Управление техническим состоянием в процессе эксплуатации изделий предполагает проведение ремонтно-восстановительных мероприятий (РВМ). В настоящее время получила широкое распространение система РВМ по фактическому состоянию [3]. Применение данной системы требует наличия достаточной информации о фактическом состоянии объекта, а также методического аппарата обоснования видов и объемов ремонтно-восстановительных мероприятий, выполнение которых обеспечит достижение требуемого технического состояния при наличии ограничений на выделяемые для проведения РВМ ресурсы. Решение задачи планирования РВМ предполагается на основе разработки имитационной модели, отражающей процессы и параметры формирования программы РВМ.
Цель исследования заключается в построении имитационной модели формирования рациональной программы РВМ как основы методики планирования мероприятий по управлению техническим состоянием изделия.
Объект исследования. В качестве объекта исследования в настоящей статье рассматриваются инженерные системы (ИС), предназначенные для обеспечения потребителей теплом, водой [1].
Состояние эксплуатируемых инженерных систем в настоящее время достигло критического уровня и требует принятия организационно-технических мер, направленных на повышение эффективности планирования и проведения ремонтно-восстановительных мероприятий, в частности реконструкции, модернизации и различных видов ремонтов.
Планирование мероприятий по реконструкции и ремонту ИС предполагает формирование программы ремонтно-восстановительных мероприятий (РВМ) и разработку конкретных организационно-распорядительных документов.
Исходные предположения и допущения метода исследования
В общем виде диалектическое противоречие данного исследования состоит в том, что, с одной стороны, требуется обеспечить требуемый уровень эффективности функционирования инженерных систем зданий и сооружений, а с другой стороны, его необходимо достичь в условиях ограниченного финансирования и ограничений по срокам вывода объектов из эксплуатации.
При разрешении проблемы оптимальной организации комплекса РВМ возникают задачи обоснования номенклатуры наиболее критичного с точки зрения последствия потенциальных отказов оборудования ИС, определения видов и объемов мероприятий по восстановлению при наличии ограничений на выделяемые ресурсы.
Выполненный анализ методов оценки опасности отказов позволил выделить метод FMEСA-анализа, известного у нас в стране как метод анализа видов, последствий и критичности отказов (АВПКО) [4, 5, 6].
Метод АВПКО отличается тем, что позволяет формировать массивы исходных данных для планирования технического обслуживания и ремонтов объектов, существенно отличающихся по конструктивному исполнению, продолжительности эксплуатации и физическим принципам функционирования.
Процедуры планирования РВМ представляется возможным представить с помощью имитационной модели, позволяющей отразить отдельные процессы формирования программы РВМ и связи между ними [8].
Разработка модели
Разработка модели планирования ремонтно-восстановительных мероприятий строится на основе следующих предпосылок.
Система A включает подсистемы {ai}, , каждая из которых состоит из некоторого числа агрегатов ai = {aij}, . Состояние подсистемы и агрегата характеризуется показателем возможного ущерба Ui и Uij соответственно, который может быть нанесен в случае отказа системы или агрегата. Значения Uij определяются на основе результатов экспертного опроса. Значения ущерба подсистемы Ui определяется в соответствии с выражением
(1)
Выполнение комплекса ремонтно-восстановительных мероприятий на системе приводит к снижению величины возможного ущерба со стороны тех элементов инженерной системы, которые подвергнуты РВМ. Для отдельного агрегата ИС снижение ущерба можно представить в виде выражения
(2)
Содержание РВМ характеризуется, во-первых, перечнем объектов, подвергаемых РВМ; во-вторых, ν-м видом ремонтно-восстановительных мероприятий, которые отражаются матрицей ; в-третьих, объемом мероприятий , соответствующих видов воздействий ν.
Совокупность элементарных решений образует матрицу ξ-го варианта управленческого решения (УР)
(3)
Для системы A формируется совокупность Wξ,, соответствующая ξ-му варианту управленческого решения, элементами которой являются объемы расходования различных видов ресурсов для максимально полного устранения опасности ущерба :
(4)
Основанием для формирования матрицы (4) служат сметы на выполнение РВМ.
Задача в формализованном виде представляется следующим образом.
Необходимо найти такoе управленческое решение Δξ, чтобы
, (5)
где Z – степень снижения возможного ущерба после проведения РПМ, в соответствии с выбранным УР Δξ, при условии Z > Zmin; C – стоимость ресурсов, причем выделяемый объем ресурсов ограничен, т.е. С ≤ Сдоп.
Рис. 1. Модель формирования программы РВМ
Значения показателей определяются с помощью следующих выражений
(6)
где sijμ – стоимость единицы μ-го вида ресурса при проведении РВМ на j-м агрегате i-й подсистемы.
Модель выбора рациональной программы РПМ, отражающая состав и взаимосвязь процедур, представлена на рис. 1.
Снижение критичности дефекта после выполнения управленческого воздействия δv следует определять по формуле
(7)
где – агрегат k-го класса l-го типа; dµ – дефект µ-го вида агрегата данного класса и типа.
Для определения эффективности решения выполняется оценка стоимости проведения РВМ. Для этого предлагается воспользоваться ресурсным методом оценки прямых затрат Спз на проведение РВМ [7]:
(8)
где С1озп – сметная стоимость одного человеко-часа трудозатрат; Тр – трудозатраты в человеко-часах; СМJ – сметная стоимость строительного материала; VМJ – сметный объем строительного материала; m – количество видов применяемых строительных материалов; СЭi – стоимость машино-часа строительной машины; ТЭi – время эксплуатации строительной машины; n – количество машин, участвующих в строительстве.
Эффективность проводимых мероприятий оценивается показателем (5).
Процедура выбора рационального управленческого решения с использованием предложенной модели осуществляется в соответствии с алгоритмом (рис. 2).
На основании алгоритма выбора рационального управленческого решения формируется программа РВМ и конкретные организационно-технические документы.
Результаты исследования и их обсуждение
Принятый в качестве метода оценки технического оборудования инженерных систем метод АВПКО позволяет выявить наиболее критичные с точки зрения возможного ущерба потенциальных отказов агрегатов и выполнить их ранжирование по критерию критичности. Введенный показатель величины возможного ущерба позволяет оценить результативность комплекса РВМ, планируемых к проведению на инженерных системах. Предложенная имитационная модель отражает процессы формирования исходных данных для планирования РВМ, получения значений величины ущерба, стоимости проведения варианта программы РВМ, оценки эффективности варианта и процедуры выбора оптимальной программы по заданным критериям.
Рис. 2. Алгоритм выбора рационального управленческого решения
Выводы
Инженерные системы зданий и сооружений предназначены для обеспечения нормальных условий функционирования технологического оборудования и жизнедеятельности персонала. В настоящее время состояние инженерных систем в стране оценивается как критическое. Их ресурс выработан на 60–80 %. Требуется проведение масштабных ремонтно-восстановительных мероприятий, причем в условиях жестких ограничений на выделяемые ресурсы.
Предложен подход и инструменты, позволяющие осуществить обоснованный выбор программ ремонтно-восстановительных мероприятий на инженерных системах, учитывая их особенности.
Применение предложенной модели обеспечивает повышение эффективности технической эксплуатации инженерных систем.