ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПАСОВ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ПРЕДПРИЯТИЯХ ЭНЕРГЕТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
Харлампенков Е.И.
Доцент, Кандидат технических наук, Кемеровский институт (филиал) РЭУ им. Г.В. Плеханова
ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПАСОВ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ПРЕДПРИЯТИЯХ ЭНЕРГЕТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
Аннотация
Формирование запасов и их оптимизация является важнейшей логистической задачей. При формировании запасов материально-технических ресурсов в предприятиях энергетики сферы ЖКХ предложено использовать инструменты теории надежности с целью оценки выхода из строя элементов котельных установок и планирования закупок запасных частей для их восстановления. В работе проведен анализ вероятности нахождения оборудования в работоспособном состоянии, расчет уровня запасов для замены и ремонта оборудования. Предложены методики расчета аварийных запасов на предприятии и формирования запасов с использованием номенклатурного справочника.
Ключевые слова: логистика, управление запасами, оценка вероятности работоспособности оборудования, интенсивность отказов, методика управления запасами.
Kharlamenkov E.I.
Associate Professor, PhD in Engineering, Kemerovo Institute (branch) Plekhanov Russian economic University
THE FORMATION OF RESERVES OF MATERIAL RESOURCES IN THE ENERGY COMPANIES USING THE THEORY OF RELIABILITY AND DURABILITY OF MACHINES AND EQUIPMENT
Abstract
Stock formation and their optimization is the most important logistics ass is whose. In the formation of stocks of material and technical resources in companies ener-getica of housing and public utilities proposed to use the tools of reliability theory to assess the failure of elements of boiler plants and planning procurement supply of various parts to repair them. In work the analysis of the probability of the equipment in working condition, the calculation of the level of reserves for replacement and repair of equipment. The proposed methodology for calculating emergency reserves in business, and Fort-strong stocks using the nomenclature of the Handbook.
Keywords: logistics, inventory management, evaluation of the probability of working state of equipment, failure rate, method of inventory management.
Предприятия энергетики являются запасоёмкими производствами, требующими обеспечение материально-техническими ресурсами для обеспечения устойчивой и непрерывной работы во время отопительного сезона. Для данных предприятий запасы формируются для проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов, а также для устранений аварийных ситуаций, т.е. формируется такая категория запасов как аварийные запасы. В процессе организации ремонтов и материально-технического обеспечения, с целью сокращения и рационального использования финансовых ресурсов необходимо учитывать среднюю наработку на отказ котельного оборудования. Под данным термином понимается наработка котлов определенного типоразмера, приходящаяся в среднем на один отказ в рассматриваемом интервале суммарной наработки или определенного календарного времени, в период нормальной эксплуатации. При этом учитывают только отказы, вызванные конструктивными и технологическими дефектами изготовления и предыдущих ремонтов и дефектами металла котла и котельно-вспомогательного оборудования[1].
Особенностью работы предприятий жилищно-коммунального хозяйства Кемеровской области, обеспечивающих горячим водоснабжением города и поселки, является большая длительность отопительного периода с сентября до середины мая, т.е. его продолжительность составляет порядка 252 дня. При этом средняя температура зимой составляет порядка -24 0С, самая низкая температура достигает -55 0С. Время на проведение работ по ремонту котельного оборудования достаточно ограничено, составляет не более 90 суток.
Цель работы – разработка методики формирования запасов на предприятиях энергетики с использованием элементов теории надежности и долговечности, позволяющих оптимизировать уровень запасов и снизить себестоимость производства тепла и горячего водоснабжения.
Балансировке подлежат объемы материально-технических ресурсов в ассортименте по следующим показателям в целом на планируемый период и в разбивке по кварталам и месяцам:
На организацию закупок материальных ресурсов влияет ряд факторов: ограничения, связанные с финансовыми возможностями предприятия по выделению ресурсов, направляемых на закупки, потребности производственных подразделений в ресурсах для обеспечения плановых заданий и возможности логистического менеджмента, обеспечивающего закупку.
Стоит отметить, что формирование заявок на потребляемые МТР носит во многом спонтанный характер, при планировании заявок не учитывается реальное состояние оборудования, его износ, что приводит или к уменьшению объема заказываемых позиций МТР или, наоборот, к увеличению объема заказов по ряду позиций. В конечном итоге, это приводит к неэффективному использованию финансовых ресурсов предприятия, нерациональным расходам.
В предложенной методике предлагается формировать запасы материально-технических ресурсов, необходимых для ремонта котельных установок на основе использования элементов теории надежности и долговечности машин, приборов и оборудования. Стоит отметить, что установленный срок службы между капитальными ремонтами для основного котельного оборудования установок - не менее 5 лет, но после каждого отопительного сезона необходимо проводить текущий и средний ремонты.
Обзор литературных источников показал, что в ряде работ проведена оценка надежности котельного оборудования в зависимости от длительности его эксплуатации. Например, в работе [2] представлена зависимость вероятностей безотказной работы газового котельного оборудования «VIESSMAN» от времени его эксплуатации в виде зависимости:
В данном уравнении понимается, что 0,2 – это интенсивность отказов оборудования. Из представленной зависимости видно, что после двух лет эксплуатации вероятность работоспособности котла составляет P(t) = 0,67. Из этого следует, что ряд элементов котельного оборудования подлежит ремонту и замене.
При разработке методики была выдвинута гипотеза, что вероятность безотказной работы котельного оборудования, работающего на твердом топливе (угле) будет иметь экспоненциальный характер. Однако, стоит уточнить, что котел является сложной технической системой, в которой общий показатель интенсивности отказов имеет интегральный характер, зависящий от значений интенсивности отказов отдельных его элементов.
Анализ литературных источников [3], данные компании СДС-Энерго (Кемеровская область) позволили определить интенсивность отказов котельного оборудования, данные представлены в таблице 1.
Таблица 1- Показатели надежности оборудования котельной
| № | Наименование оборудования | Количество отказов | Параметр потока отказов - λ, 1/ч. |
| 1 | Котел 4526 | 23 | 0,000135 |
| 2 | Насос 5265 | 11 | 0,000056 |
| 3 | Вентилятор 1408 | 5 | 0,000095 |
| 4 | Дымосос 988 | 4 | 0,00001 |
Из таблицы 1 видно, что наибольшая интенсивность отказов выявлена у котлов. Это связано с тем, что они работают в условиях наибольшей теплонапряженности. Наиболее часто выходящими из строя элементами котлов являются трубы конвективного пучка.
С учетом того, что зависимость (1) позволяет определить вероятность нахождения котла в работоспособном состоянии, возможно, используя математический аппарат теории надежности, определить количество труб котла, вышедших из строя по окончанию отопительного сезона как:
где: N – число труб в котельном пучке котла ДКВр;
n – количество труб, вышедших из строя.
Воспользуемся зависимостями (1), (2) и (3) для расчета вероятности нахождения котла в работоспособном состоянии и количестве труб, вышедших из строя и подлежащих замене, данные расчетов приведены в таблице 2.
Из данных таблицы 2 следует, что в течение 10 лет вероятность работоспособности котла, если на нем не проводятся планово-предупредительные ремонты, резко снижается. Из таблицы можно сделать вывод, что накопленное количество замененных труб за 10 лет составляет 3696, т.е. практически происходит 6-ти кратная замена труб котла, что расходится с данными, представленными производителями, в которых они указывают срок службы нагревательных поверхностей (труб) порядка 16,5 лет.
Таблица 2 - Вероятность нахождения котла в работоспособном состоянии и количество труб, подлежащих замене котла ДКВр 10/13
| Временной период, год | Вероятность нахождения котла в работоспособном состоянии, Р(t) | Количество труб, подлежащих замене после окончания отопительного сезона, n | Накопленное количество замененных труб, nн |
| 1 | 0,819 | 111 | 111 |
| 2 | 0,67 | 203 | 314 |
| 3 | 0,549 | 278 | 592 |
| 4 | 0,545 | 280 | 872 |
| 5 | 0,368 | 389 | 1261 |
| 6 | 0,301 | 430 | 1691 |
| 7 | 0,25 | 462 | 2153 |
| 8 | 0,195 | 496 | 2649 |
| 9 | 0,165 | 514 | 3163 |
| 10 | 0,135 | 533 | 3696 |
Поэтому, для формирования запаса труб, требующихся для проведения ремонта, предполагаем, что с учетом расчетных вероятностей, представленных в таблице 2 и замены после первого года эксплуатации 111 труб, будем менять только трубы, установленные на заводе с учетом их выхода из строя. Такое предположение достаточно хорошо согласуется с особенностями эксплуатации котельной установки, так как в трубах, подвергающихся нагреву, даже с учетом того, что нестационарный режим нагрева занимает малый промежуток времени, происходят тепловые деформации и усталостные изменения стали, из которой изготовлены трубы, и вероятность нахождения их в работоспособном состоянии снижается.
В работе проанализированы различные методы оценки выработки ресурса оборудования с учетом оценки вероятности его работоспособности и оценки учета износа. С учетом существующей системы учета на предприятиях энергетики ЖКХ предложено использовать среднюю величину вероятности нахождения оборудования в работоспособном состоянии Рср = 0,67 для определения количества заменяемых элементов оборудования.
Страховой запас труб определим по методике, основанные на расчете среднеквадратичного отклонения (СКО), но учитывающие вероятностные процессы обеспечения материально-техническими ресурсами (МТР). Математически зависимость определения страхового запаса по данной методике расчетов выражается следующей формулой [4]:
где: SL – величина дефицита (или уровень доступности ресурса);
φ(х) – функция потерь, определяющая кривую нормального распределения (функция Лапласа);
δс – среднеквадратичное отклонение;
Q – объем наибольшего количества заменяемых труб в планируемом году.
Аналогичный подход используется для определения заменяемых элементов в других узлах котельной установки.
Особенностью предприятий энергетики является создание аварийных запасов. Аварийный запас на предприятии включает МТР, предназначенные для оперативного устранения аварий и неисправностей, что позволяет повысить надежность коммунального обслуживания и учесть специфику аварийной обстановки. При расчете количества отказов использовалось уравнение Пуансона. В методике предложена формула для расчета аварийных запасов, адаптированная для ООО «СДС-Энерго»:
где: N – годовое количество аварий по данному элементу котельного оборудования;
D – количество дней эксплуатации в отопительном сезоне, D=252;
p – вероятность устранения аварий с использование нового ресурса, p=0,8 (по данным статистического анализа за 2014 год), авария может устраняться за счет ремонта вышедшего из строя оборудования с использованием сварки и т.д.;
q – средний расход ресурса для устранения аварии, определяется с учетом особенностей ресурса, например, замена подшипников насоса требует q=2;
n – количество аварийных ситуаций на узле котельного оборудования за время пополнения аварийного запаса, время пополнения аварийного запаса в «СДС-Энерго» принято равным 10 дням;
δ – среднеквадратичное отклонение использования ресурса, принято δ=1,0.
β - коэффициент увеличения запаса от количества аварий за счет старения основных фондов, принимается β=1,05.
Аварийные запасы распределяются с целью быстрой ликвидации аварий на складах котельных, кроме приборов КИП и А, которые размещаются на центральном складе предприятия.
Как показали расчеты, использование элементов теории надежности и долговечности при формировании запасов в логистической системе предприятия, позволяют снизить объем закупаемых ресурсов, уровень запасов, сократить финансовые затраты предприятия.
Уровень запасов на предприятии рассчитывается и применяется для материальных ресурсов (МР), относящихся к группам МР технологического и ремонтного назначения, использование которых носит планомерный характер, объемы использования которых определяются на основе текущих планов работ и норм расхода МР. Для более эффективного управления запасами на предприятии необходимо ввести номенклатурный справочник. Целью номенклатурного справочника является упорядочивание структуры материальных ресурсов, используемых в производственном процессе предприятия, что позволяет централизованно, с использованием компьютерной техники, вести нормативную базу МР предприятия, поддерживать её в актуальном состоянии и обеспечивать оперативный доступ к этой информации производственной, экономической и других служб предприятия. Наличие номенклатурного справочника позволяет нормировать расход материальных и финансовых ресурсов предприятия. Номенклатурный справочник формируется с использованием «метода целей».
Для формирования номенклатурного справочника необходимо выполнить расчет по определению предельного срока наработки всех агрегатов и узлов, входящих в состав котельной установки или принять предельный срок наработки отдельных деталей равного предельному сроку наработки всего агрегата. Например, срок наработки деталей, входящих в состав топливозабрасывателя ЗП-400 определяется как 7407 часов.
Для некритических ресурсов, т.е. расходных материалов, используемых в текущей деятельности предприятия, которые могут входить в номенклатурный справочник, размер закупки определяется с учетом остатка запаса и нормативного запаса.
По каждому ресурсу, используемому в котельных установках, за 3 месяца до окончания отопительного сезона менеджер производственного отдела вносит записи, в которых отражает наработку ресурса, предельный срок наработки ресурса, вид ремонта и необходимость замены ресурса. Разработанный примерный вид номенклатурного справочника, направленный на упорядочивание процессов закупок МТР, с учетом системного подхода, реализуемого в логистике, представлен в табл. 3.
Определив количество единиц в заказе по одному агрегату, менеджер, формируя общую заявку, с учетом количества одноимённых агрегатов и узлов, формирует общую заявку предприятия. Далее, заявка проходит процедуру бюджетирования и передается для выполнения в отдел материально-технического снабжения (МТС) предприятия. Как показывает практика, время формирования заявки и передачи её для исполнения в отдел МТС составляет порядка 20 дней, следовательно, время выполнения заказа и доставки оборудования для ремонта котельной составляет в пределах 2 месяцев. Это необходимо для того, чтобы в достаточно короткие сроки провести ремонт котельных установок.
Таблица 3 - Номенклатурный справочник предприятия (предлагаемая форма)
| Код ресурса | Наиме-нование ресурса | Предель-ный срок наработки ресурса, час | Нара-ботка ресурса в текущем отопи-тельном сезоне, час | Вид ремонта: Т– текущий; С– средний; К – капитальный (указать в столбце) | Количество замен в одном агрегате (указы-вается на основе дефекто-вочной ведомости) | Коли-чество единиц в заявке, шт. |
Одним из важнейших вопросов формирования запасов является определение места их размещения. Менеджер отдела МТС формирует матрицу поставок, указывая в ней вид ресурса с кодом из номенклатурного справочника, объём поступающего ресурса, дату прихода, вид транспортного средства, номера товаросопроводительных документов. Если поступают крупногабаритные материалы, то в матрице поставок менеджер указывает точку доставки (местоположения котельной), если ресурс малогабаритный, то точкой доставки являются склады ООО «СДС-Энерго». После оприходования на складе ресурс доставляется в точку его потребления.
Таким образом, предложенная методика формирования запасов МТР, с использованием элементов теории надежности и долговечности машин и оборудования, позволит на основе таких принципов логистики, как системность и комплексность, формировать оптимальный уровень запасов на предприятии.
Литература
- ГОСТ Р 50831-95 «Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования».
- Серпер А.Е. Динамический подход к оценке энергоэффективности оборудования / Экономические науки. – М: 2010, №8(69), с. 238-240.
- Кылатчанова А.А. Основные условия обеспечения эксплутационной безопасности котельных ЖКХ Республики Саха (Якутия), Журнал Энергосбережение и водоподготовка №4 2001 г., 68-70 с.
- Сергеев В.И. Логистика в бизнесе: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 608 с. - (Серия «Высшее образование»).
References
- GOST R 50831-95 «Installing boiler. Mechanical equipment. General technical requirements».
- Serper A. E. Dynamic approach to assessment of efficiency of equipment / Economics. – M: 2010, No. 8(69), S. 238-240.
- Kalatchev A. A. Main conditions of ensuring the operational safety of the boiler housing and communal services of the Republic of Sakha (Yakutia), Journal of Energy conservation and water treatment No. 4, 2001, pp. 68-70
- Sergeev V. I. Logistika in business: Textbook. - M.: INFRA-M, 2001. - 608 p. - (Series «Higher education»).