VT Farm - шаблон joomla Форекс
З м і с т

1.2. Напрямки ровитку теорій управління виробничими ресурсами і надійністю виробництва

Одной из главных проблем современной науки является разработка и внедрение в практику методов управления функционированием сложных систем, к классу которых относятся производственные системы. Сложная динамичная система, может находиться в одном из двух состояний - устойчивом (эффективном) и неустойчивом (не эффективном).

Устойчивое состояние производственной системы характеризуется ритмичным выпуском качественной и пользующейся спросом продукции (услуг), равномерным протеканием производственного процесса во всех подразделениях, оптимальным ресурсным обеспечением. Это позволяет эффективно, с большим процентом рентабельности, преобразовывать ресурсы в продукцию или услуги, что обеспечивает существование и развитие производственной системы в течение длительного периода. Неустойчивое состояние характеризуется сбоями в ходе производственного процесса и является результатом несоответствия управленческих решений содержанию и силе воздействий на систему факторов внешней среды.

Перевод производственной системы из неустойчивого состояния в устойчивое происходит поэтапно. На первоначальном этапе должна быть обеспечена необходимая надежность работы, а затем, в результате накопления необходимых ресурсов и резервов, возможно повышение и рост эффективности производства. Рассмотрим основные положения современной теории надежности, с использованием понятийного аппарата которой представлены методы повышения эффективности функционирования ремонтных систем. В теории надежности существуют два направления, родственные по идеологии и общей системе понятий, но отличающиеся по подходу. В настоящее время отсутствуют установившиеся названия для этих направлений. Первое направление - системная, статистическая или математическая теория надежности. Второе направление можно условно назвать физической теорией надежности. Объектом изучения системной теории надежности служат системы из элементов, взаимодействующих между собой по логическим схемам: графам, деревьям отказов и т.п.

Исходную информацию в системной теории надежности, как правило, образуют показатели надежности элементов, определяемые путем статистической обработки результатов испытаний и эксплуатационных данных. Задачи системной теории надежности решают с использованием теории вероятностей и математической статистики без изучения сущности тех физических явлений, которые являются причиной возникнове- ния отказа. Отличительная черта физической теории надежности состоит в том, что поддержание работоспособности системы и возможности возникновения отказов рассматривают в ней как результат взаимодействия между системой и внешними воздействиями (эксплуатационными нагрузками, условиями среды и т.п.), а также механическими, физическими, химическими и прочими процессами, которые происходят в компонентах системы в процессе ее эксплуатации. Наряду со средствами теории вероятностей и математической статистики в физической теории надежности широко используются модели и методы естественных и технических наук.

Современные сложные системы содержат большое число механических и немеханических (электрических, электронных, информационных и т.п.) элементов и соединений. Это требует применения физических и системных моделей в комплексе. Показатели надежности механических элементов и механических систем оценивают на основе физических моделей, в то время как для оценки показателей надежности сложной системы в целом чаще используют модели системной теории надежности. Предполагается, что в ближайшем будущем получат развитие ряд новых направлений теории надежности. К ним относятся:

 методология оценки надежности и остаточного срока службы технического объекта с целью принятия решения о его дальнейшей эксплуатации;

 методы прогнозирования надежности по расчетным схемам, максимально приближенным к реальным объектам, в частности, с широким использованием статистического вычислительного эксперимента;

 методы расчетной оценки безопасности объектов по отношению к редким природным и техногенным воздействиям;

 учет человеческого фактора в расчетах надежности эксплуатации сложных систем;

 методология проектирования сложных систем, устойчивых к человеческим ошибкам.

Однако на пути распространения методов теории надежности на различные сферы производственной деятельности имеется ряд серьезных препятствий. По своему назначению производственные системы, а также ряд крупных технических объектов - системы машин, энергетические станции, магистральные трубопроводы и т.п. должны обладать высокой степенью надежности. Возникновение отказа у этих систем при работе в нормальных условиях нельзя рассматривать как массовое событие. При этом оказываются неприменимыми закон больших чисел и статистическое истолкование вероятности. Кроме того, отсутствует статистический материал в объеме, достаточном для того, чтобы с уверенностью судить о столь малых вероятностях. Поэтому при использовании вероятностно-статистических методов приходится прибегать к недостаточно обоснованной экстраполяции эмпирических распределений в область малых вероятностей. Ввиду этого условный характер вычисляемых вероятностей усугубляется. Кроме этого необходимо отметить следующее: хотя вероятностное описание условий работы сложной системы является более полным, чем чисто детерминистическое описание, но все же оно остается теоретической схемой. При этом ряд технических и эксплуатационных факторов приходится исключать из рассмотрения. К ним относятся:

■ неопределенность и условный характер расчетных схем;

■ неопределенность исходной числовой информации;

■ человеческие ошибки и человеческий фактор в целом.

В настоящее время ведутся исследования, цель которых - научиться учитывать неопределенность и человеческие ошибки при расчете, проектировании и эксплуатации сложных систем. До сих пор эти факторы неявно учитывались лишь при выборе расчетных коэффициентов, основанных на многолетней практике проектирования, создания и эксплуатации. Там же, где нормы имели вероятностный характер, эти факторы вводились путем завышения нормативных показателей безопасности. Анализ, проведенный в ряде развитых стран, показал, что в 80- 90% случаев причиной аварий послужили человеческие ошибки. Вопросам надежности работы отдельных элементов и подсистем железнодорожного транспорта посвящено значительное количество работ. На первом этапе решались задачи обеспечения надежности транспортного оборудования и отдельных его деталей и узлов [2]. Следующим этапом был расчет и обеспечение надежности технологической линии [ 3,4].

На этапе проектирования транспортной подсистемы необходимо определить вид железнодорожного транспорта, его производительность и объемы перевозок, разработать систему ремонта подвижного состава и ее обеспечение. Для этого используются два вида исходной информации - технико-экономическая и характеристики выбираемого вида транспорта. Эта информация всегда неточна, так как истинную ситуацию можно узнать только в процессе эксплуатации транспортной подсистемы, а технико-экономические показатели станут ясны только в процессе эксплуатации всей производственно-транспортной системы. Снижать уровень риска и повышать надежность работы ремонтного подразделения возможно за счет резервирования и создания запасов: подвижного состава, запчастей, комплектующих, ремонтного оборудования, снижения норм производительности оборудования и т.д. Но любые запасы связаны с дополнительными затратами, поэтому возникает задача поиска рационального уровня резервов. Если рассматривать ремонтное подразделение как сложную восстанавливаемую техническую систему, то с точки зрения теории надежности оно имеет ряд особенностей, отличающих его от других технических систем.

К наиболее характерным относятся следующие: o наличие сравнительно независимых подсистем технического обслуживания (ТО) и ремонта, каждая из которых имеет свои выходные параметры; o наличие в каждой из подсистем взаимосвязанных участков и отделений; o наличие в каждой из подсистем отдельных технологических цепей, состоящих из производственных процессов; o многофункциональность системы; o наличие различных связей, соединений и отказов; o низкая достоверность исходной информации и сравнительно небольшие требования к точности расчетов при планировании и проектировании; o высокая динамичность всех звеньев системы во времени и пространстве, что повышает требования к календарному планированию работы системы. Каждая из подсистем ремонтного подразделения (рис. 1.2.).

Если в основном производстве имеется сквозной поток сырья, материалов или полуфабрикатов, то для ремонтного подразделения выходной поток подсистемы ТО не является входным в подсистему ремонта. Входной поток в подсистему ТО образуют единицы подвижного состава, требующие выполнения работ по «поддержанию ресурса», а в подсистему ремонта - требующие работ по «возобновлению ресурса».

 1 2

Рис.1.2. Схема взаимосвязи элементов ремонтной системы

Следующей особенностью системы ремонта является наличие в каждой из ее подсистем основных и вспомогательных производственных процессов. Рассматривая выходные потоки каждой из подсистем ремонтного подразделения, необходимо отметить наличие в них единичных потоков, приуроченных к отдельным технологическим операциям. Другими словами, внутренние потоки ремонтных работ (операций) в ремонтной системе обладают сложной структурой. Структурно каждый элементарный поток ремонтных воздействий состоит из последовательных производственных процессов: диагностика, демонтаж, разборка, дефектация, замена или ремонт неисправных элементов, сборка, опробование, установка и т.д. (рис. 1.3).

 1 3

Рис.1.3. Последовательность выполнения операций по ремонту тепловозов

А) – участок ремонта; Б) – ремонтные отделения; Р,Д,С,О,П – соответственно разборка, дефектация, восстановление работоспособности, сборка, опробование, прокрутка; 1,2,3 – ремонтные операции.

Для повышения надежности функционирования системы ремонта каждый ее элемент резервируется как пассивно, так и активно. При пассивном резервировании отказавший элемент заменяется из статического запаса (резерва). При активном резервировании вышедший из строя элемент заменяется аналогичным, взятым из другого, не задействованного в данный момент, технологического процесса. Например, бригады ремонтников, ремонтное оборудование, стойла могут быть задействованы на выполнение других видов ремонта или на ремонте другого типа подвижного состава. Однако активное резервирование ограничено неполной взаимозаменяемостью элементов ремонтных участков. На работоспособность ремонтного подразделения большое влияние оказывает достоверность исходной информации о перевозочном процессе, о внутреннем состоянии системы и о техническом состоянии подвижного состава. Существующие методы отбора и обработки этой информации позволяют решать технические вопросы эксплуатации с известной степенью приближения.

При проектировании ремонтных подразделений нельзя точно предсказать ситуации, которые могут возникать в любой момент в ремонтном подразделении. Например, межремонтные сроки и объемы ремонтов по типам подвижного состава усредняют в течение продолжительных промежутков времени. Поэтому большое значение в обеспечении работоспособности ремонтного подразделения имеет календарное планирование ремонтных работ. Неправильные решения в процессе календарного планирования могут вызвать отказ в работе ремонтного подразделения из-за неподготовленности к внеплановым ремонтам, хотя при этом плановые объемы ремонтных работ могут быть выполнены.

В классической теории запасов за рубежом разработано достаточно много моделей управления запасами. Гуила-Ури Р. и Розен-Стиль Э. рекомендуют преимущественно статистические методы исследования. Букан Д. и Кинисберг Э. излагают, в основном, аналитические способы исследования: теорию массового обслуживания, методы линейного и нелинейного программирования. Ими рассмотрена стратегия управления запасами со многими критическими уровнями, а также дан анализ простейшей многокаскадной системы снабжения. О прикладном значении теории убедительно свидетельствует тот факт, что большинство зарубежных изданий по исследованиям операций в той или иной степени рассматривают задачи управления запасами. Основной математической моделью, которая применяется в теории управления запасами, является так называемая классическая модель оптимального размера заказа, когда для упрощения принимаются условия равномерного потребления (расхода) и постоянного определенного отставания времени поставки от момента заказа продукции (марки материала) у поставщика. При этом минимизируются суммарные издержки хранения запасов, которые берутся прямо пропорциональными объему этих запасов и времени хранения, и издержки, связанные с заказом, которые постоянны для каждого заказа и не связаны с объемом заказа. Эта модель описана во многих работах и, в частности, в [5].

Отечественными учеными рекомендовано вычислять нормы запасов, нормы и нормативы оборотных средств на единой методической основе, в один прием, с использованием одной и той же исходной информации, увязать их между собой и с уровнем надежности обеспечения запасом (т.е. с оценкой степени риска). При этом соответственно учитывается специфика определения самих норм запасов, норм и нормативов оборотных средств. Аналогичные унифицированные методические подходы заложены в нормирование производственных запасов и вложенных в них оборотных средств. В условиях рыночной экономики становится актуальным вопрос организации оперативного контроля и управления запасами материальных ресурсов. Решению данной проблемы в определенной степени способствует разработка и внедрение логистических концепций управления ресурсами и запасами. Переход к рыночной экономике изменил внешнюю и внутреннюю среду ремонтных подразделений, предъявил совершенно новые требования к построению и функционированию подразделений. Таким образом, анализ путей развития теорий управления надежностью, ресурсами и запасами сложных систем и производственных подсистем системы ремонта железнодорожного подвижного состава показал:

1. Ремонтное подразделение подсистемы эксплуатации подвижного состава магистрального железнодорожного транспорта представляет собой сложную систему. Для обеспечения устойчивости работы такой системы необходимо использовать методы теории надежности. Ремонтное подразделение при этом рассматривается как совокупность участков и отделений с различного рода запасами комплектующих и запчастей, а также как совокупность технологических процессов, демпфированных между собой запасами оборотного фонда.

2. Для управления работоспособностью элементов и подсистем ремонтного подразделения в настоящее время используются статистическая и физическая теории надежности, методы которых не могут быть напрямую применены для расчета и обеспечения работоспособности сложных производственных систем. Для этих систем нельзя сформулировать критерий отказа в форме «да - нет». Отказы отдельных (даже многих) элементов приводят лишь к частичной деградации функциональных возможностей системы.

3. Для повышения эффективности функционирования и работоспособности подразделений по ремонту подвижного состава необходимо рассматривать в комплексе вопросы управления «запасами - ресурсами» и обеспечения надежности системы ремонта. Переход к использованию современных технологий ремонта подвижного состава, ремонтного оборудования и техники, осуществляемый с целью уменьшения уровня потребления ресурсов и снижения размера их запасов в различных подсистемах ремонтного подразделения возможен только при условии повышения работоспособности его основных подсистем на основе организационных преобразований внутри ремонтного подразделения.