На правах рукописи

ЦАРЕВ Игорь Борисович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕЗЕРВА ЗАПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ РАЙОННОГО УРОВНЯ

ПО РЕМОНТУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В АПК

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии

и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Челябинск - 2009

Работа выполнена на кафедре Электрические машины и эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве ФГОУ ВПО Челябинский государственный агроинженерный университет.

Защита диссертации состоится л24 апреля 2009 г., в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при Челябинском государственном агроинженерном университете по адресу: 454080,
г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан л21 марта 2009 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО ЧГАУ л20 марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Басарыгина Е.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в сельском хозяйстве, ежегодно направляется в ремонт около 20% парка электродвигателей, в связи с чем остро стоит проблема обеспечения их ремонтопригодности. Важнейшим фактором обеспечения ремонтопригодности являются запасные элементы (ЗЭ). Известны четыре подхода к созданию резерва ЗЭ: нормативный; подход, основанный на расчете количества ЗЭ исходя из условия достаточности; создание резерва ЗЭ на базе теории массового обслуживания; резервирование ЗЭ на основе теории управления запасами. Общим недостатком первых трех методов является игнорирование экономических статей расходов при создании резерва. Теория управления запасами исходит из экономической оптимальности системы закупок, транспортировки, хранения ЗЭ и ликвидации последствий возможной недообеспеченности потребителей. В рамках теории управления запасами вопросы оптимизации резерва ЗЭ электроремонтных предприятий изучены недостаточно.

Работа выполнена в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006 - 2010 гг. (Проблема IX. Научное обеспечение повышения машинно-технологического и энергетического потенциала сельского хозяйства России), одобренной Президиумом РАСХН 16.11.06 и Межведомственным координационным советом по формированию и реализации программы 19.10.06.

Цель исследования. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта электродвигателей специализированными предприятиями районного уровня в АПК путем оптимизации резерва ЗЭ, исходя из теории управления запасами.

Из поставленной цели вытекают задачи исследования:

1. Разработать модель управления запасами, необходимыми для функционирования специализированных предприятий по ремонту электродвигателей районного уровня.

2. В условиях указанных предприятий теоретически обосновать выражения для отдельных составляющих затрат, связанных с созданием запаса основной номенклатуры, которой является обмоточный провод.

3. Получить функцию затрат на основную номенклатуру, исходя из которой разработать методику оптимизации резерва ЗЭ на специализированных предприятиях районного уровня по ремонту электродвигателей в АПК.

4. Разработать технические средства ускоренных испытаний скорости изменения параметра технического состояния (ПТС) подшипников электродвигателя для количественной оценки их спроса.

Объект исследования. Процесс планирования резерва ЗЭ на предприятиях по ремонту электродвигателей районного уровня и процесс ускоренных испытаний подшипников электродвигателей.

Предмет исследования. Закономерности, связывающие объем и момент поставок ЗЭ предприятиям районного уровня по ремонту электродвигателей со спросом на ЗЭ и экономическими показателями, а также скорость изменения ПТС подшипников электродвигателей в зависимости от изнашивающих факторов окружающей среды.

Научная новизна основных положений, выносимых

на защиту

1. Для условий ремонта на специализированных предприятиях районного уровня по восстановлению электродвигателей получены аналитические зависимости, связывающие экономические показатели, период и уровень пополнения склада основной номенклатурой и интенсивность спроса на нее с затратами, которые обусловлены:

- омертвлением денежных средств, вложенных в невостребованную в течение периода поставок основную номенклатуру;

- отчислением денежных средств в фонд заработной платы бездействующим рабочим в случае простоя ремонтного предприятия, вызванного недостаточностью созданного запаса обмоточного провода;

- штрафами, которые платит ремонтное предприятие в случае несвоевременного обслуживания потребителей.

2. На запасы основной номенклатуры получена функция затрат в единицу времени, которая приведена к виду, допускающему численную оптимизацию.

3. Разработана методика оптимизации резерва ЗЭ на специализированных предприятиях районного уровня по ремонту электродвигателей.

4. Разработаны технические средства для ускоренных испытаний скорости изменения ПТС подшипников электродвигателей при передаче крутящего момента с помощью муфты. Новизна этих средств подтверждена патентом РФ.

Практическая ценность работы и ее реализация

1. Внедрение разработанной методики оптимизации резерва ЗЭ на предприятиях районного уровня по ремонту электродвигателей сводит к минимуму экономические затраты, связанные с созданием этого резерва.

2. Использование разработанной для ЭВМ программы снижает затраты времени на определение оптимальных параметров стратегии управления запасом обмоточного провода в зависимости от спроса и экономических показателей.

3. Разработанная экспериментальная установка позволяет на порядок, по сравнению с эксплуатационными наблюдениями, сократить сроки получения информации о скорости изменения ПТС подшипников электродвигателя в зависимости от воздействия изнашивающих факторов окружающей среды.

4. Внедрение разработанной методики оптимизации резерва ЗЭ на предприятии ИП Абрамов Кетовского района Курганской области обеспечило годовой экономический эффект в размере 230 тысяч рублей в ценах 2007 года.

5. Материал теоретических и экспериментальных исследований по теме Прогнозирование резерва ЗЭ специализированных предприятий районного уровня по ремонту электродвигателей в АПК используется в курсе лекций по дисциплине Эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и одобрены на 43 - 46, 48-й научно-технических конференциях Челябинского государственного агроинженерного университета (г. Челябинск, 2004 - 2007, 2009 гг.); на 19-й международной межвузовской школе-семинаре Методы и средства технической диагностики (г. Йошкар-Ола, 2006 г.); на 5-й международной научно-технической конференции Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве (г. Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе две в изданиях, рекомендуемых ВАК, и один патент на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего в себя 119 источников, и четырех приложений. Работа изложена на 152 страницах, в том числе 144 страницы основного текста; содержит 19 рисунков и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, указаны цель, объект, предмет, научная новизна и практическая ценность исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, дана общая характеристика работы.

В первой главе Состояние вопроса и задачи исследования рассмотрены возможные пути повышения эксплуатационной надежности электрооборудования с.-х. предприятий и представлен анализ сложившихся на сегодняшний день методов резервирования ЗЭ.

Работоспособность электродвигателей зависит от большого количества факторов. Поэтому повышение их эксплуатационной надежности требует системного подхода, который был впервые предложен Г.П. Ерошенко и получил дальнейшее развитие в работах В.А. Буторина. Согласно этому подходу обобщенный предмет теории эксплуатации можно представить в виде структурной схемы, согласно которой он включает в себя источник электроэнергии, электроприемник, технологический объект, службу эксплуатации и ремонтный завод (ИЭТСР). Место настоящей работы входит в подсистему Ремонтный завод - электрооборудование системы ИЭТСР и связано с разработкой документации по оптимизации резерва ЗЭ ремонтного предприятия.

Проблемой резервирования электрооборудования занимались Н.Н. Сырых, В.А. Буторин, Л.М. Рыбаков, О.И. Хомутов, И.А. Пястолова, Р.В. Банин, В.И. Силаев и др. Используемые в настоящее время на практике подходы к резервированию ЗЭ не лишены ряда недостатков.

Нормативный подход носит среднестатистический характер, поэтому не может учитывать конкретные условия эксплуатации электрооборудования отдельных хозяйств, районных и областных объединений, которые выражаются в различном спросе на ЗЭ.

При создании резерва ЗЭ, исходя из условия достаточности, задаются вероятностью того, что он не будет исчерпан в течение цикла поставок. Произвольный выбор этой вероятности экономически не оправдан. Величина созданного резерва ограничена затратами на хранение ЗЭ и упущенным доходом, который мог бы быть получен при вложении средств, омертвленных в невостребованных за цикл поставок ЗЭ. Вместе с тем недостаточное количество ЗЭ приводит к материальным потерям из-за простоя ремонтного предприятия и несвоевременного обслуживания потребителей.

К ограничениям способа создания резерва на базе теории массового обслуживания относятся то, что такой подход применим к резервированию только однотипных изделий с известной интенсивностью отказа и восстановления, а также невозможность учитывать экономические условия, складывающиеся при обслуживании.

Наиболее перспективным представляется создание резерва ЗЭ на основе теории управления запасами. Вместе с тем аспекты оптимального резервирования ЗЭ для предприятий по ремонту электродвигателей в свете указанной теории разработаны недостаточно и требуют дальнейшего развития.

Во второй главе Теоретические предпосылки оптимизации резерва запасных элементов специализированных предприятий районного уровня по ремонту электродвигателей в АПК обоснован выбор наиболее рациональной для районных предприятий стратегии управления запасами. Получены аналитические выражения для отдельных составляющих затрат, связанных с оптимизацией основной номенклатуры, и на их основе найдена функция затрат в единицу времени. Рассмотрена оптимизация ЗЭ смежных номенклатур.

Спецификой предприятий по ремонту электродвигателей районного уровня является возможность выделения номенклатуры, которая в стоимостном исчислении является подавляющей. Такой номенклатурой является обмоточный провод. Это позволяет произвести строгую оптимизацию только для него, а смежные номенклатуры поставлять совместно с основной, с общим для всех периодом.

Наиболее рациональной стратегией управления запасом основной номенклатуры является стратегия, при которой склад пополняется до фиксированного уровня n в начале каждого фиксированного промежутка времени - периода T поставок. Уровень ni пополнения склада i-й смежной номенклатурой рассчитывается по формуле

, (1)
где i, - интенсивности спроса на i-ю смежную и основную номенклатуру соответственно.

В качестве модельных представлений принято, что поток заявок на ЗЭ, поступающий на пункт их хранения, является случайным пуассоновским процессом; система снабжения однокаскадная, с неисчерпаемым источником ЗЭ и мгновенным восполнением запаса. В рамках принятой модели получены выражения для отдельных составляющих затрат на запасы основной номенклатуры.

Затраты на транспортировку Lтр и хранение Lхр обмоточного провода не являются случайными, т. к. их можно спланировать заранее. Они описываются следующими выражениями:

;, (2)
где Стр, Схр - стоимостные коэффициенты, которые определяются по данным бухучета.

Затраты Lо на омертвление денежных средств, вложенных в невостребованный за период поставок обмоточный провод, - величина случайная, т. к. зависит от случайного числа X заявок, поступивших на пункт хранения в течение периода:

; ;, (3)

где Со - потери от омертвления денежных средств, вложенных в одну условную деталь, под которой понимают 4,5 кг обмоточного провода, необходимого для одного условного ремонта, т. е. ремонта асинхронного электродвигателя мощностью 5,5 кВт; Сд - стоимость одной условной детали; E - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений в условиях сельского хозяйства.

Убытки Lпр, вызванные возможным простоем ремонтного предприятия, связанные с отчислением денежных средств в фонд заработной платы простаивающим рабочим, также являются случайной величиной, т. к. зависят от случайного момента времени tn подачи заявки на последнюю n-ю условную деталь. Убытки, вызванные простоем, описываются выражением:

, (4)

где Спр - убыток, вызванный простоем предприятия в течение одних суток.