Измененение функциональных свойств сложных объектов техники с течением времени и при эксплуатации

     Затраты за весь период эксплуатации на ремонт и техническое обслуживание техники в связи с ее износом по многолетним статистическим данным превышают стоимость новых станков или машин в 5…8 раз, а радиотехнической аппаратуры в – 10…12 раз.

     По зарубежным данным, 20…25% отказов различного рода оборудования вызывается ошибками обслуживающего персонала. 40…90% происшествий на транспорте, в различных энергосистемах, а также большинство травм на производстве являются результатом ошибочных действий людей.

     Вместе с тем развивается и совершенствуется материально-техническая база промышленности – основа высокого качества и надежности техники.     Разрабатываются прогрессивные материалы, осваиваются новые технологические процессы, совершенствуется производственное, испытательное оборудование. Разрабатываются и все шире внедряются системы автоматизированного проектирования, изготовления, контроля и диагностики. Кроме того, внедряются отраслевые и межотраслевые информационно-управляющие системы, комплексные системы управления качеством продукции.

     В теории эксплуатации систем получено достаточно много фундаментальных результатов в трех самостоятельно развивающихся направлениях исследования:

     Вероятностно-статистическом направлении, связанном с исследованием физики отказов. Это направление используется для систем, обладающих сложной многоэлементной структурой и сложными связями между элементами.

     Детерминированном направлении, предназначенном для механических систем, конструкций, материалов и элементов.

     Информационном направлении, возникшем сравнительно недавно.

     В рамках первого направления развиты математические методы оценки надежности, статистической обработки результатов испытаний и эксплуатации, разработки типовых высоконадежных структур изделий, а также планирования испытаний, контроля и прогнозирования надежности, совершенствования системы эксплуатации.

     В рамках второго направления изучены механизмы износа, усталостной прочности, коррозии, разработаны методы расчета на прочность и износ. Постоянно разрабатываются новые технологические процессы, повышающие надежность материалов, элементов и машин.

     Идет процесс взаимного слияния трех направлений, перенесения рациональных идей и научных результатов из одной области в другую. На основе этого формируется единая наука о надежности техники.

     С момента начала создания и применения объекта ( на стадиях материального жизненного цикла) появляется возможность проведения экспериментальных исследований наряду с теоретическими исследованиями (моделированием). Таким образом, появляется возможность экспериментальной проверки правильности ранее использованных моделей и принятых решений. Причем проверке могут быть подвергнуты также последствия принимаемых решений, т.е. потребительские свойства проектируемого изделия, создаваемого и эксплуатируемого по принятой документацией. Именно эти задачи решаются в соответствии с программами экспериментальной отработки и программами производственного контроля, а также государственных испытаний и опытной эксплуатации.

     Получение экспериментальной информации в одной точке исследуемого диапазона свойств создаваемой системы связано, как правило, с необходимостью создания соответствующего опытного образца, моделирующего изучаемые свойства штатного образца. При этом речь идет уже не о математической, а скорее о физической или химической модели. Иногда для изучения одной точки (сочетание свойств) необходимо провести статистический эксперимент, т.е. подготовить и испытать выборку (несколько образцов).

     Сочетание теоретических и экспериментальных исследований, т.е. математического и физического моделирования, позволяет наиболее рационально использовать априорную информацию (предыдущий опыт) и оперативную (текущую) информацию о выполнении принятых решений в качестве основы для принятия последующих решений.

     Во многих отраслях промышленности, занятых созданием сложной техники, задачи экспериментальных исследований решают на специально предусмотренных стадиях изготовления и испытаний опытных образцов, их технологической отработки, а также опытной эксплуатации. Испытания проводят на физических моделях, макетах, опытных или серийных образцах. Измеряя свойства испытуемых объектов, проверяя их сохранность в течение заданного времени (наработки), исследователь подтверждает правильность принятых решений либо получает информацию об отклонениях от расчетных значений для уточнения ранее принятых решений.

     Любые экспериментальные исследования объекта позволяют увеличить объем априорной информации, который, в свою очередь, может быть эффективно использован для построения его модели (управления или наблюдения). В частности, большие объемы обучающих выборок могут быть обработаны нейронными сетями прямого распространения, обладающими наибольшей информационной емкостью.

Организация сервисного обслуживания сложного оборудования.

     Сегодня развитие науки и техники создало уникальную ситуацию – зачастую применение новейших технологий и оборудования становится очевидным конкурентным преимуществом. Именно поэтому использование современных систем и механизмов стало обычным в различных областях промышленности новой России. Однако сложность и интеллектуальность агрегатов требует соответственного к ним отношения – квалифицированной эксплуатации и обслуживания. Значительная часть ведущих производителей современного высокотехнологичного оборудования при его продаже четко оговаривает условия его работы и необходимые регламенты. При этом способы реализации такого сервиса могут быть разными. Как правило, организация, эксплуатирующая технику, выбирает наиболее оптимальный для ее конкретных условий метод обслуживания сложных агрегатов. Выбор условий обычно оговаривается с фирмой-производителем и является предметом договора. Тем не менее, можно выделить ряд существенных аспектов, единых для всех, на которые можно ориентироваться при организации сервисного обслуживания сложной техники.

     В силу сложности и интеллектуальности современной техники в промышленно развитых странах в последнее время получила распространение система информационных технологий сквозной поддержки изделия на протяжении его жизненного цикла, или CALS-технологии. В России эта система получила название ИПИ-технологии (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделия). Эти технологии основаны на стандартизированном упорядоченном представлении данных об изделии и системе коллективного доступа к этим данным. Такой подход существенно снижает трудозатраты на всех этапах жизненного цикла сложного оборудования – от проектирования до утилизации.

     В России активно внедряются эти системы. Особенно заметно это в наукоемких отраслях промышленности. Например, в ФГУП «ЦНИИАтоминформ» организована отраслевая лаборатория поддержки жизненного цикла изделий Минатома. Ряд предприятий (ГП «Красная звезда», ВНИИА, ОКБМ) уже приступил к реализации пилотных проектов по внедрению ИПИ-технологий для сопровождения своей продукции. Поскольку введение сложного оборудования в производство подразумевает достаточно высокую степень его автоматизации и компьютеризации, система сервиса должна стать одной из неотъемлемых частей технологического цикла. Использование ИПИ-технологий делает это естественным процессом. В принципе, не столь важно, является сервис частью производства или осуществляется сторонней организацией. Необходимым становится лишь постоянный интерактивный контроль параметров оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Выбор способа обслуживания

     В общем, способы обслуживания и ремонта сложной техники можно условно поделить на три большие группы:

     Во-первых, это эксплуатация техники собственными силами. При всех очевидных выгодах такого подхода (оперативность взаимодействия, знание нюансов производства и пр.) он доступен далеко не всем. Для того чтобы организовать отдельное структурное подразделение, занимающееся исключительно обслуживанием сложной техники, необходимо сделать значительные первоначальные вложения, поддерживать штат квалифицированных специалистов разных специальностей и иметь хорошо организованное складское хозяйство. Для большинства производств такие расходы являются нерациональными. Тем не менее, на очень крупных предприятиях, имеющих на балансе большое количество сложной техники, такой подход практикуется. Например, ОАО «Стройтрансгаз», являющееся одним из гигантов газовой индустрии, для обслуживания сложной импортной техники организовало собственные ремонтно – эксплуатационные базы в нескольких регионах (в Тюмени, Кашире и Владимирской области). Используют такой подход и крупные лизинговые фирмы. ЦФ ЗАО «Лизингстроймаш» создало специализированные мобильные подразделения для оперативного контроля и обслуживания сложной техники.

     Во-вторых, организация разовых сервисных работ подрядными организациями. Такие компании имеют постоянный штат квалифицированных специалистов и ремонтную базу. Но, несмотря на то, что это весьма распространенный путь, к его очевидным недостаткам относятся отсутствие системного подхода и потеря преимуществ ИПИ, поскольку у «разового» специалиста зачастую нет возможности судить о происходящих событиях в динамике процесса. Кроме того, сторонние фирмы, занимающиеся общим обслуживанием сложной техники, часто имеют проблемы с аутентичными запчастями и принадлежностями, что может привести к невыполнению взятых обязательств и нарушению сроков работ. Возможность сэкономить, вызвав специалиста «по факту» уже возникшей проблемы, с лихвой компенсируется стоимостью работ и оборудования, если эта проблема чревата поломкой и серьезным ремонтом.

     И в-третьих – фирменное сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание. Как правило, отношения со специализированными сервисами завязываются уже при покупке нового оборудования, при начале эксплуатации в рамках гарантийного срока. Фирменный сервис удобен тем, что именно в нем наиболее ярко выражены преимущества ИПИ-технологий, поскольку агрегат находится под пристальным вниманием специалистов непосредственно от сборочного конвейера до места работы. Дополнительным преимуществом сервисов является возможность оперативной работы с фирмой-производителем, более дешевые аутентичные запчасти и принадлежности и высокая квалификация персонала именно в области эксплуатации данной марки техники. В качестве примера можно привести сервисную службу российского отделения концерна Grundfos (ведущий производитель насосного оборудования). Там была разработана весьма действенная двухуровневая схема, причем второй уровень (авторизованные сервисы) в обязательном порядке должен иметь постоянное подключение к Интернету. В сложных случаях интерактивную консультацию дает головной офис сервиса. При этом делается практически ненужным ППР, а эксплуатация оборудования становится гораздо более удобной. 
 
 
 
 
 
 

6 Надежность оборудования  и его сервис

     Одно из основных требований к современному сложному оборудованию – его надежность. Это комплексное понятие, включающее в себя ряд необходимых условий – таких, как долговечность, безотказность, ремонтопригодность и стойкость к изменению условий. От сочетания этих свойств во многом будет зависеть стоимость его жизненного цикла. Очевидно, что чем надежнее оборудование, тем меньше затрат будет производиться на его обслуживание. Поэтому сервис сложной техники должен включать в себя систему управления надежностью оборудования. То есть сервисная служба в рамках информационного обеспечения жизненного цикла изделия должна производить сбор сведений о надежности агрегатов (отказы, ремонты, аварийные и чрезвычайные ситуации, влияние техобслуживания и ремонта (ТОиР) на надежность). При этом облегчается дальнейший анализ и прогноз работы техники. Такой подход позволяет сервисной организации с большой точностью производить ТОиР и корректировать их параметры соответственно показателям системы управления надежности оборудования.

     На сегодняшний день существует несколько унифицированных систем анализа надежности. В РФ принят ГОСТ 27.301–95 «Анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО)», позволяющий стандартизировать подходы к этой проблеме. АВПКО включает в себя комплекс процедур – таких, как выявление возможных видов отказов и их причин, вероятных последствий отказов, диагностика с использованием специальных средств, анализ действий персонала и ряд других формализованных операций. Необходимым условием организации систем управления надежностью служит оперативность и достоверность информации, которая зависит от степени компьютеризации процесса и оборудования. При использовании ИПИ она достигается путем непрерывного мониторинга всех систем и узлов и автоматического ведения журнала работы, доступного специалистам сервиса. Надо сказать, современное оборудование позволяет создать интерактивную систему управления, не требующую специальных диспетчерских подразделений. В этом случае высокоавтоматизированная система находится на постоянной связи с инженером-эксплуатационником, позволяя ему отслеживать работу в режиме онлайн и при необходимости сообщая о вероятных сбоях на пейджер или мобильный телефон. Это в значительной степени облегчает обслуживание и контроль систем.

     Примером такого подхода может служить опыт ООО «Теплоперспектива», которая занимается установкой и эксплуатацией сложного инженерного обеспечения в ЖКХ. В новом жилом комплексе в г. Долгопрудном современное оборудование (насосы Grundfos со шкафами управления, теплообменники «Альфа-Лаваль», запорная арматура Danfoss) позволило свести весь комплекс водоснабжения и теплоснабжения в единую управляемую и контролируемую сеть. При этом ведение компьютерного журнала позволяет производить быстрый и объективный анализ ситуации и принимать оперативные и действенные меры при возникновении проблем. Постоянная связь с инженером-эксплуатационником осуществляется через мобильный телефон.