Ресурсосберегающее управление процессами эксплуатации и технического сервиса сельскохозяйственной техники

Введение. Эксплуатация сельскохозяйственной нию и мероприятия их технического обслуживания, техники включает использование машин по назначе- ремонта и хранения. Доля затрат на эксплуатацию

МТП и поддержание его работоспособности в структуре себестоимости растениеводческой продукции занимает наибольший удельный вес, поэтому здесь важно найти пути и резервы экономии материальных средств. Существенные резервы кроются в рациональной организации использования и ТО машин [1]. В мировой практике большое значение имеют процессные методы управления производством, основанные на применении современных информационных технологий [2]. При этом каждый производственный процесс рассматривается информационной системой на всех стадиях его существования: проектирование -планирование - учёт - документирование - контроль и анализ.

Известные на данный день средства управления процессами эксплуатации и надёжности МТП в условиях сельскохозяйственных предприятий показаны на схеме рисунка 1.

Рисунок 1 - Средства управления эксплуатацией и надёжностью МТП на предприятии

Простые типовые варианты таких средств в нашей стране появились в 50-е-70-е годы XX века [3]. Они представляли собой бумажно-механические, механические или электрические приспособления аналогового типа, позволяющие решать одиночные задачи инженерной управленческой деятельности - планирование, учёт, контроль, анализ, документирование операций и процессов, диагностирование узлов и систем машин. В 80-е-90-е годы в производстве появились персональные компьютеры и были разработаны автоматизированные рабочие места (АРМ) для ИТР, которые функционально охватывали все этапы управленческой деятельности, кроме автоматизации сбора первичной информации о работе машин и потреблении ресурсов. Современные информационные системы позволяют дистанционно вести такой мониторинг и в режиме online решают задачи контроля производственной эксплуатации машин. Для информационного обеспечения (ИО) мероприятий технической эксплуатации машин в развитых странах получили широкое распространение системы управления техническим обслуживанием и ремонтом (ТО и Р): EAM, MRO и CMMS системы (рисунок 2) [4]. Применение подобных систем в отечественном сельхозпроизводстве пока встречается нечасто.

Более подробно с функциональностью управляющих систем, показанных на рисунке 2, можно ознакомиться на сайтах разработчиков. Видно, что данные программные продукты охватывают широкий круг инженерных и бухгалтерско-экономических задач. Приведенные примеры существующих средств управления эксплуатацией МТП и программного обеспечения для поддержки управленческой деятельности позволяют сделать вывод о том, что сегодня в сельхозпроизводстве практически нет единой системы информационного обеспечения производственной и технической эксплуатации МТП. Программно-аппаратные комплексы, осуществляющие мониторинг работы машинно-тракторных агрегатов, существуют сами по себе в автономном информационном поле. Иногда практикуется их интеграция с бухгалтерскими 1С системами, но это не имеет отношения к инженерной деятельности. Информацион- ная поддержка сервисных работ, их планирование и контроль на уровне сельскохозяйственных предприятий слабо охвачены существующим на рынке программным обеспечением. Исключение составляет только задача планирования складских запасов, автоматизированная в последних версиях программы «1С Предприятие». Имеющиеся в сельскохозяйственном производстве информационные системы в основном ориентированы на работу с базами данных по технико-экономическим показателям машин и потребляемым ими ресурсам. Такие системы не позволяют инженерно-техническим работникам (ИТР) планировать процессы и оперативно проводить анализ уровня эксплуатационной надёжности парка машин. Они также не обеспечивают справочнотехнологическую поддержку сервисных и других работ по подготовке машин к использованию.

Сбережение ресурсов в сфере использования и технического сервиса МТП по нашему мнению может базироваться на двух составляющих:

• 1)    внедрение в производство единой системы информационного обеспечения всех мероприятий эксплуатации МТП и процессного управления [5];

• 2)    использование малогабаритных мобильных средств технического обслуживания машин [6, 7].

Ресурсосберегающая технология управления машинными парками предприятия - это информационная технология, связывающая процессы планирования, документирования, сбора и обработки первичной производственной информации, справочно-технологической поддержки и принятия инженерных решений, контроля производства.

Рисунок 2 - Зарубежные информационные системы для управления техническим обслуживанием и ремонтом машин

Для инженерной деятельности в области управления эксплуатацией МТП сегодня важно разработать комплекс автоматизированных рабочих мест (АРМ) с единой базой данных. Реализация АРМ должна быть такова, чтобы обеспечивалась возможность их работы на стационарных и мобильных технических устройствах через сеть Интернет.

Методика исследования. Сбережение ресурсов на предприятии основывается на оперативном контроле и управлении процессами производственной эксплуатации и технического сервиса МТП, сопоставлении фактических объёмов потребляемых при этом ресурсов с их нормативно-плановыми значениями, а также справочно-технологическом обеспечении эксплуатации машин. Фактор оперативности является ключевым, поскольку именно он позволит своевременно принимать необходимые управляющие воздейст вия. Большинство существующих в сельскохозяйственном производстве информационных систем работают с моделями данных, которые не учитывают технологические и технические параметры машин и производственных процессов, а больше ориентированы на обработку стоимостных показателей. Перспективный вариант цифровой экономики для сельхозпроиз-водства предполагает наличие стационарного или мобильного АРМ у каждого специалиста, руководителя среднего звена или материально-ответственного работника независимо от его принадлежности к конкретной службе. АРМ также могут быть у исполнителей сервисных, регулировочных и других работ, качество которых зависит от строгого соблюдения технологических рекомендаций. Все рабочие места объединены в сеть с единой базой данных и возможностью выхода в Интернет при служебной необходимости (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема информационного обеспечения системы управления растениеводческим предприятием

Под контролем такой системы должны находиться все виды ресурсов хозяйства - материальные, энергетические, информационные, человеческие.

Главным отличием рассматриваемой информационной системы от имеющихся на данный день в большинстве предприятий систем является ориентированность на ведение оперативного управленческого учёта и реализацию процессного управления производством, а не только бухгалтерской отчётности. Часть базы данных, работающая на ИТС предприятия, должна быть структурирована в соответствии с потребностями пользователей. При этом содержимое базы может быть использовано не только работниками ИТС, но и других функциональных служб хозяйства.

Не следует слепо копировать функциональные возможности перечисленных выше зарубежных информационных систем, но их опыт учитывать необходимо. В нашем сельхозпроизводстве, например, подход к управлению ТО и ремонтом МТП регламентируется стандартами ГОСТ 20793-2009, ГОСТ 27388-87 и ГОСТ 2.601-2006. Однако данные стандарты устанавливают только перечень эксплуатационных документов и не раскрывают требований к системам ИО процессов ТО и ремонта машин. Здесь необходимо учесть требования ГОСТ Р 43.0.5-2009 «Информационное обеспечение техники и операторской деятельности», однако этот ГОСТ тоже не содержит чёткой информации о том, какие задачи должна решать система ИО в конкретной отрасли. Мы предлагаем автоматизировать ряд наиболее востребованных в производстве инженерных задач, при этом использовать новаторский подход в плане визуализации справочно-технологи ческой информации. Информационная система должна включать отдельные блоки для решения специфических задач:

• -    управление резервами запасных частей и топливосмазочных материалов (ТСМ), нормирование (лимитирование) их расхода для марок машин предприятия;

• -    сбор, обработка и хранение информации о показателях надёжности машин;

• -    управление полевыми работами и мероприятиями ТО и ремонта машин;

• -    документирование и анализ процессов машино-использования и технического сервиса МТП;

• -    справочно-технологическая поддержка работ по регулировкам, поиску неисправностей, ТО, хранению и ремонту машин.

Актуальность последней задачи вызвана тем, что в период развивающегося дилерского сервиса по истечении гарантийного периода основными исполнителями сервисных работ для техники производства РФ и стран СНГ являются владельцы, т.е. сельскохозяйственные предприятия [8].

Модель базы данных информационной системы ориентирована на предметную область перечисленных выше задач. При разработке модели данных мы использовали принцип индивидуального подхода к каждой единице техники [5]. Описание процесса создания информационной модели данных с построением диаграммы сущность-связь (ER-диаграммы) более детально представлено нами в источнике [9]. Полученный вариант ER-диаграммы показан на рисунке 4. Предлагаемая модель отражает реальные потребности инженерных и других служб хозяйства, участвую- щих в организации машиноиспользования и технического сервиса, а также в анализе этих процессов. Самым кардинальным отличием такой информационной платформы от уже существующих в сельском хозяйстве является то, что она позволит ещё осуществлять оценку эффективности и надёжности сельскохозяйственной техники на этапе её эксплуатации. Имеющиеся на отечественном рынке программного обеспечения продукты изначально это не делают.

В данной статье мы не будем рассматривать методические вопросы автоматизации решения всех поставленных задач, поскольку здесь нет особой научной новизны. Рассмотрим методику решения послед ней задачи обсуждаемой информационной системы. Создание и периодическое обновление справочной базы данных по регулировкам и технологиям ТО сельскохозяйственной техники трудно представить без участия заводов-изготовителей машин. Поскольку большую часть периода эксплуатации отечественная техника обслуживается в основном владельцами, то её надёжность в этот период зависит от возможностей последних выполнять сервисные работы, т.е. обеспечивать качественные характеристики продукции заводов на этапе её эксплуатации. Приведенный аргумент возможно повысит интерес фирм-изготовителей к данной проблеме.

Рисунок 4 - ER-диаграмма модели данных для информационной системы управления эксплуатацией и техническим сервисом тракторов

Такое информационное обеспечение сервисных работ характеризуется большим объёмом трудно воспринимаемой текстовой информации, размещённой на различных страницах источника или в разных источниках. Это приводит к большим затратам времени на дополнительный поиск, пропускам отдельных регламентных операций ТО или их некачественному выполнению. «Принцип одного окна» позволит сосредоточить кратко всю информацию о технологическом процессе ТО с ответами на перечисленные выше вопросы. Пользователь информационной системы будет видеть на экране структурированный перечень технологи ческой информации, показанный на схеме рисунка 5. Здесь мы приняли структурную основу известного документа - маршрутно-технологический график ТО, который отвечает поставленным требованиям и способен отразить в одном окне процесс обслуживания [10]. В этом окне также имеется система ссылок на дополнительные электронные документы, подробно раскрывающие суть технологии выполнения отдельных операций ТО.

Каждая операция ТО на графике показана в виде прямоугольника, разделённого по вертикали на четыре части, содержащие ответы на вопросы «ЧТО-

ГДЕ-КАК-ЧЕМ». Графическое представление информации способствует более оперативному её восприятию. На рисунке 5 показан пример двухмаршрутной технологии ТО с разделением всех работ между двумя исполнителями. Наименование каждой операции указывается в верхней части в виде условного обозначения. Там же имеется ссылка на дополнительный документ, в котором можно более подробно изучить технические условия на проведение данной работы. Этот документ может быть как в базе данных информационной системы, так и находиться на удалённом сервере, например завода-изготовителя или другой организации. Наиболее объективными будут документы именно завода-изготовителя. Инженер, отвечающий на предприятии за технический сервис МТП, должен заранее привязать ссылки в конкретном маршрутном графике к нужным Интернет-адресам с документами. Заводам не обязательно заниматься разработкой самой информационной системы - это могут сделать сторонние разработчики. Важно, чтобы заводы размещали на своих серверах технологическую информацию (в формате PDF) о порядке выполнения отдельных операций ТО и открывали доступ к ней всем потребителям их продукции. Приобретение и использование подобных систем должно являться добровольным для сельскохозяйственных предприятий.

ТО-1 трактора Марки  с двигателем „___ периодичность 250 м-ч

Гаакотр KEQ3

Ася®, л°и® іаиілеяии

ГЛИИ 7

® Д ©

ССЫЛКА 7

Ьрзденс, насад карадр дбигатеад корпус тап/иб-нвго насосакорпуг регулятора частоты Ярадеяин уюйть оглшгйЬтрй Jtudcacro

№ тжахня шупо су редеешь узсбе» міг/щ лад іесбхкітспіі &,і№.

'Щебень №ик$®щт някосді/ Дукад Аиь 6 районе мнений мин и мох

ЧТО ДЕЛАТЬ®

ССЫЛ КА 3

ГДЕ (ЧЕМУ) ДЕЛАТЬ...

КАК ДЕЛАТЬ

ЧЕМ ДЕЛАТЬ

б ©

У ССЫЛКА 4

Фадцу гифодиян^роб ns темы ifnpAvaie /вдеротон и ноТвсадад устройство

rural готадее MS-MO"

ССЫЛКА 6 ®

Фрадяр груда/ 041® mu mnaAi ЁйСійер ЙОЗфмЖМІ

"б9*аго

Ни ресибере апбинчидаав слибнув /рейсу и слабом кадф/гаа

Клади и е/юсти для х/йазст

--- - работы, Выполняемые мастером-наладчиком или механиком -------- - работы, Выполняемые механизатором

^ ССЫ/КА 8 ®

Лггліхение прибсдмя/ реггей на дйзазгоад

Млвовміе акАТЗврст®» SeffRwrapa tilfi ж при усилии 4хгс гри неойкхЕгости гедттіть или зони/ить.

і*Ьяг®тр Кагррадсов

ССЫЛКА 9 ®

В забигинссяь ат йода работ аддгадиже-ВЗиМЗМг <уадтибалл»-ВО9_В11 № ашсгврпэье работы-QM^ffh

Рисунок 5 - Схема одного окна с технологической информацией

Результаты исследований и их обсуждение. На основании изложенных принципов информатизации управления машиноиспользованием и техническим сервисом МТП нами разработано ядро базы данных инженерно-технической службы сельскохозяйственного предприятия. Данное ядро отражает модель данных, показанную на схеме рисунка 4. Мы реализовали первый вариант базы данных на платформе сервера Firebird. Для облегчения работы удалённых пользователей через сеть Интернет ведётся работа по созданию базы данных на сервере PostgreSQL. Нами разработан пакет специализированных компьютерных программ «АГРОКОМПЛЕКС» [5]. Программы способны работать с единой базой данных или в локальном режиме. Они являются АРМ инженера по эксплуатации МТП, учётчика полевой бригады, техника склада запчастей, экономиста [11, 12, 13, 14], диспетчера автогаража [15]. Задачи управления мероприятиями ТО и ремонта машин включают расчёт графиков сервисных работ и управление постановкой на периодические обслуживания. Для этих целей служит компьютерная программа «АСУПТО», алгоритм которой может использовать в качестве единицы наработки моточасы или килограммы израсходованного машинами топлива [14]. В настоящее время мы работаем над совершенствованием программы и её интеграцией с существующими мониторинговыми системами, осуществ- ляющими контроль расхода топлива тракторами и комбайнами [16,17].

Производственная проверка отдельных программ осуществляется на предприятиях Ростовской области с 2006 года по настоящее время. Практический опыт использования данной информационной технологии позволил получить ресурсосберегающий эффект от снижения расхода топлива на операциях почвообработки и посева за счёт контроля полевых работ, а также за счёт снижения времени простоев зерноуборочных комбайнов от отсутствия запасных частей и увеличения их производительности [5,18,19].

Для справочно-технологического обеспечения сервисных работ мы разрабатываем компьютерную программу, которая называется «ТехСервис МТП». Она способна работать с маршрутно-технологическими графиками ТО, а также позволяет пользователям получать информацию об отдельных регулировках машин. Дальнейшее развитие этого проекта в виде Web-версии программы обеспечит возможность информационной поддержки ТО отечественных тракторов и комбайнов как в стационарных, так и в полевых условиях. Доступ к Интернет-серверу с базой данных каждым пользователем будет осуществляться по каналам 4G из любой точки сельскохозяйственного предприятия. Это способствует внедрению на сельхозпредприятиях мобильных информационно-технических комплексов в виде агрегата ТО и ноутбука или планшета с предлагаемым программным обеспечением [20]. Рассматриваемая программа будет совместима с известными операционными системами, в том числе Android, под управлением которой работают мобильные планшеты и смартфоны.

Выводы

• 1.    Отсутствие в сельскохозяйственном производстве единой системы информационного обеспечения процессов производственной и технической эксплуатации МТП приводит к перерасходу ресурсов, снижению надёжности техники и потерям продукции от простоев машин по причине увеличения времени обслуживания.

• 2.    Предлагаемая модель данных отражает реальные информационные потребности инженерных и других служб хозяйства, участвующих в организации машиноиспользования и технического сервиса, а также в документировании и анализе этих процессов. База данных (знаний), реализованная на основе такой модели, помимо фиксирования стоимостных показателей позволит также осуществлять оценку эффективности и надёжности эксплуатируемой сельскохозяйственной техники. На основе рассматриваемой модели данных возможно создание информационной системы, реализующей элементы процессного управления парком машин на предприятии в соответствии с международными стандартами ISO серии 9000 или их отечественными версиями. Реализация процессного подхода в управлении эксплуатацией машин и их техническим сервисом может обеспечить экономию ресурсов и снизит непроизводительные простои машин.

• 3.    Автоматизация процессов управления эксплуатацией и техническим сервисом машин помимо получения чисто технико-экономического эффекта позволяет повысить культуру производства и оснастить рабочие места специалистов современным офисным оборудованием и многофункциональным программным обеспечением.

• 4.    Разработанную информационную модель с ядром базы данных инженерной службы следует рекомендовать разработчикам современных систем мониторинга и управления сельскохозяйственным производством. Их потенциал способен ускорить внедрение в производство перспективных ресурсосберегающих информационных технологий, обеспечивающих комплексный контроль технико-экономических показателей и показателей надёжности каждого технического объекта предприятия в режиме реального времени.