Адаптация технического обслуживания и текущего ремонта электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства

Допустим, что ремонт (замена) отказавшего оборудования составляет сумму, равную стоимости электрооборудования, то есть УР = С. Тогда условие (3) имеет вид

УТ > 2УР, (4)

или

и > 2,0. (5)

Таким образом, из (5) следует, что снабжать адресным резервированием необходимо электрооборудование с относительным технологическим ущербом и > 2,0. Данное условие справедливо для электрооборудования с первой категорией эксплуатационной ответственности.

Третья составляющая способа адаптации. Теоретической основой решения данной задачи служит анализ годовых затрат при планово-предупредительной ЗП и послеотказовой (оперативной) стратегиях ЗО. Суммарные затраты будут складываться из затрат на эксплуатацию и покрытие технологического ущерба из-за отказа электрооборудования:

, (6)

, (7)

где Кб, Кэ – капиталовложения на базу ремонта и электрооборудование, руб.; Е – нормативный коэффициент приведения капиталовложений к 1 году; ЗРП, ЗРО – затраты на ремонт (замену) отказавшего электрооборудования при сравниваемых стратегиях, руб./год; П – интенсивность отказов при плановой стратегии, год-1; О – интенсивность аварийных ситуаций (интенсивность отказов при послеотказовой стратегии), год-1; u – относительный технологический ущерб или категория эксплуатационной ответственности машины, о.е.; Зпроф – годовые затраты на профилактику при плановой эксплуатации электрооборудования, руб.

Очевидно, что послеотказовая стратегия будет выгодной, когда годовые суммарные затраты на нее будут меньше, чем затраты на планово-предупредительную стратегию. Это условие имеет вид

ЗО ЗП. (8)

После преобразования и обозначения З* = Зпроф / ЗКР имеем

, (9)

где ЗКР и З* – затраты на капитальный ремонт (руб.) и относительные затраты на профилактику (о.е.); – доля эффекта внедрения профилактических работ, о.е.

Для практического применения нами построены номограммы, по которым можно найти решение задачи о выборе стратегии (рисунок 4). Например, если на ПУ второй категории эксплуатационной ответственности на профилактику всего комплекта электрооборудования затрачивают в два раза меньше, чем на капитальный ремонт (З* = 0,5) и при этом интенсивность аварийных ситуаций составляет 0,15 (точка А), то в данном случае оптимальной для ПУ будет планово-предупредительная стратегия.

а)

б)

Рис. 4. Номограммы границ выбора СТЭ при различных относительных затратах на профилактику; а) относительные затраты на профилактику, равные 0,5 и 1,0; б) относительные затраты на профилактику, равные 0,1 и 0,3

Четвертая составляющая способа адаптации. Поиск периодичности является типовой оптимизационной задачей, так как ее критерий содержит два конкурирующих эффекта. С увеличением периодичности сокращается число ТО и ТР и уменьшаются затраты на профилактические мероприятия. Вместе с тем снижается надежность электрооборудования и возрастают затраты на его капитальный ремонт и на покрытие технологического ущерба.

Запишем уравнение годовых суммарных затрат (на профилактику и капитальный ремонт) для некоторого электрооборудования, например, электродвигатель

, (10)

где ЗП (о, с, и, п) – затраты на профилактики в функции вида от оборудования (о), окружающей среды (с), исполнения (и), количества профилактики (п), руб.; ЗР (о, с, и, т,) – затраты на капитальный ремонт в функции вида оборудования, окружающей среды, исполнения, количества капитальных ремонтов (m), руб.; П и Р – интенсивности отказов при проведении профилактик и ремонтов, мес-1; u – размер относительного технологического ущерба оборудования, о.е.; tН – периодичность профилактики, мес; – загрузка электрооборудования, о.е.; – коэффициент чувствительности отказов к периодичности.

Чтобы провести общий анализ (10), воспользуемся методом геометрического программирования или критериального анализа. Для этого введем константы и обозначим их

(11)

Далее составим уравнение на основе (10)

. (12)

По показателям степени уравнения (12) критериальный анализ позволяет найти критерии подобия

. (13)

С экономических позиций эти критерии показывают долю суммарных затрат, приходящуюся на отдельные слагаемые при оптимальном решении исходного варианта.

Оптимальные значения периодичности и суммарных затрат имеют вид

(14)

. (15)

Для решения задачи об устойчивости относительного значения периодичности к изменению составляющих исходного уравнения выразим в относительных единицах периодичность t*Н и затраты З*, В*, А*

Запишем уравнение (12) в критериальной форме

. (16)

Теперь принимаем = 1 – по определению, так как затраты на профилактики обратно пропорциональны периодичности. Значение II = 1 – на первом этапе исследования, исходя из практических наблюдений.

Из уравнения (16) имеем

. (17)

Расчеты выполнены для периодичностей, которые оптимальные для конкретных условий. Учтено, что с изменением условий окружающей среды изменяются затраты на профилактики (рисунок 5).

Рис. 5. Допустимые отклонения периодичности ТО и ТР электрооборудования в зависимости от общих эксплуатационных затрат и условий эксплуатации ( – критерий увеличения затрат)

Чтобы выявить возможность корректировки периодичностей ТО и ТР, зя счет диапазона устойчивости, нами построены диаграммы нормативных периодичностей (виды оборудования по ППРЭсх – 87) в сопоставлении с допустимыми диапазонами отступлений (рис. 6).

Рис. 6. Диапазоны корректирования периодичностей ТО и ТР электрооборудования в особо сырых помещениях

Из рисунка 6 видно, что корректировать периодичности ТО в диапазоне от 2,0 до 3,0 месяцев можно для 10 из 12 видов электрооборудования. В этом диапазоне можно принять любую единую периодичность для комплекта электрооборудования ПУ.

Для объединения составляющих способа адаптации предложена методика и программа построения в MS Office Excel 2007 адаптированных графиков ТО и ТР электрооборудования (АГ ТО и ТР ЭО), включающая в себя 5 этапов построения:

1 – Анализ сельскохозяйственного предприятия; 2 – Выделение производственных участков; 3 – Расчет эксплуатационных документов участков предприятия и определение девяти основных показателей. На данном этапе учитываются выделенные особенности сельского хозяйства; 4 – Определение данных по условиям построения АГ ТО и ТР ЭО; 5 – Выравнивание АГ ТО и ТР ЭО.

На рисунке 7 представлен результат расчета программы построения АГ ТО и ТР ЭО для конкретного предприятия. Как видим, для каждой недели в графике указывается потребность электромонтеров, место и вид их работ.

Рис. 7 Пример построенного адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования предприятия, где 1 – ТО ТП 630; 2 – ТО Газовой станции; 3 – ТО Насосной станции; 4 – ТО Зернотока № 1; 5 – ТО Зернотока № 2; 6 – ТО Зерносклада

В третей главе «Производственная проверка адаптации графиков ТО и ТР электрооборудования к производственно-технологическим особенностям сельского хозяйства» приводится проверка составляющих способа адаптации.

Проверка составляющих способа адаптации проводилась на предприятии ОАО «Совхоз - Весна» Саратовской области, с июня 2010 г. по май 2011 г. Предприятие специализируется на круглогодичном выращивании овощей и цветов в защищенном грунте.

В производственных условиях по выделению производственных участков расчетные показатели ПУ сравнивали с фактическими показателями объектов предприятия.

Испытания показали, что выделение производственных участков позволяет учитывать особенности технологических процессов: наличие биологического звена, отклонения показателей электроснабжения, рассредоточенность на большой территории, диапазон размеров предприятия.

Эксперимент по выбору стратегии технической эксплуатации проводился для нескольких производственных участков предприятия. Проверка заключалась в сравнении затрат на эксплуатацию при планово-предупредительной и послеотказовой стратегиях. По результатам выбора оптимальной стратегии ПУ расчетные значения выбора стратегий подтвердились в производственных условиях.

Проверка корректирования периодичности ТО и ТР проводилась по плану испытаний на надежность (NMT) электрооборудования на ПУ, которые обслуживаются по планово-предупредительной стратегии: блок теплиц №1, котельная блока теплиц №1. Рассматривались выборки электродвигателей (ЭД), пускозащитной аппаратуры (ПЗА) и электронных устройств (ЭУ). Производственная проверка корректирования ТО и ТР заключалась в сравнении показателя надежности интенсивности отказов при выполнении профилактик по нормированной и корректированной периодичностей для электрооборудования. На рисунке 8 для блока теплиц показаны характеристики ЭД и ПЗА.

В результате эксперимента по корректированию периодичности нами был отмечен ряд положительных эффектов: снижение трудоемкости профилактических работ и частоты негативных воздействий на биологические звенья в 2..2,5 раза за счет уменьшения времени на переходы и переезды между участками и частоты посещений ПУ, повышение надежности электрооборудования за счет его комплексного обслуживания.

а)

б)

Рис. 8. Годовые результаты сравнения интенсивности отказов при выполнении профилактик по нормированной и корректированной периодичностях а) электродвигатели: 1 - АД 0,75 кВт, 1500 об/мин; 2 - АД с ФР 2,0 кВт, 1500 об/мин; 3 - АМ112М АА4 3~Mot, 4,0/4,6 кВт, 1430/1720; 4 - АД с КЗР 5,5 кВт, 1500 об/мин; 5 - АД 3~PLM132B1452/375 50Hz, 7,5 Kw; 6 - АИР М112М 2У3,S1, 7,5 кВт, 2900; 7 - АД 5RT 50 20 AU(L)24 IEC80B14, 0,55kW; б) пускозащитная аппаратура: 1 - АЕ-01-23; 2 - АЕ-01-30; 3 - ПМЕ-222; 4 - ПМЕ-223; 5 - ВА-47 3П 50А ЭКФ; 6 - ВА-47 1П 16А ЭКФ

В четвертой главе «Экономическое обоснование эффективности внедрения и реализации адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования сельского хозяйства» представлена экономическая оценка разработок составляющих способа адаптации.

Эффект от применения способа адаптации проявляется в снижении трудозатрат на 10,0…15,0 % за счет выполнения работ по корректированной периодичности и перевода около 40,0 % участков на оперативное обслуживание (послеотказовая стратегия), а также в снижении интенсивности отказов на 7,0…10,0 % за счет своевременного и комплексного выполнения профилактических работ по адаптированному графику.

В качестве внедряемой разработки представлена программа построения адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования. Проведен расчет себестоимости, реализации и эффектов использования программы на предприятии ОАО «Совхоз - Весна».

Экономические показатели внедрения программы построения адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Показатели сравнительной экономической эффективности использования

графиков ТО и ТР электрооборудования на предприятии ОАО «Совхоз - Весна»

Наименование показателя	Базовый	Новый	Индекс изменения показателя, %
Заработная плата ИТР на составление графика, руб./год	53939,6	26969,8	- 50
Заработная плата электромонтеров, руб./год	873600	786240	- 10
Интенсивность отказов, год-1	0,2	0,18	- 10
Капиталовложения, тыс. руб.	–	120,0	–
Срок окупаемости, лет	–	1,1	–
Верхний предел цены на программу построения адаптированного графика, тыс. руб.	–	156,0	–

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Усовершенствована классификация условий эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве, в которую дополнительно включены диапазон размеров предприятий по количеству электрооборудования, зависимость итогов производства от эксплуатационной надежности электрооборудования, наличие биологических звеньев в технологических процессах, неконтролируемая доступность к управлению электрооборудованием.

2. Обоснован способ адаптации графиков ТО и ТР электрооборудования, который учитывает выделенный состав особенностей сельскохозяйственного производства и имеет 4 составляющих: 1 – выделение в качестве объектов планирования комплектов электрооборудования производственных участков вместо графика для всего парка электрооборудования; 2 – разделение участков на категории по эксплуатационной ответственности; 3 – выбор оптимальных стратегий эксплуатации каждого участка; 4 – выбор периодичностей ТО и ТР электрооборудования участков за счет корректирования нормируемых значений периодичности.

3. Развито понятие категории эксплуатационной ответственности и доказано выделение трех категорий (0 3,0 – I категория), которые определяются отношением технологического ущерба вызвавшего его к затратам на восстановление электрооборудования. Доказана необходимость применения адресного резервирования с целью сокращения продолжительности устранения отказа для электрооборудования с I категорией (и > 3,0).

Доказано, что выбор оптимальной стратегии технической эксплуатации электрооборудования производственных участков между планово-предупредительной и послеотказовой стратегиями по критерию минимума затрат зависит от интенсивности аварийных ситуаций, относительного технологического ущерба и эффективности планово-предупредительных работ, а также от относительного размера затрат на профилактики.

Установлено, что для многоотраслевых сельскохозяйственных предприятий количество участков, обслуживаемых по планово-предупредительной стратегии, составляет около 60,0 %, остальные же оправдано переводить на послеотказовую стратегию.

Доказана возможность корректирования периодичностей ТО и ТР электрооборудования путем снижения на 27,0 % или увеличения на 53,0 % от нормативных значений по критерию увеличения общих суммарных затрат не более, чем на 5,0 %.

4. Предложена методика построения адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования, которая учитывает расширенный состав особенностей сельскохозяйственного производства и требования предприятий по гарантированному выполнению работ. Адаптированный график строится в системе координат «требуемое количество электромонтеров - время года по неделям» и распределяет исполнителей с неравномерностью 5,0…7,0 %. Для практического применения предложена программа построения адаптированного графика в MS Office Excel 2007.

5. Использование адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования повышает эффективность технической эксплуатации за счет сокращения среднегодового числа электромонтеров на 10,0…15,0 % и количества отказов на 7,0…10,0 %. Внедрение и реализация программы построения адаптированного графика на предприятие ОАО «Совхоз - Весна» проявляется в сокращении числа электромонтеров на 10,0 % и времени работы инженерно-технических работников с документами на 50,0 %, что дает экономию в 114,3 тыс. руб./год, а затраты на приобретение программы окупаются за 1,1 года.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1. Бакиров, С. М. Выбор стратегии технической эксплуатации электрооборудования сельского хозяйства в рыночных условиях / С.М. Бакиров // Вестник Саратовского госагроуниверситета им Н.И. Вавилова. – 2011. – № 4. – С. 29 – 31. (0,75 печ. л.).

2. Бакиров, С. М. Эксплуатационная ответственность производственных участков сельскохозяйственных предприятий / Г.П. Ерошенко, С.М. Бакиров // Научное обозрение – 2010. – № 5. – С. 8 – 11. (0,5/0,25 печ. л.)

3. Бакиров, С. М. Адаптация графиков технической эксплуатации электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства / Г.П. Ерошенко, С.М. Бакиров // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции / Под ред. А.В. Павлова. – Саратов: 2010. С. 135 – 136. (0,31/0,15 печ. л.)

4. Бакиров, С. М. Особенности сельскохозяйственных предприятий при эксплуатации электрооборудования / Г.П. Ерошенко, С.М. Бакиров // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции / Под ред. А.В. Павлова. – Саратов: 2011. С. 104 – 106. (0,44/0,22 печ. л.)

5. Бакиров, С. М. Выбор структуры электротехнической службы сельскохозяйственных предприятий / С.М. Бакиров // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции / Под ред. А.В. Павлова. – Саратов: 2010. Стр. 20 -21. (0,25 печ. л.)

6. Бакиров, С. М. Обоснование выбора принципа технической эксплуатации на сельскохозяйственных объектах / С.М. Бакиров // Сборник научных трудов «Энергетический вестник Санкт-Петербургского государственного аграрного университета». – 2010. Стр. 68 – 70. (0,3 печ. л.)

7. Бакиров, С. М. Роль и значение системы ТО и ТР в развитии эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве / С.М. Бакиров // Вавиловские чтения – 2009: матер Междунар. науч.-практ. конф. – Саратов: 2009. – Ч.2. С. 206 – 207. (0,36 печ. л.)

8. Бакиров, С. М. Оценка качества выполнения технического обслуживания и текущего ремонта электрооборудования в сельском хозяйстве / С.М. Бакиров // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции / Под ред. А.В. Павлова. – Саратов: 2010. Стр. 21 – 23. (0,25 печ. л.)

Подписано в печать 27.06.11. Формат 6084 1/16.

Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 533/488.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

410012, Саратов, Театральная пл., 1