Автореферат (Повышение эффективности технологического обеспечения ремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированном управлении производственными ресурсами)

УДК 621.002На правах рукописиЗолотарев Алексей ВладимировичПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГООБЕСПЕЧЕНИЯ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГООБОРУДОВАНИЯ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ УПРАВЛЕНИИПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ РЕСУРСАМИСпециальность 05.02.08 – Технология машиностроенияАвтореферат диссертации на соисканиеученой степени кандидата технических наукМосква, 2017Актуальность работы. В основном производстве металлургическихпредприятий в непрерывном режиме используется сложное, крупногабаритноетехнологическое оборудование.

Поддержание его в работоспособном состояниивходит в обязанности ремонтных комплексов (РК) предприятий. Обеспечениенадлежащего уровня эксплуатационных свойств (ЭС) деталей технологическогооборудования основных цехов способствует получению высоких характеристикжизненного цикла продукции.Крупногабаритные, массивные узлы и детали, поступающие на ремонт, создаютзначительные (в том числе – встречные) грузопотоки в РК, и требуют большихвременных затрат на перемещение и установку на оборудование ремонтной группыиз-за необходимости использования подъемно-транспортных средств. Высокиетребования к качеству отремонтированных деталей (например, допуск диаметрабочки прокатных валков и отверстий под подшипники качения в опорных подушкахпо IT7, допуск соосности посадочных поверхностей прокатных валков не более 0,5 ммна длине 5000 мм и т.д.) сложно обеспечить на тяжелом и недостаточноавтоматизированном оборудовании РК.Возникновение ситуаций, требующих экстренного внепланового ремонтадеталей, характерное для металлургического производства, ведет к срыву плановтекущего ремонта, необходимости привлечения дополнительных производственныхресурсов, недостаточной загрузке, или, наоборот, перегрузке оборудования.Неэффективное использование имеющихся ресурсов резко увеличивает длительностьи стоимость ремонта.Попыткинеавтоматизированногорешениязадачиэффективногоиспользования ресурсов ремонтного производства не принесли желаемыхрезультатов.

Перспективы решения поставленной задачи возникли лишь споявлением автоматизированных систем управления производственными ресурсами(Enterprise Resource Planning, ERP).Базовые версии модулей автоматизации поддержки ремонта как зарубежных,так и отечественных систем данного класса, ориентированы, в основном, навыполнение сервисных функций. Существующие модули ERP-систем, связанные собеспечением распределения ресурсов при техническом обслуживании и ремонтах,лишь предоставляют возможности по составлению, и, отчасти, оптимизации плановремонта. Разработка методологического аппарата, повышающего эффективностьтехнологического обеспечения ремонта деталей металлургического оборудованияпри автоматизированном управлении производственными ресурсами являетсяактуальной научной задачей, решение которой имеет важное значение для экономикиРФ.

Сказанное делает актуальной тему представленной диссертационной работы.Степень научной разработанности темы исследования. Исследованиемизнашивающих воздействий и дефектов деталей металлургического оборудованиязанимались Авдеев В.А., Гордиенко А.В., Друян В.М. Методы устранения дефектов,в частности наплавку, изучали Касаткин Н.Л., Кузнецов Н.Д., Тонн Г.А., Ульман И.Е.Разработкой теории направленного формирования эксплуатационных свойствдеталей занимались Дальский А.М., Васильев А.С., Горленко О.А., Кондаков А.И.Проблемы планирования и ситуационного управления ресурсами ремонтногокомплекса изучали Лунев В.Е., О'Лири Д., Поспелов Д.А.1Цель работы.

Обеспечение качества ремонта деталей металлургическогооборудования при минимальных затратах ресурсов инвариантно производственнойситуации.Основные задачи исследования:1.Разработка методики вариативного формирования и ситуационнойреализации технологических решений (ТР) в РК.2.Разработка критериев эффективности ремонта деталей металлургическогооборудования.3.Разработка методики ситуационного управления ресурсами РК и еепрограммная реализация.4.Разработка практических рекомендаций по повышению эффективностиремонта деталей металлургического оборудования при автоматизированномуправлении производственными ресурсами.Научная новизна исследования заключается в выявлении закономерностейформирования ТР при ремонте деталей металлургического оборудования в условияхавтоматизированного ситуационного управления производственными ресурсами.Теоретическаязначимостьработызаключаетсявразработкеалгоритмического и методического обеспечения ситуационного управления ресурсамиремонтного комплекса, а также критериального аппарата селекции альтернативныхвариантов формируемых решений.Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций поповышению эффективности ремонта деталей металлургического оборудования приавтоматизированном управлении производственными ресурсами, программнойреализации и производственной апробации методики ситуационного управленияресурсами РК.

Внедрение на действующем предприятии пакета прикладных программситуационного управления ресурсами РК, и разработанных рекомендаций позволилоповысить качество ремонта деталей металлургического оборудования (роликовустановок непрерывной разливки стали (УНРС)) на 9 %, при снижении затрат на ремонти повышении надежности технологического обеспечения ЭС роликов.

Годовойэкономический эффект составил 5,5 млн. руб.Методы исследования. Использовались основные научные положениятехнологии машиностроения, проектирования технологических комплексов, научныеосновы металлургического (в частности, сталелитейного) производства, надежноститехнологического обеспечения ЭС, математическая статистика, теории принятиярешений, ситуационного управления, и управления ресурсами предприятия.Достоверность полученных научных результатов основывается на рациональновыбранных и примененных методах научного исследования, подтверждаетсярезультатами статистического анализа экспериментальных данных, совпадениемрезультатов производственного эксперимента с теоретически прогнозируемыми.На защиту выносятся следующие положения:- методика вариативного формирования и ситуационной реализации ТР в РК;- критерии эффективности ремонта деталей металлургического оборудования;- методика ситуационного управления ресурсами РК и ее программная реализация;2- практические рекомендации по повышению эффективности ремонта деталейметаллургическогооборудованияприавтоматизированномуправлениипроизводственными ресурсами.Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались наМеждународной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладныепроблемы модернизации современного машиностроения и металлургии» (Липецк,2012), на 6-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «БудущееМашиностроения России 2013» (Москва, 2013), на 4-й Всероссийской научнотехнической конференции с международным участием «Жизненный циклконструкционных материалов» (Иркутск, 2014), на 8-й Всероссийской конференциимолодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2015» (Москва,2015), на 9-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «БудущееМашиностроения России 2016» (Москва, 2016). Основные разделы диссертациидокладывались на научных семинарах кафедры технологий машиностроения МГТУимени Н.Э.

Баумана в 2011…2016 гг.Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 печатных работах, изкоторых 6 – в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.Общий объем публикаций 4,77 п.л. Список публикаций приведен в конце автореферата.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав,списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 191 страницу, в томчисле 127 страниц текста, 37 рисунков, 38 таблиц, список литературы из 116наименований и приложения на 64 страницах.Содержание работыВо введении обосновывается актуальность решаемой в диссертационнойработе научной задачи, формулируются основные идея и научная новизнаработы.Первая глава посвящена выявлению особенностей ремонта деталейметаллургического оборудования: объектов ремонта, видов дефектов, основныхТР и методов их формирования, а также поиску известных (существующих)методов оценки и критериев эффективности РК.Мировое производство стали превышает 1,2 млрд.

тонн в год. Привыплавке стали применяют УНРС производительностью 0,6…3 млн. тонн в год.По статистическим данным в металлургической промышленности процессытехнического обслуживания и ремонта занимают долю в себестоимостипродукции до 10…20 %, а по количеству занятого персонала до 30 %.Обеспечение надлежащего уровня ЭС деталей технологического оборудованияосновных цехов является гарантом получения высоких характеристикжизненного цикла продукции (Рис. 1).При эксплуатации детали и узлы металлургического оборудованияподвергаются комбинированному действию различных видов изнашивания(механического, термического, усталостного и др.).

Процессы изнашивания иосновные дефекты деталей рассмотрены в работах Л.А. Шапрана, Ф.Д. Кащенко,Р. Пасхольда и др.3Рис. 1. Жизненный цикл продукции металлургического производства и циклремонта технологического оборудованияПри ремонте крупногабаритных, массивных деталей (например, валков становгорячей прокатки, достигающих в длину 5000 мм, диаметром 500…3000 мм, массой1000…150000 кг.) применяют наплавочные проволоки мартенситно-аустенитной(Tubrodur ОК 15.73, Сhromecore 414N-O и др.), или мартенситно-ферритной структур(ВЕЛТЕК Н470) с последующей обработкой резанием, что позволяет повыситьресурс рабочих поверхностей в 1,5…4 раза.

Повышения ЭС достигают за счетприменения в наплавочном материале легирующих элементов Al, Cr, Ni, Mo, Si,образующих на поверхности твердые пленки окислов. Исследованию процессанаплавки посвящены работы С.В. Мазура, В.А. Короткова, П.О. Марущака.Маршрутные технологические процессы (МТП) ремонта проектируют, исходяиз обеспечения заданных ЭС исполнительных поверхностей деталей(износостойкости, контактной жесткости, прочности посадок и др.), в свою очередьзависящих от условий эксплуатации, формы, материала и показателей качестварабочих поверхностей, а также последовательности применения технологическихметодов в МТП.

Значительный вклад в исследования проблем надежностиобеспечения ЭС, технологической наследственности внесли работы А.М. Дальского,А.Г. Суслова, А.С. Васильева и др.В основе формирования ТР РК лежат: использование широкоуниверсальногооборудования,технологическиспециализированныхучастков,высокаяконцентрация переходов и стремление к уменьшению общего числа операций.Особенностью РК является неизменность номенклатуры ремонтируемых деталей вовремени, что дает возможность формирования базы ТР для выполненияповторяющихся задач ремонта. Вариативное формирование ТР часто невозможноиз-за директивного применения типовых МТП для групп конструктивно-подобных4деталей без учета условий эксплуатации. Доля механизированных ремонтных работсоставляет не более 23…25 %.

Производительность труда рабочих РК в 4…5 разниже производительности труда рабочих основных цехов.Для автоматизации планирования ремонтов на металлургическихпредприятиях применяют системы управления основными фондами (Enterprise AssetManagement, EAM), входящие в состав ERP-систем. Опыт практического внедренияEAM-систем на отечественных предприятиях металлургической промышленностиуказывает во многих случаях на завышенные ожидания их эффективности,поскольку как недостаточный, так и избыточный уровни разработанности системыведут к неоправданному росту затрат на ее приобретение и эксплуатацию.Выявлениюзакономерностейформированияинформационнойосновымашиностроительныхпроизводств,автоматизированногоуправленияпроизводственными ресурсами и функционального моделирования ТР сприменением стандарта IDEF0 посвящены работы Соломенцева Ю.М.,Митрофанова В.Г., Феофанова А.Н.