Полный текст

В промышленном секторе химического, топливно-энергетического, целлюлозно-бумажного производства характер непрерывного технологического процесса глобально влияет на организацию всей деятельности предприятия. Огромную роль в достижении высоких производственных показателей играет техническое состояние оборудования, для обеспечения исправности и работоспособности которого необходимо развертывание комплексной системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Непрерывный производственный процесс обладает рядом особенностей, которые влияют на организацию системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Особенности организации непрерывного производства В рамках рассматриваемой проблемы необходимо определить ключевые особенности организации непрерывного производства, которые напрямую или опосредованно влияют на выстраивание комплексной системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Одной из самых главных особенностей является прямоточность производственного процесса, при которой обеспечивается кратчайший путь движения предметов труда от запуска сырья и материалов до получения готовой продукции [1]. С точки зрения И.А. Норицына [2], непрерывные процессы - это процессы, осуществляемые в режиме, который «прерывать или останавливать нельзя и работа поэтому производится круглосуточно без выходных и праздничных дней». Следующей отличительной чертой является строгая взаимоувязанность всей производственной системы (в том числе и системы ТОиР), характеризующаяся высокой производительностью технологической установки [3]. Кроме того, такая система имеет мощные потоки вещества и энергии, параметры, количество и соотношение которых должны строго соблюдаться для получения продукции в заданном количестве и качестве. Это неотъемлемое условие для обеспечения непрерывности технологического процесса. Вышеперечисленные особенности повышают требования к автоматизации процессов производства продукции и их оптимизации по одному из основных технико-экономических критериев - технологической себестоимости, т.е. предполагают использование автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП). В непрерывном технологическом процессе даже кратковременный простой обходится в десятки тысяч рублей в час, а, если учесть возможные срывы поставок продукции потребителям из-за отсутствия минимальных складских запасов для этого, стоимость простоя может увеличиться в несколько раз. Непрерывный тип производства обеспечивает большой выпуск однородной продукции и высокий уровень специализации как предприятия в целом, так и его отдельных производств, например в химическом производстве. В отличие от дискретных производств, где эффект часто достигается и при автоматизации небольших групп производственных бизнес-процессов даже на отдельных участках, на непрерывных производствах, по оценке многих экспертов [4], эффект становится заметным только в случае комплексного внедрения изменений в производственной системе, причем этот эффект выражается не только качественно (улучшение производственной культуры, повышение слаженности работы производственных бригад и ремонтного персонала, ясность правил и разграничение обязанностей и ответственности), но и количественно (повышение производительности технологической линии, снижение процентного содержания продукции, несоответствующего качества (брака), снижение количества аварийных простоев и др.). Если углубиться в особенности технологических операций, то по характеру протекания во времени они подразделяются на непрерывные и периодические. К непрерывным относятся такие операции, которые осуществляются в системе непрерывно работающих аппаратов с перемещением сырья и полупродуктов из одного аппарата в другой по ходу технологического процесса. Очевидно, что в контексте реального производственного предприятия невозможно представить организацию, в которой функционируют только непрерывные процессы, зачастую присутствует существенная доля периодических (непостоянных, производящихся через определенные или изменяющиеся промежутки времени) и других (например, случайных) [3]. Следующей характеристикой предприятий непрерывного характера производства является стремление к синхронизации материальных и сопутствующих ему информационных потоков и потоков услуг, а также оптимизация их количественных и качественных параметров, нарушение или пренебрежение которыми влечет за собой, например, повышение загруженности технологической линии, складских запасов, что ограничивает свободу действий для проведения обслуживающих операций, организации плановых остановов. Нарушение принципа пропорциональности, заключающегося в адекватном соотношении производительности и производственной мощности между основными и вспомогательными цехами и участками как взаимосвязанными звеньями производства, способствует возникновению узких мест на одних стадиях, участках производства при наличии резервов по остальным, что выражается, например, в снижении качества химических реакций и выпускаемой продукции [3]. В работе М. Левина [5] особенностью процессов технического обслуживания и ремонта оборудования в непрерывном производстве названо расположение оборудования в границах одного территориального образования предприятий разных отраслей при жесткой технологической взаимосвязи (трубо- или электропроводами) и режимной - между собой и с оборудованием потребителей (предприятий, организаций и населения). Итак, непрерывность производственного процесса обусловливает его прямоточность, автоматизацию, ритмичность [6], безостановочность, технологическую сложность и взаимоувязанность, присутствие мощных потоков веществ и энергии, их пропорциональности, дороговизну простоя, специализацию как всей технологической линии, так и ее составляющих, сложность оценки эффективности от изменений составляющих техкомплекса, присутствие периодических и случайных операций наряду с непрерывными, синхронизацию потоков, территориальную локализацию. Организационные подходы к техническому обслуживанию и ремонту оборудования в непрерывном производстве В любом подходе техническое обслуживание и ремонт оборудования возможны только лишь на остановленном оборудовании в соответствии с правилами техники безопасности, что можно схематически отразить на условном графике протекания во времени останова оборудования для проведения технического обслуживания и ремонта оборудования (рис. 1). Основная цель при проведении этого мероприятия - максимально эффективное использование отведенного для обслуживания времени, т.е. проведение требуемого количества работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования с требуемым качеством. Сокращение времени между остановом и запуском без потери качества и количества работ будет способствовать сокращению упущенной выгоды в виде непроизведенной продукции за время простоя. Рис. 1. Протекание во времени останова оборудования для проведения технического обслуживания и ремонта оборудования: 1 - работа оборудования, технологический процесс; 2 - останов оборудования; 3 - проведение ТОиР оборудования на остановленном оборудовании; 4 - запуск оборудования; t - время Науке и практике известны на данный момент 3 подхода к выстраиванию систем технического обслуживания и ремонта технологического оборудования: 1. Планово-предупредительный ремонт. 2. Ремонт по фактическому состоянию. 3. Ремонт в случае отказа (события). Планово-предупредительный ремонт - ремонт, выполняемый в целях предупреждения ускоренного износа, появления неисправностей и выхода из строя отдельных деталей, узлов, агрегатов, приборов, связанный с их принудительной заменой и осуществляемый в соответствии с заранее установленными сроками [7]. Основой организации системы планово-предупредительного ремонта является предупреждение прогрессирующего износа технологического оборудования, устранение возможности случайного выхода его из строя и осуществление предварительной подготовки ремонтных работ, тем самым увеличение времени его полезной работы, уменьшение интенсивности износа нефтяного оборудования и повышение качества ремонтных работ. Согласно ГОСТ 18322-2016[3] структуру технического обслуживания и ремонта оборудования в системе планово-предупредительного ремонта можно изобразить схематично (рис. 2) [8, 9]. Первая составляющая - техническое обслуживание - всегда плановое, проводящееся ежесменно и периодически, а 2-я и 3-я составляющие - текущий и капитальный ремонт - бывают планово и непланово (аварийно) [10]. Применение системы планово-предупредительного ремонта на предприятиях с непрерывным типом производства предполагает использование информации о состоянии технологического оборудования, которая систематизируется и поступает в соответствующие производственные и сервисные Рис. 2. Структура системы планово-предупредительного ремонта подразделения. В дальнейшем полученная информация позволяет планировать и выполнять ремонты и техническое обслуживание без остановки производства. В результате разработки годового графика ППР для любого оборудования определяется длительность межосмотрового периода в структуре ремонтного цикла. Таким образом, годовой график диагностических осмотров оборудования следует строить исходя из графика ППР, намечая диагностику вместо осмотров, текущих ремонтов, средних ремонтов, ремонтов капитальных. Диагностический осмотр следует проводить по карте осмотра, разработанной для каждой разделенной на узлы физической единицы оборудования [11]. Система планово-предупредительного ремонта подразумевает рациональное распределение обслуживающего персонала, запасных частей, расходных материалов, инструмента, вспомогательного дополнительного оборудования. Система планово-предупредительных ремонтов имеет и ряд недостатков: недоиспользование ресурса деталей, что приводит к завышению общего количества, а следовательно, и суммарной трудоемкости ремонтных работ; выполнение обязательных видов и периодичности работ (текущий, средний и капитальный ремонты), которые регламентированы на основе среднестатистических отраслевых данных, данных производителя технологического оборудования, но эти данные не отражают фактической потребности в техническом обслуживании и ремонте конкретной единицы оборудования [12]; отсутствие единых технологических нормативов производителей оборудования, вследствие чего взаимозаменяемость агрегатов, деталей становится невозможной и повышается сложность выстраивания в единый технологический поток оборудования различных производителей. Общая практика управления техническим обслуживанием и ремонтом на предприятиях с непрерывным процессом производства предполагает различные варианты эксплуатации оборудования. При использовании стратегии планово-предупредительных ремонтов обычно задан фиксированный межремонтный интервал, в течение которого отсутствуют ремонтные работы. Попытка продлить период эксплуатации может привести к возрастанию рисков возникновения отказов и возможных потерь. С целью снижения ущербов от простоя производства момент наступления очередного отказа можно спрогнозировать на основе критических значений, например, вибрации, температуры, потребления электроэнергии, изменения момента вращения и т.д. Соответственно, отказ предотвращается путем своевременной остановки технологического процесса и заменой неисправного узла [13]. В этом заключается сущность стратегии обслуживания оборудования по фактическому состоянию. Итак, техническое обслуживание по фактическому состоянию - комплекс сервисных и ремонтных операций, выполняемый с плавающей периодичностью, зависящей от показаний, полученных в результате контроля технического состояния детали, узла, агрегата, прибора. В. Сиваков приводит [14] статистические данные, согласно которым до 40 % материальных потерь на предприятиях химической промышленности непрерывного производства вызваны отказами оборудования и ошибками при проектировании. Снижение отказов оборудования достигается решением задач технического диагностирования. Для диагностирования технического состояния узлов элементов применяется вибрационный метод (преимущественно) и следующие методы неразрушающего контроля: ультразвуковой, вихретоковый, капиллярной (цветной) дефектоскопии. Вибрационными методами выявляются как местные (ослабление стыков, нарушение исправности узлов машин), так и общие для аппаратов дефекты (пониженная жесткость металлоконструкции, отклонения от вертикального положения, общий износ толщины стенок и опорных конструкций, нарушение режимов загрузки сырья и, например, выдувки целлюлозной массы). Другие методы диагностирования дополняют вибрационные методы и применяются для выявления местных дефектов стенок аппаратов в виде трещин, подрезов, коррозионных повреждений [14]. При использовании стратегии ремонтов по техническому состоянию за счет постоянного мониторинга технического состояния оборудования (подробно описанного на примере Краснокамской бумажной фабрики «Гознак» в работе В.А. Дубатова и А.А. Санникова [15]) его эксплуатация ведется в течение времени, когда обеспечивается заданная вероятность безотказной работы. Однако при оперативном управлении техническим обслуживанием и ремонтом не все детали, узлы и агрегаты равнозначны с позиций безотказности работы оборудования. Лишь некоторые из них нуждаются в тщательном диагностировании для определения своего предельного состояния, что исключает единообразный подход к различным устройствам в составе машин [12]. При использовании стратегии ремонтов по техническому состоянию за счет постоянного мониторинга технического состояния оборудования его эксплуатация ведется в течение времени, когда обеспечивается заданная вероятность безотказной работы. В системе обслуживания по техническому состоянию, по Н. Анцевой [1], для каждого станка разрабатывается свой план ремонтного обслуживания, включающий назначение периодичности контроля технического состояния и назначение критических уровней отклонений критериев предельного состояния от нормативов, при превышении которых требуется обслуживание оборудования. После восстановления (планового или по отказу) план контрольных осмотров возобновляется, т.е. назначаются новые сроки контрольных осмотров. Таким образом, ремонтные работы производятся только при снижении прогнозируемых параметров до предельно допустимого значения, т.е. используется принцип предупреждения отказов с обеспечением максимально возможной наработки изделий при минимальных эксплуатационных затратах. При этом проводятся работы по техническому обслуживанию с регламентированной периодичностью в соответствии с фактическим состоянием оборудования. Техническое обслуживание в случае отказа (события) выражается в проведении комплекса мероприятий по ТОиР, когда оборудование ремонтируется (или заменяется) по причине его отказа и невозможности его дальнейшего использования [16-18]. Технически это оправданно для некоторых видов оборудования, если его элементы выходят из строя случайно, вне зависимости от длительности их работы; экономически - когда последствия поломки незначительны, а меры профилактики стоят дороже замены отказавшего узла или устройства [19]. Данная стратегия частично реализуется в форме внеплановых ремонтов после отказов [20], и применять ее в качестве основной системы технического обслуживания и ремонта оборудования промышленного предприятия с непрерывным производством нецелесообразно ввиду многократно увеличивающихся потерь и высокой доли непредсказуемости, так как сначала происходит отказ, а затем следуют незапланированные и неподготовленные заранее анализ неисправности, комплектование ремонтного персонала и непосредственное устранение. Заключение При анализе доступной научной литературы были показаны особенности непрерывного характера производства промышленных предприятий. После определения особенностей процессов проведения технического обслуживания и ремонта оборудования в контексте непрерывного производства были рассмотрены и охарактеризованы популярные подходы к ведению этой деятельности. Результаты проведенной работы показывают, что система технического ремонта и обслуживания технологического оборудования по фактическому состоянию является более оптимальной, эффективной для непрерывных типов производств. Однако при выстраивании процессов на практике действовать строго в рамках правил 1 подхода к проведению ТОиР представляется труднореализуемо. В непрерывном производстве существует множество технологических и организационных ограничений, поэтому выстраиваемая система ТОиР должна быть гибкой, учитывающей особенности непрерывного производства и адаптивной ко всем возникающим ситуациям, использующей принципы различных рассмотренных подходов. Сделанные выводы будут являться базой для последующих исследований проблематики повышения качества технического обслуживания и ремонта технологического оборудования в непрерывном производстве с учетом результатов данной работы, а также для построения типовой организационной структуры сервисной службы предприятия, разработки системы подробных бизнес-процессов ТОиР оборудования с использованием современных методов оптимизации производственных процессов и технических средств, повышающих производительность труда.

Об авторах

В. А Иванов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

А. А Фещенко

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 81

PDF (Russian) - 138

Ссылки

• Ссылки не определены.