К методике оценки надежности логистических систем на предприятиях технического сервиса

Логистическое развитие и поддержка ремонтно-технических производственных систем в отраслях народного хозяйства России представляют собой новое направление стратегического управления производством и реализацией высококачественной ремонтной продукции [1 - 3].

Состав и взаимосвязь процессов логистического подхода к обеспечению работоспособности машин определяют суть активного воздействия организационных мероприятий по повышению надежности и обеспечению работоспособного состояния [4]. Большую роль играют предприятия ремонтного бизнеса, объединенные в единую интеграционную систему. Они определяют стратегию и формы организации рациональной системы технического сервиса, оперативное материально-техническое снабжение, т. е. скорость реакции системы на изменение динамики эксплуатации изделия [5].

В силу разных причин логистические процессы не находят широкого использования на предприятиях технического сервиса в АПК. Ремонтные технологии не всегда выстраиваются в соответствие с требованиями технологической документации, а связанные с этим задержки увеличивают длительность нахождения объекта в ремонте. Объективная необходимость ремонтно-обслуживающего производства в АПК обусловлена большим износом сельскохозяйственной техники. Так, за 2018 г. износ основных средств в сельском хозяйстве Иркутской области составил 41,6 %, а в России - 41,2 % [6].

Предприятия, осуществляющие диагностику, техническое обслуживание, ремонт, модернизацию тракторов, зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов, сельскохозяйственных машин и комплексов выстраивают свою деятельность в основном по территориальному принципу [2, 3]. Целесообразность наличия предприятий технического сервиса вблизи массового использования техники, в населенных пунктах с резервами трудовых ресурсов, наличием соответствующей инфраструктуры, коммуникационными и информационными средствами рассматривались многими исследователями. Кроме того, учитывалась сезонность сельскохозяйственных работ, оказывающая влияние на загруженность ремонтных предприятий, основной объем которой приходится на осенне-зимний период [7].

Новые формы организации хозяйств требуют пересмотра традиционных подходов к организации ремонта МТП, перехода к современному товарообороту в техническом сервисе и образованию конкурентной среды. Основным фактором в конкурентной борьбе между предприятиями сферы ремонтно-сервисных услуг на современном этапе становится не себестоимость ремонта изделия, а эксплуатационная надежность его на этапе использования по назначению. Любой простой техники, связанный с отсутствием или задержкой технического обслуживания, снижает эксплуатационную надежность, а появляющиеся по этой причине отказы ведут к снижению потребительских качеств машин [1].

Существовавшая при плановой экономике система технического сервиса МТП оценивалась оптимизацией ремонтного процесса и эффективности ремонтного производства без учета влияния логистики.

Цель исследования - оценка надежности ремонтных логистических цепей в процессах восстановления работоспособности объектов техники на ремонтных предприятиях АПК.

Материал и методы исследования

Обеспечение функционирования предприятия технического сервиса представляет собой направленный процесс контроля параметров входного и выходного потока ресурсов внутри ремонтных логистических цепей (РЛЦ), повышающий эффективность взаимодействия между цехами и участками предприятия. При формировании логистической поддержки системы технического сервиса должны быть учтены принципы: системного подхода, когда все элементы РЛЦ работают как единая система; учета издержек на протяжении всей РЛЦ; учета изменений РЛЦ при внедрении новых достижений науки и практики и т. д. [2, 4]. Такой подход позволяет адаптироваться к требованиям технологического ремонтного процесса, степени износа оборудования, количеству и качеству выделяемых на ремонт ресурсов, обеспеченности квалифицированными кадрами исполнителей.

Управление логистическими ремонтными процессами в соответствии с изменяющимися условиями позволяет достичь максимальной координации поступления ресурсов на элементы

РЛЦ на всем ее протяжении от приемки и разборочно-дефектовочных операций до получения готовой продукции владельцем машины.

Использование РЛЦ позволяет обеспечить поточность и непрерывность ремонтного процесса, т. е. свести к минимуму межоперационные перерывы из-за задержек, простоев по организационным причинам, сбоев и отказов по техническим и технологическим причинам. Таким образом, надежность функционирования РЛЦ определяется минимальной длительностью операций обеспечения технологических процессов в ремонтных звеньях предприятия (рис. 1).

Рисунок 1 – Укрупненная схема взаимосвязи РЛЦ на предприятии технического сервиса

Предприятия технического сервиса в сравнении с промышленным производством отличаются разборкой, мойкой, дефектовкой, восстановлением деталей и др. Вместе с тем к ним можно применить принципы надежности логистических цепей, рассматриваемые при производстве промышленных изделий. Они также могут иметь многоканальную логистическую структуру, состоящую из локальных цепей обеспечения ресурсами.

Результаты исследования и их обсуждение

Работоспособность ремонтного подразделения определяется надежностью РЛЦ и ее технологических звеньев, выстроенных вдоль перерабатываемого материального потока. Потребителями материальных ресурсов в потоках РЛЦ являются участки и цеха ремонтного предприятия.

В статье В.С. Лукинского и Р.Л. Чурилова [8] на основании анализа существующих подходов к оценке надежности цепей поставок систематизированы ключевые определения, используемые методы, критерии, показатели и математические модели надежности логистических цепей и их элементов. Авторы статьи [8] считают, что «…реальной платформой для формирования методов (моделей) оценки надежности цепей поставок может быть выбрана теория надежности технических систем (НТС) и накопленный в ней потенциал аналитических и прикладных разработок…», «… вопросы НТС получили развитие в таких областях хозяйственной деятельности, которые при использовании современной терминологии должны быть отнесены к логистическим системам, а также к логистическим функциям и операциям…» [8].

В теории НТС надежность объектов (систем) определяется вероятностью наступления отказа или вероятностью безотказной работы [1]. Другой показатель, определяющий вероятность нахождения РЛЦ в работоспособном состоянии [8], называют коэффициентом готовности.

Определение надежности РЛЦ, как трактует теория НТС, может основываться на трех подходах [9]:

• 1.    Технический, т. е. потеря работоспособности РЛЦ из-за отказов технических элементов РЛЦ.

• 2.    Организационный - из-за нарушений процессов организации функционирования РЛЦ.

• 3.    Совмещенный, связывающий два предыдущих подхода.

В соответствии с [10], объединив указанные подходы, РЛЦ можно рассматривать как полную группу состояний (рис. 2):

Рисунок 2 - Граф состояний РЛЦ

• -    состояние нормального функционирования РЛЦ - S o ;

• -    задержки функционирования РЛЦ при возникновении и устранении отказов технических звеньев (транспортных, погрузочно-разгрузочных и т. п.) - S i ;

• -    задержки функционирования РЛЦ по организационным причинам - S 2 ;

• -    задержки функционирования РЛЦ по совмещенным причинам - S 3.

На графе состояний, представленном на рисунке 2, 2, ц - потоки событий, переводящие элементы РЛЦ из работоспособного состояния S o в неработоспособное S i , S 2 , S 3 , и наоборот. Система дифференциальных уравнений для средних численностей элементов РЛЦ в каждом из состояний S i запишем следующим образом:

• —т^ = - [ Я , ( t ) + Я 2 ( t ) + Я 3 ( t )] • N ₀ ( t ) + ц , ( t ) • N , ( t ) +

  ^-t

+ Д ₂( t ) • N 2 ( t ) + Д з ( t ) • N з ( t )

‘          = Л | ( ^t ) • ^N 1^{( t} ) ^{+ N} 0^{( t} ) • ^Я 1^{( t} )                       ,                 (1)

---= - ^Д 2^{( t} ) • ^N 2^{( t} ) ^{+ N} 0^{( t} ) • ^Я 2 ^{( t} )

-t

• —4^ = ^- Д з^{( t} ) • ^N 3 ^{( t} ) + ^N 0 ^{( t} ) • ^Я з^{( t} )

I -t где No, Ni, N2, N3 - число элементов РЛЦ в состояниях системы So, Si, S2, S3.

Левые части уравнений в (1) приравняем к нулю [10]:

⁰ = ^{— ( —} + ^— 2 + ^— з⁾ ■ ^N 0 + ^Ц 1 ^N 1 + ^Ц 2 ^N 2 + ^Ц з ^N 3

0 = - цN1 + —N0

⁰ = ^{— Ц} 2 ^N 2 ^{+ —} 2 ^N 0

0 = — Ц N + — N

Согласно нормировочному условию:

N = N0 + N1 + N2 + N3, где N - среднее число элементов РЛЦ.

Из второго и третьего уравнений системы (2) следует:

N , = ^— N 0 ;

Д 1

N 2 = ^— N 0 .

^Ц 2

Далее

N 3 = N – N 0 – N 1 – N 2 .

Тогда

N3 = N — [No + No -1 + No ^] = N — [1 +   + ^] No.

^Ц 1       ^Ц 2             ^Ц 1    ^Ц 2

Подставляя (7) в уравнение (2), получим:

-

0 = —(— + — + —) N + — N + — Nq + Ц [ N — (1 ++

Д 1

———

+ ) ^N 0^] = ^{— —} з ^N 0 + Ц з N ^{— Д} з⁽¹ +1 ) ^N 0 .

Д2                              Д1

Разделим полученное уравнение на μ 3 :

• —           ——

• —    -³ N _o + N + N _o — [1 + -¹ + ^] N _o = 0.

Дз                   Д1

Последнее уравнение можно записать следующим образом:

• — ——

N = [1 + -1 + -2 + ^] No.

^Ц 1    ^Ц 2    ^Ц з

Тогда коэффициент готовности РЛЦ в системе технического сервиса будет равен:

^ РЛЦ _ ^N 0 г_N

_____________1_____________

(—  —  —),

1    + -1 +   + _L

(Ц1  Ц  Цз )

где λ 1 , λ 2 , λ 3 – интенсивности потока отказов РЛЦ по техническим, организационным и совмещенным причинам, отк/ч; μ 1 , μ 2 , μ 3 – интенсивности восстановления, равные обратным средним величинам продолжительности соответствующих восстановительных воздействий, отк./ч.

Обозначим, что d з = λ i /µ i – величина, характеризующая запаздывание РЛЦ в i -м состоянии.

Тогда формулу (9) можно записать в виде:

K = ¹ =        .                       (10)

• ^{1    + ( d} тех ^{+ d} орг ^{+ d} сов )    ^{1 + d} з

Формула (10) есть частный случай, соответствующий стационарному режиму функционирования РЛЦ.

Использование данной методики в 2021 г. в ходе поискового эксперимента в производственно-техническом центре (ПТЦ) СХАО «Белореченское» Иркутской области позволило выстроить логистические операции на предприятии (табл. 1) вдоль технологической линии ремонта машин и провести предварительные исследования.

Таблица 1

Логистические операций

Элемент РЛЦ	Время выполнения
	t 1	t 2	t 3	t 4	t 5	t 6	t 7
1. Согласование поставок ресурсов в цеха							—
2. Оформление дефектных листов						—
3. Комплектование ремонтных групп					—
4. Транспортировка ресурсов на рабочие места				——
5. Разгрузка и размещение ресурсов			—
6. Использование ресурсов в соответствие с технологией		——
7. Контроль использования ресурсов	—

Данные наблюдений по РЛЦ представлены в виде таблицы 2.

Отказы элементов РЛЦ и их значения

Таблица 2

Элемент РЛЦ	Причина отказа	Количество случаев	X	µ	d з , ч
1. Согласование поставок ресурсов в цеха	Задержки поставок	1	0,017	0,13	0,13
2. Оформление дефектных листов	Ошибка в составлении документов	2	0,004	0,156	0,025
3. Комплектование ремонтных групп	Сбой в технологии	2	0,039	0,16	0,1
4. Транспортировка ресурсов на рабочие места	Сбой средств транспортировки	3	0,012	0,1	0,12
5. Разгрузка и размещение ресурсов	Повреждения груза и нарушения технологии	3	0,02	0,1	0,2
6. Использование ресурсов в соответствие с технологией	Сбой в технологии	1	0,018	0,105	0,17
7. Контроль использования ресурсов	Сбой в технологии	1	0,004	0,156	0,025

Отказы РЛЦ распределились следующим образом: технический – 4 и 5 элементы, организационный – 2 и 6, совмещенный – 1, 3 и 7.

K рЛЦ =-------¹-------= — = 0,72

^г     1 + 0,135 + 0,16 + 0,085   1,379

Предполагая, что при t = 0 система находится в работоспособном состоянии ( Р(0) = 1), вероятность безотказной работы можно определить из выражения [9]:

- t

Р ( t ) = K РЛЦ + (1 - K РЛЦ ) e d

где t – средняя наработка на отказ.

Выражение (11) устанавливает зависимость между коэффициентом готовности РЛЦ и вероятностью застать ее в исправном состоянии (вероятность безотказной работы) в любой момент времени t.

Из (11) видно, что при t → ∞ вероятность безотказной работы РЛЦ стремится к достижению значения коэффициента готовности P (t) →К г^РЛЦ .

Заключение

Анализ и обобщение задач организации ремонтного процесса с использованием логистических систем на основе теории НТС позволили сформулировать подход к оценке показателей надежности РЛЦ. Методика может быть использована для обеспечения согласованной и ритмичной работы ремонтного предприятия, создания резервов на основе анализа задержек РЛЦ, возникающих из-за недостаточной оперативности планирования и управления, а так же отсутствия согласованности в работе ремонтных предприятий.