ОАО «Апатит» является ведущим мировым производителем сырья для выработки фосфатных удобрений. В России на его долю приходится свыше 90% этой продукции. В настоящее время здесь производится в год 8,5 млн. т апатитового концентрата, для чего добывается и перерабатывается на четырех рудниках и двух обогатительных фабриках 28 млн. т апатито-нефелиновой руды в год.
В перспективе до 2020 г. эти объемы сохранятся, хотя возможности для увеличения имеются. Все будет определяться спросом на мировом рынке.
Все технологические процессы по добыче и переработке руды имеют высокую степень механизации. На рудниках эксплуатируются сотни единиц различного горного оборудования, требующего постоянного поддержания его в работоспособном состоянии. Для этого на предприятии функционирует мощная механическая служба.
В последние 10−15 лет система организации ремонта оборудования на горно-промышленных предприятиях страны коренным образом изменилась. Были упразднены отраслевые управления главного механика, осуществлявшие координацию ремонтных работ. Почти одновременно прекратилось издание методических и нормативных документов по планированию и организации ремонта оборудования. Распалась система централизованного снабжения предприятий оборудованием, запасными частями, ремонтной оснасткой. Все это затруднило, деятельность предприятий по техническому обслуживанию, а также заставило глубже вникнуть в экономику ремонтных работ.
В условиях рыночных отношений вся ответственность за техническое состояние оборудования переносится непосредственно на сами предприятия, которые самостоятельно решают вопросы финансирования ремонта и его материального обеспечения, регулирования численности ремонтного персонала, применения различных стратегий технического обслуживания и ремонта, планирования ремонтных работ.
Реформы, идущие сейчас в системе технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) оборудования — это выделение ремонтных служб в дочерние структуры с ограниченной независимостью (действие принципа «самообслуживание»).
При этом административный механизм как средство мотивации труда уже не действует в прежнем виде, а экономический как средство мотивации объемов и качества услуг еще не действует в полной мере.
Одной из причин является еще не сложившийся рынок ремонтных услуг. Последние правительственные решения, в частности, нормативные акты Госгортехнадзора России требуют, чтобы каждое предприятие разработало собственное «Положение по техническому обслуживанию и ремонту» принадлежащего ему оборудования.
Сказанное в полной мере относится и к ОАО «Апатит». Здесь поддержанием оборудования в исправности, его модернизацией, внедрением более производительной техники, а также производством запасных частей занимается Служба главного механика (СГМ) предприятия. Методической основой ее деятельности служат как оправдавшие себя на практике прежние отраслевые рекомендации, так и собственная нормативная база, основанная на сборе статистической информации, отсчет которой начинается с применения новых узлов или ремонтных материалов по эксплуатации оборудования.
За этот период существенно увеличились также объемы работ по централизованному техническому обслуживанию, выполняемые силами специализированных организаций. Механическая служба (МС) предприятия накопила значительный опыт по техническому обслуживанию оборудования и организации работ, который требует научного анализа и обобщения. Опыт развития МС показывает, что ее практические особенности существенно опережают теоретические разработки по проблемам этой службы, вследствие чего многие директивные мероприятия, разработанные в различные периоды, не получили должной реализации и не оказали необходимого воздействия на состояние МС. В силу особенностей горного производства (изменчивости условий, непостоянное место работы, низкая надежность оборудования и др.) МС, особенно на подземных рудниках, сформировалась в особые структурные подразделения, не имеющие аналогов в других отраслях промышленности. По сути, эта служба не только обеспечивает безотказность и безопасность машин и оборудования, но и непосредственно участвует в процессе производства. В силу ряда исторических причин МС предприятия, заняв фактически ведущее место в процессе производства, юридически не получила соответствующих прав и места в иерархии управления, вследствие чего МС, возложив на себя огромные обязанности, не может их должным образом реализовать. Усложнение процесса управления операциями в МС требует разработки не только научных основ его ведения, но и конкретных практических рекомендаций, основанных на предшествующем опыте, здравом смысле и современных требованиях.
Весьма актуальна для предприятия задача обеспечения необходимой методической базой для реализации новых прав и ответственностей, а также разработки собственных положений предприятий по ТО и Р оборудования для построения или совершенствования ремонтной службы с учетом сегодняшних хозяйственно-экономических реалий, создание нормативной базы для обеспечения эффективного планирования ремонтных работ, потребности в материалах и финансовых ресурсах.
Новая организация системы ТО и Р, основанная на использовании статистической информации о состоянии оборудования, приведет к многократному увеличению нормативной базы.
Уровень надежности горно-механического оборудования прямо пропорционален уровню технического обслуживания и состояния ремонтной базы.
Состояние ремонтной базы зависит на прямую не только от технической оснащенности, наличия оборотного ремонтного фонда, который создается трудом специализированных бригад по агрегатно-узловым методам ремонта, но и от квалификационного состава численности ремонтных рабочих. На надежность оборудования существенно влияет также правильная его эксплуатация, т. е. квалификационный состав машинистов и операторов.
Проводимые сейчас реформы в сфере ТО и Р приводят к увеличению стоимости услуг дочерних структур по сравнению с традиционным вариантом, а при одновременном снижении качества изделий и услуг — к снижению эффективности обслуживания, что вынуждает иногда принимать решения о ликвидации статуса дочерней структуры (в качестве примера есть негативный опыт Ковдорского ГОКа 2003;2004 г. г.).
Единственное, чего достигают реформаторы при реализации этого варианта — снижение численности персонала в сфере ТО и Р предприятия и тем самым расчетной, а не фактической производительности труда в основном производстве.
Поэтому в качестве альтернативы может быть предложен стандартный вариант, но с усовершенствованной структурой, где в качестве целевой функции используется минимум суммарных простоев оборудования в ремонте и техническом обслуживании, проводимом с остановкой оборудования. Практически эта функция соответствует функции максимальной прибыли.
Рост добычи руды с применением высокопроизводительного зарубежного выемочно-погрузочного оборудования — гидравлических экскаваторов на открытых работах, самоходных погрузочно-доставочных машин (ПДМ) на подземных рудниках ОАО «Апатит» привел к необходимости новой организации ремонтной службы на рудниках — системы сервисного технического обслуживания и ремонта с учетом анализа практики зарубежных и отечественных горных предприятий, эксплуатирующих аналогичное оборудование.
Использование надежной отечественной и зарубежной техники на горных предприятиях России требует развития фирменного технического сервиса, проектирования и производства оборудования и аппаратуры для выполнения этих работ. Именно таким представляется путь к широкому внедрению передового мирового опыта фирменного технического сервиса на горных предприятиях России.
Именно поэтому возникла необходимость повышения существующего уровня технического сервиса как импортной, так и отечественной горной техники. Однако все это возможно реализовать только на основе разработки и применения на практике системы мониторинга текущего состояния и режимов работы оборудования.
Наиболее актуальна эта ситуация для дорогостоящего погрузочного (экскаваторы) и погрузочно-доставочного оборудования (ПДМ), что и рассматривается в настоящей работе.
Динамичность изменения всякого рода директивных (нормативных) документов по ремонту оборудования, структуры оборудования по типажу и особенностям конструкции требуют проведения специальных исследований для условий ОАО «Апатит» с целью значительного повышения эффективности системы технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) горного оборудования.
Поэтому тема данного исследования является актуальной.
Защищаемые научные положения:
1. Управление параметрами системы технического сервиса целесообразно осуществлять с использованием математической модели, базирующейся на теории марковских процессов и дающей возможность прогнозировать состояние этой системы.
2. Установление закономерностей внезапных отказов и восстановлений работоспособности горного оборудования, в зависимости от его нагрузочных режимов, является необходимой и достаточной базой для имитационного моделирования при определении оптимальных параметров системы внутрифирменного сервиса.
3. Математическая модель мониторинга текущего состояния погрузоч-но-доставочных машин, основанная на систематизации влияющих факторов и их взаимосвязей с режимами работы, позволяющая прогнозировать их ресурс и применять адаптивную систему технического обслуживания и ремонта машин.
1. СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.7. Выводы.
1. Впервые в горнодобывающей промышленности страны на предприятиях, использующих самоходное оборудование, разработана принципиально новая система мониторинга его показателей и технического состояния, что позволяет, во-первых, вести точный учет работы оборудования и, во-вторых, имея информацию о нагруженности узлов и конструкций машины, прогнозировать ее ресурс и строить систему ТО и Р с оптимальными параметрами.
2. На основе системного подхода теоретически обоснована структура решаемых задач и степень влияния на выходные параметры работы машины горнотехнических и других условий, что позволило обосновать практические решения по реализации системы мониторинга для погрузо-доставочных машин.
3. Разработанная экономическая модель эффективности рассматриваемой системы, важнейшей составной частью которой является математическая модель прогнозирования ресурса узлов машины в зависимости от их нагруженности, позволяет рассчитывать экономический эффект в динамике эксплуатации системы.
4. Экспериментальные исследования системы с замерами мощностных режимных параметров и давлений в гидросистемах основных рабочих узлов ПДМ, проведенные в производственных условиях, подтвердили правильность теоретических подходов к решению поставленной задачи и работоспособность измерительно-регистрирующей аппаратуры.
5. Рекомендуется оснастить комплектом измерительной аппаратуры для проведения мониторинга самоходного оборудования в первую очередь вновь запускаемое оборудование.
6. Внедрение предложенной системы мониторинга в условиях апатитовых рудников позволяет существенно повысить эффективность его использования. Расчетный экономический эффект от внедрения системы мониторинга составляет 1 525 840,8 USD, состоящей из 22 ПДМ, или 69 356,4 $ на 1 машину.
7. Предложенная система мониторинга СО может быть реализована как составная (важнейшая) часть общей информационной системы «TRIM», разрабатываемой предприятием «СпецТЭК» для апатитовых рудников.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Выполненная работа представляет собой комплекс научно-технических решений, позволяющих существенно повысить эффективность технического сервиса дорогостоящего горного погрузочного оборудования в сложных горно-технических и суровых климатических условиях разработки апатитовых месторождений.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие основные выводы:
1. Структура горно-механического оборудования на рудниках ОАО «Апатит» отличается большим разнообразием как по типажу, так и по израсходованному ресурсу (возрасту). Большая доля оборудования эксплуатируется с полностью израсходованным нормативным ресурсом, что увеличивает затраты на его эксплуатацию и снижает коэффициент полезного использования.
2. Применяемые стратегии ремонтов горного оборудования базируются на устаревших нормативных данных, которые тормозят совершенствование системы технического сервиса, не позволяют дифференцировать периодичность ремонтов и технического обслуживания машин в зависимости от технического состояния и рассчитывать необходимые трудозатраты и величину оборотного фонда агрегатов и узлов.
3. Существующая структура службы механизации горных работ в целом удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям, но в то же время должна быть более гибкой, исключающей дублирование функций отдельными звеньями. Учитывая динамику развития конструкций горных машин и оборудования, растущие цены на них, необходимо переходить на новые формы организации и технологии их ремонтов, базирующиеся на применении современных методов и средств мониторинга их текущего состояния, переработки и передачи этой информации.
4. Всестороннее рассмотрение критериев эффективности систем технического сервиса горного оборудования (5) позволило отдать предпочтение такому критерию как минимальные удельные затраты на его ремонт и обслуживание в целом по предприятию. В то же время для оценки уровня технологии и организации этих работ целесообразно использовать и другие, технические критерии, что в комплексе позволяет достаточно объективно оценить качество технического сервиса машин.
5. Для решения одной из важнейших задач технического сервисауправление ремонтами горно-механического оборудования — разработана математическая модель, в основу которой положена теория марковских процессов. Рассмотрены варианты обслуживания технической системы (экскаваторы) без очереди и с очередью. Модель представляет собой систему дифференциальных уравнений первого порядка (Эрланга). Выполненное моделирование на PC с использованием реальных исходных данных, полученных в результате обработки статистических материалов, подтвердило адекватность модели реальным процессам, позволило рассчитать потребное число ремонтных бригад в зависимости от интенсивности потоков отказов и восстановлений оборудования.
6. В результате математической обработки большого массива статистических данных по надежности различных узлов экскаваторов установлено, что для всех рассмотренных моделей характерен экспоненциальный закон распределения с различными вариациями параметра потока отказов. Анализ распределения отказов показал, что значительная их доля приходится на металлоконструкции, что требует совершенствования в первую очередь технологии сварочных работ.
7. На основе проведения исследования рекомендуется поэтапный переход от децентрализованных к централизованным структурам механо-, энерго-и электроремонтных служб. Затем при условии минимизации затрат, возможен уход от принципа «самообслуживания» к выделению (аутсорсингу) подразделений технического сервиса из структуры предприятия для создания конкурирующих объектов рынка ремонтных услуг. Основным резервом совершенствования системы технического сервиса горно-механического оборудования является использование научно-обоснованных методов, изложенных в настоящей работе и базирующихся на использовании математической (Эрланга) и имитационной моделях, совершенствование технологии ремонтных воздействий, в частности, сварочных работ, широкого внедрения диагностических методов и средств, достаточно подробно рассмотренных в диссертации, а также мониторинг текущего состояния и параметров эксплуатации машин. Для применения технологии технического сервиса «по состоянию», которая предполагает оценку технического состояния механизма без ревизии на эксплуатационных режимах по вторичным параметрам, сформулированы требования к ним (7).
8. Установление закономерностей отказов горного оборудования при существующей системе Hi IP является достаточной базой для имитационного моделирования процесса «внезапный отказ — восстановление». Применение имитационного моделирования позволяет управлять основным параметром системы внутрифирменного сервиса — численностью ремонтного персонала.
9. Применение передовых методов обработки ремонтных сварных соединений металлоконструкций горных машин позволяет достичь значительного экономического эффекта, за счет повышения усталостной прочности сварных соединений. Наиболее перспективным методом пластической поверхностной деформации металлоконструкций горной машины в забое является ультразвуковая ударная обработка. Внедрение виброакустического диагностирования оборудования на ремонтном подразделении является необходимой базой для перехода на адаптивную систему организации ремонтов.
10. Аутсорсинг ремонтных подразделений и создание специализированных фирменных центров по ремонту оборудования на данном этапе в ОАО «Апатит» нецелесообразны экономически.
11. Впервые в горнодобывающей промышленности страны на предприятиях, использующих самоходное оборудование, разработана принципиально новая система мониторинга его показателей и технического состояния, что позволяет, во-первых, вести точный учет работы оборудования и, во-вторых, имея информацию о нагруженности узлов и конструкций машины, прогнозировать ее ресурс и строить систему ТО и Р с оптимальными параметрами. На основе системного подхода теоретически обоснована структура решаемых задач и степень влияния на выходные параметры работы машины горнотехнических и других условий, что позволило обосновать практические решения по реализации системы мониторинга для погрузочно-доставочных машин. Разработанная экономическая модель эффективности рассматриваемой системы, важнейшей составной частью которой является математическая модель прогнозирования ресурса узлов машины в зависимости от их нагруженности, позволяет рассчитывать экономический эффект в динамике эксплуатации системы.
12. Экспериментальные исследования системы с замерами мощност-ных режимных параметров и давлений в гидросистемах основных рабочих узлов ПДМ, проведенные в производственных условиях, подтвердили правильность теоретических подходов к решению поставленной задачи и работоспособность измерительно-регистрирующей аппаратуры. Рекомендуется оснастить комплектом измерительной аппаратуры для проведения мониторинга самоходного оборудования в первую очередь вновь закупаемое оборудование. Внедрение предложенной системы мониторинга в условиях апатитовых рудников позволяет существенно повысить эффективность его использования. Расчетный экономический эффект от внедрения системы мониторинга составляет 1 525 840,8 USD, состоящей из 22 ПДМ, или 69 356,4 $ на 1 машину. Предложенная система мониторинга самоходного оборудования может быть реализована как составная часть общей информационной системы «TRIM», разрабатываемой предприятием «СпецТЭК» для апатитовых рудников.
Практическая реализация результатов работы с подтверждением расчетного и фактического экономического эффекта представлена в приложении 4.
