Простои технологического оборудования как одна из основных статей затрат
Как показывает практика, потери, связанные с обеспечением работоспособности машин в несколько раз превышают их первоначальную стоимость. Сюда не входит упущенная выгода, а так же альтернативные издержки (финансовые средства, потраченные на ремонт, и при прочих условиях могущие быть использованы для расширения производства, его модернизации, на цели маркетинга, реинжиниринга и т.п.).
Любые технические средства, помимо ремонта, требуют регулярного проведения технического осмотра (ТО). ТО и ремонт в совокупности дают значительное время простоя, которое для ряда производств превышает половину годового фонда рабочего времени. Неудивительно, что предприниматели стремятся к снижению времени простоя, что возможно только с повышением надежности технологического оборудования, неважно идет ли речь о промышленных сборочных роботах или простейших отрезных станках с ручным приводом.
Если рассматривать проблему более глобально, то приходим к выводу, что простои машин, их технические неисправности и возникающая потребность в ремонте губительны не только для отдельного предприятия, снижая его прибыльность, но и для общества, народного хозяйства, экономики в целом. Они оттягивают на себя дорогостоящие человеческие ресурсы, требуется наладить выпуск запасных частей и комплектующих.
К тому же вышедшая из строя деталь зачастую выбрасывается (даже если возможна ее переработка), что выводит из оборота значительные материальные ресурсы. Простои невыгодны никому: ни производителю, ни обществу в целом.
Сложности на пути повышения надежности
Повышение надежности технических объектов – это сложная, многоуровневая задача, включающая в себя проведение комплекса конструктивных, технологических и организационных мероприятия. Например, отмечается тенденция к повышению технической сложности станков, увеличению количества деталей, узлов и агрегатов промышленных станков, что необходимо для повышения качества выпускаемых на них изделий (датчики положения, давления, упоры, фиксаторы и прочие вспомогательные элементы).
Как известно, чем сложнее техническая система, тем выше вероятность ее выхода из строя, т.к. ее надежность зависит от каждого элемента. Более того, система – это нечто большее, чем совокупность ее элементов и подсистем, необходимо учитывать и то, как эти элементы взаимодействуют друг с другом.
Высокая сложность задачи требует для своего решения привлечения высококвалифицированных специалистов, обладающих широкими познаниями в области техники, математики (теории вероятности, математической статистики), триботехники, материаловедения, сопромата и т.д. Необходимо знание современных методов проектирования, производства и эксплуатации технологического оборудования. Вузы страны могут готовить только специалистов широкого профиля, без углублённой специализации (например, в области производства металлообрабатывающих станков или дорожно-строительной техники).
Создание машин, работающих в помещении и надежно защищенных от перепадов давления, температуры, требует совершенно иных навыков и познаний, чем проектирование строительной техники, оказавшейся под открытым небом в условиях высокой загрязненности воздуха (запыленности). Разумеется, разные элементы одного и того же станка испытывают разные типы нагрузок, например гильотинные ножницы и микропроцессор одного и того же режущего станка с ЧПУ.
Уровни обеспечения надежности конструкции
Первым уровнем обеспечения (повышения) надежности становится конструирование. На этой стадии конструктору придется решить множество противоречивых задач по обеспечению высокой работоспособности, широкого функционала и приемлемой стоимости технических средств. Среди инженеров известна легенда, когда перед автомобиле- и самолетостроителями была поставлена одна и та же задача: создать автомобиль, который бы весил около 1200 кг и отвечал заданным техническим параметрам по надежности.
В результате первые предложили машину весом 1500 кг, а вторые – 800. Казалось бы, авиастроители разработали более удачную конструкцию, но не был учтен фактор цены. Пример наглядно демонстрирует, что одна и та же техническая задача может быть решена разными способами с разной степенью эффективности. И конструктор должен обладать самыми широкими познаниями, простирающимися далеко за область его специализации, иначе на выходе может получиться крайне дорогостоящее изделие.
На техническом уровне нужно обеспечить высокую надежность каждого элемента оборудования. Известно, что советские подводные лодки часто оснащались недостаточно качественными приборами и отдельными элементами, узлами и агрегатами (это хорошо продемонстрировано в американском фильме «К-19», где один из героев сетует, что «… На рублевую нагрузку ставится трехкопеечный прибор…»), результатом чего становился их выход из строя прямо в океане, на боевом дежурстве. В теории надежности существует правило, согласно которому работоспособность всей системы определяется как произведение надежностей каждого ее элемента.
Предположим, что она у каждого элемента составляет 0,999, а вся конструкция состоит из сотни таких элементов, тогда общая надежность = 0,999^100=0,905. Но представим, что у всего одного элемента она равна 0,5 и тогда: 0,999^99*0,5=0,453. По этой причине, например, микропроцессорная техника в промышленном оборудовании не оснащается вентиляторами (куллерами) для охлаждения.
На организационном уровне необходимо обеспечить условия работы, наиболее благоприятные для функционирования системы, например, защитить ее от проникновения пыли, перепадов температуры или повышенной влажности, тем более, от точечного скопления влаги (для развития коррозии наиболее благоприятны условия «вода – кислород – металл»). Конечно же, оборудования должно использоваться для работы с нагрузками, не выше заданных.