 11. Рис. 14.

1. СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТОВ

1.1. Ремонты по отказу и ППР

1.2. РФС и проактивные ремонты

2. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРОАКТИВНЫХ РЕМОНТОВ

2.1. Оптимизация рабочих нагрузок и напряжений

2.2. Упрочнение рабочих поверхностей (способы упрочнения

и их выбор, износостойкие накладки, плазменная закалка

и карбонитрация.

2.3. Улучшение смазывания механизмов

(виды смазки и смазочные материалы

3. ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ КОДЕКС РЕЦИКЛИНГА.

3.1. Восстановление износа и кодекс рециклинга. .

3.2. Способы восстановления износа

(механические, металлургические, адгезионные

3.3. Ускорение ремонтной сварки

4. ЭКОНОМИКА ПРОАКТИВНЫХ РЕМОНТОВ. . .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Недостатки машин особенно наглядно

выясняются при ремонте. По существу, их доводка

начинается только после ввода в эксплуатацию

Из справочника

«Основы конструирования»

Предисловие

В горно-металлургической промышленности расходы на ремонты способны поглощать значительную часть доходов, а ремонтные простои – существенно уменьшать сами доходы. Поэтому сокращение и тех и других является актуальной задачей. Основные направления ее решения:

– предупреждение внезапных (аварийных) отказов;

– исключение преждевременных ремонтов;

– сокращение продолжительности ремонтов за счет агрегатного принципа;

– увеличение срока службы деталей за счет упрочнения, смазки и пр.;

– восстановление изношенных деталей, что экономичнее покупки новых.

В последние два десятилетия арсенал средств по сокращению ремонтных затрат и простоев существенно расширился. Для предупреждения аварий производят дефектоскопию (магнитно-порошковую, ультразвуковую …), приборы для которой постоянно совершенствуются. Приборы вибродиагностики выявляют не только трещины, но и износ, дефекты сборки, т. е. устанавливают потребность в ремонте без его остановки и разборки оборудования. Такие ремонты получили название «ремонты по фактическому состоянию», т. к. исключают проведение преждевременных ремонтов, когда оборудование еще не достаточно изношенное. Переносными приборами определения твердости, шероховатости, химического состава, проверяют на соответствие чертежам, поступающие на замену, запасные части, что исключает попадание в эксплуатацию «брака» и последующий быстрый выход из строя отремонтированного оборудования. Масла с триботехническими добавками не только снижают трение, но и восстанавливают износ без разборки механизмов. Ручной плазменной закалкой стало доступно упрочнять контактные поверхности на крупногабаритных корпусах оборудования. Методы восстановления изношенных деталей существенно сокращают закуп запасных частей.

Таким образом, механики во время ремонтов имеют возможность не только восстанавливать работоспособность оборудования заменой износившихся частей, но применять меры по увеличению послеремонтной наработки. Отремонтированное оборудование начинает работать лучше нового. Эти омолаживающие ремонты получили название «проактивных » ремонтов, которым посвящается настоящая работа.

1. СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТОВ

Во время ремонтных остановок выполняется ревизия механизмов для определения недопустимых дефектов, после чего проводится непосредственно ремонт , т. е. замена забракованных деталей новыми деталями. В настоящее время сложились четыре основные формы организации ремонтов. Это ремонты, проводимые по отказу, планово-предупредительные ремонты, ремонты по фактическому состоянию и проактивные ремонты.

1.1. Ремонты по отказу и ППР

Возможно проведение ремонтов, когда его эксплуатация становится невозможной вследствие отказа – «ремонты по отказу». Эта простая стратегия не обременяет расходами по подготовке ремонтов, но сами ремонты в силу их неожиданности могут быть дорогостоящими и продолжительными. «Ремонты по отказу» оправданы, если отказы имеют случайный характер, мало зависящий от наработки, и когда последствия отказа незначительны, а меры профилактики стоят дороже, чем замена вышедшего из строя узла.

Усовершенствованный вариант «ремонтов по отказу» – «ремонты по возникновению дефектов», которые определяются по косвенным признакам: вибрации, течи масла и т. п. Для ускорения «ремонтов по отказу» применяют метод агрегатирования. Замена агрегатов производится быстрее замены отдельных частей, входящих в агрегаты; при этом сами агрегаты отправляются на ремонт в специализированные подразделения или предприятия.

Отказ работающего оборудования из-за выхода из строя одной детали может приводить к повреждению других (исправных) деталей, и тем создавать аварийные ситуации. Для их предупреждения разработаны планово-предупредительные ремонты (ППР), которые выполняются после определенной наработки, когда из опыта известно, что механизмы уже нуждаются в ремонте.

Недостаток ППР состоит в следующем. Износ, как правило, не повторяется с большой точностью, т. к. зависит от изменения твердости, размеров и расположения деталей даже в пределах чертежных допусков. Следовательно, ППР фактически проводятся с опозданием или с опережением объективно необходимого срока ремонта. Опоздание с проведением ремонта означает отказ оборудования, поэтому планируют опережающие сроки ППР. Но преждевременная разборка оборудования (когда износ деталей не достиг предельного значения) и последующая сборка без замены деталей нарушает приработку сопряжений, вызывая их ускоренный износ. Отсюда следует объективная необходимость в более точном определении износа по вторичным признакам без разборки механизмов.

Однако действующая система ППР во многом устраивает как Изготовителя оборудования, так и персонал ремонтирующей организации. Изготовитель предписывает частые ППР, во время которых устраняются его огрехи изготовления. У ремонтного предприятия (подразделения) интерес к ППР в том, что эта система дает постоянную занятость с минимальной возможностью контроля качества выполнения ремонтных работ со стороны Заказчика.

1.2. РФС и проактивные ремонты

С 90-х годов при ремонтах стала применяться вибродиагностика, т. е. определение технического состояния механизмов (на присутствие трещин, дефектов сборки, износа) по вибрационному фону, создаваемому работающим оборудованием, с помощью переносных электронных приборов – виброанализаторов. Она в значительной мере сокращает ревизионные простои, связанные с разборкой и осмотром механизмов. Кроме того, сокращаются складские запасы запчастей, т. к. состояние механизмов непрерывно отслеживается, и поэтому закупается только необходимое. Ремонты, назначаемые по техническому состоянию, определяемому вибродиагностикой, получили название «ремонтов по фактическому состоянию».

Вибродиагностика удобно дополняется электронным учетом отказов, что позволяет выявлять проблемные узлы и детали, которые наиболее часто выходят из строя. Эта информация дает возможность анализа причин их низкой работоспособности для выработки мер по увеличению срока службы. Ремонты, проводимые с реализацией мер по повышению долговечности (наработки) заменяемых деталей и сопряжений, стали называть «проактивными ремонтами». После их проведения оборудование работает не только не хуже, но даже лучше нового. Это позволяет говорить, что «проактивные ремонты» сопровождаются омолаживающим эффектом.

Наиболее эффективная система ПАР вместе с тем является наиболее сложной в осуществлении. Само по себе не простое проведение вибродиагностики и электронного учета отказов должно дополняться выработкой мер по замедлению износа и появлению иных дефектов, которые, к тому же, должны проходить проверку на практике. Другими словами проактивные ремонты предполагают проведение в како-то мере научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИиОКР). Это обусловливает более высокие требования, как к службам главного механика (энергетика), так и к подрядным ремонтным организациям или собственным ремонтным подразделениям.

Таблица 1.1

Сравнение систем организации ремонтов

Система ремонтов	Достоинства	Недостатки
По отказу	Не требует больших вложений на оснащение службы ТОиР	Высокая вероятность дорогостоящих и продолжительных ремонтов.
	Система широко применяется, методически проверена, часто ее применение обусловлено требованиями Ростехнадзора	Для предупреждения аварий планируется объем ремонтов, превышающий требуемый. Но и это не исключает вероятность внезапных отказов.
	Исключает аварийные отказы. Ремонтируется исключительно дефектное оборудование. Сокращает складские запасы запчастй.	Требуются первоначальные значительные затраты по подготовке специалистов и техническому оснащению.
	Увеличение межремонтной наработки оборудования за счет устранения источников отказов.	Требуется анализ причин отказов выработка и опробование мер по замедлению их появления, по сути – проведение НИиОКР.

Практика показывает, что не целесообразно применять только одну из представленных систем организации ремонтов. Гибкое их сочетание дает наибольший эффект. В табл. 1.1. и 1.2 приведено сравнение различных систем организации ремонтов и их, рекомендуемое компанией БАЛТЕХ, соотношение для предприятий горно-шахтной отрасли (http://www. *****).

Таблица 1.2

Доли систем организации ремонтов для предприятий

ремонтов	по отказу
Доля применения на предприятии

2. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРОАКТИВНЫХ РЕМОНТОВ

После того, как планирование ремонтов доведено до совершенства, т. е. проводятся они ни раньше, ни позже, чем это требуется по состоянию механизмов, то для дальнейшего сокращения ремонтных издержек необходимо увеличение послеремонтной наработки. Это достигается проактивными ремонтами, включающими в себя меры по замедлению выхода механизмов из строя вследствие образования трещин, износа, др. дефектов. В том числе:

– оптимизацией рабочих нагрузок и напряжений;

– упрочнением рабочих поверхностей;

– совершенствованием смазки.

2.1. Оптимизация рабочих нагрузок и напряжений

Важными принципами конструирования является снижение массы машин (оборудования) и увеличение производительности (мощности). Но это приводит к росту напряжений в элементах конструкций и на контактных поверхностях. Рост напряжений в элементах конструкций увеличивает вероятность поломок, а на контактных поверхностях – ускоряет изнашивание. Как следствие, происходит к возрастание частоты ремонтов, затраты на которые уменьшают прибыль, а ремонтные простои – доходы от эксплуатации. Поэтому снижение производительности оборудования (рабочих нагрузок) и увеличение его массы могут быть оправданы, если за счет уменьшения ремонтных затрат и простоев произойдет рост прибыли .

Нагрузки, воспринимающиеся оборудованием, в его частях и деталях вызывают напряжения, а на контактных поверхностях создают трение. Можно различать благоприятное и неблагоприятное восприятие оборудованием рабочих нагрузок. При неблагоприятном восприятии имеют место вибрация, концентрация напряжений, которые приводят к быстрым отказам. Работа по исключению неблагоприятного восприятия оборудованием рабочих нагрузок, с вибрацией и концентрацией напряжений, дает существенное сокращение ремонтов. Покажем это на примерах.

Корпус 12-метрового штампа для формовки труб большого диаметра после непродолжительной эксплуатации разломился надвое вдоль продольной оси. Его ремонтная сварка без «усиления» конструкции представлялась не перспективной. Однако собственно «усиления» за счет увеличения массы удалось избежать. Анализ напряженного состояния, показал, что изменение от нормали на 7º угла расположения нижних ребер жесткости (рис. 2.1) более равномерно распределяет рабочее усилие по корпусу штампа и снижает уровень разрушающих напряжений по линии излома. Такая модернизация не потребовала ни удорожания ремонта, ни увеличения массы конструкции .

В машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) вращение роликов часто прекращалось. При этом «трение качения» ролика о слиток переходило в более агрессивное «трение скольжения», что приводило к быстрому износу в виде «лысок» и преждевременной замене роликов. После того как вращение роликов с осями заменили вращением бочки ролика на неподвижной оси, случаи заклинивания роликов устранились. Как следствие исключился агрессивный вид изнашивания «трением скольжением», что увеличило наработку роликов в 2,5 раза .

Сброс давления в доменной печи производится через атмосферный клапан. Для замедления изнашивания его контактных поверхностей потоком запыленного газа применялась твердосплавная наплавка (HRC55), которая затем подлежала трудоемкой шлифовке. Поскольку истечение газов, вызывающее быстрый износ, происходило из-за неплотного прилегания контактных поверхностей, было решено уплотнить стык огнеупорным асбестом. Истечение газов уменьшилось настолько, что без ущерба сроку службы перешли на менее твердую наплавку (HRС35), обрабатывающуюся точением, что существенно снизило трудоемкость и стоимость ремонта атмосферного клапана .

Исследования износостойкости сварного отвода, служащего для удаления запыленных газов, показали следующее. Увеличение крутизны загиба (вместо 5 секторов применили 4, рис. 2.2) привело к усилению концентрации силового воздействия газового потока столь существенно, что многократно сократило срок службы .

Тележки обжиговых печей при движении контактируют бортами. Износ бортов приводит к перекосу тележек, что в свою очередь создает повышенную нагрузку на приводную «звездочку». Быстрый износ бортов тележек был исключен твердой наплавкой «в размер» . Это одновременно ликвидировало перекос тележек в машине, уменьшило нагрузку на «звездочку» и, как следствие, – частоту замены ее секторов. Если раньше в «звездочке» каждый год заменялось по одному сектору (ценой ~1 млн руб.), то теперь замена сектора проводится раз в четыре года.

В вакууматоре два патрубка, опускающиеся в ковш со стальным расплавом, закрепляются в плоском днище. Один патрубок – для всасывания расплава в вакууматор, другой – для слива расплава обратно в ковш. Всасывающий патрубок при работе создавал вибрацию, которая быстро разрушала огнеупорную футеровку, и вакууматор выводился в ремонт. Для снижения вибраций были применены скрепляющие элементы, в результате чего стойкость вакууматора увеличилась вдвое, и вдвое же снизилась себестоимость вакуумирования .

В сварных железнодорожных мостах трещины появляются неожиданно быстро, всего через 2–7 лет эксплуатации. Долгое время не могли найти причину, пока в 90-х годах не установили, что при проходе поездов в пролетных строениях мостов возникают высокочастотные вибрации. Для их предупреждения традиционные связи из прокатных уголков заменили листовыми диафрагмами, и это исключило появление трещин, даже при 10-кратной наработке .

На восприятие оборудованием рабочих нагрузок большое влияние оказывают концентраторы напряжений . Сам термин говорит о том, что в некоторых местах машин и механизмов, из-за конструктивных особенностей, происходит усиление напряжений. Разрушения, вызванные концентраторами напряжений, отличаются от разрушений от общих перегрузок. Когда перегрузкой охвачено все сечение детали, то разрушению предшествует пластическая деформация. Но она отсутствует, когда условие прочности нарушается только в концентраторе напряжений. По этой причине такие разрушения называют хрупкими.

Они происходят следующим образом. В концентраторе напряжений даже незначительные рабочие напряжения от собственного веса конструкции могут усиливаться до уровня предела прочности металла, что приводит к появлению микротрещины. Если острота ее велика и не спадает по мере продвижения, то трещина начинает представлять собой движущийся концентратор напряжений. Поскольку превышение напряжениями предела прочности в устье трещины сохраняется, то она мгновенно проходит через все сечение. Таким образом, при отсутствии полезных нагрузок, под воздействием только собственного веса, обрушались мосты и галереи, уходили под воду танкеры .

Важным правилом предупреждения хрупких разрушений являются недопущение скопления концентраторов напряжений (отверстий, сварных швов и т. д.). Результатом его несоблюдения явилось разрушение одной из двух балок рукояти экскаватора, На рис. 2.3а видно, что обе части разрушившейся балки недеформированные, что указывает на хрупкий характер разрушения, произошедшего при небольшой нагрузке.

На рис. 2.3б видно место начала разрушения, которое на рис. 2.3а помечено темной стрелкой. Зародившаяся трещина, прежде чем охватить все сечение, сначала продвигалась постепенно, что придало разрушению одновременно и усталостный характер.

Гальваника" href="/text/category/galmzvanika/" rel="bookmark">гальваническое хромирование, цементация, азотирование и некоторые другие. Их характеристики приведены в табл. 2.1.

В проактивных ремонтах такой подход тоже приемлем, если детали ранее использовались без упрочнения. В противном случае надо изыскивать способы упрочнения, более эффективные, чем применяемые. При простом переборе доступных применению способов упрочнения, подходящий способ может выпасть последним, что приведет к потерям времени и средств. Поэтому полезно знать некоторые правила, позволяющие минимизировать число экспериментов при выборе подходящего способа упрочнения.

Таблица 2.1

Характеристики видов упрочнения

Способ упрочнения	Характеристики упрочненного слоя	Примечания
Твердость	Толщина, мм
Способы модифицирования основного металла
Закалка с отпуском		5мм и более	Толщина упрочнения определяется прокаливаемостью стали
Закалка ТВЧ			Применение в серийном производстве, поверхностей простой формы
Закалка газовым пламенем			Склонна к деформированию деталей
Плазменная закалка установкой	HRC 35-65 зависит от стали		Применяется вручную и автоматизировано, в серийном и единичном производстве
Цементация			Высокая трудоемкость процесса
Карбонитрация (аналог азотирования)	HV, зависит от стали		Время обработки 2 часа; придает коррозионную стойкость. Для мелкосерийного производства
Способы с нанесением на поверхность дополнительного слоя
Наплавка			Применяется вручную
Напыление			Возможно нанесение металлов и неметаллов
Гальваническое осаждение покрытий	Зависит от материала	Зависит от материала	Производительность 5–10 мкм/час

Выбор способов упрочнения по толщине упрочненного слоя

Если деталь эксплуатируют до значительного (измеряемого миллиметрами) износа, то не всегда следует задаваться упрочнением на такую же толщину. Большой износ механизмов приводит к потерям мощности, к ударам и вибрациям, вызывающих поломки, становится причиной выпуска низкосортной продукции. Поэтому упрочнение следует рассматривать не только как средство сокращения расхода запчастей, но и как возможность исключения работы оборудования с большим износом. Упрочнение способно многократно (даже в десятки и сотни раз) замедлить изнашивание, благодаря чему необходимость в эксплуатации механизмов с большими износами отпадает.

1.1. Система технического обслуживания и ремонтов оборудования предприятия

Под системой ТОиР подразумевается совокупность взаимосвязанных средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему .

В качестве целей системы ТОиР определены следующие :

поддержание оборудования в работоспособном состоянии в течение всего срока эксплуатации;
обеспечение надёжной работы оборудования;
обеспечение производительности и качества выпускаемой продукции;
выполнение требований по охране труда и защите окружающей природной среды.

Организация системы ТОиР предприятия осуществляется на основе принятия (явным образом или в соответствии со сложившейся практикой) решений по следующим фундаментальным вопросам ():

выбор стратегии ТОиР оборудования;
определение способа организации ремонтного обслуживания производства;
разработка критериев оценки эффективности ремонтного обслуживания производства.

Рисунок 1.1 – Фундаментальные вопросы при организации системы ТОиР

1.2. Стратегии технического обслуживания и ремонтов оборудования

Под стратегией ТОиР подразумевается обобщающая модель действий, необходимых для достижения поставленных целей путём координации и распределения соответствующих ресурсов предприятия . По существу, стратегия ТОиР есть набор правил для принятия решений, которыми ремонтная служба (РС) предприятия руководствуется в своей деятельности по обеспечению работоспособности оборудования.

Краткая характеристика основных стратегий ТОиР приведена в .

Таблица 1.1 – Краткая характеристика основных стратегий ТОиР

*Модель информационного обеспечения*	*Характер осуществляемых мероприятий*
*Модель информационного обеспечения*	РЕАКТИВНЫЕ	ПРЕВЕНТИВНЫЕ
СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (на основе вероятностных, статистических показателей)	I. Эксплуатация до отказа: * максимальное использование ресурса оборудования; + минимальные затраты на содержание РС; – отказы и затраты по ликвидации аварий велики и непредсказуемы.	II. Планово-предупредительные ремонты (ППР): * фиксированная вероятность аварийных отказов; + наилучшее условия для планирования ТОиР; – значительные затраты на ТОиР из-за замены работоспособных узлов и деталей.
ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ (на основе сведений о фактическом техническом состоянии (ТС) оборудования)	III. По ТС: * информационное обеспечение процесса принятия решений о ТОиР; + близкое к полному использование ресурса оборудования; – низкая эффективность при долгосрочном планировании ресурсов;	IV. Проактивная: * активное упреждающее воздействие на ТС оборудования; + увеличение срока службы оборудования; + урациональный выбор времени, видов и объёмов ТОиР;
	+ минимальная вероятность аварийных отказов; – высокие требования к культуре труда и квалификации персонала.

Под реактивными подразумеваются стратегии ТОиР, необходимость ремонтных воздействий в которых обуславливается наступлением некоторого критического в рамках этой стратегии события (отказа, достижения предельных величин регламентируемых параметров). Превентивные стратегии ТОиР направлены на предупреждение возникновения критического события и характеризуются возможностью осуществления предварительного планирования и подготовки ТОиР (заказ ремонтных бригад, материально-технического обеспечения) в противоположность реактивным стратегиям, когда необходимость проведения ТОиР, а, соответственно, и обеспечение их подготовки, до наступления критического события непредсказуемы.

Исторически первой (как наименее требовательная к уровню организации и культуры труда) сложилась стратегия эксплуатации до отказа , которая подразумевает осуществление операций по ТОиР оборудования по достижению критического состояния, которое, как правило, характеризуется невозможностью выполнения заданных функций, то есть утратой работоспособности. К основным достоинствам данной стратегии ТОиР следует отнести наибольшую длительность межремонтного периода, соответствующую сроку службы оборудования, и минимальные затраты на содержание ремонтной службы, доминирующей функцией которой в этом случае становится восстановление работоспособности оборудования после выхода его из строя. С другой стороны, отсутствие возможности планирования ресурсов (финансовых, временных, рабочей силы и прочих), необходимых для выполнения ТОиР, приводит к значительному увеличению продолжительности последних и к повышенным издержкам на ликвидацию аварий, в том числе к потерям производства. Создание складских запасов товарно-материальных ценностей, как правило, не является удовлетворительным решением, поскольку влечёт за собой снижение ликвидности предприятия. Объём таких запасов в ряде случаев (особенно в отраслях, где используется уникальное единичное оборудование) превышает экономически обоснованные пределы. Несмотря на указанные недостатки, в случае недорого резервируемого, а также типового оборудования, отказ которого не оказывает критического влияния на технологический процесс, не представляет опасность для окружающей среды, здоровья и жизни человека , данная стратегия успешно применяется и поныне.

В первой половине ХХ века с ростом серийности производства и повышением производительности промышленных предприятий потери в результате отказов оборудования приобрели критическое значение. На смену стратегии эксплуатации до отказа пришла стратегия ППР или ремонтов по регламенту , подразумевающая превентивные ТОиР на основании статистических сведений о сроке службы оборудования. Снижение количества аварийных отказов относится к основным достоинствам данной стратегии, хотя вероятность их возникновения не исключается полностью, а фиксируется в задаваемых пределах. Стратегия ППР обеспечивает наилучшие условия для планирования ресурсов, “однако основной недостаток ППР перевешивает все его достоинства, он заключается в проведении ремонтов фактически исправного оборудования, а также принудительной замене деталей независимо от их остаточного ресурса (в сложном оборудовании разница ресурсов отдельных деталей может достигать 500%). Все это приводит к неоправданному росту эксплуатационных затрат. В недостатки ППР также нужно отнести снижение остаточного ресурса оборудования и увеличение вероятности отказа при вводе в работу после ремонта” . Данная стратегия обеспечила наилучшую интеграцию в рамках плановой экономики и позволила устранить ряд недостатков исторически сложившейся ранее стратегии эксплуатации до отказа. Более полное использование ресурса оборудования достигалось за счёт снижения вероятности повреждения деталей с потенциально большим ресурсом , что могло иметь место при выходе из строя элементов, определявших срок службы оборудования в целом при эксплуатации до отказа. В настоящее время стратегия ППР продолжает использоваться на многих предприятиях, в первую очередь, для ответственного оборудования и оборудования, выход которого из строя может представлять опасность для окружающей среды, здоровья и жизни человека. В остальных случаях стратегия ППР применяется зачастую только декларативно, что обусловлено возросшими требованиями к эффективности системы ТОиР предприятия в условиях рыночной экономики.

На границе 70-80-ых годов ХХ века в ремонтном обслуживании производства нашла применение мобильная и переносная виброизмерительная аппаратура, позволяющая осуществлять вибромониторинг оборудования на основе частотного анализа. В то же время происходило ускоренное развитие теории надёжности и исследований в области эксплуатационных свойств оборудования. Всё это предопределило возникновение новой научно-прикладной области знаний – технической диагностики , достижения которой были использованы как основание для реализации стратегии ТОиР по ТС . В первую очередь, стратегия ТОиР по ТС направлена на устранение недостатков истрически предшествовавшей ей стратегии ППР, а именно на снижение количества необоснованных ремонтных воздействий с целью максимального использования ресурса оборудования . При применении данной стратегии за счёт мониторинга ТС вероятность аварийных отказов оборудования сводится к возможному минимуму. Девиз данной стратегии звучит так: “Оборудование должно быть остановлено на ремонт за мгновение до предполагаемого выхода из строя” . Уменьшение затрат на ТОиР оборудования, минимизация количества неплановых отказов, снижение числа плановых простоев, обусловленных монтажно-сборочными операциями, – неоспоримые преимущества, которые сопровождают внедрение стратегии ТОиР по ТС. Стратегия ТОиР по ТС выдвинула новые требования к уровню культуры труда. В рамках ремонтных служб и контролирующих органов выделяются подразделения технической диагностики, увеличивается значение личного профессионализма, квалификации и опыта рабочих, руководителей и специалистов. С другой стороны, поскольку регламентация ТОиР обуславливается стохастическим фактором – фактическим ТС оборудования – снижается эффективность долгосрочного планирования ресурсов (ориентировочный срок предупреждения отказов, а значит и планирования проведения ТОиР в случае использования средств технической диагностики преимущественно не превышает двух-трёх месяцев).

С целью обеспечения высоких показателей работоспособности оборудования промышленных предприятий в последнее время всё большую популярность приобретает проактивная стратегия ТОиР. Анализ, проведенный в работе , позволяет определить проактивную стратегию ТОиР как наиболее эффективную и целесообразную для внедрения в современных экономических условиях. Проактивная стратегия объединяет в себе достоинства превентивных ремонтных воздействий системы ППР и информационное обеспечение процесса принятия решений, характерное для ТОиР по ТС оборудования.

1.3. Проактивная стратегия технического обслуживания и ремонтов оборудования

Сущность проактивной стратегии ТОиР оборудования заключается в выполнении необходимых ремонтных воздействий, направленных на снижение скорости развития или устранение неисправностей, которые выявлены на основе сведений о фактическом ТС оборудования.

Теоретические основы проактивной стратегии ТОиР оборудования постулируют, что изначально все виды неисправностей присутствуют в зачаточном или явном виде во всех пускаемых в эксплуатацию машинах. Различные факторы, сопровождающие эксплуатацию (проектные и непроектные нагрузки, воздействие факторов окружающей среды и близлежащего оборудования, условия эксплуатации, проведения ТОиР и прочие), в той или иной мере приводят к развитию различных видов неисправностей. Определяющее воздействие совокупности факторов вызывает ускоренное развитие одной или нескольких неисправностей, которые становятся детерминирующими по отношению к работоспособности машины. Выбирая ремонтные воздействия таким образом, чтобы уменьшить влияние определяющих факторов, можно снизить скорость развития неисправностей, поддерживая работоспособное состояние машины. Рациональный выбор и качественная реализация этих и только этих ремонтных воздействий является задачей РС.

Проактивная стратегия ТОиР () базируется на оценке ТС оборудования , которая может осуществляться следующими методами:

мониторинг технологических параметров;
визуальный осмотр;
контроль температуры;
акустическая и вибрационная диагностика;
обследование с применением методов неразрушающего контроля (магнитного, электрического, вихретокового, радиоволнового, теплового, оптического, радиационного, ультразвукового, контроля проникающими веществами).

Рисунок 1.2 – Ремонтное обслуживание оборудования в рамках проактивной стратегии ТОиР

Основанием для принятия решения о необходимости выполнения ремонтного воздействия является ситуация, когда ТС одного элемента (детали, узла, механизма) оборудования приводит к ухудшению ТС смежных (пространственно и/или функционально) элементов.

Перечень возможных ремонтных воздействий :

уход за оборудованием (уборка, очистка, противокоррозионная обработка);
регулировка, настройка, наладка (центровка, балансировка);
обеспечение соединений (восстановление целостности сварных швов, затяжка резьбовых соединений);
смазывание поверхностей трения;
замена быстроизнашивающихся деталей;
восстановление или замена базовых деталей, в том числе корпусных.

Ремонтные воздействия осуществляются в рамках следующих групп мероприятий по ТОиР оборудования :

Профилактическое техническое обслуживание – комплекс мероприятий, проводимых периодически, которые направлены на предупреждение или снижение скорости развития дефектов путём обеспечения проектных условий взаимодействия узлов оборудования (очистка от технологических отходов, продуктов износа, коррозии, осадков, отложений и прочие; удаление пыли, грязи, масла, шлака, окалины, просыпи сырья, мусора и прочие; доливка, дозаправка рабочих жидкостей, досыпка, замена расходных материалов; замена или восстановление сменного оборудования и другие).
Корректирующее техническое обслуживание – комплекс мероприятий, проводимых по необходимости, которые направлены на предупреждение или снижение скорости развития дефектов путём обеспечения проектных условий взаимодействия узлов оборудования (регулировка и наладка оборудования, в том числе центровка, балансировка; восстановление соединений деталей, обеспечение целостности металлоконструкций и трубопроводов; восстановление покрытий, окраски и другие).
Прогностическое техническое обслуживание – комплекс мероприятий, направленных на установление фактического ТС оборудования с целью прогнозирования его изменения в процессе дальнейшей эксплуатации и выявления наиболее целесообразного момента применения и требуемых видов ремонтных воздействий (измерение технических и технологических параметров, отбор проб; контроль, испытание, проверка режимов работы оборудования; контроль ТС оборудования, в том числе методами технической диагностики; дефектоскопия методами неразрушающего контроля; технический осмотр оборудования, освидетельствование, обследование, ревизия и другие).
Текущий ремонт – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности оборудования путём замены или восстановления отдельных его узлов, не являющихся базовыми, кроме сменного оборудования.
Капитальный ремонт – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение работоспособности оборудования путём замены или восстановления базовых его узлов и деталей.

Выбор проактивной стратегии ТОиР позволяет обеспечить :

увеличение срока службы оборудования за счёт снижения скорости развития или устранения зарождающихся неисправностей на начальной стадии их возникновения;
исключение вторичных повреждений элементов оборудования, вызванных выходом из строя смежных (пространственно и/или функционально) элементов;
обоснование и выполнение только необходимых ремонтных воздействий, что уменьшает затраты и нагрузку на РС, а также снижает вероятность возникновения отказов, вызванных ошибками монтажа и вмешательством в функционирование работоспособного оборудования;
сокращение затрат на ремонтное обслуживание производства, обусловленное изменением структуры ТОиР в пользу увеличения количества недорогостоящих профилактических воздействий вместо затратных ремонтных операций (замена, восстановление);
рациональный выбор времени, видов и объёмов ТОиР вследствие ранних сроков предупреждения возникновения неисправностей при использовании методов и средств технической диагностики и неразрушающего контроля;
снижение вероятности аварийных отказов, обусловленных неудовлетворительным ТС оборудования;
повышение коэффициента готовности оборудования, что обеспечивает возможность увеличения объёмов производства и снижения себестоимости продукции;
формирование доверия к производителю со стороны потребителя за счёт своевременного выполнения договорных обязательств и улучшения качества продукции как комплексный результат повышения культуры труда.

1.4. Способы организации ремонтного обслуживания производства

Способ организации ремонтного обслуживания производства обусловливает структуру РС предприятия, что оказывает непосредственное влияние на эффективность системы ТОиР в целом.

Классические способы организации РС характеризуются диапазоном форм от децентрализованной к централизованной, которые отличаются степенью концентрации управления силами и средствами в рамках единой специализированной структуры на предприятии ().

Рисунок 1.3 – Классические способы организации ремонтного обслуживания производства

Способ организации ремонтного обслуживания, характеризующийся распределением сил и средств РС между производственными подразделениями предприятия, называется децентрализованным .

Централизованная организация РС подразумевает наличие специализированной структуры в составе предприятия, на которую возложен весь объём функций по ТОиР оборудования производственных и вспомогательных подразделений, а также несущей всю полноту ответственности за обеспечение работоспособности оборудования.

Способ построения РС на основе широкого диапазона промежуточных форм, отличающихся различной степенью централизации, называется смешанным .

Наиболее распространёнными на отечественных предприятиях являются смешанные формы организации РС, в то время как зарубежная практика свидетельствует о высокой эффективности централизованных форм ТОиР оборудования , в том числе построения системы ТОиР на основе альтернативных способов организации РС.

Альтернативные способы организации ремонтного обслуживания производства () подразумевают привлечение внешних ресурсов (сил и средств) для обеспечения и выполнения ТОиР оборудования предприятия. В зависимости от степени использования ресурсов внешних предприятий и передачи им соответствующей ответственности за обеспечение работоспособности оборудования различают подрядный и сервисный способы выполнения работ по ТОиР.

Рисунок 1.4 – Альтернативные способы организации ремонтного обслуживания производства

Для обеспечения требуемого уровня результативности системы ТОиР оборудования распространено совместное использование классических и альтернативных способов организации ремонтного обслуживания производства на предприятии.

1.5. Критерии оценки эффективности ремонтного обслуживания производства

Оценка эффективности ремонтного обслуживания производства выполняется на основании критериев, принятых на предприятии. Действенная система критериев позволяет осуществлять анализ не только фактической результативности имеющейся системы ТОиР, но и оперативно выявлять её недостатки, определять пути дальнейшего совершенствования и развития.

Различают технические и экономические подходы к оценке эффективности РС предприятия. Технические подходы отличаются преимущественной направленностью на оценку критериев, характеризующих работоспособность оборудования, возможность его использования для реализации заданного технологического процесса. Экономические подходы позволяют выполнять оценку результативности РС путём сопоставления затрат на ТОиР и потерь производства, обусловленных ТС оборудования.

В настоящее время вопрос обобщённой технико-экономической оценки эффективности ремонтного обслуживания производства, которая бы позволяла выполнять комплексный анализ результативности системы ТОиР оборудования, следует отнести к разряду проработанных недостаточно, что оставляет предприятиям простор для выработки собственных подходов к его решению. Указанное, например, предпринято в работах [ , ].

Необходимо отдельно обратить внимание на распространённую ошибку. Для оценки эффективности системы ТОиР недопустимо использование критериев, характеризующих деятельность, осуществляемую РС (объёмы выполняемых работ: в количественных, временных, натуральных, стоимостных и прочих подобных показателях). Интенсивность выполнения ремонтных работ зачастую не свидетельствует о достижении основной цели ремонтного обслуживания производства – обеспечения работоспособности оборудования. Оценка эффективности системы должна выполняться на основании внешних, а не внутренних показателей её работы.

Только действенная методика оценки эффективности ремонтного обслуживания производства позволяет качественно выполнить анализ системы ТОиР, результативности деятельности РС, обеспечить информационное сопровождение процесса принятия решений.

1.6. Аварийность

Аварии промышленного оборудования приводят к прерыванию технологического процесса, что сопровождается неминуемыми материальными потерями, а также может являться причиной техногенных катастроф и гибели людей. Обеспечение работоспособности оборудования с переходом от устранения следствий аварий к предупреждению их причин является основной задачей РС предприятия.

Для оценки аварийности оборудования могут быть выбраны эксплуатационные (суммарное время простоев) или экономические (потери производства, стоимость ликвидации аварий) показатели. При этом в общем случае для предприятия целесообразно оценивать не абсолютные величины, а скорее динамику изменения выбранных параметров во времени.

С другой стороны интерес может представлять сравнительный анализ взвешенных показателей аварийности (предположим, суммы потерь производства и стоимости ликвидации аварий за некоторый референтный период, отнесённой к сумме затрат на ТОиР оборудования) предприятий отрасли для выявления наиболее эффективных форм организации и методов совершенствования РС.

Оценка показателей аварийности может быть успешно использована как индикатор эффективности мероприятий по реформированию РС, для оценки внедряемых технических и организационных решений. На основе сравнения экономических потерь от аварий и средств, выделяемых на финансирование РС, могут быть установлены их оптимальные объёмы. То же справедливо и для оценки численности ремонтного персонала.

Положения и системы, определяющие порядок расследования аварий на промышленных предприятиях, как правило, разрабатываются на основании «Порядка расследования и учёта несчастных случаев, профзаболеваний и аварий на производстве», утверждённого постановлением Кабинета министров Украины №1112 от 25.08.2004г. Однако часто нерешённой остаётся главная задача. Речь идёт о полноценном и эффективном использовании полученной в ходе расследования информации, причём не столько для устранения, сколько для предотвращения последующих аварий на том же или однотипном оборудовании.

Расследование аварии подразумевает поэтапное решение следующей последовательности задач:

Сбор фактической информации о происшествии и оперативных действиях персонала, визуальный осмотр места и объекта аварии.
Изучение технологических и технических характеристик объекта аварии.
Анализ истории объекта (аналогичных аварий, проведенных работ по техническому обслуживанию и ремонтам).
Формирование рабочей гипотезы , проведение дополнительных исследований по необходимости (если дополнительные исследования опровергают гипотезу, выдвигается новая, достоверность которой подвергается проверке).
Определение причин аварии, сопутствовавших ей технических факторов, виновных (развитие подтверждённой рабочей гипотезы).
Разработка противоаварийных мероприятий .
Мониторинг выполнения противоаварийных мероприятий .

Полученная информация может быть использована при решении ряда технических и технологических вопросов, вопросов материального снабжения, управления персоналом, развития РС.

Целесообразным видится выполнение таких видов анализа:

причинно-факторный , который заключается в выявлении характерных проблем предприятия (например, недостаточная квалификация эксплуатационного персонала, отсутствие стабильного и своевременного материально-технического обеспечения, несоответствие объёмов и периодичности ремонтов оборудования интенсивности его эксплуатации и прочие);
пространственный , целью которого является определение “уязвимых мест” как отдельных машин, так и агрегатов, комплекса оборудования предприятия в целом;
временной , который направлен на выявление сезонных закономерностей, цикличности аварийных ситуаций, тенденций и прогнозов их возникновения.

Результаты проведенного анализа являются основанием для разработки мероприятий, направленных не только и не столько на борьбу со следствиями аварий, но в большей степени на устранение их причин и предотвращение возможности повторения в дальнейшем. [

Благодарим редакцию журнала "Компания НЛМК" за предоставление данного материала.

Переход от реактивного обслуживания оборудования к проактивному - ключевое отличие новой стратегии управления техническим обслуживанием и ремонтами (ТОиР), которая внедряется в Группе НЛМК.

Новая стратегия управления ТОиР направлена на оптимизацию стоимости владения оборудованием за счет повышения надежности его работы и снижения количества простоев. Стабильную работу агрегатов совместными усилиями теперь будут обеспечивать специалисты по надежности оборудования, специалисты по планированию, мастера ремонтных и технологических служб, каждый рабочий на своем участке.

Проект «Fast close»

Ремонтная функция Группы НЛМК на сегодняшний момент находится в стадии очень серьезных и быстрых трансформаций, - говорит вице-президент по системе управления ремонтами Дмитрий Колесов. - Мы ведем большое количество проектов, многие из которых крайне амбициозны. Один из них - проект «Быстрое закрытие ремонтных работ собственным и привлеченным персоналом (Fast close)».

В основных цехах Дирекции ремонтного комплекса на липецкой площадке с 1 июля закрытие всех ремонтных работ будет происходить каждый день, то есть ежесуточно будет проводиться учет всех трудовых и материальных ресурсов. Основная задача этого проекта - детализировать планирование и списание фактически выполненных работ по ТОиР не на цех, как это было раньше, а на конкретную машину. В результате будет создана цифровая база данных по истории ремонтов.

Теперь мы точно будем знать, какие затраты потребовались на ремонт каждой машины - моталки, клети, рольганга, - объясняет Алексей Попов, директор Ремонтного комплекса. - За счет этого мы достигнем полной прозрачности информации по затратам на ремонты, уменьшим сроки предоставления отчетности, повысим качество использования ресурсов. Мы сможем актуализировать существующие типовые ведомости дефектов и накопить нормативную базу для разработки техкарт.

Проект стартовал в середине марта. Специалистам ремонтных служб НЛМК необходимо было в кратчайшие сроки сформировать новый каталог оборудования в SAP ERP. С этой сложной задачей, на которую зачастую уходят годы, они справились за три недели.

Были отобраны 33 специалиста по надежности и 106 специалистов по планированию работ в SAP, - рассказывает Николай Волосатов, начальник отделения ЦРПО ЦХПП, - Одновременно с обучением эти специалисты выполняли практическую работу - составляли функциональные блок-схемы основных цехов комбината и в итоге сформировали в SAP ERP каталог оборудования, в который вошли более 10 тысяч машин.

Совместно с подразделениями вице-президента по управлению рисками, дирекцией по персоналу и НЛМК-ИТ была разработана пошаговая схема работы с заказами ремонтной функции. Теперь в SAP ERP можно оперативно отслеживать и корректировать любые заказы на ТОиР оборудования, вести учет работ, выполняемых как собственным персоналом, так и сторонними организациями.

Проект «Norgau tools»

Одна из основных задач, стоящих перед ремонтниками - сократить время проведения ТОиР оборудования при сохранении должного уровня качества работ. Для этого необходим современный механизированный и высокопроизводительный инструмент. В результате тендера была выбрана компания Norgau - один из мировых лидеров по производству и поставке стандартного и специализированного инструмента.

Мы хотим передать управление бюджетом на инструмент руководителям ремонтных отделений в соответствии с выделенными лимитами, - говорит начальник отдела планово-аналитического управления Михаил Мащенко. - При этом появится возможность осуществлять заказ необходимого под ремонт инструмента через информационную систему в режиме онлайн каждым мастером ремонтного участка. Реализация проекта “Norgau tools” позволит обеспечить ремонтника необходимым качественным инструментом в срок до 5 дней.

Пилотный проект по трансформации ТОиР в цехе горячего проката

Пилотный проект по внедрению новой системы управления ТОиР стартовал в апреле в цехе горячего проката в Липецке. Переход на проактивное обслуживание оборудования повлек за собой создание функциональных вертикалей управления надежностью оборудования, планирования и оперативного исполнения работ на всех уровнях в ремонтном отделении. Это позволило уже сегодня сформировать команды на каждом ремонтном участке ЦГП, сфокусировав внимание как на оборудовании, так и на людях.

В результате культурной и технической трансформации нам важно получить мощную управляемую систему проактивного ТОиР, - объясняет директор ремонтного комплекса Алексей Попов. - Во главе этой системы - команда, работающая как единый организм, начиная от начальника отделения и заканчивая слесарем-ремонтником, с набором специальных компетенций, связанных едиными показателями эффективности с фокусом на конкретное оборудование.

Совместно с нашими HR-партнерами были разработаны специальные требования к компетенциям специалистов ремонтных участков, программы обучения и регламент их взаимодействия. На сегодняшний день обучено более 50 РиС пилотного отделения ЦГП ЦРПО инструментам процессных и поведенческих изменений. Локализована ответственность за состояние оборудования на уровне участков, отрабатываются методики по управлению надежностью оборудованием и планированием, а также регламент взаимодействия «технолог-планировщик-надежник-мастер».

Трансформация за один день, или «Under Construction»

Предварительно важнейшие элементы стратегии проактивного обслуживания оборудования - рациональное распределение функционала внутри ремонтных служб и их эффективное взаимодействие с технологическими подразделениями - были отработаны в ходе бизнес-игры «Under construction». Ее организовали для сотрудников цеха по ремонту прокатного оборудования и технологического персонала цеха горячего проката. Сделали это специально для того, чтобы подготовить их к участию в пилотном проекте по трансформации ТОиР.

Мы на короткое время воссоздали максимально правдоподобную копию реальности, в которой живут и работают наши сотрудники, - объясняет происходящее Михаил Русаков, руководитель группы по дистанционному обучению УОРП НЛМК. - Не было привычного нам преподавателя или тренера - игровая среда стала лучшим учителем. Участники методом проб и ошибок налаживали командную работу и учились взаимодействовать в рамках новой системы.

По условиям игры «Under Construction» две конкурирующие компании - команды «Арт-Бетон» и «Нано-бетон» - производят железобетонные конструкции. Обе - в равных условиях: штат из 11 человек - руководитель производства, рабочие и ремонтная служба; четыре склада комплектующих деталей, три участка промежуточной сборки и один - финальной.

Как и в реальной жизни, в ходе игры происходят аварийные остановки оборудования или же просто выявляются неисправности, не требующие незамедлительного ремонта. Как и на действующем производстве, у игроков есть возможность выбрать один из нескольких вариантов действий: устранить неисправность с привлечением минимума ресурсов, выполнить полное техническое обслуживание оборудования своими силами или провести ТО с привлечением подрядчиков. Единственное отличие - последствия выбранного варианта действий становятся очевидны через считаные минуты. В целом, бизнес-игра продолжалась 8 часов, за которые участники «прожили» 4 игровых года.

Сделал для себя определенные выводы, - говорит Александр Круглов, ведущий специалист отдела по техническому состоянию оборудования цеха по ремонту прокатного оборудования (ЦРПО) НЛМК. - Во-первых, самое главное в новой системе ТОиР - это совместная работа. Ну, и чем больше надежность оборудования, тем выше производственные показатели!

И в игре, и в реальности - ставка на людей

В качестве показателей эффективности (KPI) в бизнес-симуляции использовались реальные индикаторы: выполнение показателей по выпуску продукции, время простоя и время ремонта оборудования, коэффициент готовности оборудования, точность планирования и расходования бюджета ремонтного фонда. Они оценивались по итогам каждого игрового раунда.

Первый раунд команды отыграли в привычном для себя режиме, но уже во втором по условиям игры один из сотрудников ремонтной службы взял на себя роль надежника. На протяжении всего игрового года он собирал статистику по отказам техники, принятым решениям и их последствиям. А в третьем раунде в «Арт-Бетоне» и «Нано-бетоне» появились планировщики. Их основная задача - на основании стратегии ТОиР, определяемой специалистом по надежности, качественно планировать работы, формировать и контролировать бюджет, ресурсы, договариваться с технологическими службами о времени проведения технического обслуживания и ремонтов. Как результат - к началу заключительного, четвертого, раунда коэффициент готовности оборудования у команды «Нано-Бетон» увеличился более чем в полтора раза, а у «Арт-Бетона» - в три.

Во время финального обсуждения участники отметили, что «на рабочих местах у них все немного по-другому с точки зрения объемов и сложности задач», однако принципы и подходы, сработавшие в игре, будут очень полезны в условиях реального производства. Ведь такие мероприятия не только обучают новым методам работы, но и позволяют понять процесс трансформационных изменений, делают команду командой и объединяют коллектив.

Изменения - комплексный и сложный процесс, особенно в таких масштабах, как у нас. Поэтому основную ставку мы делаем именно на людей, которые внедряют эти изменения на своих рабочих местах, - объясняет Алексей Рубахин, начальник отдела «Офис изменения» планово-аналитического управления НЛМК. - Сегодня очень важно найти баланс между инвестициями в новые технологии, оборудование и развитие персонала. Научившись эффективно управлять интеллектуальными активами, используя скрытые резервы и потенциал наших специалистов, мы сможем сформировать команды лидеров изменений, создать благоприятный психологический климат в коллективе и достичь высоких экономических эффектов. Поэтому девиз наших изменений: «Одна команда - один результат!»

Екатерина Засолоцкая

В настоящее время многие компании стали сокращать свои затраты, и большинство из них, помимо процессов продаж и закупок, стали оптимизировать процессы технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОРО). Ведь, если раньше кредитные деньги были доступны, и существующее оборудование можно было легко обновить, то сейчас приходится довольствоваться имеющимися мощностями, что требует серьезной оптимизации процесса ТОРО уже сейчас.

Ключевые принципы ТОРО

Для большинства ключевых российских отраслей процесс ТОРО можно назвать одним из основных. В нефтяной, перерабатывающей, машиностроительной, транспортной, фармацевтической, телекоммуникационной и многих других отраслях затраты на ремонт оборудования являются ключевыми, а значит содержат серьезный потенциал для оптимизации. К тому же для многих российских компаний оборудование является ключевым элементом производственного цикла, и «выжать» из него по максимуму является одной из задач менеджмента. Хорошо известно, что на рынке победит та компания, которая сможет с меньшим ресурсом поддерживать требуемое качество результатов, и серьезное условие этого – правильно выстроенный процесс технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОРО).

На стратегическом уровне в процессе ТОРО для руководителя существует одна ключевая задача – найти баланс между производительностью и надежностью оборудования и его стоимостью владения. С одной стороны, можно использовать превентивное (плановое) управление ремонтами, что надежнее, но и дороже. А с другой стороны, можно обходиться реактивными действиями по замене и ремонту оборудования в случае его отказов, что дешевле, но за счет надежности. Именно поэтому для эффективного управления ремонтами требуется совмещение в данном процессе сразу нескольких управленческих подходов. врезка «Один из главных факторов операционного совершенства — эффективная работа оборудования.

Многие российские компании заметно отстают по этому показателю от западных: оборудование слишком часто ломается, простаивает, неразумно эксплуатируется. Причину такого положения стоит искать в сфере, которая находится на периферии внимания руководителей. Это — ремонты и техобслуживание. Реорганизовать ее с учетом современных требований нелегко, но необходимость преобразований с каждым годом будет ощущаться все острее». (McKinsey) конец врезки В первую очередь все активности в рамках процесса ТОРО можно разделить на две основные части – плановые и внеплановые работы. В основе плановых ремонтов лежит несколько принципов планирования (по календарю, по наработке, по состоянию), все это можно назвать проактивными (предупредительными) ремонтами.

Также к плановым ремонтам можно отнести работы по регламентному обслуживанию оборудования. В рамках таких плановых активностей, ключевую роль играет качество планирования, и здесь необходимо анализировать множество различной информации, как по статистике отказов оборудования, так и по параметрам, характеризующим состояние оборудования в настоящий момент. Помимо качества «телеметрии» состояния оборудования, на качество планирования ремонтов влияет и логика процессов обработки неисправностей и правильность формирования заявок на выполнения ремонтов и множество других факторов. Внеплановые работы в процессе ТОРО заключаются в устранении последствий аварий оборудования. Такое может случиться, если плановый ремонт не снял всевозможные риски, и отказ все-таки произошел. В этом случае, необходимо максимально быстро восстановить работоспособность оборудования, обеспечив непрерывность бизнеса.

По такой реактивной схеме может обслуживаться оборудование, не задействованное напрямую в производственном процессе, отказ которого не принесет серьезного ущерба. Можно выделить четыре ключевых принципа организации процесса ТОРО. Наиболее надежный из них проактивный подход (плановый ремонт по календарю), подразумевает приоритетность техобслуживания и ремонтов для критичного оборудования, например, если закончилось время регламентного срока службы, то просто меняем оборудование, не смотря на то, что оно еще может работать. Однако, если с помощью такого подхода ремонтировать все оборудование, то затраты компании серьезно вырастут. Именно поэтому такой подход используют лишь для критичного оборудования, поломка которого может привести к простою компании и нанести большие убытки.

Следующим подходом является комбинированный подход к обслуживанию оборудования. Этот подход позволяет планировать ремонт по фактическому состоянию, т.е. контролируем работу существующего оборудования, и не дожидаясь поломки, меняем его на основании ухудшения его параметров. Реализация ремонтов по такой схеме уменьшает надежность, но зато делает затраты меньше, чем в первом варианте. В тоже время необходимо отметить, что комбинированный подход требует серьезной системы мониторинга оборудования, ведь без нее предотвратить аварию будет сложно. Еще одним вариантом организации ремонтов является причинно-следственный анализ на основании поломок или отказов. Этот подход уже можно назвать реактивным, однако он содержит анализ причины поломок и планирование мероприятий по их минимизации в будущем.

Таким образом, в случае аварии оборудования, восстанавливаем его максимально быстро, а затем анализируем причины аварии, и планируем корректирующие мероприятия по предотвращению поломок в будущем. Наиболее простым подходом к ремонту оборудования является обслуживание по факту отказа или поломки. При обнаружении поломки ремонтируем оборудование в кратчайшие сроки, после чего не предпринимаем усилий до следующей неисправности. С одной стороны дешево, а с другой вполне возможно, что необходимой запчасти на складе нет, или процедура замены технологически сложна, поэтому убытки от простоя оборудования могут быть больше полученных преимуществ от сокращения затрат. И не смотря на то, что общая практика ремонтов склоняется к проактивному принципу организации процесса ТОРО, в жизни приходится использовать все вышеперечисленные подходы для разных типов оборудования. При этом, типизация оборудования ведется исходя из анализа рисков, которые присущи определенному производству с учетом этапов жизненного цикла оборудования. Например, если реализован непрерывный производственный цикл, и отказ оборудования приведет к нарушению цикла, то безусловно ремонты нужно будет выполнять на превентивной основе. В тоже время, если от отказа компонента производство не остановится, то можно сокращать затраты используя реактивный подход.

Совершенствование процесса ТОРО

Для оптимизации любого процесса, и в том числе ТОРО, необходимо сформировать цель, которую это процесс должен обеспечивать. Например, цель может выглядеть следующим образом — обеспечивать надежность, бесперебойность и безопасность оборудования экономически целесообразным образом. При этом для оценки качества существующего процесса ТОРО можно использовать следующие показатели: ·

средняя механическая готовность, например 95 %; ·
затраты на ТОРО; ·
факт/план рабочей мощности; ·
% простоя оборудования (ремонты); ·
качество планирования ТОРО; ·
необходимый объем складских запасов комплектующих и запасных частей; ·
количество инцидентов с оборудованием за период; ·
среднее время устранения неисправности.

Анализирую данные показатели в динамике, можно определить те направления оптимизации процесса, которые позволяет его усовершенствовать. Но это только вершина айсберга, ведь для полноценного анализа процесса ТОРО необходимо куда больше показателей. И здесь требуется анализировать две сквозные цепочки процесса. Первая — от обнаружения неисправности до ее устранения, и вторая — от планирования ремонтов до исполнения плана. При этом совмещение проактивного и реактивного управления требует синхронизировать эти цепочки между собой, что является непростой управленческой задачей. Дополнительных сложностей в работе процесса ТОРО добавляет необходимость интеграции с производственным процессом и процессом закупок, что требует определенных мероприятий и в этих направлениях.

Поэтому на практике, в качестве основных направлений совершенствования процесса ТОРО выбираются следующие: ·

приоритезация оборудования с учетом оценки рисков негативного воздействия от неисправности; ·
определение алгоритмов планирования ремонтов и устранения отказов в зависимости от определенных приоритетов по оборудованию; ·
синхронизация проактивной (плановой) и реактивной (срочной) деятельности по процессу; ·
синхронизация ремонтов с закупками запасных частей и комплектующих, а также с производством; ·
контроллинг существующих процессов ТОРО.

Для целей совершенствования в рамках процесса ТОРО можно выделить два основных контура управления — стратегический и тактический.

Уровень стратегического управления процессом ТОРО.
Фактически в рамках данных работ формируется концепция и основные правила процесса ТОРО, а также отслеживается его эффективность. Какие риски присущи бизнесу? Сколько аварий произошло в прошлом году? Каковы убытки в настоящее время? Сколько средств можно потратить на непрерывность бизнеса? Какое оборудование мы будем обслуживать проактивно? Какое оборудование для нас некритично? На практике вопросов еще больше, и ответы на них необходимо найти для оптимизации управления ТОРО. В тоже время на стратегическом уровне определяются допустимые границы затрат, которые в свою очередь являются ограничениями для построения логики и методологии процесса ТОРО. Производственный процесс в большинстве случаев серьезно влияет на процесс ТОРО, ведь если для ремонта нужна остановка оборудования, то необходимо сделать это в пик минимального спроса, чтобы у компании был резерв по мощностям. В дополнение ко всему закупки не должны давать опозданий по времени, иначе план ремонтов будет постоянно нарушаться, а среднее время устранения неисправности расти. Когда все стратегические вопросы решены, можно начинать совершенствование процесса ТОРО на тактическом уровне.

Тактический уровень процесса ТОРО
На этих шагах уже идет оперативная работа по обработке неисправностей и выполнению плана ремонтов, именно тут формируются сообщения об отказах, создаются заказы на работы, формируются заявки на закупку запасных частей, проводятся сами ремонтные работы. На тактическом уровне становится важна логика обработки потока работ, а также учет всей необходимой информации по оборудованию и персоналу, поэтому на практике, автоматизация процесса ТОРО начинается именно с этого уровня.

Автоматизация процесса ТОРО

Использование специализированных ИТ- решений в процессе ТОРО позволяет сократить простои, снизить затраты на ремонты, а также повысить эффективность использования оборудования и персонала. Еще в 90-х годах аналитическая компания Gartner Group ввела термин EAM (Enterprise Asset Management — управление активами предприятия). Системы этого класса предназначены для автоматизации процесса ТОРО и отвечают за управление всем жизненным циклом оборудования, начиная с проектирования, изготовления, монтажа и сборки, а также, последующего обслуживания, сервисных и профилактических работ, модернизации, реконструкции и списания. Классическая EAM-система имеет следующую функциональность: ·

проектирование процессов технического обслуживания оборудования; ·
управление поставками оборудования; ·
управление монтажом оборудования; ·
предупредительное обслуживание (ремонт по состоянию); ·
контроль и управление ремонтным персоналом (квалификация, учет работ); ·
планирование и диспетчеризация нарядов на работы; ·
учет всех расходов на ремонтные работы; ·
управление складскими запасами; · и т.д.

При этом статистика внедрений ЕАМ- систем свидетельствует об их чрезвычайно высокой отдаче. На практике большинство проектов окупается менее чем за два года. При этом типовым результатом является сокращение затрат на ремонтные работы на 20%.
Согласно исследованиям консалтинговой группы A.T. Kearney, изученные случаи внедрения EAM-систем характеризовались получением, в среднем, следующих выгод: ·

Повышение производительности работ по ТОРО 29% ·
Повышение коэффициента готовности 17% ·
Сокращение складских запасов 21% ·
Уменьшение случаев нехватки запасов 29% ·
Увеличение доли плановых ремонтов 78% ·
Сокращение аварийных работ 31% ·
Сокращение сверхурочных работ 22% ·
Сокращение времени ожидания запчастей 29% ·
Сокращение срочных закупок ТМЦ 29% ·
Более выгодные цены на закупаемые ТМЦ 18%

Однако, несмотря на множество отчетов в информационной системе автоматизирующей процессы ТОРО, не всегда существующий функционал позволяет «увидеть» фактический процесс ТОРО. И именно для этого компанией IDS Scheer разработан специализированный инструментарий ARIS Process Performance Manager (ARIS PPM), который позволяет «восстановить» существующий процесс ТОРО, а также провести его всесторонний анализ для определения направлений дальнейшей оптимизации. Основное внимание в ARIS PPM уделяется анализу самого процесса ТОРО через временные, объемные и стоимостные показатели. Такой расширенный анализ позволяет анализировать как логику организации процесса, так и эффективность его участников на основании данных в EAM – системе.
Использование инструментария ARIS PPM для оптимизации процесса ТОРО позволяет получить следующие преимущества: ·

сокращение времени реакции на неисправность при реактивном управлении ремонтами; ·
соблюдение регламентных сроков планирования ремонтов; · повышение точности планирования ремонтов; ·
повышение организационной эффективности участников процесса; ·
снижение числа ошибок и излишних согласований при планировании ремонтов; ·
контроль своевременного исполнения плана ремонтов.

В качестве заключения, можно отметить, что в настоящее время большинство компаний уж начали автоматизацию ТОРО, однако большинство из них мало внимания уделяют оптимизации процессов ТОРО, надеясь на существующий в информационных системах функционал. Но, к сожалению, типовые информационные системы не могут подойти всем сразу, именно поэтому перед автоматизацией ТОРО нужно четко понимать существующие процессы и формулировать те улучшения, которые необходимо сделать. При этом если система уже внедрена, но понимания процессов и направлений их оптимизации нет, тогда необходимо «восстановить» фактический процесс ТОРО с использованием ARIS PPM, что в свою очередь даст серьезный аналитический материал для сокращения затрат в области ТОРО.

Андрей Константинович Коптелов, Директор проекта «Контроллинг 24», Компания IDS Scheer Россия и страны СНГ

СВАРКА. РЕНОВАЦИЯ. ТРИБОТЕХНИКА: тезисы докладов / Отв. ред. ; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО “УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина”, Нижнетагил. технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2013. – 76 с.

Во время ремонтных остановок выполняется ревизия механизмов и замена изношенных деталей новыми. Частота ремонтов может определяться частотой отказов оборудования – ремонты по отказу . Но они занимают много времени, так как к ним нет возможности подготовиться. В исправление этого разработаны планово-предупредительные ремонты (ППР), которые выполняются после определённой наработки. Такой подход сокращает время ремонтов, но допускает преждевременные ремонты, ибо износ не повторяется с большой точностью. С 90-х годов наличие неисправностей определяют вибродиагностикой работающего оборудования. Это исключает преждевременные ремонты, что нашло отражение в названии ремонтов – по фактическому состоянию (РФС). Дальнейшее сокращение ремонтов возможно увеличением послеремонтной наработки оборудования. Это достигается применением мер по замедлению износа; такие ремонты получили название проактивных (ПАР). Содержание проактивной части ремонтов:

оптимизация внешнего воздействия, в том числе снижение пиковой (от вибраций, ударов и прочего) его составляющей;
оптимизация смазки;
упрочнение рабочих поверхностей.

Оптимизация внешнего воздействия

Внешнее воздействие, вызывающее износ, определяется мощностью оборудования. Но снижение мощности влечёт падение производительности. Тем не менее, такой путь возможен, если годовая выработка оборудования, эксплуатирующегося с меньшей нагрузкой, за счёт малых ремонтных простоев окажется больше, чем в случае работы с большой нагрузкой и значительными ремонтными простоями и издержками.

Другой путь оптимизации внешнего воздействия заключается в уменьшении его разрушающего действия без снижения мощности, путём снижения концентрации напряжений . Например, корпус 12-метрового штампа для формовки труб большого диаметра после непродолжительной эксплуатации разломился надвое. Его ремонтная сварка без дополнительных мер по усилению представлялась не перспективной. Анализ напряжённого состояния конструкции показал, что уровень эквивалентных напряжений по линии излома резко снижается в результате изменения всего лишь на 7° угла расположения нижних рёбер жёсткости. Последующая эксплуатация модернизированного штампа подтвердила справедливость этого решения.

Пиковая составляющая нагрузки может появляться от неполадок. Твёрдая наплавка торцов тележек обжиговых машин не только снизила износ и частоту ремонтов самих тележек, но за счёт того, что одновременно устранился перекос тележек, снизились нагрузки на приводную звёздочку и вчетверо уменьшились замены её секторов.

Пиковые нагрузки создаёт вибрация. Вакууматор состоит из ёмкости с двумя патрубками. Через один расплав стали всасывается в вакууматор, а через другой – сливается обратно в ковш. Всасывающий патрубок при работе создавал вибрацию, которая разрушала огнеупорную футеровку. Скрепляющие элементы снизили вибрацию и вдвое увеличили стойкость вакууматора.

Оптимизация смазки

Смазка представляет собой прослойку, которая переводит внешнее (большое) трение поверхностей во внутреннее (небольшое) трение смазочного материала. Различают жидкостную смазку, когда трущиеся поверхности разделяет сплошной устойчивый слой смазочного вещества, и граничную смазку – с более тонким и прерывистым слоем масла. Жидкостная смазка обеспечивается особым устройством подшипников, а граничная – получается в результате свободного размещения на поверхностях трения смазочных веществ. В качестве последних исторически первыми применялись масла животного и растительного происхождения. В последней четверти XIX века началось производство более дешёвых минеральных масел из нефти. Их свойства оказались не так хороши, поэтому шёл длительный процесс улучшения их присадками. К середине XX века относится появление синтетических масел. Имея низкую вязкость, мало зависящую от температуры, и химическую стабильность, они обеспечивают лучшие смазочные свойства, благодаря чему достигается снижение трения и износа по сравнению с нефтяными маслами.

В 30-х годах XX века стал известен эффект Ребиндера . Он показал, что трение способен снижать чрезвычайно тонкий (5 нм) слой поверхностно-активных веществ (ПАВ), который можно назвать “невидимой смазкой”. Для нанесения ПАВ на поверхность на Западе был разработан раствор, названный “Эпилам”. В дальнейшем новые растворы ПАВ по аналогии продолжали именовать эпиламами, присваивая каждому оригинальное название (марку). В 60-х годах в НИИЧаспроме был разработан эпилам ЭН-3 – раствор стеариновой кислоты в изооктане. Затем появились и совершенствуются эпиламы на основе фторированного ПАВ. Например, 0,05% раствор перфторполиэфирной кислоты 6МКФ-180 в Хладоне 113 (эпилам Эфрен-2). Эпиламовая “невидимая смазка” не отменяет применения обычной смазки, но повышает её эффективность (снижая трение и износ), за счёт исключения контакта трущихся поверхностей несмазанными участками. Эпиламирование предусматривает предварительное обезжиривание поверхности, смачивание её эпиламом и сушку на воздухе, что вполне доступно к применению в ремонтах.

В 60-х годах в СССР было зарегистрировано научное открытие №41 – “эффект безызносности”. Его суть в том, что из смазки, содержащей мелкодисперсные частицы, на поверхностях трения осаждается их тонкий слой. За ним признаётся способность изнашивания и восстановления по мере увеличения зазора между поверхностями трения. Таким образом, несмотря на трение и изнашивание, первичные поверхности деталей, будучи защищёнными осажденным слоем, остаются без износа. Отсюда происхождение названия “эффект безызносности”. Для его достижения в масла добавляют дисперсные порошки мягких (медь, серпентинит, фторопласт) и твёрдых (керамика, алмаз) материалов. Наиболее устойчивые представления о них следующие. Медные добавки плохо удерживаются на поверхности, поэтому требуется их постоянное присутствие в смазке. Серпентинит обладает способностью к диффузии с созданием прочного слоя с низким коэффициентом трения. Твёрдые частицы алмаза и керамики, заполняя микронеровности, создают некоторое подобие подшипника качения. Добавками к маслам достигается восстановление износа без разборки механизмов и снижение трения .

Оптимизация выбора смазочных материалов может дополняться совершенствованием систем доставки их к узлам трения. Этим без капитальных вложений продлевается межремонтная наработка оборудования.

Упрочнение рабочих поверхностей

Для всех сочетаний пар трения существует некоторый диапазон нагрузок и скоростей трения, в котором износ на несколько порядков ниже, чем вне этого диапазона. В машиностроении идёт непрерывный поиск путей перемещения указанного диапазона в области более высоких значений давлений и скоростей. При этом важную роль играет упрочнение. В третьей четверти XX века широкое его применение (закалка ТВЧ, цементация, азотирование, наплавка, напыление и прочее) позволило существенно замедлить износ и увеличить (до микронного уровня) точность изготовления деталей. Без упрочнения повышение точности не имеет смысла, ибо в этом случае дорогостоящие микронные сопряжения из-за быстрого износа превращаются в рядовые уже в начале эксплуатации. Благодаря микронной подгонке деталей, минимизированы зазоры, снижен шум, динамические нагрузки, вибрация, появилась возможность работы с минимальным изнашиванием на больших скоростях. В механизмах убрали регулировочные элементы, служащие для выборки зазоров при быстром изнашивании, что также положительно отразилось на надёжности машин и оборудования. Машины нового поколения столь существенно увеличили наработку, что их называли “безремонтными”.

Охват упрочнением функциональных поверхностей машин ещё не оптимален, поэтому работы по упрочнению во время ремонтов вполне оправданы. Обратим внимание на карбонитрацию и ручную плазменную закалку. Они разработаны не так давно, но имеют перспективы для применения, именно при ремонтах, так как относятся к категории финишных.

Карбонитрация – разработана в СССР в 70-х годах и представляет собой насыщение поверхности азотом и углеродом в расплаве соли цианата калия. Свойства карбонитрированного слоя подобны свойствам слоя, полученного азотированием. На поверхности имеется тонкий слой (около 5 мкм) твёрдого карбонитрида, под которым располагается насыщенный азотом слой (0,2 мм) с постепенно убывающей твёрдостью. Отличие в том, что азотированием упрочняются только легированные стали, а карбонитрация способна упрочнять обычные углеродистые стали ().

Таблица 1 – Твёрдость карбонитрированных поверхностей (измерения выполнены ультразвуковым твердомером УЗИТ-3)

Сталь	Ст.3	40	40Х	У8	65Г	ХВГ	Х12М	20Х16МГСФР
HRC	35	45	52	56	59	63	64	68

Карбонитрация не требует такой тщательной предварительной очистки как азотирование и выполняется гораздо быстрее (2 ч вместо 48 ч), чем азотирование. Детали машин могут изготавливаться по чертёжным размерам и сразу после карбонитрации направляться в эксплуатацию. При этом снижается трудоёмкость изготовления, приобретается износо- и коррозионная стойкость. Например, применение карбонитрации вместо закалки ТВЧ снизило расход ведущих валов-шестерней редуктора бурового станка СБШ-250 в 6 раз.