Система информационной поддержки принятия решений для технического обслуживания и ремонта оборудования

Ранее выполнение технического обслуживания и ремонта регламентировалось системой государственных и отраслевых нормативов, которые определяли планы — как, когда, в каком объеме и кем должны выполняться работы. Система планово-предупредительных ремонтов носила затратный характер, не обладала достаточной гибкостью, но обеспечивала эксплуатацию оборудования в соответствии с отраслевыми нормами и стандартами безопасности. При переходе от плановой экономики к рынку, предприятия не смогли нести расходы на техническое обслуживания и ремонт (ТОиР) в прежнем объеме, что привело во многих отраслях к постоянному невыполнению планов по ремонтам, потере надежности работы оборудования, старению основных фондов и увеличению ресурсов, необходимых для поддержания работоспособности оборудования в будущем. Кардинально изменились и задачи предприятий. Сегодня задачи предприятию ставит не Госплан, а Собственник, который в свою очередь подчинен конъюнктуре рынка, самостоятельно разрабатывает стратегию развития [56, 67, 72, 73, 78]. Для собственника предприятия ТОиР является одним из проектов, выполняемых на предприятии, и прямо влияющем на эффективность работы в целом.

Обеспечение работоспособности основных производственных фондов предприятия определяет необходимость своевременного проведения мероприятий по обслуживанию и ремонту. Внедрение специализированной системы управления в области ТОиР является экономически обоснованным с точки зрения сокращения затрат на ремонты, снижения потерь от простоев оборудования. Внедрение модуля ТОиР позволяет руководителям технологических служб интегрироваться в корпоративную систему, получать и предоставлять более точную и своевременную информацию по всем задачам, связанным с планированием и учетом ТОиР. Решение ТОиР предназначено для автоматизации процессов планирования, управления и учета деятельности, связанной с техническим обслуживанием, ремонтом, послепродажным обслуживанием основных фондов [58,59, 74, 75, 77]. Решение особенно востребовано на предприятиях со значительными производственными мощностями, повышенными требованиями к надежной и безотказной работе оборудования. Сотрудники таких предприятий ежедневно обрабатывают огромные объемы данных, что значительно усложняет планирование, подготовку и учет ремонтной деятельности. В рыночных условиях без автоматизации этих задач успешно вести бизнес не представляется возможным.

В настоящее время автоматизированные системы технического обслуживания и ремонта оборудования широко применяются за границей в различных отраслях, что нельзя сказать о российской промышленности, которая только в последнее время начала внедрять информационные технологии в процесс производства. Из-за этого многие российские компании заметно отстают по этому показателю от западных, оборудование слишком часто ломается, простаивает и неразумно эксплуатируется.

Зачастую сфера технического обслуживания и ремонта [14,69, 70, 71] оборудования практически неподконтрольна руководству. Предприятиям не хватает объективной информации о состоянии оборудования, неизвестно, когда и где будут простои, сколько времени и средств потребуется на устранение тех или иных неисправностей. Многие промышленные предприятия нашей страны имеют низкий коэффициент эффективности использования оборудования (КЭИО), который значительно ниже, чем в развитых странах. По независимым оценкам, КЭИО, например, российских металлургических предприятий составляет 55—60%, тогда как в развитых странах этот показатель достигает 80—85% (рис. 1). Планы ремонтов оборудования на предприятиях формируются исходя из среднестатистических показателей, которые не всегда объективно описывают существующую ситуацию. Кроме того, ремонты часто проводятся нерегулярно и в пожарном режиме, во время планово-профилактических работ не предупреждаются будущие поломки, а устраняются уже происшедшие. Длительные и непрогнозируемые простои, нечеткость организации ремонтной деятельности, отсутствие необходимых запчастей — все это приводит к снижению объемов производства и качества продукции [51, 64, 65], а также недостаток систем способных принимать адекватные и обоснованные решения по ремонту оборудования, исходя из этого, можно.

Развитые страны.

15%.

Россия.

45%.

85%.

55%.

Активная эксплуатация Поломки, простои, нерациональн ая эксплуатация подчеркнуть, что появляется необходимость в разработке методики оптимального планирования ремонтов оборудования.

Рис. 1 — Коэффициент эффективного использования оборудования.

Проектирование бизнес процессов построения очередей обслуживания и ремонтов — комплексный, системный процесс, который в своей основе должен базироваться на построении наиболее эффективных стратегий вывода в ремонт сложного стационарного оборудования. Изношенность оборудования в большинстве отраслей промышленности России сегодня составляет в среднем до 40% (рис. 2), поэтому разработка методики оптимального планирования ремонтов сложного стационарного оборудования является актуальной и своевременной. s Изношенное оборудование Работоспособное оборудование.

Рис. 2 — Соотношение эксплуатации изношенного оборудования к работоспособному.

На сегодняшний день в области технического обслуживания и ремонта, экспертной оценки технического состояния оборудования для поддержки принятия управленческих решений накоплен достаточно большой опыт. Исследованием этих проблем занимались многие отечественные и зарубежные ученые, такие как: A.A. Овсянникова, C.B. Микони, В. В. Дудкина, Ю. В. Кандырин, Н. Ф. Ревенко, А. Келли, П. Контри, Т. Вайрмена и др.

Существуют отечественные и зарубежные системы программно-информационной поддержки технического обслуживания и ремонта оборудования. К ним относятся: «Галактика», TRIM-PMS, 1С, Global-EAM, IBS и SAP. Однако они организованны по методике использования метрических интегральных методов поддержки принятия решений или планирования на основе регламентных работ, из этого следует, что полученные с помощью этих систем результаты не обладают достаточной достоверностью при сравнении с реальными планами работ по техническому обслуживанию и ремонту [33].

Таким образом, разработка методов и средств информационной поддержки принятия решений при планировании ремонтов и технического обслуживания оборудования, обеспечивающих объективность и достоверность получаемых результатов, является актуальной задачей.

Цель данной работы — повышение эффективности принятия решений при выстраивании очередности работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования предприятия.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

— анализ факторов, влияющих на эффективность планирования технического обслуживания и ремонта, методов и моделей, применяемых в производстве для планирования ремонтных работ, инструментов разработки автоматизированных систем;

— анализ существующих средств поддержки принятия решений в сфере технического обслуживания и ремонта, а также предложение способов улучшения качества подобных систем;

— разработка комплекса критериев оценки оборудования на основании обработки мнений экспертов, которые оказывают влияние на вывод оборудования для технического обслуживания и ремонта;

— разработка математического и алгоритмического обеспечения принятия решений по построению очередей технического обслуживания и ремонта оборудования;

— разработка и апробация проблемно-ориентированной автоматизированной системы поддержки принятия решений при построении очередей технического обслуживания и ремонта оборудования, реализующей разработанные модели и алгоритмы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались следующие методы: системного анализа, теории принятия решений, экспертного логического анализа, экономическо-хозяйственного анализа, математической статистики, объектно-ориентированный и эвристический метод проектирования систем.

Научная новизна результатов исследования.

1. Разработан комплекс критериев на основе технического состояния оборудования, экономических показателей, человеческих ресурсов и эффектов от производства, которые могут оказать влияние на последовательность технического обслуживания и ремонта оборудования;

2. На основе комплекса критериев разработана информационная модель паспорта оборудования и подразделения, учитывающая мнения экспертов с использованием бальных оценок;

3. Разработано математическое и алгоритмическое обеспечение системы принятия решений по выводу оборудования на техническое обслуживание и ремонт с использованием информационной модели паспорта оборудования и неметрических методов принятия решений Парето и лексикографического критерия;

4. Разработана проблемно-ориентированная автоматизированная система поддержки принятия решений для определения очередности вывода оборудования на техническое обслуживание и ремонт с учетом реалий сегодняшнего дня.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов, приведенных в диссертационной работе, обеспечивается использованием методов системного анализа, теории принятия решений, экспертного логического анализа, экономическо-хозяйственного анализа. Достоверность подтверждается удовлетворительным совпадением результатов функционирования системы при решении тестовых задач.

Практическая значимость.

1. Создана программная система поддержки принятия решений по планированию технических обслуживаний и ремонтов оборудования, обеспечивающая объективную постановку оборудования в очередь на обслуживание на основе критериальных оценок.

2. Разработанные модели и методы принятия решений, алгоритмы информационной поддержки принятия решений в системе планирования ремонтов и технического обслуживания оборудования обеспечивают эффективное выполнения ремонтных работ, что подтверждается актами внедрения на производственном предприятии ОАО «ПО «Баррикады».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «САПР и ПК» ВолгГТУ, а также на Международных и Всероссийских научных и научно-практических конференциях: «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (Астрахань, 2007) — «Интеллектуальные системы (AIS). Интеллектуальные САПР (CAD)» (Дивноморское, 2007, 2011) — «Городу Камышину — творческую молодежь: материалы первой региональной научно-практической студенческой конференции» (Камышин, 2007) — «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2007) — Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2007) — «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (Астрахань, 2007, 2009) — Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами» (Инноватика-2011) — Международной научно-технической конференции IT+SE411, (Ялта-Гурзуф, 2011) и других научно-технических и научно-практических конференциях. По программе У.М.Н.И.К. получен грант по теме «Разработка автоматизированной системы построения очередей и планирования ремонта оборудования» (Астрахань, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 5 публикаций в изданиях из перечня ведущих научных журналов ВАК РФ, 1 статья в международном журнале, 1 статья в сборниках научных трудов, 5 тезисов докладов на конференциях.

Автор выражает глубокую признательность доц. Шкуриной Г. Л. и проф. Кандырину Ю. В. за консультации по теоретическим и методологическим основам принятия решений и доц. Кизиму A.B. за помощь в подготовке диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ.

Основным результатом диссертационной работы является разработка моделей, методов и алгоритмов информационной поддержки принятия решений в системе планирования технического обслуживания и ремонта оборудования на основе сформированного комплекса критериев экспертной оценки ремонтопригодности. В результате проведенных исследований создана автоматизированная система информационной поддержки принятия решений для технического обслуживания и ремонта оборудования «АС ИППР ТОиР», позволяющая определять приоритеты оборудования при планировании работ ТОиР.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработан комплекс критериев на основе технического состояния оборудования, экономических показателей, человеческих ресурсов и эффектов от производства, которые могут оказать влияние на последовательность технического обслуживания и ремонта оборудования;

2. На основе комплекса критериев разработана информационная модель паспорта оборудования и подразделения, учитывающая мнения экспертов с использованием бальных оценок;

3. Разработано математическое и алгоритмическое обеспечение системы принятия решений по выводу оборудования на техническое обслуживание и ремонт с использованием информационной модели паспорта оборудования и неметрических методов принятия решений Парето и лексикографического критерия;

4. Создана программная система поддержки принятия решений по планированию технических обслуживаний и ремонтов оборудования, обеспечивающая объективную постановку оборудования в очередь на обслуживание на основе критериальных оценок.

5. Разработанные модели и методы принятия решений, алгоритмы информационной поддержки принятия решений в системе планирования ремонтов и технического обслуживания оборудования обеспечивают эффективное выполнения ремонтных работ, что подтверждается актами внедрения на производственном предприятии ОАО «ПО «Баррикады».