Повышение надежности технического состояния парка подвижного состава специализирующегося на перевозке лесных грузов

На правах рукописи

ЛАВРИЩЕВ СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ

Повышение надежности технического

состояния парка подвижного состава

специализирующегося на перевозке лесных грузов

Специальность 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2012

Диссертационная работа выполнена на кафедре экономики транспорта и логистики Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет»

Научный руководитель:	Ковалев Рудольф Николаевич доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:	Кондрашова Елена Владимировна доктор технических наук, профессор кафедры Промышленного транспорта, строительства и геодезии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»
	Голенищев Александр Владимирович кандидат технических наук, заместитель по науке Уральского научно исследовательского института лесной промышленности

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «13» сентября 2012 г. в 1230 на заседании диссертационного совета Д 212.281.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет» по адресу: 620100, г.Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37, ауд. 401.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет».

Автореферат разослан «10» августа 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Куцубина Н.В.

кандидат технических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Необходимость повышения надежности перевозочного процесса лесных грузов подвижным составом автотранспортных предприятий (АТП) обусловлена, прежде всего, переходом российской экономики от рынка продавца к рынку покупателя, когда покупатель может выбирать основные параметры процесса перевозки груза. При этом, одним из наиболее значимых факторов, определяющих выбор поставщика, является время доставки груза. Учет временных составляющих процесса перевозок позволяет повысить надежность графика доставки груза, а, следовательно, и конкурентоспособность предприятия.

Структура системы перевозок лесных грузов складывается из следующих основных взаимосвязанных элементов: парк подвижного состава (ПС) АТП; дорожная сеть; организация управления системой перевозок. В работе исследовался только один из этих элементов – надежность парка подвижного состава АТП, поскольку решение оптимизационной задачи по всей системе на основе глобального критерия является трудоемкой задачей и может быть решена в процессе дальнейших исследований.

Техническое состояние подвижного состава определяется совокупностью меняющихся свойств отдельных элементов, характеризуемых текущими значениями их конструктивных параметров. Подвижной состав должен соответствовать параметрам стандартов в области безопасности движения, экологической безопасности, а также правилам технической эксплуатации, руководствам заводов-изготовителей, другой нормативно-технической документации. Но при эксплуатации грузового подвижного состава, специализирующегося на перевозке лесных грузов, эти нормы нуждаются в значительной корректировке из-за особых условий эксплуатации, прежде всего не удовлетворительного состояния лесовозных автодорог.

В настоящее время объем, перечень и периодичность работ по техническому обслуживанию (ТО), определяемый нормативными документами, проводится в обязательном порядке для транспортных средств, находящихся на гарантийном обслуживании, в остальных случаях владельцы самостоятельно принимают решение о выборе стратегии поддержания работоспособности.

Таким образом, актуальность работы заключается в необходимости повышения надежности технического состояния парка подвижного состава АТП, эксплуатирующегося в условиях перевозки лесных грузов.

Цель исследования. Повышение надежности технического состояния парка подвижного состава АТП как элемента системы автомобильных перевозок лесных грузов.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих взаимосвязанных задач:

1. Выполнить анализ эффективности автомобильных перевозок лесных грузов на примере Свердловской области.

2. Выявить структуру перевозочного процесса лесных грузов подвижным составом АТП и разработать теоретические основы повышения его надежности.

3. Выявить необходимость уточнения сроков прохождения ТО подвижного состава АТП, специализирующегося на перевозке лесных грузов, и определить оптимальную периодичность ТО.

4. Выявить связь показателей эффективности организации работы пунктов технического осмотра с параметрами графика работы и количества подвижного состава, поступающего на осмотр.

5. Разработать математическую модель и алгоритм проведения технического осмотра и организации работы пунктов технического осмотра с учетом схемы организации производства и количества автотранспортных средств.

Объектом исследования является процесс перевозки лесных грузов подвижным составом АТП.

Предмет исследования – надежность технического состояния парка подвижного состава АТП, специализирующихся на перевозке лесных грузов.

Теоретической и методологической основой исследования послужили теория вероятности и математической статистики, теория надежности, методы линейного программирования, методы экономико-математического моделирования и статистических испытаний. В качестве инструментов исследования в диссертационной работе нашли применение также социологические методы, методы статистической обработки информации, методы логического анализа и синтеза.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

Практическая значимость: разработанный алгоритм процесса повышения надежности перевозок лесных грузов позволяет повысить эффективность управления его надежностью и качеством.

Результаты исследования позволяют научно обоснованно подходить к разработке нормативной документации по организации работы пунктов технического осмотра на АТП, специализирующихся на перевозке лесных грузов.

Теоретические положения и практические материалы исследования используются в учебном процессе подготовки студентов направлений «Экономика» «Лесное дело», Уральского государственного лесотехнического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика расчета оптимального количества постов ПТО;
2. Имитационная модель организации работы ПТО на АТП;
3. Методика корректировки нормативов прохождения ТО.

Апробация работы.

По результатам исследований были сделаны доклады с положительной оценкой на следующих конференциях: V, VI, VII, IX Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи – лесному комплексу России» УГЛТУ, Екатеринбург 2009 – 2011 г.г., «Транспорт 21 века: исследования, инновации, инфраструктура» УрГУПС, Екатеринбург, 2011.

По материалам диссертации опубликовано 9 статей, из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 153 наименований и 4 приложений, включает 20 рисунков и 10 таблиц. Основной текст работы изложен на 111 стр.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, поставлена цель и сформулированы основные задачи исследования, определены предмет и объект исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе выполнен анализ проблемы управления надежностью процесса автомобильных перевозок лесных грузов, выявлены структура перевозочного процесса, определен объект исследования, исследованы основные направления организации оценки технического состояния подвижного состава в регионе. Разработан алгоритм рационального управления техническим состоянием парка ПС, специализирующегося на перевозке лесных грузов.

Анализ проблемы управления техническим состоянием парка ПС показал необходимость организации специальных подразделений в основной структуре управления, что большинство небольших и средних АТП не может себе позволить. Частичное решение данной проблемы заключается в широком распространении автообслуживающих предприятий, одной из организационных форм которых являются станции технического обслуживания (СТО). Заключение сторонними организациями договоров на обслуживание своих транспортных средств позволит поддерживать достаточный уровень надежности их технического состояния. Для индивидуальных владельцев обслуживание на СТО является наиболее эффективным способом подержания работоспособного состояния автомобиля.

Во второй главе рассмотрены методы и модели управления надежностью процесса автоперевозок лесных грузов. Разработана модель управления техническим состоянием агрегатов автомобилей по нормативным показателям, приведены базовые определения в области организации технического осмотра, разработана классификация предприятий, проводящих технический осмотр.

Управление техническим состоянием Вольво FH12 по нормативным показателям основано на выборе такой рациональной периодичности ТО lo, при которой вероятность отказа Рот агрегата не превышает заранее заданной величины:

lo = x при R{xi lo} Rд = , (1)

где xi – наработка на отказ; R –вероятность безотказной работы; RД – допустимая вероятность безотказной работы; l0 – периодичность ТО; = 1- Рот; x – гамма-процентный ресурс.

Последовательность процесса имитационного моделирования оптимизации периодичности ТО по допустимому уровню безотказности представлена схемой алгоритма на рис. 1.

В блоке 1 предусмотрена подготовка исходных данных для моделирования значений массивов [х] и [l] соответственно: наработки на отказ и периодичности ТО; назначение допустимого уровня безотказности Rд и объема реализаций N.

Исходные данные формируются из фактических значений х и l, полученных за определенный период времени на предприятии по отчетным данным, или на основе характеристик законов распределения f(х) и (l), если они известны. В последнем случае используются случайные числа (блоки 2 и 3). Получаемые случайные величины xi и li, называемую реализацией (блок 4).

В блоке 5 производится сравнение значений xi, и li, и фиксация событий А или Б. Если наработка на отказ меньше периодичности обслуживания (хi

В случае, когда наработка на отказ больше или равна периодичности ТО (xi li), то фиксируется событие Б - выполнение технического обслуживания при данной реализации (блок 7). При многократном повторении реализаций в блоках 6 и 7 происходит счет числа событий А и Б: п0 - число зафиксированных при моделировании отказов (событий А); пi - число зафиксированных при моделировании ТО (событий Б); N = n0+ ni — общее число реализаций.

Необходимое число реализаций определяется исходя из требуемой точности оценки вероятности наступления событий А и Б.

Блоки 8 и 9 предусматривают определение вероятностей событий А и Б; вероятность отказа принята (блок 8):

(2)

вероятность профилактики (блок 9):

(3)

Рис.1. Блок-схема алгоритма моделирования оптимальной

периодичности ТО по допустимому уровню безотказности.

В блоке 10 происходит сравнение осуществленных реализаций ni, с общим объемом реализаций N.

Оценка средней наработки на случай ремонтов в межосмотровые периоды осуществляется в блоке 11:

(4)

где хi0- наработка, зафиксированная при i-м отказе.

В блоке 12 предусматривается сравнение полученного значения вероятности безотказной работы с заданной. Если R > RД, то поставленная цель достигнута, а выбранная периодичность является рациональной li = l0 (блок 13). Если R > RД, то всю процедуру имитационного моделирования необходимо повторить, но при новом значении исходной периодичности (блок 14).

Преимуществом предложенного метода является то, что если взять производственные показатели по элементам автомобиля, то можно получить величину рациональной периодичности технических обслуживаний. Кроме этого, необходимо отметить простоту данной методики и учет степени риска.

К недостаткам этого метода можно отнести неполноту использования ресурса изделия, т.к. периодичность значительно меньше средней наработки на отказ (l0 ), а также отсутствие прямых экономических оценок последствий отказа.

В работе проведено моделирование периодичности технического обслуживания агрегата автомобиля по допустимому уровню безотказности.

В качестве исходных данных для моделирования были использованы результаты исследования, проведенного в 2009-2010 г.г. на ООО «АвтоСпецСервис». В качества источника информации об отказах агрегатов автомобилей использовались первичные носители такие, как «Ремонтный листок», «Заявка на запасные части», а также «Ведомость пробега агрегатов», обработанные за 2006 - 2010 г.г.

В качестве объекта моделирования выбраны автомобили Вольво FH и его модификации. Это связано со значительным числом крупных отказов у данной марки автомобиля, при которых возникала необходимость длительного ремонта, что фиксировалось в «Ремонтном листке», фрагмент которого показан на рис. 2.

Рис. 2. Ведомость пробега агрегатов (фрагмент).

Обработка результатов наблюдений показала, что средняя наработка на отказ составила 46,5 тыс. км. Для дальнейшего расчета используется приведенное значение средней наработки на отказ 52,4 тыс. км.

Работы по обслуживанию ведущих мостов (доливка или замена масла, контроль регулировки подшипников, определение износа главной передачи и т.п.) входят в объем работ ТО-1. Нормативная периодичность ТО-1 для автомобилей Вольво и его модификаций, устанавливаемая заводом-изготовителем, составляет 60 тыс. км. При этом замена масла предусматривается только один раз в год при проведении сезонного обслуживания.

Скорректированная по разработанной в данной диссертации методике и принятая технической службой ООО «АвтоСпецСервис» периодичность ТО-1 составила 55,5 ± 0,5 тыс. км.

Задачей моделирования являлось определение оптимальной периодичности обслуживания и сравнения с принятой, а при выявлении значительного расхождения, разработка рекомендаций по его устранению. Формирование исходных данных заключалось в создании массива наработок на отказ, массива периодичности технического обслуживания, выбора допустимого уровня безотказности и объема реализаций. Массив наработок на отказ сформирован по данным «Ведомости пробега агрегатов». Массив периодичности обслуживания создан на основе данных, принятых в ООО «АвтоСпецСервис» с возможностью их изменения. При выборе допустимого уровня безотказности учитывалось значение, равное 0,8. Объем реализаций N принят согласно числу зафиксированных в «Ведомости пробега агрегатов» отказов.

Полученные результаты показывают, что действующая периодичность обслуживания ведущих мостов (55,5 тыс. км), связанная с контрольными операциями, не удовлетворяет требованиям оптимальности, рассчитанным по допустимому уровню безотказности, и может быть уменьшена до 52 тыс. км. Однако, значительное число отказов говорит о том, что рекомендуемая заводом-изготовителем периодичность замены масла не соответствует реальным условиям, поэтому рекомендуется проводить замену масла два раза в год при каждом сезонном обслуживании.

Математическая модель организации работы ПТО выглядит следующим образом.

Суммарное время, затраченное пунктом технического осмотра на обслуживание одного автомобиля, определяется как:

(5)

где - суммарное время обслуживания одного автомобиля; - суммарное время простоя оборудования; п - количество фаз на линии.

Распишем по составляющим суммарное время обслуживания:

(6)

где - время обслуживания автомобиля на n-й фазе; п - количество фаз.

(7)

где tn – время затраченное на выполнении каждой операции в n–й фазе.

Таким образом, можно записать:

(8)

Время простоя фазы в ожидании автомобиля (время простоя обслуживающих аппаратов) определяется как:

(9)

где - время простоя i-x фаз.

Время простоя оборудования на первой фазе зависит от изменения интенсивности входящего потока 1, а остальных - от интенсивности Обслуживания на предыдущей фазе . Время простоя оборудования:

(10)

где: ,,….,, тогда время простоя оборудования на n-й фазе:

Суммарное время простоя оборудования пункта (4) можно записать:

(11)

Так как выходящий поток обслуживаемых автомобилей с интенсивностью i, из каждого предыдущей фазе является одновременно входящим потоком, то i, для каждой последующей фазы и время пребывания на ней будут следовательно:

(12)