Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Вальнев В.В. 1 Котелева Н.И. 1

---

1 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II»

В работе рассматривается направление автоматизации технического обслуживания и ремонта оборудования на предприятиях топливно-энергетического комплекса. В области технического обслуживания и ремонта на протяжении многих лет наблюдается ряд проблем, как технических, так и организационных, снижение влияния которых во многом облегчит управление производственными ресурсами предприятия. Описаны основные проблемы, которые возникают при управлении производственными процессами в области технического обслуживания и ремонта оборудования. Рассмотрены отечественные производители систем управления техническим обслуживанием и ремонтом. Предложено направление разработки архитектуры систем управления техническим обслуживанием и ремонтом для снижения влияния описанных проблем на показатели эффективности предприятия. Рассмотрено применение системы мониторинга в ремонтной зоне, выполняющей идентификацию производственных процессов ремонта оборудования с целью автоматизированного составления отчетов о выполненных ремонтных работах и контроля технологической карты ремонта оборудования. В заключение сформулированы эффекты от внедрения системы мониторинга процессов технического обслуживания и ремонта, которые позволят контролировать состояние оборудования как во время эксплуатации, так и во время ремонта.

Статья в формате PDF

1932 KB

автоматизация

техническое обслуживание и ремонт

система управления

управление производством

цифровизация

жизненный цикл

1. Павел Сорокин: «Российский ТЭК играет ключевую роль в мировой энергетике» // Минэнерго. [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/?news-item=pavel-sorokin-rossiyskiy-tek-igraet-klyuchevuyu-rol-v-mirovoy-energetike (дата обращения: 22.04.2024).

2. Zhukovskiy Y., Koshenkova A., Vorobeva V., Rasputin D., Pozdnyakov R. Assessment of the Impact of Technological Development and Scenario Forecasting of the Sustainable Development of the Fuel and Energy Complex // Energies. 2023. V. 16(7). Р. 3185. DOI: 10.3390/en16073185.

3. Tananykhin D., Grigorev M., Simonova E., Korolev M., Stecyuk I., Farrakhov L. Effect of Wire Design (Profile) on Sand Retention Parameters of Wire-Wrapped Screens for Conventional Production: Prepack Sand Retention Testing Results // Energies. 2023. V. 16. P. 2438. DOI: 10.3390/en16052438.

4. Состояние российской экономики и деятельность компаний: результаты мониторинга РСПП во III квартале 2023 года // Российский союз промышленников и предпринимателей. [Электронный ресурс]. URL: https://rspp.ru/activity/analytics/sostoyanie-rossiyskoy-ekonomiki-i-deyatelnost-kompaniy-rezultaty-monitoringa-rspp-vo-iii-kvartale-20/ (дата обращения: 22.04.2024).

5. Ключевые направления политики в области импортозамещения: взгляд бизнеса // Российский союз промышленников и предпринимателей. [Электронный ресурс]. URL: https://rspp.ru/activity/analytics/klyuchevye-napravleniya-politiki-v-oblasti-importozameshcheniya-vzglyad-biznesa/ (дата обращения: 22.04.2024).

6. Промышленное производство в России // Росстат. [Электронный ресурс]. URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Prom_proiz-vo_2021.pdf (дата обращения: 22.04.2024).

7. Измайлов М.К. Сравнительный анализ современных ЕАМ-систем, используемых в Российской и зарубежной практике // Beneficium. 2020. №2 (35). С. 35-42. DOI: 10.34680/BENEFICIUM.2020.2(35).35-42.

8. Rusin A., Baryshev Y. Improving Equipment Reliability and System Maintenance and Repair Efficiency // Civil Engineering Journal. 2019. V. 5. № 8. P. 1799–1811. DOI: 10.28991/cej-2019-03091372.

9. Ahmadian S., Alabdullah T.T.Y., Motaghian I. Maintenance and repairs system of automotive industry for sustainable internationalization // International Journal on Advanced Technology, Engineering, and Information system. 2023. V. 2. № 2. P. 106–123. DOI: 10.55047/ijateis.v2i2.804.

10. Ерохин Е.А., Осинцев А.Н. Эволюция систем технического обслуживания и ремонта оборудования. // Организатор производства. 2009. Т. 43, № 4. С. 37–41.

11. Mohd Noor H., Mazlan S.A., Amrin A. Computerized Maintenance Management System in IR4.0 Adaptation - A State of Implementation Review and Perspective // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2021. Т. 1051. № 1. С. 012019. DOI: 10.1088/1757-899X/1051/1/012019.

12. Ramani B. V., Amith C.A., Oommen J.M., Babu J., Paul T., Sankar V. Predictive analysis for industrial maintenance automation and optimization using a smart sensor network // 2016 International Conference on Next Generation Intelligent Systems (ICNGIS). Kottayam: IEEE, 2016. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICNGIS.2016.7854004.

13. Zhukovskiy Y., Tsvetkov P., Buldysko A., Malkova Y., Stoianova A., Koshenkova A. Scenario Modeling of Sustainable Development of Energy Supply in the Arctic // Resources. 2021. V. 10. № 12. P. 124. DOI: 10.3390/resources10120124.

14. Череповицын А.Е., Третьяков Н.А. Разработка новой системы оценки применимости цифровых проектов в нефтегазовой сфере // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 628-642.

15. Ariwibowo D. Failure Analysis Of Water Pump Shaft // Journal of Vocational Studies on Applied Research. 2019. V. 1. № 2. P. 27-30. DOI: 10.14710/jvsar.v1i2.6301.

16. Мякотных А.А., Иванова П.В., Иванов С.Л. К вопросу классификации комплексов добычи торфяного сырья // Горная промышленность. 2023. Т. 6. С. 137–142. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-6-137-142.

17. Стоянова А.Д., Трофимец В.Я., Калач А.В. Системный анализ и управление корпоративными организациями на основе ESG-подхода // Моделирование. Воронежский институт высоких технологий. 2023. Т. Оптимизация и информационные технологии. С. 1112. DOI: 10.26102/2310-6018/2023.40.1.011.

18. Ren Z., Verma A.S., Li Y., Teuwen J.J.E., Jiang Z. Offshore wind turbine operations and maintenance: A state-of-the-art review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. V. 144. P. 110886. DOI: 10.1016/j.rser.2021.110886.

19. ГОСТ Р 57330-2016. Системы промышленной автоматизации и интеграция. Системы технического обслуживания и ремонта. Ключевые показатели эффективности. Введен 01.06.2017. М.: Стандартинформ, 2020. 26 с.

20. Smith P. Taking a whole life approach to pump operation and maintenance // World Pumps. 2015. V. 2015. № 2. P. 32–36. DOI: 10.1016/S0262-1762(15)70027-1.

Сегодня предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) формируют более 20 % валового внутреннего продукта (ВВП) [1, 2]. В связи с этим обеспечение благоприятных условий для функционирования производственных и бизнес-процессов в ТЭК – заметный фактор социально-экономического развития [3]. Промышленные предприятия сталкиваются с различными ограничениями в своей деятельности. Согласно аналитике Российского союза промышленников и предпринимателей, главным ограничением в 2023 году для 40 % респондентов, основными представителями которых являются участники предприятий ТЭК, стало ухудшение условий поставки сырья и комплектующих [4]. Около четверти компаний отметили проблемы в сфере логистики. При этом повышение эффективности деятельности руководители компании связывают, в первую очередь, с сокращением расходов, внедрением энергосберегающих технологий и импортозамещением [4]. Сокращение расходов в основном направлено на административные и общехозяйские нужды [4]. Ключевые направления Российской Федерации в области поддержки промышленных предприятий ТЭК предполагает импортозамещение и создание наукоемких технологий.

Рис. 1. Направления для повышения производительности труда в компаниях [5]

На рисунке 1 [5] показаны стратегии, за счет которых компании намерены повышать производительность труда. Из перечисленных стратегий большинство компаний заинтересованы в повышении квалификации сотрудников и автоматизации производства.

Более того, согласно данным российской статистики, инвестиции промышленных предприятий в первую очередь ориентированы на автоматизацию производственного процесса и замену изношенной техники и оборудования [6]. Таким образом, особо актуальным является направление автоматизации технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования на предприятиях топливно-энергетического комплекса.

Цель исследования – описать концептуальный подход к повышению уровня автоматизации производственными процессами и ресурсами технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования на предприятиях топливно-энергетического комплекса.

Материал и методы исследования

Основными материалами, используемыми при подготовке статьи, являлись научные статьи и официальные сайты Правительства Российской Федерации.

Результаты исследования и их обсуждение

Бесперебойная, надежная и безопасная эксплуатация технологического оборудования является главной задачей для любого промышленного предприятия. Эксплуатация технологического оборудования приводит к износу его элементов, причем как механических, так и электронных компонентов. Для поддержки работоспособного состояния оборудования необходимо проведение технического обслуживания или ремонта.

Таблица 1

Системы управления техническим обслуживанием и ремонтом

Описанная область производственного процесса выполняется специалистами вручную и не исключает влияния человеческого фактора. В связи с этим качество проведенного технического обслуживания и ремонта зависит от опыта и компетентности сотрудника, выполняющего работу. Для автоматизации процессов технического обслуживания и ремонта технологического оборудования применяются системы управления производственными процессами как отечественных, так и зарубежных производителей. Отечественные решения представлены в таблице 1 [7]. Перечисленные системы управления обеспечивают планирование и управление ресурсами, необходимыми для проведения технического обслуживания и ремонта. В качестве таких ресурсов могут быть как складские запасы и комплектующие, так и электронные документы и паспорта оборудования.

Среди представленных систем управления некоторые продукты существуют на рынке более 20 лет. С тех пор мировая промышленность не стояла на месте и постепенно претерпевала изменения в сторону повышения эффективности и модернизации производства [8, 9]. Соответственно, подходы к проведению ремонтных работ также менялись. На рисунке 2 представлена эволюция подходов к проведению технического обслуживания и ремонта оборудования [10, 11]. По рисунку 2 можно сделать вывод о том, что компании при проведении технического обслуживания и ремонта со временем отказываются от планово-предупредительных ремонтов в сторону фактического обслуживания и ремонта по состоянию, а также в последнее время наблюдается рост направления предиктивной диагностики [12], которая подразумевает расчет остаточного ресурса и прогнозирование срока службы оборудования. Такой переход наблюдается по той причине, что многие промышленные предприятия имеют фонд оборудования с длительным периодом использования [13, 14]. Приведенные факторы снижают надежность оборудования на фоне старения и износа и вынуждают проводить углубленные ремонты, что подразумевает более сложные и длительные работы по восстановлению работоспособности технологического оборудования [15, 16]. Для предотвращения выполнения продолжительных работ по ремонту оборудования необходимы научно-технические исследования по применению современных методов и технологий в системах управления техническим обслуживанием и ремонтом [17, 18].

Производственные процессы в сфере технического обслуживания и ремонта характеризуются рядом проблем, которые системы управления не учитывают. Часто встречающиеся проблемы в сфере технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования представлены в таблице 2.

Таблица 2

Проблемы технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования

Рис. 2. Эволюция систем управления техническим обслуживанием и ремонтом [10]

Рис. 3. Взаимосвязь научно-технических проблем и ключевых показателей эффективности в области технического обслуживания и ремонта оборудования

Отсутствие необходимого функционала в системах управления снижает показатели эффективности предприятия. Оценку эффективности работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования регламентирует ГОСТ Р 57330-2016 «Системы технического обслуживания и ремонта. Ключевые показатели эффективности» [19]. Авторами сформированы взаимосвязи между проблемами и показателями эффективности (рис. 3). По рисунку 3 видно, что для повышения эффективности производства в области технического обслуживания и ремонта необходимо комплексное развитие всех выделенных категорий в сфере технического обслуживания и ремонта оборудования. Для того чтобы учитывать не только технические проблемы, но и другие категории проблем, следует контролировать состояние оборудования на всех этапах жизненного цикла [20]. В связи с этим направление автоматизации технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования нуждается в разработке системы контроля состояния оборудования до ремонта, во время ремонта и после ремонта, а также в создании системы мониторинга сотрудников в ремонтном цеху, тем самым будут обеспечены соблюдение техники безопасности, управление складскими запасами, материалами и другими ресурсами.

Заключение

Если управление производственными ресурсами и непрерывный контроль за эксплуатацией оборудования обеспечиваются функционалом существующих систем управления техническим обслуживанием и ремонтом, то контроль за оборудованием и за процессами, которые происходят в ремонтной зоне, для систем управления является черным ящиком. Информация о проведенных во время ремонта мероприятиях вводится вручную сервисными инженерами. Таким образом, в данной статье предложен новый концептуальный подход к повышению уровня автоматизации технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования на предприятиях топливно-энергетического комплекса, отличающийся от известных аналогов тем, что система управления техническим обслуживанием и ремонтом должна учитывать состояние оборудования не только на этапе его эксплуатации, но и на этапе технического обслуживания и ремонта в ремонтной зоне за счет внедрения в ремонтной зоне системы контроля, выполняющей идентификацию производственных процессов ремонта оборудования с последующим автоматическим составлением отчета о выполнении ремонтных работ и предоставлением информации об оборудовании, характеризующей его текущее состояние в сравнении с состоянием до ремонта. Так описанная система контроля позволит оценить эффективность ремонтных работ с точки зрения восстановления технологических показателей оборудования. Предложенный подход к автоматизации производственных процессов будет способствовать снижению влияния существующих проблем в сфере технического обслуживания и ремонта и позволит сделать управление производственными процессами промышленного предприятия более гибким, информативным и интеллектуальным за счет применения современных научно-технических исследований в области обработки информации и цифровых технологий. Описанная система контроля может развиваться также в направлении обеспечения безопасности на производстве, производя контроль не только за процессами ремонта, но и за соблюдением техники безопасности и наличием средств индивидуальной защиты. Для реализации системы контроля идентификации производственных процессов необходимо рассматривать построение архитектуры системы, основанной на анализе изображения с видеокамеры методами компьютерного зрения и машинного обучения. Современная тенденция на внедрение интеллектуальных систем управления затрагивает все уровни автоматизации предприятия – от нижнего уровня до бизнес-процессов. Результатом функционирования системы управления техническим обслуживанием и ремонтом являются увеличение эффективного жизненного цикла оборудования и финансовый результат предприятия.

Библиографическая ссылка