Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования 15
1.1 .Анализ технического состояния вагонов рассматриваемого типа 15
1.2. Существующая система технического обслуживания и ремонта вагона и ее основные недостатки 17
1.3. Анализ вагонной конструкции как объекта ремонта и технического обслуживания 28
1.4. Краткий анализ исследований в области оптимизации системы технического обслуживания и ремонта и нормативных сроков службы изделий машиностроения 35
1.5. Анализ работ, посвященных термину «качество продукции/услуг/», в частности, «качество ремонта» 38
1.6. Обзор публикаций, посвященных оценке качества ремонтов крупного объема тех или иных изделий машиностроения и главным образом на железнодорожном транспорте 49
1.7. Краткий анализ состояния качества ремонта вагонов на железных дорогах РФ 79
1.8. Выводы по первой главе, постановка цели и задачей диссертационной работы 86
2. Сущность понятия «качество ремонта вагона» 88
2.1. Уточнение терминов и определений 88
2.2. Анализ факторов, влияющих на качество деповского ремонта вагона 89
2.3.Количественная оценка качества деповского ремонта 91
2.4. Выводы по второй главе 93
3. Оптимизация нормативного срока службы и системы ремонта вагонов с учетом качества их восстановления 94
3.1. Принципы, на которых основана методология решения поставленной задачи 94
Затребования к объекту оптимизации 102
3.3. Требования к целевой функции 104
3.4. Математическая формулировка оптимизационной задачи 106
3.5. Структура базы исходных данных 107
3.6. Определение основных элементов оптимизационной задачи 110
3.6.1. Целевая функция 110
3.6.2. Оценка параметра безопасности вагона 120
3.6.3. Методика расчета потребности в плановых видах ремонта вагонов 123
3.6.4. Методика определения экономически наивыгоднейших межремонтных пробегов 127
3.6.5. Методика учета требований к качеству деповского ремонта вагонов при оптимизации их нормативного срока службы и системы технического обслуживания и ремонта 132
3.6.6. Основные результаты 155
4. Расчетное обоснование нормативного срока службы и системы технического обслуживания и ремонта полувагона с учетом качества его ремонта 156
4.1.Конкретизация базы исходных данных к оптимизационной задаче 156
4.2. Алгоритм оптимизации нормативного срока службы и системы технического обслуживания и ремонта вагона с учетом качества его ремонта 164
4.3. Результаты расчетов 168
4.3.1. Определение оптимальных значений нормативных сроков службы и параметров системы ремонта полувагонов с учетом качества их ремонта 168
4.3.2. Учет требований к обеспечению качества ремонта вагонов 180
4.3.3. Основные результаты 197
Заключение 199
Список использованных источников 203
- Существующая система технического обслуживания и ремонта вагона и ее основные недостатки
- Обзор публикаций, посвященных оценке качества ремонтов крупного объема тех или иных изделий машиностроения и главным образом на железнодорожном транспорте
- Целевая функция
- Учет требований к обеспечению качества ремонта вагонов
Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшим показателем работы вагонного хозяйства (ВХ) является качество ремонта и, в первую очередь, деповского ремонта (ДР). Однако практика эксплуатации железных дорог показывает, что в настоящее время половина всех браков в перевозочном процессе приходится на ВХ, и уже только этот факт указывает на наличие проблем с обеспечением безопасности движения (БД) и недостаточно высокий уровень качества ремонта и контроля технического состояния подвижного состава (ПС). Низкое качество ремонтов ведет не только к значительным экономическим потерям отрасли, но и может служить причиной нарушения БД. С помощью системы технического обслуживания и ремонта (ТОР) вагонов можно и должно восстанавливать требуемый уровень качества. Однако этим далеко не исчерпывается роль и значение системы ТОР грузовых вагонов.
Согласно традиционной практике подлежат отдельному и независимому (с точки зрения научного подхода) рассмотрению два объекта – собственно вагон и его эксплуатационная среда, в которой он будет использоваться и технически содержаться в течение срока своего службы. Однако вопросы проектирования вагона не должны решаться вне учета параметров эксплуатационной среды.
Исходя из вышесказанного, вытекает необходимость в разработке методики оптимизации нормативного срока службы (НСС) и системы ТОР вагонов с учетом качества их ремонтов в рамках решения одной модели.
Объект исследования. В настоящее время существует три независимых и автономно действующих субъекта в системе управления техническим состоянием вагонов: собственники вагонов, вагоноремонтные компании и ВХ нового типа, осуществляющее текущее техническое содержание вагонов. Поэтому эти части являются одним объектом исследования, который мы называем «вагоно-линейное хозяйство» (ВЛХ).
Предметом исследования являются технологии и методики оптимизации НСС и системы ТОР вагона с учетом качества его ремонтов (на примере полувагона).
Цель исследования. Разработка методических положений по оптимизации и расчетному обоснованию НСС и системы ТОР вагона с учетом качества его ремонтов (на примере полувагона). Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:
проведен анализ существующих методов обеспечения качества ремонта различных изделий машиностроения; освещены проблемы подходов к толкованию термина «качество ремонта» и его оценке на железнодорожном транспорте (ЖДТ) и в других транспортных системах; сформулировано определение понятия «качество ДР вагона»;
предложены научно обоснованные технологические решения и разработки по оптимизации НСС и системы ТОР полувагонов, учитывающие уровень качества их восстановления;
сформулированы требования к количественному показателю качества ДР вагона, предложен способ его оценки; разработана методика получения нижней и верхней границ допустимых значений показателя качества ДР вагона и нормирования упомянутых границ интервала допустимых значений качества ДР вагона;
выполнено расчетное обоснование НСС и системы ТОР в рамках одной единственной математической модели объекта исследования; оптимизированы параметры системы ТОР и НСС полувагона, отвечающие требованиям БД, возможностям вагоноремонтной базы и качества ремонта;
оценен ожидаемый экономический эффект благодаря переходу ВЛХ от действующей системы ТОР к оптимальной системе ремонта.
Методы исследований. Теоретические исследования основаны на методах теории решения экстремальных задач, теории вероятностей и математической статистики, теории надежности и безопасности.
Научная новизна полученных и представленных к защите результатов состоит в том, что при расчетном обосновании параметров системы ремонта и сроков службы вагонов впервые непосредственным образом учитывалась такая составляющая эксплуатационной среды как качество их ремонта:
- предложен количественный показатель качества ДР вагона;
- разработана методика оптимизации НСС и системы ТОР вагонов, при реализации которой необходимо располагать значением величины качества ремонта;
- предложена методика получения допустимых границ нижнего и верхнего предельного уровня изменений показателя качества ДР вагона;
- разработан методический подход оптимизации и, одновременно, нормирования нижней и верхней границ допустимых значений показателя качества ДР вагона;
- выполнено расчетное обоснование НСС и системы ТОР полувагонов с учетом качества их восстановления при плановых видах ремонта в рамках единой математической модели.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
технологические решения и разработки по оптимизации НСС и системы ТОР полувагонов, учитывающие уровень качества их восстановления;
-
методика получения допустимых границ нижнего и верхнего предельного уровня изменений показателя качества ДР при оптимизации системы ТОР и НСС вагона;
-
методический подход оптимизации и, одновременно, нормирования нижней и верхней границ допустимых значений показателя качества ДР вагона;
-
результаты расчетного обоснования НСС и системы ТОР вагонов с учетом качества их ремонта в рамках одной единственной математической модели объекта исследования;
-
результаты прогнозирования и нормирования показателя качества ДР вагонов и предельно допустимых границ его изменения для перспективного ПС, основанные на численных исследованиях математической модели ВЛХ.
Достоверность результатов исследования базируется на использовании классических методов теории вероятностей и математической статистики, математического анализа, теории решения оптимизационных задач, а также эксплуатационных данных об отцепках вагонов в текущие ремонты.
Информационную базу исследования составили данные ГВЦ ОАО РЖД, отраслевой информационной системы централизованного пономерного учета вагонов (ЦПУВ), источники энциклопедического характера, периодическая литература, ресурсы глобальной информационной сети Интернет, внутренние нормативные, прикладные программы для выполнения вычислений, моделирования и обработки данных, а также собственные экспериментальные наблюдения автора.
Практическая ценность результатов работы состоит в том, что в диссертационной работе созданы методологические основы для построения эффективной системы ремонта вагонов и НСС с учетом качества их восстановления при плановых видах ремонта.
Разработаны информационное и программное обеспечение математической модели и разработанных методик.
Разработанная методика нормирования нижней и верхней границ допустимых значений качества ДР является необходимым шагом в деле создания научно обоснованной системы управления качеством ремонта на основе существующего механизма его мониторинга.
Оптимизированы параметры системы ремонта и срок службы полувагона.
Создан механизм целенаправленного поиска нужных мероприятий по поддержанию качества на приемлемом уровне при расчетном обосновании НСС и системы ТОР вагонов.
Найден разумный баланс между двумя следующими тенденциями: с одной стороны, стремление к минимизации себестоимости единицы продукции ЖДТ, а, с другой, - к повышению уровня качества ремонта вагонов, что, как правило, сопровождается дополнительными затратами.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-технических конференциях (Москва-МИИТ), заседаниях кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа. Основные положения и выводы, сформулированные в ходе проведенного исследования, используются в учебном процессе преподавания дисциплин: «Вагонное хозяйство», «Надежность рельсового нетягового подвижного состава» и др.
Публикации. Основные положения и результаты проведенных исследований изложены в 5 публикациях, одна из которых размещена в издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем составляет 225 страниц, включая 32 рисунка, 37 таблиц, библиографический список из 202 наименований, из них 201 отечественный и 1 зарубежный источники.
Существующая система технического обслуживания и ремонта вагона и ее основные недостатки
Система ТОР вагона является важнейшим фактором, влияющим на частоту отказов, на уровень БД и эксплуатационных затрат железных дорог. Система ТОР является, по сути говоря, основной инструкцией, согласно которой работает ВЛХ.
Для выяснения резервов повышения эффективности действующей системы ТОР грузовых вагонов следует выявить основные ее недостатки, а затем разработать научно-обоснованные рекомендации по их устранению.
Согласно ГОСТ 18322-78 под системой ТОР понимается комплекс технической документации, работников и технологического оборудования.
Это определение отражает, так сказать, глобальную суть системы, но оно нетехнологично относительно разработки соответствующих моделей, направленных на расчетное обоснование структуры и параметров системы ТОР. Как минимум нужно, чтобы определение отражало тот факт, что упомянутая система является почти такой же индивидуальной характеристикой изделия транспортного машиностроения долговременного пользования (при нормированных условиях эксплуатации), каким является, скажем, спектр его собственных частот. В связи с этим под системой ТОР вагона будем понимать совокупность типов и чередование таких ее компонентов, как ремонтов, технических обслуживаний и технических осмотров, которые взаимоувязаны стратегиями и объемами работ по их осуществлению. Под стратегией, скажем, ремонта, понимается правило, согласно которому работники вагонной службы изымают вагон из эксплуатации и отправляют в ремонт в зависимости от развития ситуации.
В принципе постановка вагона в тот или иной ремонт происходит либо в заранее назначенные моменты времени (или пробег) независимо от его технического состояния (стратегия ремонта по наработке), либо после обнаружения предпредельного допустимого состояния вагона (стратегия ремонта по состоянию), либо после отказа изделия. При организации технической эксплуатации сколько-нибудь сложных машин и конструкций прибегают к комбинации указанных трех правил. Достигается это благодаря использованию нескольких типов ремонта и ТО.
Стратегию системы ТОР составляют правила взаимодействия стратегий соответствующих ремонтов во времени, по месту проведения ремонтных работ, по коммерческому состоянию вагона и т.п. Итак, система ТОР вагона, как и любая система, определяется:
а) элементным составом;
б) структурой, под которой понимают, во-первых, связи между элементами и, во-вторых, связи между любым элементом и системой в целом.
Элементный состав системы ТОР грузового вагона регламентируется Положением о системе ТОР согласно телеграмме ОАО «РЖД» № ЦДРВ-3429 от 25 декабря 2007 года. В нем регламентированы следующие компоненты системы ТОР: ТО - техническое обслуживание вагонов; ТР-1 и ТР-2 - текущие отцепочные ремонты, соответственно порожнего вагона (ТР-1) и груженного или порожнего вагона с подачей на специализированные пути (ТР-2); ДР -деповской ремонт; КР - капитальный ремонт; КРП - капитальный ремонт с продлением срока полезного использования.
Кроме того, существуют еще одна компонента системы ремонта, которая не вошла в данное положение. Речь идет о контроле технического состояния вагонов в эксплуатации.
По умолчанию контроль технического состояния считается частью ТО. Такое мнение специалистов, разрабатывавших данную систему, является ошибочным, так как, во-первых, оно не соответствует ГОСТу 18322-78, в котором регламентирована терминология. Во-вторых, в системе ТОР не представлена такая важная (если не самая важная) функция ВЛХ, как своевременное обнаружение повреждений и отказов вагонных конструкций в эксплуатации. Также не выдерживают серьезной критики попытки регламентировать дополнительные сроки службы вагонов вне связи с методами расчетного обоснования системы ТОР. Для успешной эксплуатации системы ТОР вагонов необходимо, чтобы относительно каждой ее компоненты были регламентированы стратегия, технологический процесс, параметры организации работ, а также различные ресурсы.
Параметры системы ТОР грузового вагона регламентируются одновременно несколькими отраслевыми документами: часть указанных сведений о системе ТОР представлена в Положении о системе ТОР согласно телеграмме ОАО «РЖД» № ЦДРВ-3429 от 25 декабря 2007 года; другая часть «растворена» в технической документации завода-изготовителя (сроки службы несущих ответственных деталей), в руководствах (к ДР, КР, ТР), в типовых технологических процессах, инструкциях, правилах ремонта, которые выпускаются, как правило, не одновременно, независимо и несогласованно, готовятся различными коллективами ученых и специалистов и поэтому не всегда увязаны между собой. Данные, касающиеся параметров ремонта, ТО и ревизии основных узлов вагонов растворены в инструкциях по эксплуатации, а также в документации заводов-изготовителей (имеется в виду автотормозное оборудование, буксовый узел, ударно-тяговые приборы). В результате нет единой системы отраслевой НТД, регламентирующей всю совокупность системы ТОР вагона.
К сожалению, многие специалисты и руководители ВЛХ принимают стратегию, представленную в таблице 1.4, как стратегию ДР по техническому состоянию, что вносит определенную сумятицу в процесс совершенствования системы ремонта вагонов. Планирование сроков постановки в конкретный вид ремонта означает, что принята стратегия по наработке. Причем характер стратегии не меняется, если заранее устанавливаемая наработка до ремонтов измеряется в месяцах, километрах пробега, моточасах, тонно-километрах и т.д. Постановка вагонов в ДР по пробегу не есть воплощение идеи ремонтов их по техническому состоянию. Постановка вагонов в ДР по их предельному пробегу - не что иное как та же стратегия ДР по наработке только уже не по календарной, а по пробеговой.
При стратегии ДР согласно таблице 1.4 решение об отцепке вагона в ремонт принимается по показанию трафарета и данным ГВЦ ОАО «РЖД» о моменте достижения пробега предельной величины. На самом деле решение заранее запрограммировано и принимается, как и прежде, не во взаимосвязи с техническим состоянием конкретного вагона. Нет гарантии, что в ДР будут попадать вагоны, которым он еще не требуется.
Для вагонов, выпускаемых из плановых видов ремонта, с 1 января 2008 г. согласно телеграмме ОАО «РЖД» № ЦДРВ-3429Т от 25 декабря 2007 г. введено в действие «Положение о системе технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов, допущенных в обращение на ж/д пути общего пользования в международном сообщении», в котором отражены нормативы периодичности проведения ДР и КР четырехосного полувагона (таблица 1.5).
Как известно, основное назначение ДР состоит в контроле технического состояния тех элементов конструкции ПС, каждый из которых имеет ограниченную контролепригодность в эксплуатации. При этом отказ любого из упомянутых элементов чреват крушением поезда. Поскольку основное назначение ДР контрольно-профилактическое, то с увеличением номера ремонтного цикла частота проведения этого вида ремонта должна возрастать. В действующей системе ТОР это не предусмотрено.
К тому же структура действующей системы ТОР вагонов и протяженности межремонтных пробегов расчетным образом не обоснованы, и, как видно из вышеприведенных матриц, не согласованы с установленным сроком службы вагона. Выбор подходящего срока службы грузовых вагонов остается важной проблемой организации их эксплуатации. С давних пор сроки службы независимо и, как правило, директивно назначаются изготовителем вагонов, а система ТОР - эксплуатирующей организацией, т.е. ОАО «РЖД». В этом случае необходим учет сложного переплетения темпа деградации (физического и морального) вагонных конструкций и управления им с помощью системы ТОР, экономики транспорта и вагоностроения, конъюнктуры цен и других факторов. Подходы, лежащие в основе разработки действующей системы ТОР грузовых вагонов, препятствуют нахождению научно обоснованного соответствия между параметрами системы ТОР и сроком службы вагона.
Более того, как известно [142], несоответствие существует и в сроках службы как по ресурсу до списания, так и между ремонтами вагона и его сборочных единиц. Поэтому необходимо при изготовлении, разработке периодичности ремонтов и самом ремонте вагонов учитывать этот фактор.
Обзор публикаций, посвященных оценке качества ремонтов крупного объема тех или иных изделий машиностроения и главным образом на железнодорожном транспорте
Явление качества продукции многогранно и неисчерпаемо, оно изучается самыми разнообразными дисциплинами. При управлении качеством продукции большое распространение получили методы математической статистики и теория вероятностей. В конкретных областях применяются как вероятностно-статистические методы широкого охвата (например, в разделе производственного менеджмента, посвященного статистическим методам управления качеством продукции, используют методы прикладной математической статистики (включая планирование экспериментов)), так и специфические (приемочный контроль качества продукции, статистическое регулирование технологических процессов, оценка и контроль надежности и ДР-) Большой вклад в развитие теории надежности и управления качеством продукции в нашей стране внес Б.В. Гнеденко [39], [40].
Благодаря Б.В. Гнеденко, его сотрудниками ученикам с 1960 по 1985 гг. была разработана весьма разветвленная математическая теория надежности и контроля качества [22], [41]. Хотя в целом на реальном подъеме качества продукции в стране, за исключением предприятий ВПК, эти достижения сказались мало, именно в советское время промышленностью и наукой на пути развития методов контроля уже изготовленной продукции и управления качеством в процессе производства были разработаны эффективные методы статистического контроля, автоматы для отсеивания некачественных изделий, статистические приемы управления качеством, саратовская, горьковская и другие СУК [41]. Был получен значительный экономический эффект [41], [42], состоящий не только в экономии денежных средств, но и в повышении количественного выпуска продукции, упорядочении производства, лучшем использовании оборудования, сырья, рабочей силы, энергетических ресурсов и транспорта.
Опираясь на достижения предыдущих поколений, в настоящее время в связи с применением на многих производствах технологических операций с огромной скоростью предложены автоматы, которые замеряют необходимые параметры и сами выполняют операции, необходимые для управления качеством [42].
Многие идеи управления качеством на ЖДТ нашли отражение в научных трудах А.А. Воробьева [32], А.В. Горского [32], В.И. Гридюшко [49], Г.В. Дружинина [55], И.П. Исаева [159], А.В. Кирилюка [108] Н.Г. Мартынюк [107], [108], Г.В. Райкова [108], Г.К. Сендерова [143], В.Т. Стрельникова [159], А.П. Ступина [143], В.А. Шапошникова [193], А.Д. Шишкова [197] и др.
В области оценки качества ремонта тех или иных изделий машиностроения к текущему моменту наработано много методик, выведены различные показатели, характеризующие качество по техническим, экономическим, социальным и другим аспектам. Между тем подавляющее количество из существующих работ очень часто никто не рассматривает как основу для дальнейшего практического использования, исследования и совершенствования. С одной стороны, это вызвано сложностью применения и недоверия к результатам. Во многих случаях неизвестна точность оценки, получаемой с помощью разработанного того или иного комплекса показателей. С другой стороны, высокая степень специализации показателей затрудняет или не позволяет распространять их на смежные области ТОР. Так, использование опыта контроля качества образцов техники ВПК, и особенно авиакосмической, остается малопригодным вследствие того, что малосерийность и высокая цена продукции ВПК позволяет создавать образцы высококачественной техники, что фактически пока недостижимо, например, в ЖДТ, имеющем относительно низкую инвестиционную привлекательность, не говоря уже о ВЛХ.
Большинство созданных методик не иметт утвержденных стандартизованных технических требований, документов, технико-экономических обоснований, подтверждающих результаты их применения на практике. Отсутствуют официальные государственные документы, определяющие единую номенклатуру конкретных показателей качества ремонта, обязательных к применению при оценке соответствующих видов продукции.
В вагонном комплексе примером единого технического документа по расчету и методике оценки качества может служить вышедшее только недавно распоряжение ОАО «РЖД»: «Об утверждении документации по оценке качества ремонта грузовых вагонов» от ІЗмарта 2008. N 493р (Д). И это неудивительно, если учесть тот факт, что с момента внедрения КСУК транспортной продукции в 1978 г. (в соответствии с приказом министра путей сообщения № 30-ц от 10 мая 1978 г.) до момента выхода указания «О внедрении систем качества по ИСО 9000 и совершенствовании работ по сертификации: Указание МПС России от 03.02.2000 № М - 211 у» - прошло более двух десятков лет. Здесь следует сказать, что отдельные ученые [90] планировали разработать отраслевой стандарт «Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Расчет и методика оценки качества отремонтированных вагонов в вагонном депо», однако стандартизованных требований по единой оценке качества отремонтированных вагонов, т.е. по оценке результатов, завершающих внедрение КСУК, разработано не было.
В отдельных депо предпринимались попытки оценить качество ДР.
Главным критерием оценки качества работ на Полтавском тепловозоремонтном заводе [65], одним из первых поддержавшего инициативу передовых предприятий Саратовской области по разработке и внедрению СБТ, был установлен процент сдачи продукции с первого предъявления.
По этой системе в рефрижераторном депо [9] с учетом его специфики для оценки качества было выбрано два основных показателя:
среднее количество дефектов на одну отремонтированную секцию - для слесарей по ремонту ходовых частей и тормозного оборудования;
процент сдачи ремонтных единиц с первого предъявления - для остальных цехов.
Кроме того, для оценки качества труда бригад, выявления лучших цехов в рефрижераторном депо вводились [9] обобщенные показатели {отлично, хорошо удовлетворительно, неудовлетворительно). В депо [9] использовался опытный вспомогательный показатель качества ремонта, характеризующий среднее количество отказов в сутки на одну секцию, который служил к тому же для расчета экономического эффекта от внедрения СБР.
СБР являлась первым этапом внедрения КСУКП на предприятиях ЖДТ в 1978г. Цель КСУКП состояла в необходимости обеспечения выполнения графика движения поездов, ускорения доставки грузов и пассажиров, улучшения использования ПС и постоянных устройств, повышения производительности труда и снижения себестоимости перевозок.
В 1978 году вышеупомянутый Полтавский завод [65] приступил к проведению сравнительной оценки уровня ремонта тепловозов уже по 20 показателям качества. В их номенклатуру были включены производственные показатели, показатели технологичности, качества работы и средств труда, качества ремонта и эксплуатации тепловозов, экономические показатели.
На заводах по ремонту ПС, внедривших КСУКП, показателем сдачи отремонтированного ПС с первого предъявления являлся индекс качества (ИК), вычисляемый по формуле [197]:
ИК=А-150+В-75+O50+В-10, где А - количество критических дефектов (дефекты ходовых частей, автосцепки, автотормозов и т.д.); В - число основных дефектов (недостатки системы освещения, отопления и пр.); С - количество существенных дефектов (неисправности замков дверей, полок и т.д.); О - количество несущественных дефектов (мелкие недоделки, устранение которых требует незначительных затрат рабочего времени).
В работе [92-C. 19] на примере AT установлено, что процент сдачи продукции с первого предъявления может быть приемлемым для оценки текущего состояния качества при наличии операционного и приемочного контроля, но не в условиях многоступенчатого контроля, так как отклонение предъявленной продукции после обнаружения первого дефекта не исключает выхода с участков и из цехов продукции с дефектами. Так, при наличии сравнительно высокого процента сдачи продукции с первого предъявления количество дефектов, обнаруженных на заключительных этапах контроля, может значительно превышать количество отклонений от приемки предъявленных изделий [92-С.21-22].
Целевая функция
В разделах 3.2 и 3.3 обоснована целесообразность использования в качестве ЦФ в задаче (3.3)-(З.6) выражения для СЕП вагона. В рамках настоящего раздела предстоит определиться с математическим выражением ЦФ и существованием ее минимума.
В качестве аргумента искомой функции должна выступать матрица. Стало быть, желательно определиться областью определения ЦФ. Формально говоря, не существует ограничения на размеры этой области. Если ее ограничить, то всегда может возникнуть подозрение, что в отброшенном множестве находится матрица, удовлетворяющая задаче (З.З)-(З.б). Чтобы область определения не ограничивать, необходимо подходить к ЦФ /(/у) как к матричной функции.
Однако это невозможно, так как для этого необходимо чтобы область определения ЦФ /(/,.) состояла исключительно из квадратных матриц. Как известно, только квадратная матрица имеет детерминант. Следовательно, ЦФ в этом случае можно представить в виде разложения в степенной ряд, а значит и как матричную функцию. Для выхода из положения область определения ЦФ ограничим множеством матриц трапецеидального типа, не противоречащих здравому смыслу. А также перейдем от двойной индексации межремонтных пробегов / к одинарной 1к. Для автоматизации на ЭВМ упомянутого перехода максимальное значение одинарного индекса JV предлагается подсчитывать по формуле
Четвертую составляющую себестоимости будем впредь называть эксплуатационными затратами, так как их удельные значения возрастают во времени. Удельные величины первых двух составляющих СЕП на соответствующих межремонтных периодах являются убывающими. Удельные величины остальных составляющих являются монотонно убывающими функциями на интервале времени, равному сроку службы вагона.
Вообще-то указанных закономерностей в поведении составляющих ЦФ достаточно для того, чтобы сделать вывод о существовании ее минимума. Учитывая особую трудность (а может быть и невозможность) строго математического доказательства существования минимума ЦФ, применяют графический метод к решению этой задачи. Графический метод применим благодаря тому, что представляется возможным перейти от функции многих переменных к функции одной переменной f(L), где L- сумма межремонтных пробегов.
График удельных затрат на КР в отдельном (г+1)-ом ремонтном цикле Видно, что чем продолжительнее ремонтный цикл, тем меньше удельные величины затрат на КР в моменты их окончания. В первом ремонтом цикле используется ресурс, заложенный в новом вагоне, и поэтому величина удельных затрат на КР на первом цикле (продолжительностью Lx) равна нулю. С проведения КР начинается ремонтный цикл. Здесь Ящ - затраты на г -й КР; LM - длина (H-1)-ro ремонтного цикла.
Рассмотрим теперь график изменения удельных затрат на КР вагона в зависимости от срока его службы (рисунок 3.2).
В первом ремонтном цикле удельные затраты на КР равны 0. Удельная величина затрат на КР в произвольной точке второго ремонтного цикла, лежащей на расстоянии X от его начала, вычисляется по формуле
Из последнего рисунка следует, что удельные затраты на КР от цикла к циклу возрастают. Поэтому величина нормы амортизационных отчислений на КР должна возрастать по мере старения вагона даже в том случае, если затраты на отдельные КР и продолжительности ремонтных циклов остаются без изменения. На практике, как известно, норма амортизационных отчислений постоянна. График функции (3.9) является кусочно-непрерывной кривой, имеющей разрывы первого рода на границах ремонтных циклов. Величина разрыва пропорциональна затратам на соответствующий КР. Необходимо тщательно калькулировать фактические затраты на КР по каждому вагону.
Однако на ремонтных предприятиях этого не происходит, затраты списываются по установленному нормативу. Между тем, с увеличением срока эксплуатации вагона затраты на проведение его КР возрастают. Так, по данным ВНИИЖТа они могут возрасти в 2-3 раза. Затраты на КР зависят не только от срока эксплуатации вагона, начиная от года постройки, но и от продолжительности предшествующего ремонтного цикла. Заложенный при ДР ресурс расходуется в течение последующего межремонтного пробега. Поэтому изменение удельных затрат на ДР в отдельном (/+1)-м межремонтном периоде в зависимости от его продолжительности, как и для КР, описывается с помощью формулы
Видим, что с увеличением межремонтных периодов происходит уменьшение удельных затрат на ДР (рисунок 3.4). Однако за этим следует возрастание затрат на ТР и ТО. Аналогичные соотношения возникают между ДР и КР, а также между КР и текущим содержанием. Необходимо найти золотую середину. Поэтому в СЕП вагона включены затраты на ТР и ТО. Сюда надо добавить затраты на контроль технического состояния в эксплуатации.
Эти затраты по своей природе не являются одинаковыми. Проведение ТР производится по мере обнаружения повреждений, ТО (регулирование рычажных передач, хода поршня тормозного цилиндра, подкручивание гаек и прочее) происходит также по мере необходимости. Технические осмотры вагонов в пути их следования являются плановыми мероприятиями в противоположность ТР и ТО.
Однако методически более правильно рассматривать указанные составляющие текущего содержания вагонов в совокупности. Данное мнение объясняется, с одной стороны, тем, что затраты на ТР и ТО по мере старения вагона растут. С другой стороны, расходы на ТО, ТР и технические осмотры трудно разграничить, так как эти работы часто совмещаются.
Согласно многим исследованиям по ремонтной тематике удельные затраты на ТР и ТО на отдельном к-ом межремонтном периоде (1к) принято аппроксимировать линейной функцией
Учет требований к обеспечению качества ремонта вагонов
Как было неоднократно установлено выше, в процессе гармонизации параметров конструкции и эксплуатационной среды вагона крайне необходимо учитывать качество его ремонтов, что и было реализовано при решении задачи (З.З)-(З.б). Однако остановимся более подробно на некоторых результатах, полученных при вписывании дополнительного ограничения по качеству ДР в упомянутую оптимизационную задачу.
Известно, что повышение качества продукции прогрессивными методами (т.е. методами, одновременно повышающими качество и снижающими производственные затраты) является основным источником экономической эффективности как производителя, так и потребителя, использующего более качественную продукцию. В этом же состоит природа (причина) ускоренного социально-экономического развития не только отдельных предприятий, но и отраслей промышленного производства - государства в целом [181].
С помощью предлагаемой методики оптимизации системы ТОР и сроков службы с учетом качества ремонта как раз и обеспечивается механизм целенаправленного поиска нужных мероприятий по обеспечению качества на приемлемом уровне, а также появляется реальная возможность найти разумный баланс между двумя следующими тенденциями. С одной стороны, стремление к минимизации СЕП ЖДТ, а, с другой, - к повышению уровня качества ДР вагонов, что, как правило, сопровождается дополнительными затратами.
Это можно выполнить в рамках задачи на условный экстремум, в которой в качестве ЦФ выступает СЕП, а требования к качеству представлено в виде ограничения на объект оптимизации. Как отмечено в разделе 3.2, в качестве упомянутого объекта используется матрица межремонтных пробегов. Стало быть, ограничения удобно налагать на элементы этих матриц. Отсюда становится понятным характер и количественная характеристика требования качественного ремонта. Эта характеристика требования должна иметь одинаковую с элементами матрицы (/у) размерность и давать допустимые границы нижнего и верхнего предельного его уровня.
При решении этой задачи воспользуемся оптимизационным алгоритмом поиска оптимальной системы ТОР, т.е. для каждого значения щ выберем из допустимого множества структур структуру оптимальной системы ТОР, которая не только будет давать максимально возможное сокращение себестоимости работы вагона, но и удовлетворять ограничению по безопасности (3.4) и по возможностям ремонтной базы (3.5).
В таблицах 4.14-4.19 и на рисунках 4.3-4.8 приведены результаты поиска требований к границам нижнего уровня качества ДР, в пределах которых из множества допустимых систем ремонта выбиралась оптимальная (СЕП—япіп). Расчеты проводились для различных мощностей ремонтного хозяйства вагонов рассматриваемого типа, что имеет большое значение в неустойчивых условиях работы ВЛХ и способствует процессу осторожного согласования параметров конструкций вагонов и ремонтного хозяйства путем их взаимного изменения.
На основе сопоставления таблиц 4.14-4.19 графиков (рисунки 4.3-4.8) можно проследить изменения структуры оптимальной систем ТОР, соответствующих ей оптимальных значений НСС, СЕП и нижнего допустимого уровня качества ремонта полувагона от задания своего рода планки уровня требований к нижней границе допустимых значений показателя качества ДР (у/н) рри различных мощностях ремонтной базы.
Простые наблюдения за графиками изменения структуры оптимальной системы ремонта, оптимальных значений СЕП, НСС и нижнего уровня качества подводит нас к констатации неопровержимых фактов.
В большинстве случаев минимальная СЕП соответствует системам ремонта с наибольшим числом ремонтных циклов, а более высокие требования к качеству выполняются при системах ремонта с двумя и тремя ремонтными циклами, т.е. системах ремонта с меньшим количеством капитальных ремонтов, и это вполне адекватная существующему положению дел ситуация.
Действительно, КР в рамках действующей системы ТОР вагона вряд ли можно считать таковым, норматив затрат на осуществление КР в ВЛХ неоценимо мал по сравнению со стоимостью нового вагона (при расчетах составляет примерно 15-20% от стоимости нового вагона). А между тем, назначение КР состоит в восстановлении работоспособности, исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой или восстановлением составных частей, включая базовые. Неудивительно, что результат проведения КР оправдывает средства, вкладываемые в него. При таких мизерных нормативах стоимости КР, чем больше их за срок службы вагона, тем меньше СЕП. Это объясняется также тем, что новые машины изготовляются на хорошо технически оснащенных предприятиях, применяющих прогрессивную технологию, в то время как КР производится на все же недостаточно технически оснащенных предприятиях. Затраты труда и материалов на КР основных фондов малоэффективны.
Такой же недостаток в части степени восстановления работоспособности присущ и ДР. Как уже говорилось выше, ни в одном отраслевом НТД нет пояснений, к какому типу по степени восстановления работоспособности относится ДР вагона - либо к среднему, либо к текущему. Отсюда понятно, почему более высокие предельные значения нижнего уровня показателя качества достигаются при меньших количествах ДР в пределах ремонтного цикла той или иной структуры, если сравнивать структуры с равным числом ремонтных циклов.
Наибольший диапазон выбора оптимальных систем ремонта наблюдается при М=170000-180000, 210000-220000, что дает возможность устанавливать 189 запас мощности предприятий транспорта с тем, чтобы они были устойчивы относительно колебаний конъюнктуры рынка перевозок грузов. С целью обозрения более полной картины изменений значений СЕП, НСС и предельного нижнего значения качества ДР в зависимости от задания структуры системы ТОР, сведем все найденные оптимальные структуры, удовлетворяющие той или иной мощности, на один график. Показанные на рисунках 4.9-4.14 графики зависимостей и соотношений НСС, СЕП и других параметров системы ТОР полувагона дают возможность увидеть возможности варьирования границами уровня требований к количественному показателю качества ремонта и проявлять структуры с более подходящими параметрами системы ТОР, НСС и показателями качества ремонта.
