Введение к работе
Актуальность темы. Основная задача повышения качества эксплуатации металлообрабатывающего оборудования состоит в обеспечении длительной и безотказной обработки на нем деталей с заданными производительностью, точностью и чистотой обработки при минимальных затратах времени, труда и средств на техническое обслуживание и ремонт (ТОиР), которые необходимы для восстановления технических качеств станков, утраченных в процессе эксплуатации. Для решения данной задачи на машиностроительных предприятиях организуют системы технического обслуживания и ремонта (СТОИР) технологического оборудования (ТО), соответствующие требованиям ГОСТ 15.601-98, ГОСТ 28.001-83 и ГОСТ 18322-78 и проводят систематическую работу в направлении оптимизации управления СТОИР ТО.
В соответствии с концепцией международных стандартов ИСО серии 9000:2000 повышение результативности управления СТОИР ТО должно осуществляться на основе принципов процессного подхода с применением к процессу ТОиР металлообрабатывающего оборудования цикла Деминга РDСА. Практическая реализация данного принципа, как это отмечено в документе ISO/ТС 176/SC 2/N544R «Руководство по «процессному подходу» к системам менеджмента качества», предполагает установление критерия результативности как при осуществлении этого процесса, так и при управлении им, получение информации о состоянии СТОИР ТО для осуществления мониторинга этого процесса, а также выполнение действий, необходимых для достижения запланированных результатов и постоянного улучшения данного процесса.
Управление СТОИР ТО осуществляется воздействием на режим ТОиР, характеризуемый периодичностью технического обслуживания и ремонта и максимально допускаемым (критическим) отклонением определяющего параметра (критерия предельного состояния) оборудования от нормативного значения. Следствием эффективного осуществления данного воздействия является улучшение содержания действующего металлообрабатывающего оборудования и четкое осуществление всех видов его периодичных технических обслуживаний и плановых ремонтов. Это способствует повышению технологичности эксплуатационного периода жизненного цикла станков, т.е. эксплуатационной технологичности, которую целесообразно использовать в качестве критерия результативности процесса ТОиР.
Анализ состава регламентируемых ГОСТ 27.002-89 и ГОСТ 21623-76 показателей эксплуатационной технологичности показывает, что основную массу среди них составляют показатели трудоемкости различных видов работ, выполняемых при эксплуатации станков. Поэтому данные о затратах времени на ТОиР металлообрабатывающего оборудования характеризуют состояние СТОИР ТО и могут быть использованы для осуществления мониторинга процесса ТОиР.
Таким образом, в настоящее время актуальной является задача оптимизации управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности воздействием на режим ТОиР на основе реализации принципов процессного подхода.
Работа выполнена в соответствии с грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 08-08-99045-р_офи и рядом хоздоговорных НИР.
Цель работы заключается в повышении эксплуатационной технологичности металлообрабатывающего оборудования на основе оптимизации периодичности контроля его технического состояния и критического уровня состояния узлов станка, при котором следует проводить профилактическое восстановление.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:
-
разработать адаптивную методику экспресс-оценки объема технических обслуживаний и ремонтов металлообрабатывающего оборудования и механизмы ее обучения и уточнения в режиме самообучения;
-
разработать теоретико-вероятностную модель системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по техническому состоянию;
-
разработать теоретико-игровой подход к минимаксной оптимизации режима технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования по техническому состоянию;
-
разработать методику управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности;
-
выполнить статистическую обработку данных о ТОиР технологического оборудования машиностроительного предприятия с целью определения параметров его надежности;
-
разработать программное обеспечение экспертной системы укрупненного нормирования работ по техническому обслуживанию и ремонту металлообрабатывающего оборудования и системы информационной поддержки оптимизации режима ремонтного обслуживания станков.
Методы и средства исследования. При выполнении работы использовались научные положения всеобщего управления качеством, методы теорий вероятностей и математической статистики, массового обслуживания, надежности, игр, производительности металлообрабатывающего оборудования, регрессионного анализа, множеств и реляционной алгебры, метод хронометрических наблюдений за процессом эксплуатации станков.
Основные результаты работы, выносимые автором на защиту:
адаптивная методика экспресс-оценки объема технических обслуживаний и ремонтов металлообрабатывающего оборудования и механизмы ее обучения и уточнения в режиме самообучения;
теоретико-вероятностная модель системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, учитывающая параметры случайного разброса наработки оборудования между отказами и гибкость графика контроля его технического состояния;
теоретико-игровой подход к минимаксной оптимизации режима технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по техническому состоянию, позволяющий минимизировать потери машиностроительных предприятий, связанные с отсутствием точных данных о функции надежности металлообрабатывающего оборудования;
методическое и математическое обеспечение процедуры управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования по критерию эксплуатационной технологичности и процессы совершенствования управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей.
Научная новизна результатов исследования заключается в выявлении и представлении функциональной зависимостью показателя качества технической эксплуатации металлообрабатывающего оборудования, характеризующего свойство эксплуатационной технологичности по объединенным удельным затратам времени на периодический контроль технического состояния оборудования и его плановые и неплановые ремонты за определенный период эксплуатации, устанавливаемый по календарному времени или наработке.
Выявлена взаимосвязь между результативностью системы технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования, измеряемой комплексным показателем эксплуатационной технологичности, надежностью оборудования, характеризуемой функцией надежности, и режимом обслуживания, характеризуемым периодичностью контрольных осмотров и критическим уровнем состояния узлов станка.
Практическая значимость. Разработана документированная процедура управления системой технического обслуживания и ремонта технологического оборудования машиностроительных предприятий по критерию эксплуатационной технологичности и совершенствования процесса управления системой СТОИР ТО, повышения и гарантирования установленных значений ее показателей, входящая в документацию систем менеджмента качества, соответствующих требованиям стандартов ИСО серии 9000:2000.
Реализация работы. Результаты данной работы внедрены на Филиале «Рудаковский механический завод» ОАО «Тулаточмаш» и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы»
ТулГУ.
Публикации и апробация работы. По тематике исследований опубликовано 30 работ, из них 13 без соавторов и 12 в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в список ВАК, общим объемом 7,95 п.л., в том числе авторских – 5,2 п.л.
Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2007-2008 гг.; на студенческих научных конференциях ТулГУ в 2005-2006 гг.; на Международных научно-технических конференциях: "Технологическая системотехника" (г. Тула, 2005, 2006 гг.); "Экономика. Управление. Стандартизация. Качество" (г. Тула, 2005, 2006 гг.); "Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе" (г. Орел, 2007, 2008 гг.); "Автоматизация: Проблемы, Идеи, Решения (АПИР)" (г. Тула, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.); "Гагаринские чтения" (г. Москва, 2006, 2007, 2008 гг.); Международных Интернет-конференциях молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС пробмаш) (г. Москва, 2005, 2006 гг.); научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии в машиностроении и приборостроении" (г. Запорожье, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Управление качеством" (г. Москва, 2005, 2006, 2008 гг.); Региональной молодежной научной и инженерной выставке "Шаг в будущее, Центральная Россия" (г. Липецк, 2005 г.); магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г. Тула, 2006, 2007 гг.).
Работа отмечена благодарственным письмом Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН по результатам Конкурса на соискание медалей РАН с премиями для молодых ученых РАН, других учреждений, организаций России и для студентов высших учебных заведений России за лучшие научные работы.
Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложения. Содержит 108 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 49 рисунков, список литературы из 102 наименований и приложение на 22 страницах. Общий объем диссертации 167 страниц.
